遼東山區(qū)3種林分類型的枯落物持水特性研究

張英明

（鳳城市林業(yè)發(fā)展服務(wù)中心，遼寧 鳳城118100）

枯落物是覆蓋在林地土壤表面的由苔蘚及森林植物落下的莖、葉、枝條、芽鱗、花、果實、樹皮等凋落物及動植物體分解而成的死地被物，也是3個重要森林水文效應(yīng)垂直功能層（林冠層、枯落物層和根系土壤層）之一[1]，具有保持水土和涵養(yǎng)水源的重要作用[1-2]。國內(nèi)外許多學(xué)者對枯落物儲量、持水特性、地表徑流和土壤侵蝕等作了大量研究[3-7]。本文對遼東山區(qū)楊樹崴林場的落葉松林、紅松林和次生林3種不同林分類型的枯落物儲量和持水特性作了定量研究，旨在為遼東山區(qū)森林水文效應(yīng)評價和水源涵養(yǎng)林樹種選擇提供借鑒。

1 試驗地概況

試驗地位于遼寧省清原縣楊樹崴林場內(nèi)，屬長白山余脈，長白植物區(qū)系。氣候為溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年均氣溫6℃，年降水量為760～1000mm，無霜期150d。森林喬木植被以紅松（Pinus koraiensis）、落葉松（Larix gmelini）為主的人工針葉林和蒙古櫟（Quercus mongolica）、水曲柳（Fraxinus mandshuri原ca）、胡桃楸（Juglansm mandshurica）和黃波羅（Phel原lodendron amurense）為主的天然次生林組成。在研究區(qū)域選擇林齡、坡位和海拔等相似、有代表性的落葉松人工林、紅松人工林和天然次生林3種典型林分類型，每個林分類型設(shè)置20m×20m的標(biāo)準(zhǔn)地。標(biāo)準(zhǔn)地基本情況見表1。

2 研究方法

2.1 枯落物儲量測定

表1 標(biāo)準(zhǔn)地基本情況

2019年10月中旬，每個標(biāo)準(zhǔn)地隨機(jī)設(shè)置3個30cm×30cm的小樣方?？萋湮锇次捶纸鈱雍桶敕纸鈱尤樱Q其鮮重。帶回實驗室，用烘箱烘干（75℃6h），稱其干重。測定枯落物量。用公式：R0=（G0-Gd）/Gd×100%計算自然含水率。式中：R0、G0和Gd分別為自然含水率（%）、枯落物鮮重（t/hm2）和烘干質(zhì)量（t/hm2）。

2.2 枯落物持水量、吸水速率和有效攔蓄量測定

采用室內(nèi)浸泡法：把烘干的未分解層和半分解層枯落物分別裝入尼龍網(wǎng)袋中，分別浸泡0.5h、1h、1.5h、2h、4h、6h、8h、10h和24h后，稱重，將枯落物吸水重量，計算不同時間的持水量和吸水速率。用公式：W=（0.85Rm-R0）M來計算有效攔蓄量。式中：W、Rm、R0和M分別為有效攔蓄量（t/hm2）、最大持水率（%）、自然含水率（%）和枯落物量（t/hm2）。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同林分類型枯落物的儲量

枯落物量與林齡、林分組成、氣候條件、輸入量、分解速度、枯落物厚度和性質(zhì)有關(guān)[1]。由表2可知：枯落物量大小順序為落葉松林（23.41t/hm2）＞次生林（18.62t/hm2）＞紅松林（13.85t/hm2）。落葉松林枯落物未分解層占其總量比率最小，說明落葉松林枯落物分解最快；紅松林枯落物未分解層占其總量比率最大，說明紅松林枯落物分解最慢，這也與紅松枯落物油脂含量高有關(guān)；次生林居中。

表2 不同林分類型枯落物的儲量

3.2 不同林分類型枯落物的持水能力

枯落物持水量反映林分枯落物的涵養(yǎng)水源能力，是評價林分水源涵養(yǎng)功能的重要指標(biāo)[1]。不同林分枯落物持水能力一般用最大持水量和有效攔儲量表示。從表3看出：3種林分枯落物最大持水量和有效攔儲量大小順序為：落葉松林（54.26t/hm2和32.47t/hm2）＞次生林（46.78t/hm2和28.29t/hm2）＞紅松林（30.19t/hm2和18.65t/hm2）。這與枯落物量大小順序是一致的，持水能力最終由有效攔儲量決定。

表3 不同林分類型枯落物的持水能力

3.3 不同林分類型枯落物的持水過程

3種林分類型的枯落物不同時段持水量（圖1）：未分解層和半分解層0～4h內(nèi)持水量明顯上升，4～10h趨于平緩，10h后基本飽和?？萋湮锍炙颗c浸水時間之間存在對數(shù)方程關(guān)系（圖1）。模擬值和實測值比較，相關(guān)系數(shù)（R）大于0.9，呈顯著相關(guān)。

3種林分枯落物的吸水速率（圖2）：枯落物吸水速率在0.5h以內(nèi)達(dá)最大值，2h以內(nèi)吸水速率快，2h以后枯落物吸水速率減緩，吸水在24h后基本飽和。吸水速率（y）與浸水時間（x）之間存在冪函數(shù)關(guān)系（圖2），模擬值和實測值比較，相關(guān)系數(shù)（R）大于0.92，顯著相關(guān)。

4 結(jié)論

3種林分枯落物量大小順序為落葉松林（23.41t/hm2）＞次生林（18.62t/hm2）＞紅松林（13.85t/hm2）。最大持水量和有效攔儲量大小順序為：落葉松林（54.26t/hm2和32.47t/hm2）＞次生林（46.78t/hm2和28.29t/hm2）＞紅松林（30.19t/hm2和18.65t/hm2）。

圖1 枯落物不同時段持水量

圖2 枯落物不同時段吸水速率

3種林分枯落物持水量與浸水時間之間存在對數(shù)關(guān)系，模擬值和實測值顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)（R）大于0.9。3種林分枯落物吸水速率與浸水時間之間存在冪函數(shù)關(guān)系，模擬值和實測值顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)（R）大于0.92。