井明偉，胡建朋，羅明達(dá)

（1.臨朐縣農(nóng)業(yè)綜合開(kāi)發(fā)辦公室，山東 臨朐 262600；2.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，山東 泰安 271018）

林地枯落物層是林分發(fā)揮蓄水保土作用的第二個(gè)層次，不僅具有涵養(yǎng)水源的功能，還為土壤提供豐富的有機(jī)質(zhì)，對(duì)土壤的水分物理性質(zhì)產(chǎn)生積極的影響?？萋湮飳有钏Ｍ凉δ艿膹?qiáng)弱受枯落物層的積蓄量、枯落物的分解狀況、枯落物有效攔水量與枯落物和水的親和性等因素的影響。為進(jìn)一步研究枯落物蓄水保土機(jī)理，以臨朐縣青龍山小流域的刺槐黑松混交林、刺槐純林、黑松純林3種林分類(lèi)型為研究對(duì)象，探索枯落物層積蓄量與枯落物層的厚度、最大持水量、有效攔水量的關(guān)系。

試驗(yàn)區(qū)布設(shè)在臨朐縣寺頭鎮(zhèn)石洪峪小流域內(nèi),地理位置東經(jīng) 118°30′40″-118°31′58″, 北緯 36°15′07″-36°19′03″,海拔高度 340～450m,屬低山丘陵區(qū)。地表出露巖層為花崗片麻巖,土壤為棕壤,土層厚度20～30cm,質(zhì)地松散,多礫石粗砂。石洪峪小流域氣候具有暖溫帶亞濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候的一般特征,多年平均降水量706.4mm,多年平均氣溫12.4℃,≥10℃活動(dòng)積溫4108.0℃,多年平均日照時(shí)數(shù)2458.4h,多年平均無(wú)霜期196d。試驗(yàn)區(qū)主要林分類(lèi)型有刺槐、黑松和刺槐黑松混交林,1995年春季造林,采用穴狀整地,整地規(guī)格40cm×40cm×30cm,苗木為1年生苗,刺槐黑松混交林、刺槐純林、黑松純林的造林密度株行距均為2m×2m,2500株/hm2。試驗(yàn)區(qū)概況統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

1 研究方法

表1 試驗(yàn)地概況調(diào)查表

1.1 枯落物積蓄量的測(cè)定

在標(biāo)準(zhǔn)地的對(duì)角線上均勻布設(shè)5個(gè)50cm×50cm的樣方，用鋼尺測(cè)量枯落物的總厚度，未分解層、半分解層厚度。將收取的未分解層和半分解層的枯落物帶回實(shí)驗(yàn)室用天平稱(chēng)其鮮重，并用烘箱烘干（采用溫度85℃恒溫烘8h）稱(chēng)其各自的干物質(zhì)重，以干物質(zhì)重量計(jì)算積蓄量。

1.2 枯落物持水性能的測(cè)定

用靜水浸泡法測(cè)定枯落物的持水量和吸水速率,將烘干的枯落物浸入水中后,分別稱(chēng)其在0.25h、0.5 h、1h、2h、4h、8h、12h、24h 的吸水重量變化，來(lái)研究其吸水速度和吸水過(guò)程。每次取出稱(chēng)重后所得的枯落物吸水重與其烘干重差值，即為枯落物浸水不同時(shí)間的持水量，該值與浸水時(shí)間的比值即為枯落物的吸水速率。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同林分類(lèi)型枯落物層積蓄量的研究

2.1.1 不同林分類(lèi)型枯落物層積蓄量分析

枯落物層的積蓄量主要取決于林木的生物學(xué)特性及其生長(zhǎng)量。林分的樹(shù)種組成不同，林分的生長(zhǎng)狀況、林地內(nèi)的水熱條件等都有所不同，而這些因素將影響到枯落物的輸入量、分解速度，從而影響到林內(nèi)枯落物的積蓄量。不同林分類(lèi)型枯落物積蓄量如表2所示。

