北京西山不同林分枯落物层持水特性研究
森林凋落物持水性影响因素分析
- 101 -2019年2月Feb.2019第43卷第1期V ol.43, No.1热 带 农 业 工 程TROPICAL AGRICULTURAL ENGINEERING森林凋落物及其形成的森林腐殖质是森林土壤的重要组成部分，也是森林生态系统的重要组成部分[1]。
枯落物对水质有过滤、净化作用，在森林涵养水源、减缓地表径流、维持土壤肥力以及保持生物多样性等方面具有重要作用。
森林凋落物落至林地表面，能吸持水分，同时能增加地表层的粗糙度，减缓及减少地表径流，增加土壤水分下渗[2]，经微生物分解转化形成腐殖质，作为分解者的物质和能量来源，借以维持生态系统功能的所有有机物质，对于水源涵养、改良土壤和促进植物生长具有重要作用。
1 林分类型对凋落物持水性的影响国内诸多学者采用不同方法、在不同地域针对不同植被类型进行森林凋落物水源涵养功能研究。
研究表明，不同森林类型由于其树种生物学特性与林分结构不同，水源涵养效益存在一定的差异。
不同的森林类型，由于林分组成和结构有所差异，它们的涵养水源和保持水土的能力也有所① 基金项目：国家级大学生创新创业训练计划 (No.201510395003)；福建省教育厅教育科技项目(No.JA15420)；福建省大学生创新创业训练计划(No.201710395045， No.201810395046)；闽江学院校长基金项目(No.103952018010， No.103952018016)。
收稿日期：2018-12-27；责任编辑：王云云；E-mail ：rdnygcbjb@ 。
② 梁锋娜(1996~)，女，河南平顶山人，2016级本科生，自然地理与资源环境专业。
③ 通信作者。
森林凋落物持水性影响因素分析①梁锋娜② 张锦新③ 沈亚芝 秦子珺 王 敏(闽江学院海洋学院地理科学系 福建福州 350108)摘 要 凋落物在生态系统中扮演着重要的角色，是生态系统中不可或缺的一部分。
其不仅能促进生态系统中的物质循环，而且还具有明显的蓄水、储水作用，在防止水土流失方面发挥着巨大的作用。
不同林分枯落物层持水特性研究
０ 引 言
森林是陆地上最重要的生态系统 ， 以其高耸的树干和繁茂的枝叶组成的林冠层 、 林下茂密的灌草植物形 成 的灌草层和林地上富集的枯枝落叶层 以及发育疏松而深厚 的土壤层截持和蓄储大气降水 ， 从而对大气降 水进行重新分配和有效调节， 发挥着森林生态系统特有的水文生态功能＿ ． １ 森林植被一般 可分为 ３ Ｊ 个层次 ， 即冠层、 枯落物层和含根土壤层 ， ３ 这 个作用层在防止土壤侵蚀 中各有其重要作用 ． 林地枯落物层是指由林 木及林下植被凋落下来 的茎 、 、 叶 枝条 、 、 花 果实 、 树皮和枯死的植物残体所形成一层地面覆盖层 ， ２ 大量研究 表明， 植被枯枝落叶层是控制土壤侵蚀的重要 因素［ ］枯枝落叶层的防蚀机理主要表现为两个方面， ． 一是 其具有一定的贮水持水能力 ， 可以有效延长径流历时和增加土壤入渗 ； 二是枯落物层 的存在增大了地表有效
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北京西山地区不同林分健康状况比较研究
北京西山地区不同林分健康状况比较研究马志林;陈丽华;于显威;韩鹏;任慧君【期刊名称】《生态环境学报》【年(卷),期】2010(019)003【摘要】以不同树种林分健康状况比较研究为切入点,以北京西山地区同一时期的油松×侧柏混交林、油松(Pinus tabulaeformis)林、侧柏(Platycladus orientalis)林和栓皮栎(Quercus variabis)林为研究对象.通过构建林分健康评价指标体系,计算林分综合健康指数,分别对不同林分的健康状况进行了分析和比较,探讨不同林分开展森林健康经营的关键环节,同时也从森林健康的角度说明造林树种选择的重要性.研究结果表明:各林分综合健康指数都为正值但数值都不高,这表明目前各林分都处于健康状态,但对外界扰动反应较为敏感,按健康状况排序:油松×侧柏林0.234>栓皮栎林0.186>油松林0.145>侧柏林0.128;从单个指标看,各林分中都有负值指标出现,由此揭示,对负值指标的调整和增加正向指标的指标值是森林健康经营的关键.