河北省木蘭圍場(chǎng)國有林場(chǎng) 周長(zhǎng)亮 李惠麗

森林枯落物是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分 ,是森林水文效應(yīng)的第二活動(dòng)層[1],在截持降水、防止土壤濺蝕、阻延地表徑流、抑制土壤水分蒸發(fā)、增強(qiáng)土壤抗沖性等方面具有重要意義[2]。 森林枯落物層和土壤層相比更疏松 ，孔隙更大[3]，對(duì)降水的截留 ，水分的保持作用更大[4]，還能減少水分的蒸發(fā) ，促進(jìn)土壤對(duì)水分的滲透[5]。因此對(duì)森林枯落物水文效應(yīng)的研究具有重要的意義[6]。而木蘭林場(chǎng)處于京 、津、冀地區(qū)連接的重要位置，其生態(tài)環(huán)境的好壞 ，水源涵養(yǎng)和水土保持作用的強(qiáng)弱直接關(guān)系到京津冀地區(qū)生態(tài)環(huán)境的平衡[7]。因此，對(duì)木蘭林場(chǎng)森林水文效應(yīng)進(jìn)一步的研究，能使其充分發(fā)揮水源涵養(yǎng)和水土保持作用 ，對(duì)保持京津冀地區(qū)生態(tài)環(huán)境的平衡有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 研究區(qū)概況

河北省木蘭圍場(chǎng)國有林場(chǎng)屬灤河上游地區(qū)，區(qū)域地理坐標(biāo)為北緯41°35′～42°40′，東經(jīng)116°32′～117 °14′，海拔高度750～1998米[7]。主要植被類型是落葉闊葉林、針闊混交林和草原草甸，主要喬木樹種有華北落葉松(Larixprincipis-rupprechti)、油松 (Pinustabulae) 等 。 灌木主要有荊條（VitexnegundoL.)、沙棘 (HippophaerhamnoidesLinn)、胡枝子 (LespedezabicolorTurce)、繡線菊(SpiraeasalicifoliaL)等[8]。

2 研究方法

2.1 標(biāo)準(zhǔn)地的設(shè)置

在木蘭林場(chǎng)內(nèi)， 選擇具有代表性的四種植被類型：荊條灌叢 、胡枝子灌叢 、繡線菊灌叢和落葉松林 ，各設(shè)置六塊標(biāo)準(zhǔn)地 ，面積為（20m×20m），并要求坡度及土壤性質(zhì)等一致。

2.2 枯落物水文效應(yīng)測(cè)定

（1）枯落物蓄積量的測(cè)定

在每種植被類型標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)設(shè)置3塊0.5m×0.5m的樣方，測(cè)量枯落物的總厚度，分別收取枯落物并稱其鮮重，帶回實(shí)驗(yàn)室烘干稱其干重，然后測(cè)其自然含水率及蓄積量。

（2）枯落物的持水過程的測(cè)定

運(yùn)用室內(nèi)浸泡法進(jìn)行測(cè)定，根據(jù)相關(guān)公式計(jì)算出各浸泡時(shí)間枯落物持水量、持水率及吸水速率，其中枯落物最大持水量為浸泡24h的持水量，此時(shí)的持水率為最大持水率。

（3）枯落物有效攔蓄量的測(cè)定

有效攔蓄量可用來估算枯落物對(duì)降雨的實(shí)際攔蓄量, 即： W= (0.85Rn—RO)×M

式中 ： W為有效攔蓄量(t/hm2,)；Rm為最大持水率(%)；RO為平均自然含水率(%)；M為枯落物蓄積量(t/hm2)。

3 結(jié)果

3.1 不同植被類型枯落物蓄積量比較

由圖1可知在不同植被類型中枯落物的蓄積量不同，其中排序?yàn)槁淙~松林 ＞ 荊條灌叢 ＞ 胡枝子灌叢 ＞ 繡線菊灌叢。由于植被類型不同，生長(zhǎng)狀況不同，生長(zhǎng)環(huán)境有差異等原因?qū)е虏煌脖活愋涂萋湮锏男罘e量不同。

