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        遼東山區(qū)3種林分類型的枯落物持水特性研究

        2020-03-23 13:03:14張英明
        河北林業(yè)科技 2020年3期
        關(guān)鍵詞:枯落物物量種林

        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?,稱其鮮重。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。

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