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        泰山黃前流域典型森林植被枯落物水文與養(yǎng)分特征

        2012-08-29 06:36:28王慶華高翠玲
        科技視界 2012年20期

        李 錕 王慶華 高翠玲

        (菏澤黃河河務(wù)局牡丹黃河河務(wù)局 山東 菏澤 274000)

        0 前言

        森林枯落物是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,是森林生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的重要環(huán)節(jié),它不僅對(duì)森林資源的保護(hù)和永續(xù)利用起著重要作用,而且還對(duì)涵養(yǎng)水源和水土保持具有重要意義。

        1 樣品處理及實(shí)驗(yàn)方法

        1.1 關(guān)于枯落物水文性能

        1.1.1 枯落物樣品的采集和處理

        玉泉寺主要森林植被類(lèi)型有:闊葉林.針葉林.針闊混交林.闊闊混交林.針針混交林等不同的森林植被類(lèi)型。 我們選擇有代表性的側(cè)柏林、麻櫟林、赤松林、赤松和五角松混交林(陰坡和陽(yáng)坡)共五種林分進(jìn)行研究在。 每個(gè)林分內(nèi)設(shè)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地,每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地設(shè)50cm×50cm 樣方3 個(gè),搜集樣方內(nèi)枯枝落葉并分別測(cè)量枯枝落葉層的總厚度和分解層厚度,分層稱重,而后分層烘干、稱干重。

        1.1.2 枯落物層的最大持水量和持水率測(cè)定

        每塊標(biāo)準(zhǔn)地分層收集枯枝落葉, 然后浸水24h 后再稱重,再稱重量即為自然狀態(tài)下枯落物層的最大持水量,最大持水量與總重量的比值即為最大持水率。

        1.1.3 枯落物層吸水動(dòng)態(tài)過(guò)程測(cè)定

        靜水浸泡法測(cè)定枯落物層的吸水動(dòng)態(tài)過(guò)程,將每塊標(biāo)準(zhǔn)地的枯落物烘干分層浸泡于水中,每隔一定的時(shí)間稱重一次其重量。 時(shí)間間隔是0.5h,1h,2h,4h,6h,8h,10h,12h,24h.。

        1.1.4 枯落物的水容量測(cè)定

        每塊標(biāo)準(zhǔn)地分層收集0.25 平方米的枯枝落葉,放入烘箱在80 度烘8-10h,烘干后稱重,然后小時(shí)后再稱重,然后浸水24h 后再稱重。 根據(jù)下列公式計(jì)算出枯落物的水容量。

        1.2 關(guān)于枯落物營(yíng)養(yǎng)元素含量

        1.2.1 樣品處理

        將枯落物烘干磨細(xì)后備用。

        1.2.2 各元素測(cè)定方法

        (1)全氮測(cè)定用H2SO4-H2O2消煮,半微量開(kāi)氏法測(cè)定。

        (2)全磷測(cè)定用H2SO4-H2O2消煮,釩鉬鈧比色法測(cè)定。

        (3))全鉀測(cè)定用H2SO4-H2O2消煮,火焰光度法測(cè)定。

        (4))全鈣、全鎂測(cè)定采用HNO3-HCLO4消煮,用EDTA配合測(cè)定法;

        (5)銅、鋅、鐵、錳的測(cè)定采用HNO3-HCLO4消煮,用AAS法測(cè)定。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 不同林分枯落物持水作用的研究

        2.1.1 不同林分枯落物的蓄積量

        林分枯落物層吸水作用的大小, 取決于其本身的厚度和性質(zhì)。 闊葉林枯落物層厚度比針葉林枯落物層厚度大,蓄積量也大, 麻櫟林枯落物厚度為9.33cm, 蓄積量為30.32t/hm2,這與該林分處于被風(fēng)坡,枯落物易積聚有關(guān),赤松與五角楓混交林的陰坡與陽(yáng)坡的枯落物層厚度相差不大, 這與赤松的生長(zhǎng)特性有關(guān),松樹(shù)生長(zhǎng)對(duì)陽(yáng)光的依賴性不大,因而陰坡枯落物厚度略大于陽(yáng)坡與其是喜陰特性有關(guān)。 麻櫟林枯落物分解率明顯大于針葉林,因?yàn)獒樔~表面蠟質(zhì)層較厚,木質(zhì)化程度高所致。 枯落物厚度為麻櫟>混交 (陰)>混交(陽(yáng))>側(cè)柏>赤松,蓄積量:麻櫟>赤松>混交(陽(yáng))>混交(陰)>側(cè)柏。

        2.1.2 不同林分枯落物的最大持水量

        林地枯落物層的水文性質(zhì)可以用它的最大持水量來(lái)評(píng)價(jià)。

        赤松林內(nèi)枯落物的最大持水量最大,為3.93mm,其次是麻櫟林,最大持水量為3.52mm。 該實(shí)驗(yàn)區(qū)內(nèi)最大持水量的大小順序?yàn)槌嗨闪郑韭闄盗郑净旖涣郑幤拢净旖涣郑?yáng)坡>側(cè)柏林。 最大吸水率的大小順序?yàn)槌嗨闪郑净旖涣郑幤拢緜?cè)柏林>混交林(陽(yáng)坡)>麻櫟林,總體來(lái)看,針葉林及針闊混交林最大持水量小于闊葉林, 這是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)區(qū)內(nèi)針葉林地的水分條件差,雖然林地內(nèi)枯落物層的最大持水率大,但是蓄積量太小。