表2 不同林分類(lèi)型枯落物積蓄量

由表2可以看出，各林分枯落物積蓄量的范圍4.15～6.38t/hm2。刺槐純林的積蓄量最大，為6.38t/hm2,刺槐黑松混交林的次之，為6.08t/hm2，黑松純林的較小，為4.15t/hm2，對(duì)3種林分枯落物積蓄量進(jìn)行單因素方差分析結(jié)果為F0.05=98.871 Sig.=0.000差異性顯著，表明三種林分枯落物積蓄量有明顯的差異；這主要是由于刺槐是闊葉樹(shù)種，葉片大而多，輸入量大。

對(duì)枯落物的總厚度與積蓄量進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果表明，枯落物的總厚度與積蓄量顯著相關(guān)（相關(guān)系數(shù)r為0.995）。因此，枯落物的厚度與積蓄量存在密切相關(guān)性。

2.1.2 不同林分類(lèi)型枯落物層積蓄量的多重比較

利用SPSS軟件（在0.05水平下）對(duì)3種林分類(lèi)型下的枯落物積蓄量、枯落物厚度進(jìn)行多重比較結(jié)果如表3、表4所示。

表3 不同林分總枯落物層積蓄量的多重比較

表4 不同林分總枯落物厚度的多重比較

由表3、表4可以看出，刺槐黑松混交林與刺槐純林、黑松純林的枯落物層積蓄量、枯落物厚度均呈現(xiàn)顯著性差異，表明刺槐黑松混交林比黑松純林具有更多的枯落物層積蓄量。

2.2 不同林分類(lèi)型枯落物層最大持水量的研究

2.2.1 不同林分類(lèi)型枯落物層最大持水量的分析

枯落物層的持水能力是由林下枯落物的蓄積量和枯落物的持水特性?xún)烧吖餐瑳Q定。最大持水量是反映枯落物層持水性能的一個(gè)重要指標(biāo)，它是枯落物的最大持水率和單位面積枯落物的蓄積量之積。經(jīng)計(jì)算得出各林分枯落物層最大持水量如表5所示。

由表5可以看出，刺槐純林的枯落物未分解層的最大持水率最大，為316.7%，黑松純林的最小，為201.5%；半分解層枯落物的最大持水率也是刺槐純林最大,為347.3%，黑松純林的最小,為236.3%。比較各林分類(lèi)型枯落物層的最大持水率可以看出，無(wú)論是半分解層還是未分解層均是刺槐純林最大，黑松純林最小，對(duì)3種林分下枯落物平均最大持水率進(jìn)行單因素方差分析結(jié)果為F0.05=394.685Sig.=0.000差異性顯著，表明三種林分枯落物平均最大持水率有明顯的差異。

以各林分枯落物未分解層積蓄量和未分解層最大持水量進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果表明，枯落物未分解層積蓄量和未分解層最大持水量具有顯著相關(guān)性（相關(guān)性系數(shù)r=0.992）；以各林分枯落物半分解層積蓄量和半分解層最大持水量進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果表明：枯落物半分解層積蓄量和半分解層最大持水量具有顯著相關(guān)性（相關(guān)性系數(shù)r=0.917）；以各林分枯落物層總積蓄量和總最大持水量進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果表明：枯落物層總積蓄量和總最大持水量具有顯著相關(guān)性（相關(guān)性系數(shù)r=0.983）；這說(shuō)明枯落物層的最大持水量與枯落物的積蓄量具有顯著相關(guān)性。

表5 不同林分類(lèi)型枯落物層最大持水量

2.2.2 不同林分類(lèi)型最大持水量的多重比較

利用SPSS軟件（在0.05水平下）對(duì)3種林分類(lèi)型下的最大持水率、最大持水量進(jìn)行多重比較。

結(jié)果顯示，刺槐黑松混交林與刺槐純林、黑松純林的枯落物層最大持水率、最大持水量均呈現(xiàn)顯著性差異，表明刺槐黑松混交林比黑松純林的枯落物層具有更大的持水率和持水量。

2.3 不同林分類(lèi)型枯落物層對(duì)降雨的有效攔蓄量

2.3.1 不同林分類(lèi)型對(duì)降雨有效攔蓄量的分析

最大持水量一般只能反映枯落物層持水能力的大小，當(dāng)日降雨達(dá)到20～30mm以后，不論枯落物層含水量高低，實(shí)際持水率約為最大持水率的85%左右。所以用最大持水率來(lái)估算枯落物層對(duì)降雨的攔蓄能力則偏高，一般用有效攔蓄量估算枯落物對(duì)降雨的實(shí)際攔蓄量，即：

