草海流域云南松林、华山松林水源涵养功能研究

陈颜明　马思怡　刘　懿

草海流域云南松林、华山松林水源涵养功能研究

陈颜明马思怡刘懿

（贵州草海国家级自然保护区管理委员会贵州毕节553100）

文章选取贵州草海流域的云南松林、华山松林为研究对象，通过实地勘察采样与室内试验相结合的方法，对草海流域云南松林、华山松林的枯落物层和土壤层的水源涵养特性进行研究，分析了2种不同植被类型的水源涵养特性。研究结果表明，草海流域云南松林的水源涵养能力优于华山松林。

草海流域；云南松；华山松；枯落物层；土壤层；水源涵养功能

草海亦称“南海子”“八仙湖”，位于贵州省威宁彝族回族苗族自治县中部，是贵州省最大的高原天然淡水湖泊，是金沙江支流横江的上源湖泊，属长江水系，1985年被列为省级综合性自然保护区，1992年升格为国家级自然保护区。保护区面积120 km2，湿地面积25 km2，常年水位高程2 171.7 m，平均水深2 m，其以黑颈鹤为代表的珍稀鸟类和完整、典型的高原湿地生态系统为重点保护对象。草海流域位于桂黔滇喀斯特石漠化防治生态功能区和西南喀斯特地区土壤保持重要区，云南松、华山松是草海流域内的主要优势种，研究草海流域云南松林、华山松林的水源涵养功能对区域生态功能研究具有重要意义。

1 样地选择与设置

在实地勘察的基础上，选择立地条件相同、群落年龄相对一致，具有代表性的植被类型——云南松林、华山松林为研究对象。在各林地具有代表性的地段分别设置15 m×15 m的试验样地，测定样地的主要树种种类、乔木层高度、灌木层高度、草本层高度、盖度、土壤类型、海拔、坡向、坡度。各样地概况如表1所示。

表1草海流域云南松林、华山松林样地概况

植被类型主要树种乔木层高度/m灌木层高度/m草本层高度/cm盖度土壤类型海拔/m坡向坡度/° 云南松林云南松111.5150.85黄棕壤2 203东南15 华山松林华山松141.5250.8棕壤2 287北30

1.1 云南松林、华山松林枯落物水文特征测定

在所选取的各标准样地内选择具有代表性的地段分别设置5块1 m×1 m的枯落物样方[1]。在各枯落物样方内分别测定枯落物的半分解层、未分解层的厚度以及自然湿重（0，g）。然后带回试验室，在烘箱中烘干至恒温，称重（W，g）。根据式（1）、式（2）分别计算不同植被类型林地下枯落物的自然持水率（W，%）以及蓄积量（，t/hm2）。

林地枯落物层的持水能力测定采用室内浸泡法[2]。用四分法将烘干后的枯落物装入纱网袋中（1，g），做好相应标记后浸入水中，分别在浸水5 min、10 min、15 min、20 min、30 min、40 min、60 min、1.5 h、2 h、3 h、4 h、5 h、7 h、9 h、12 h、15 h、24 h后测定其重量。经浸泡24 h后，取出称重（2，g），根据式（3）计算最大持水率（W，%），根据式（4）计算最大持水量（max，t/hm2），每种植被类型林地下枯落物未分解层、半分解层做5次重复，求其平均值[3-4]。

1.2 云南松林、华山松林土壤物理性质测定

在所选取的各标准样地内，选择有代表性的区域，根据土层厚度，在不破坏土壤土层结构的情况下，用容积为200 cm3的环刀分别在0 cm～20 cm、20 cm～40 cm、40 cm～60 cm、60 cm～80 cm处分4层取土，每个土层重复3次。采用环刀法测定各植被类型林地土壤的含水量、容重、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、总孔隙度等土壤物理指标[5]。

（1）土壤含水量测定

将不同植被类型林地土壤各层土样放入烘箱中烘24 h至恒重，称重。根据式（5）测定土壤各层的土壤含水率。

（2）土壤最大持水量的测定

将不同植被类型林地土壤各层土样环刀的上盖取下，在带网眼的底盖上垫一滤纸，放入平底盆中，向盆中注水至环刀上沿为止，吸水12 h后，盖上上盖，水平取出，称重。根据式（6）测定土壤最大持水量。

2 云南松林、华山松林枯落物层水源涵养功能分析

在森林生态系统中，枯落物与林地土壤直接接触，覆盖在林地土壤表面，因此枯落物层能够减弱大气降水对土壤的击溅、冲刷，维持土壤结构，拦蓄降水在土壤中的渗透、分散，滞缓减少地表径流。另外，枯落物的分解能产生肥力，还能影响土壤的理化性质以及林木生长，对森林水文产生间接影响，不仅影响着林地土壤的理化性质，还对林地生物种群的类型及数量等有一定的影响[6-7]。因此，枯落物对于各类植被林地的水源涵养功能有着重要的意义[8]。

2.1 枯落物层的厚度与蓄积量

枯落物层的厚度与蓄积量主要受枯落物的输入量、分解速度、积累年限和人为活动干扰等影响。森林植被林分结构的组成不同、林分内部的水热条件差异影响枯落物分解程度[9]。枯落物蓄积量的多少，是多种因素综合作用的结果，不仅与枯落物本身特性，如林分结构、生长状况有关，还取决于外界环境因素，光、热、水等立地条件，以及人为活动等的影响。

由表2可以看出，草海流域云南松、华山松林地枯落物层总厚度、蓄积量存在差异。云南松林总蓄积量为3.60 t/hm2，华山松林总蓄积量为2.18 t/hm2。

表2草海流域云南松林、华山松林枯落物层厚度与蓄积量

植被类型厚度/cm总厚度/cm蓄积量/t/hm2总蓄积量/t/hm2未分解层半分解层未分解层半分解层 云南松林2.310.953.262.23±0.19d1.38±0.33c3.60±0.51d 华山松林1.310.782.091.62±0.24c0.55±0.17b2.18±0.17b