3.2 不同植被類型枯落物最大持水量比較

枯落物干物質(zhì)的最大持水量和最大持水率是評(píng)價(jià)枯落物水源涵養(yǎng)的重要指標(biāo)，它反映了枯落物的持水能力。從表1中，可看出四種植被類型枯落物的最大持水量最大的為落葉松林 ，最小的為繡線菊灌叢。這種差異主要是由于植被類型不同、枯落物組成不同、枯落物分解程度不同等原因造成的。

3.3 不同植被類型枯落物持水量與浸水時(shí)間關(guān)系

枯落物與浸水時(shí)間的關(guān)系也是評(píng)價(jià)枯落物持水特征的重要指標(biāo)，由圖2可知，四種不同植被類型枯落物的持水量都是隨浸泡時(shí)間的推移呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，前4h，枯落物的持水量增加的速度較快，之后，基本不再增加，這種狀況是由枯落物的干燥程度決定的。這種結(jié)論其實(shí)和枯落物對(duì)降雨的攔蓄過程一致，在降雨前，枯落物干燥，此時(shí)對(duì)降雨的吸收 ，對(duì)水分的保持能力最強(qiáng)，當(dāng)枯落物的濕度達(dá)到一定程度時(shí) ，對(duì)降雨 、對(duì)水分的保持能力則降低。圖中可看出枯落物持水量大小依次是：落葉松林、荊條灌叢、胡枝子灌叢、繡線菊灌叢。

對(duì)四種植被類型枯落物持水量和浸泡時(shí)間的關(guān)系進(jìn)行擬合，得出表2的關(guān)系式，可以看出枯落物的持水量和浸水時(shí)間呈對(duì)數(shù)關(guān)系，而R2也接近0.9，呈較顯著關(guān)系。

表2枯落物持水量與浸水時(shí)間關(guān)系式

3.4 不同植被類型枯落物吸水速率與浸水時(shí)間關(guān)系

枯落物吸水速率越快則對(duì)降雨中吸收的地表水的效率也就越高，保持水土的能力也越大，由圖3可看出，四種不同植被類型枯落物的吸水速率隨時(shí)間的推移都呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，在前4h內(nèi)的降低速度較快，這也與枯落物的干燥程度有關(guān)，而且在各個(gè)時(shí)間段內(nèi)四種枯落物的吸水速率快慢依次是：落葉松林 ＞ 荊條灌叢 ＞ 胡枝子灌叢 ＞ 繡線菊灌叢。 對(duì)四種不同植被類型枯落物吸水速率與浸水時(shí)間的關(guān)系進(jìn)行擬合得到表3的關(guān)系式，從表中可看出枯落物吸水速率與浸水時(shí)間呈指數(shù)關(guān)系 ，R2都接近0.9呈較顯著關(guān)系。

圖3吸水速率與浸水時(shí)間關(guān)系

表3吸水速率與浸水時(shí)間關(guān)系式

3.5 不同植被類型枯落物有效攔蓄量比較

在實(shí)際中，枯落物對(duì)降水的吸收能力并不能達(dá)到最大持水量，要想真實(shí)地反映出枯落物對(duì)降雨的攔蓄量和攔蓄能力還是要靠有效攔蓄量來表達(dá)。由表4可看出四種不同植被類型枯落物的有效攔蓄量排序?yàn)椋郝淙~松林 ＞ 荊條灌叢 ＞ 胡枝子灌叢 ＞繡線菊灌叢。

表4不同植被類型枯落物的有效攔蓄量

4 結(jié)論

木蘭林場(chǎng)內(nèi)四種不同植被類型枯落物層的蓄積量排序?yàn)槁淙~松林 ＞ 荊條灌叢 ＞ 胡枝子灌叢 ＞ 繡線菊灌叢，枯落物層最大持水量排序?yàn)槁淙~松林 ＞ 荊條灌叢 ＞ 胡枝子灌叢 ＞ 繡線菊灌叢，最大持水率排序?yàn)槁淙~松林 ＞ 荊條灌叢 ＞ 胡枝子灌叢 ＞ 繡線菊灌叢；有效攔蓄量為落葉松林 ＞ 荊條灌叢 ＞ 胡枝子灌叢 ＞繡線菊灌叢，由以上幾個(gè)結(jié)論可看出，無論是枯落物蓄積量還是枯落物最大持水量和有效攔蓄量，落葉松林都比其他三種灌叢要高，因此就這四種植被類型來說，落葉松林枯落物層的水文效應(yīng)最好，持水能力最強(qiáng)。