安徽中南部几种主要森林类型水文特性研究(201211月刘俊龙)

基金项目：国家林业公益性行业科研专项“南方低效生态公益林改造与恢复技术研究与示范”（200904015）。第一作者简介：刘俊龙（1981-），男，助理研究员，主要从事林木育种、森林生态研究。通讯作者：吴中能，男，研究员。E-mail:[e-mail]安徽中南部几种主要森林类型水文特性研究刘俊龙1，丁增发1，佘城棋2，张瑶2，吴中能1，马永春2（1.安徽省林业科学研究院，合肥230031；2.安徽省林业厅科技推广中心）摘要：通过对安徽中南部主要森林类型林下枯落物蓄积量、持水量、吸水速率等的研究，结果表明：①针叶林中杉木枯落物的厚度最大，达到95mm，针阔混交林的蓄积量最大，为21.94t/hm2；马尾松枯落物的厚度较低，苦楮林蓄积量最低。②马尾松×枫香的最大持水量为12.62t/hm2，其他林分的最大持水量均在10t/hm2以下，苦楮的最大持水量最低，为2.04t/hm2。③针阔混交林的有效拦蓄能力明显高于阔叶林和针叶林。有效拦蓄量最高的是马尾松×枫香，为17.69t/hm2，苦楮的有效拦蓄量最低，仅为2.47t/hm2。两种不同杉木林分有效拦蓄量均达到10t/hm2左右。可见针阔混交林的水文生态效益优于阔叶林和针叶林。关键词：森林类型；枯落物；有效拦蓄能力；水文效益ResearchonHydrologicalCharacteristicsoftheMainForestTypesintheCentralandSouthernofAnhuiAbstract:Inthisarticlehydrologicalcharacteristicsofthemainforesttypesfromlitterreserves,waterholdingcapacities,waterabsorptionratewereAnalyzedinTheCentralandsouthernofAnhui.Theresultsindicatedthat:(1)themaximumtotalthicknesswastheCunninghamialanceolata(Lamb.)Hookinconiferforest,thefigurewas95mm,ThemaximumreservesoflitterwasthePinusmassonianaandLiquidambarformosanaHancemixedforests,was21.94t/hm2.(2)ThemaximumwaterholdingcapacitywasthePinusmassonianaLambandLiquidambarformosanaHancemixedforests,thenumberwas12.62t/hm2.Theothermaximumwaterholdingcapacityforeststypeswereunder10t/hm2.ThemaximumwaterholdingcapacityofCastanopsissclerophylla(Lindl.)Schottwaslowestonly2.04t/hm2.(3)The-mixedbroadleaf-coniferforestconservationabilitywereobviouslyhigherthanbroadleafforestandtheconiferforest.ThelargestabilitytotherainfallconservationwasthePinusmassonianaLambandLiquidambarformosanaHancemixedforests.thenumericalwas17.69t/hm2,Castanopsissclerophylla(Lindl.)Schottwaslowestinthewaterconservationability,only2.47t/hm2,Thewaterconservationabilitynumberwerereached10t/hm2in2differentforestsoftheCunninghamialanceolata(Lamb.)Hook.Theresultsshowedthatthe-mixedbroadleaf-coniferforestinhydrologicalbenefitwerebenefitthanbroadleafforestandtheconiferforest.Keywords:Foresttypes;Litter;Waterconservationability;Hydrologicalbenefit森林枯落物是指覆盖在林地土壤表面的半分解和未分解的植物凋落物，是森林植物地上各器官枯死、脱落物的总称[1]。枯落物是森林生态系统的重要组成部分，除截留降水外，更有吸收和阻延地表径流，抑制土壤蒸发，改善土壤性质，增加降水下渗，防止土壤溅蚀，增强土壤抗冲能力等功能，在保持水土、涵养水源作用中发挥主导作用。在不同的森林类型下，由于其树种生物学特性与林分结构不同，水源涵养效应存在一定的差异[2-3]。本文以位于安徽省西南部太湖、石台两县的杉木林、马尾松林、常绿阔叶林（苦楮林）、针阔混交林（马尾松、枫香混交林）以及天然次生林等主要森林类型为研究对象，重点对杉木、马尾松等不同森林类型枯落物水文特性进行研究，意在为对该区域森林经营与生态效益评价提供重要的理论参考。21材料与方法1.1试验地概况太湖县的试验地位于新仓镇香茗山村大房组（116°26′E、30°21′N）和天华镇锦鸡村查湾组（116°09′E、30°27′N），两地均为低山丘陵地形，土壤为花岗岩发育的黄棕壤，海拔在50～200m之间。北亚热带季风气候，四季分明。冬季受西北内陆气流控制，气温较低；夏季受东南海洋气流影响，炎热潮湿。