式中：W—有效攔蓄量（t/hm2）；RM—最大持水率（%）；R0—現(xiàn)有含水率（%）；M—枯落物層積蓄量（t/hm2）。

不同林分枯落物最大持水率間的差異受枯落物組成、林分類(lèi)型、林齡、枯落物分解、積累、前期水分含量、降雨量和降雨強(qiáng)度等多種因素的影響，因而不同林分類(lèi)型最大持水率間的相對(duì)大小比較復(fù)雜。由于有效持水率是根據(jù)最大持水率和重量含水率計(jì)算出來(lái)的，枯落物的持水能力由林地枯落物的積蓄量和枯落物的持水特性?xún)烧吖餐瑳Q定的。

分析顯示，枯落物有效攔蓄量排列順序?yàn)椋捍袒奔兞值淖畲螅瑸?7.41t/hm2；刺槐黑松混交林次之,為14.20t/hm2;黑松純林的最小,為7.31t/hm2;對(duì)3種林分枯落物層的有效攔蓄量進(jìn)行單因素方差分析結(jié)果為F0.05=394.685Sig.=0.000差異性顯著，表明3種林分枯落物總的持水量有明顯的差異。

對(duì)枯落物的積蓄量與其有效攔蓄量進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果表明，不同林分類(lèi)型枯落物的積蓄量與其有效攔蓄量呈極顯著相關(guān) （相關(guān)系數(shù)r為0.982），因此，不同林分類(lèi)型枯落物的有效攔蓄量與其積蓄量具有非常密切的關(guān)系。

2.3.2 不同林分類(lèi)型對(duì)降雨有效攔蓄量的多重比較

利用SPSS軟件（在0.05水平下）對(duì)3種林分類(lèi)型枯落物層的有效攔蓄量進(jìn)行多重比較。

結(jié)果顯示，刺槐黑松混交林與刺槐純林、黑松純林的枯落物層有效攔蓄量呈現(xiàn)顯著性差異，表明刺槐黑松混交林比黑松純林的枯落物層具有更大的有效攔蓄量，對(duì)減少地表徑流對(duì)地表土壤的侵蝕有良好的保護(hù)效果。

3 結(jié) 論

1）不同林分類(lèi)型枯落物層的積蓄量從大到小的排序?yàn)榇袒奔兞帧⒋袒焙谒苫旖涣?、黑松純林，針闊混交林的枯落物的積蓄量高于針葉純林；枯落物層的積蓄量與枯落物層的厚度呈極顯著相關(guān)性，為此，可以通過(guò)測(cè)定枯落物厚度來(lái)反映枯落物的積蓄量。

2）不同林分類(lèi)型枯落物層的最大持水率與最大持水量具有相同的特點(diǎn)，各林分差異性顯著，均是刺槐純林最大，刺槐黑松混交林次之，黑松純林最??；枯落物層最大持水量與積蓄量呈顯著性相關(guān)，表明刺槐黑松混交林比黑松純林的枯落物層具有更大的持水率和持水量。

3）不同林分類(lèi)型枯落物層有效攔蓄量與枯落物層積蓄量呈極顯著相關(guān)性；不同林分類(lèi)型差異顯著，刺槐純林最大，刺槐黑松混交林次之，黑松純林最小，表明刺槐黑松混交林比黑松純林具有更大的有效攔蓄量，對(duì)減少地表徑流對(duì)地表土壤的侵蝕有良好的保護(hù)效果。

[1] 趙鴻雁,吳欽孝.黃土高原幾種枯枝落葉吸水機(jī)理研究[J].防護(hù)林科技,1996(4):15-18.

[2] 劉世榮,孫鵬森.長(zhǎng)江上游森林植被水文功能研究[J].自然資源學(xué)報(bào),2001,16(5):451-456.

[3] 馬雪華,楊茂瑞,王建軍.亞熱帶杉木、馬尾松人工林水文功能的研究[M].哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)出版社，1994：346-353.

[4] 崔向慧,李海靜,王兵.江西大崗山常綠闊葉林生態(tài)系統(tǒng)水量平衡的研究[J].林業(yè)科學(xué),2006,42(2):8-12.