【总页数】6页(P646-651)【作者】马志林;陈丽华;于显威;韩鹏;任慧君【作者单位】北京林业大学水土保持学院,北京,100083;陕西省治沙研究所,陕西,榆林,719000;北京林业大学水土保持学院,北京,100083;北京林业大学水土保持学院,北京,100083;沈阳农业大学高等职业技术学院,辽宁,沈阳,110122;内蒙古农业大学,内蒙古,呼和浩特,010018;北京林业大学林学院,北京,100083【正文语种】中文【中图分类】Q171.1【相关文献】1.临沂市云蒙湖水源地不同林分持水能力比较研究 [J], 林登峰;孙晓妮2.皖西地区不同性别农村留守儿童与非留守儿童心理健康状况的比较研究——基于金寨县545份调查问卷的实证分析 [J], 张忠业;李冰宏;3.马尾松林冠下套种不同阔叶树后林分防火效能比较研究 [J], 陈绍栓; 陈彬; 陈淑容4.不同林分修复类型套种楠木的比较研究 [J], 林培锋5.北京西山不同林分枯落物层持水特性研究 [J], 樊登星;余新晓;岳永杰;朱建刚;王雄宾;刘彦;李金海;武军因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
不同造林地土壤水分及枯落物变化趋势
不同造林地土壤水分及枯落物变化趋势尚金霞，左利萍*，席忠诚，畅杰，冯小虎，李枫，杨东宁（甘肃子午岭国家森林公园管理中心，甘肃庆阳745000）摘要：以庆阳市北部丘陵沟壑区和东部子午岭林缘区内造林地为对象，研究不同立地条件下造林地土壤水分和枯落物差异及其变化，探索造林对土壤水分的影响。
结果表明，北部丘陵沟壑区造林地土壤含水量、枯落物厚度、枯落物自然含水率、枯落物蓄积量均低于东部子午岭林缘区；造林样地和未造林地0~50cm 土层土壤含水量均随着土层深度的增加而增大，且造林样地＞未造林地，差异明显；枯落物厚度在样地植物种类与数量越多、长势越好时，其厚度相对越厚，反之其厚度相对越小；枯落物自然含水率和蓄积量变化趋势一致，在枯落物厚度增厚时，其自然含水率越高，蓄积量也越大，反之其自然含水率越小，蓄积量也越小；枯落物层可影响土壤含水量的高低，有显著的保水能力。
因此，造林可显著改善土壤水分含量，而庆阳市东部子午岭林缘区造林对土壤水分影响更明显，保水效果相对更好，有利于发挥林分效益。
关键词：土壤含水量；枯落物；厚度；自然含水率；蓄积量气温7.8~9.2℃；年平均降水量300~490mm ，主要集中在7－9月份；无霜期约200d ，年日照时数约2600h 。
东部子午岭林缘区位于庆阳市东部，海拔1300~1780m ，属温带大陆性季风气候，年平均气温7~10℃；雨量充沛，年均降雨量490~623.5mm ；光照充足，四季分明，气候宜人，年总日照时数2376~2492h ，无霜期155~160d 。
监测样地基本情况详见表1。
1.2研究方法1.2.1土壤水分测定。
研究区内选择代表性的人工造林地设置为观测样地。
于2021年生长季，在样方内沿对角线设置3个土壤采样点，沿土壤剖面按0~10cm 、10~20cm 、20~30cm 、30~50cm 分4层分别采集土壤样品；用体积为100cm 3的环刀采集样地土壤，分类标记装入铝盒，现地称量其鲜重，带回实验室放入烘箱，在105℃条件下烘24h 至恒重再次称重，从而测定各层土壤含水量。
北京西山下苇甸中上寒武统风暴沉积特征及模式
北京西山下苇甸中上寒武统风暴沉积特征及模式中上寒武统是地质时代的一个重要阶段，它的沉积特征对了解地球历史的演变具有重要意义。
本文将探讨北京西山下苇甸地区中上寒武统的风暴沉积特征及模式。
北京西山下苇甸地区位于北京市西南部，是一个地质条件复杂、地貌多样的地区。
在该地区的中上寒武统地层中发现了丰富的风暴沉积物，包括泥岩、火山碎屑岩和砾岩等。
这些沉积物具有明显的特征，可以划分为风暴沉积层和平凡沉积层。
起首，风暴沉积层通常具有层状结构和断层痕迹。
在野外调查中发现，风暴沉积层一般呈现出分层的特点，表现为泥岩层和砾岩层交替出现。
这种分层结构可以被诠释为风暴过程中强烈的水流作用导致的沉积物分选现象。
此外，风暴沉积层中还屡屡出现断层痕迹，这是由于地质力学作用导致的层状沉积物断裂现象。
其次，风暴沉积层中的沉积颗粒具有较大的粒径。
在实地观察中发现，风暴沉积层中的颗粒大小普遍较大，主要由砾石构成。
这是由于风暴过程中强烈的水流作用能够带动较大颗粒的沉积物，形成粗粒沉积层。