石台县试验地位于仙寓镇考杭村施家组以及矶滩乡矶滩村人丁山（117°27′E、30°16′N），土壤为山地黄红壤，均属于低山丘陵地形，海拔在50～300m之间。属于中亚热带湿润气候区，光照充足，四季分明，冬夏长，春秋短。受太平洋暖空气和北方冷空气的交替影响，春季温凉多雨，夏季炎热湿润，秋季先干后湿，冬季寒冷少雨。地带性植被为中亚热带北缘常绿阔叶混交林带，山地植被垂直分布明显。1.2研究方法1.2.1标准地调查根据两个试验点独特的地理位置以及主要的森林类型，选取马尾松纯林、马尾松与枫香混交林、苦楮天然次生林、杉木CK和间伐强度为20%的杉木林等5个类型，并分别设置20m×20m的标准地，然后再逐一对其林分密度、郁闭度、林木的胸径、树高、林龄、林下主要植被等因子基本情况进行调查[4]。标准地调查基本情况详见表1。表1标准地基本情况1.2.2枯落物调查与测定在标准地的上、中和下部各取3个水平面积50cm×50cm有代表性的枯落物样方，现场测定其总厚度、未分解层厚度和半分解层厚度，并用保鲜袋分别收集枯落物的未分解层、半分解层，分别称重。室内测定其含水率和干重。1.2.3枯落物持水量及其持水、吸水速率测定枯落物持水量、吸水试验采用室内浸泡法。样品烘干后，不同森林类型各取未分解物和半分解物100g，分别放入尼龙网袋，将装有枯落物的网袋置入盛有清水的容器中，并用重物下压，使其充分浸泡。测定时段设为0.25、0.5、1、2、3、4、6、8、10、12、16、22、24h。测定时将装有枯落物网袋取出，静置5min左右，直至网袋内的枯落物不滴水为止，迅速称枯落物的湿重。枯落物持水率、枯落物持水量和枯落物吸水速率的具体计算方法如下：枯落物持水量/(t·hm-2)=[枯落物湿重/(kg·m-2)-枯落物烘干重/(kg·m-2)]×10枯落物持水率=（枯落物持水量/枯落物干重）×100林分类型林分起源密度（株/hm2）树龄/年郁闭度平均胸径/cm平均树高/m间伐年度/年林下主要植被马尾松天然120020～230.59.98.72008马尾松、君迁子、短柄苞栎、映山红、山胡椒等马尾松×枫香天然135020～300.710.3/117.6/13.52007枫香、山胡椒等苦楮林天然120030～500.517.7212009苦楮、檵木、山茶、山胡椒等杉木CK人工2250150.613.413.5无杉木、甜楮、檵木、山胡椒等杉木20%人工1800150.514.2142007杉木、甜楮、青冈栎、檵木、山胡椒等3枯落物吸水速率/(g·kg-1·h-1)=hkgg//)(1吸水时间枯落物持水量1.2.4枯落物有效拦蓄量的计算W=（0.85Rm-Ro）×M式中：W为有效拦蓄量（t/hm2）；Rm为最大持水率（%）；Ro为平均自然含水率（%）；M为枯落物储量（t/hm2）。2结果与分析2.1不同林分枯落物蓄积量的比较研究由于树种、年龄、密度、林分结构以及不同的立地类型、采伐年限、人为活动等方面的原因直接影响了不同林分枯落物的厚度及其蓄积量，并且导致不同林分枯落物的蓄积量存在明显差异[5-7]。由表2不同林分枯落物蓄积量可以看出，杉木枯落物总厚度为95mm，是5种林分中枯落物最厚的林分。枯落物总厚度有大到小的林分排列顺序为：杉木CK＞杉木20%＞苦楮林＞马尾松×枫香＞马尾松；不同林分枯落物总蓄积量由大到小分别为马尾松×枫香＞马尾松＞杉木CK＞杉木20%＞苦楮林，其中马尾松×枫香枯落物总蓄积量最高，为21.94t/hm2，苦楮林蓄积量最低，仅8.04t/hm2。结合表1、表2中不同的杉木林分对比可以看出，杉木林在相同立地条件和栽植的密度下，间伐杉木20%林分的胸径树高略高于杉木CK林分。在调查中同时发现，整体杉木林的长势较好，无病虫害，植株的尖梢度稍大，郁闭度大，林下植被较少，间伐杉木林分枯落物的厚度随采伐强度的增加而减少，枯落物总蓄积量也呈现递减趋势。从林下灌木、草本枯落物蓄积及数量上来看，杉木20%林分明显高于杉木CK林分。2.2不同林分枯落物水文特性研究对枯落物水文特性的分析研究，为水土保持工作提供有力的科学依据[8-9]。由于不同的森林类型枯落物特性的不同，其在水文特性方面所表现的结果也存在较大差异。2.2.1枯落物持水量从表3、表4可知，不同林分枯落物在24h持水量存在着差异。马尾松×枫香枯落物未分解层干重在24h后的持水量达到2171g/kg，其次分别为杉木CK(2077g/kg)＞杉木20%(1844g/kg)＞马尾松(1649g/kg)＞苦楮(1616g/kg)；枯落物半分解层干重在24h后的持水量依次为：马尾松×枫香(2045g/kg)，杉木CK（1911g/kg），马尾松（1864g/kg），杉木20%（1746g/kg），苦楮（1719g/kg）。马尾松×枫香的最大持水量2045g/kg，为5种林分中持水量最高的林分，苦楮林最低。表3不同林分枯落物未分解层持水量/(g·kg-1)表2不同林分枯落物蓄积量林分类型未分解层厚度/mm半分解层厚度/mm总枯落物厚度/mm未分解层蓄积量/(t·hm-2)半分解层蓄积量/(t·hm-2)枯落物总蓄积量/(t·hm-2)马尾松2510355.088.613.68马尾松×枫香3515507.1414.821.94苦楮林4512575.0438.04杉木CK6530957.43.8411.24杉木20%5030804.246.0810.324林分类型浸泡时间/h0.250.51234681012162224马尾松1284136513921419143214591581159415941622162216491649马尾松×枫香1390139017191780179318051829192720002122214621712171苦楮林988105811161279139514651500152315351558159316161616杉木CK1410152617311782187218971910194920002026205120772077杉木20%1273133313441404157116