        2.1.3 不同林分類(lèi)型枯落物水容量

        枯落物的持水能力可通過(guò)枯落物飽和水容量來(lái)反映。 枯落物飽和水容量取決于枯落物的吸水率與枯落物的蓄積量,飽和水容量越大,吸收和過(guò)濾地表徑流的作用越強(qiáng),其水文作用越大,水容量也越大。

        各林分吸水率大小依次為赤松林>混交林 (陰坡)>側(cè)柏林>混交林(陽(yáng)坡)>麻櫟林。 此處針葉林蓄水效果較好。

        2.2 枯落物營(yíng)養(yǎng)元素分析

        本文選取赤松林,麻櫟林,赤松和五角楓混交林,側(cè)柏林3 種林分進(jìn)行分析。

        2.2.1 不同林分類(lèi)型枯落物營(yíng)養(yǎng)元素含量分析

        氮元素以麻櫟林和針闊混交林含量最高, 分別達(dá)到了10471mg/kg 和13576mg/kg, 而側(cè)柏林和馬尾松林含量相對(duì)較低。 磷元素仍以麻櫟林枯落物含量最高,達(dá)到949mg/kg,側(cè)柏林和赤松林含量較低,并且兩種林分中含量較為接近,鉀元素含量與氮磷有所不同,含量最高的是混交林枯落物,達(dá)到3086mg/kg,其次是麻櫟林,側(cè)柏林和赤松林含量仍是最低。 從上面的分析可以看出,氮磷鉀3 種最主要的植物營(yíng)養(yǎng)元素在林地枯落物中的含量以麻櫟林、 針闊混交林含量較高,分別達(dá)到14.32mg/kg,17.25mg/kg,側(cè)柏林赤松林含量較低。

        鈣元素的含量以側(cè)柏林枯落物最高,其次才是麻櫟林和針闊混交林,麻櫟林枯落物的鎂元素含量最高,針闊混交林次之,赤松林含量最低。

        從枯落物鐵、錳、鋅、銅4 種微量元素的含量來(lái)看,各元素不同林分的排序如下:鐵元素為:麻櫟林>赤松林>針闊混交林林>側(cè)柏林;錳元素為:針闊混交林>側(cè)柏林>麻櫟林>赤松林;鋅元素為:麻櫟林>針闊混交林>赤松林>側(cè)柏林;銅元素為: 針闊混交林>麻櫟林>赤松林>側(cè)柏林;4 種微量元素總量的排序?yàn)椋横橀熁旖涣郑韭闄盗郑境嗨闪郑緜?cè)柏林。 其中各元素在組成上有許多值得指出的地方,赤松林枯落物鐵元素含量特別高,而鋅元素含量特別低;側(cè)柏林枯落物除了錳以外,其余微量元素均是最低的,特別是鐵和銅,其含量和其余林種差距很大。

        不同林種枯落物元素含量排序如下: 側(cè)柏林為氮>鈣>鉀>錳>鎂>鐵>磷>鋅>銅;赤松林為氮>鈣>鉀>鐵>鎂>錳>磷>鋅>銅;麻櫟林為氮>鈣>鉀>鐵>鎂>磷>錳>鋅>銅;針闊混交林為氮>鈣>鉀>錳>鐵>鎂>磷>鋅>銅。

        2.2.2 不同林分類(lèi)型枯落物營(yíng)養(yǎng)元素貯量分析

        由于每個(gè)林種枯落物數(shù)量差別較大,樹(shù)林中枯落物營(yíng)養(yǎng)元素的貯量也存在很大不同。 不同林種中不同元素貯量不同。 它們的排列:氮為麻櫟林>赤松林>針闊混交林>側(cè)柏林;磷為麻櫟林>赤松林>針闊混交林>側(cè)柏林;鉀為麻櫟林>針闊混交林>赤松林>側(cè)柏林; 鈣為麻櫟林>赤松林>針闊混交林>側(cè)柏林;鎂為麻櫟林>赤松林>針闊混交林>側(cè)柏林;鐵為麻櫟林>赤松林>針闊混交林>側(cè)柏林; 錳為麻櫟林>針闊混交林>赤松林>側(cè)柏林;銅為麻櫟林>赤松林>針闊混交林>側(cè)柏林。9種營(yíng)養(yǎng)元素的總量排序?yàn)槁闄盗郑境嗨闪郑踞橀熁旖涣郑緜?cè)柏林, 分別為138.6kg/hm2,318.7kg/hm2,696.1kg/hm2,242.03 kg/hm2。

        從上面的分析不難看出,麻櫟林枯落物營(yíng)養(yǎng)元素貯量最豐富,這是由于其質(zhì)量大和營(yíng)養(yǎng)元素含量較高決定的。

        3 討論與分析

        在玉泉寺林區(qū)麻櫟林的枯落物蓄積量最大,其次是赤松林,最大持水量則是赤松林最大,麻櫟林其次,說(shuō)明當(dāng)前枯落物蓄水功能最好的是赤松林和麻櫟林。 枯落物最大持水率明顯表現(xiàn)出針葉林、針闊混交林大于麻櫟林,是由于麻櫟林枯落物分解程度高的緣故。 綜合看來(lái)在該林區(qū)是赤松林的蓄水功能最好。 枯落物營(yíng)養(yǎng)元素貯量最高的是麻櫟林。 枯落物對(duì)于土壤的改良作用在于其營(yíng)養(yǎng)元素歸還,因此營(yíng)養(yǎng)元素歸還量越大其對(duì)于土壤的改良作用就越大,由此可以看出在該林區(qū)麻櫟林的土壤改良功能最好。

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