注：不同字母a、b、c、d表示不同植被类型林地中各指标（厚度、总厚度、蓄积量、总蓄积量）在未分解层、半分解层中比较，＜0.05，差异显著。

2.2 枯落物层持水功能特征分析

枯落物的水源涵养功能主要体现在枯落物层具有较强的持水能力，不同植被类型林地枯落物层的持水能力可用其最大持水量来评价。

从表3可以看出，枯落物层最大持水量排序为云南松林（4.56 t/hm2）＞华山松林（1.30 t/hm2）。

表3草海流域云南松林、华山松林枯落物最大持水量

植被类型最大持水量/t/hm2总持水量/t/hm2未分解层半分解层 云南松林2.88±0.56d1.69±0.09d4.56±0.63d 华山松林0.97±0.41ab0.33±0.14ab1.30±0.52b

注：不同字母a、b、c、d表示不同植被类型林地中各指标（最大持水量、总持水量）在未分解层、半分解层中比较，＜0.05，差异显著。

从表4可以看出，草海流域2种植被类型林地的枯落物层最大持水率差异不大，表现为云南松林枯落物层（256.92%）＞华山松林枯落物层（232.41%）。

表4草海流域云南松林、华山松林枯落物最大持水率

植被类型最大持水率/%总持水率/%未分解层半分解层 云南松林131.65±26.50abc125.27±32.98a256.92±55.04abc 华山松林115.00±30.63ab117.41±42.72a232.41±72.95abc

注：不同字母a、b、c表示不同植被类型林地中各指标（未分解层、半分解层、总持水率）比较，＜0.05，差异显著。

3 云南松林、华山松林土壤水源涵养功能分析

3.1 云南松林、华山松林土壤物理性质

土壤的物理性质主要包括土壤容重、毛管孔隙度、非毛管孔隙度等指标，直接决定着土壤蓄水能力的大小，是研究林地土壤水源涵养功能的基础。草海流域不同植被类型林地土壤的物理性质如表5所示。

表5草海流域云南松林、华山松林土壤物理性质

植被类型土层厚度/cm土壤容重/g/cm3总孔隙度/%毛管孔隙度/%非毛管孔隙度/% 云南松林0～201.17±0.11abc49.81±3.62abc48.55±3.69b1.26±0.73ab 20～401.23±0.13a42.63±2.49bc49.26±3.23a1.23±0.46ac 40～601.14±0.04ab52.63±4.38b51.56±4.52b1.07±0.61a 60～801.18±0.07ab53.56±7.32b52.52±6.64c1.04±0.73a 华山松林0～201.20±0.07bcd54.25±1.06d53.78±0.99c0.48±0.32a 20～401.41±0.10c42.08±8.52b40.78±7.98b1.30±0.72ab 40～601.39±0.08c39.61±2.81a38.55±3.18a1.06±0.76a 60～801.39±0.18b40.93±11.74a40.15±11.90ab0.78±0.51a

注：不同字母a、b、c、d表示不同植被类型林地中各指标（土壤密度、总空隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度）在同一土层厚度中相同指标比较，＜0.05，差异显著。

由表5可以看出，草海流域云南松林、华山松林土壤物理性质和蓄水能力差异显著。土壤物理性质存在差异，土壤不同层次之间的物理性质也是各不相同的。

3.2 云南松林、华山松林水源涵养功能评价

本文对草海流域云南松林、华山松林水源涵养功能进行研究，主要选择云南松林、华山松林枯落物层和土壤层作为研究对象，主要评价指标为枯落物层的蓄积量、蓄水量，土壤层的容重、蓄水量（见表6）。

表6草海流域云南松林、华山松林蓄水能力

植被类型枯落物层土壤层蓄积量/t/hm2蓄水量/t/hm2深度/cm容重/g/cm3蓄水量/mm总蓄水量/mm 云南松林3.64.56801.17414.31459.91 华山松林2.181.30801.35337.89350.89

由表6数据可知，2种植被类型林地枯落物层蓄水量为云南松林（4.56 t/hm2）＞华山松林（1.30 t/hm2）；0 cm～80 cm土壤层蓄水量为云南松林（414.31 mm）＞华山松林（337.89 mm）。综上，水源涵养能力表现为云南松林（459.91 mm）＞华山松林（350.89 mm）。

4 结论

本文通过对贵州草海流域云南松林、华山松林2种植被类型林地枯落物层以及土壤层蓄水特性进行研究，主要得出以下结论：

（1）草海流域2种不同植被类型林地枯落物层厚度、蓄积量、最大持水量、最大持水率差异显著。

枯落物层厚度：云南松林（3.26 cm）＞华山松林（2.09 cm）。

枯落物层蓄积量：云南松林（3.60 t/hm2）＞华山松林（2.18 t/hm2）。

枯落物层最大持水量：云南松林（4.56 t/hm2）＞华山松林（1.30 t/hm2）。

（2）综合分析云南松、华山松林地0 cm～80 cm土壤层蓄水能力，云南松林（414.31 mm）＞华山松林（337.89 mm）。

（3）通过对草海流域云南松、华山松林地枯落物层持水能力和土壤层持水能力进行比较，2种不同植被类型林地水源涵养能力：云南松林（459.91 mm）＞华山松林（350.89 mm）。

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10.3969/j.issn.2095-1205.2022.07.06

S715.7

A

2095-1205(2022)07-17-03

陈颜明（1987- ），男，汉族，贵州威宁人，硕士研究生，初级工程师，研究方向为林业。