此外，风暴沉积层中还屡屡出现火山碎屑岩，这是由火山爆发过程中喷发的碎屑沉积而成。
最后，风暴沉积层中的沉积特征具有典型的堆积模式。
在野外勘察中发现，风暴沉积层一般呈现出扇状堆积的模式，呈放射状向外扩散。
这是由于风暴过程中强烈的水流作用导致的沉积物径流扩散现象。
此外，风暴沉积层中的火山碎屑岩屡屡呈现出环状堆积的模式，这是由喷发过程中火山灰和烟气环绕的特点导致的。
综上所述，北京西山下苇甸地区中上寒武统的风暴沉积特征表现为层状结构、断层痕迹、较大的沉积颗粒和典型的堆积模式。
这些特征不仅为了解地球历史的演变提供了重要线索，也为该地区的地质演化和资源勘探提供了重要参考。
然而，仍需要进一步的探究深度了解这些风暴沉积特征的形成机制及其意义综合分析北京西山下苇甸地区中上寒武统的风暴沉积特征，可以得出以下结论：风暴过程中强烈的水流作用导致了沉积物分选现象，形成了层状结构和断层痕迹；强大的水流作用还带动了较大颗粒的沉积物，形成了粗粒沉积层，其中还包括火山碎屑岩；风暴沉积层呈现了典型的堆积模式，扇状堆积和环状堆积分别是其典型特征。
【国家自然科学基金】_枯落物分解_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802
推荐指数 5 3 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2013年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
科研热词 枯落物 闽江河口 能量残留率 磷 碳 热值 氮 枯落物分解 杉木人工林 持水性 尾叶桉人工林 坡向 土壤极化 土壤养分 土壤 化学计量学 分解 养分动态 典型草原 人工林 n沉降
推荐指数 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2011年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
2011年 科研热词 高原湿地 纳帕海 紫鹊界梯田区 物理性质 涵养水源 植被类型 森林土壤 枯落物 持水年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36
2008年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29
科研热词 枯落物 枯落物分解 分解 三江平原 闽江河口湿地 草甸湿地 立地因子 碳密度 潮汐 温度 沼泽湿地 水分 氮输入 林分密度 杉木人工林 持水特性 年龄 小叶章湿地 小叶章 地被物 土壤呼吸 四面山 器官 分布特征 冬春季 六盘山 人工林 n、p淋洗 c/n
推荐指数 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2010年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
中条山不同森林类型土壤和枯落物的水文性能分析
中条山不同森林类型土壤和枯落物的水文性能分析张甜;李龙龙【期刊名称】《森林工程》【年(卷),期】2022(38)3【摘要】为探究中条山林区森林水文生态功能情况,以位于中条山腹地的运城市凤凰谷森林公园为研究对象,选取该区域4种不同森林类型(朴-榉阔叶混交林、山里红阔叶林、栾树阔叶林、油松-朴树针阔混交林),分别对其枯落物层和土壤层水文性能进行测定和差异性分析。
结果表明,4种林型枯落物层总蓄积量范围为10.75~15.84 t/hm^(2),由大到小依次为:油松-朴树针阔混交林、栾树阔叶林、朴-榉阔叶混交林、山里红阔叶林;枯落物累积最大持水量变动范围为40.39~49.92t/hm^(2),朴-榉阔叶混交林枯落物层的持水性能优于针阔混交林和纯林;不同林型的土壤容重范围为0.55~0.88 g/cm;,非毛管孔隙度范围为3.07%~15.56%,以油松-朴树针阔混交林的土壤容重最小,土壤非毛管孔隙度最大,表明其土壤渗透性能较好;朴-榉阔叶混交林的土壤毛管孔隙度、总孔隙度、毛管持水量、最大持水量均为最大,表现出良好的水源涵养性能。
综合分析得出,朴-榉阔叶混交林的水文性能最佳,其中枯落物层分解作用是影响林区水源涵养功能发挥的重要因素。
【总页数】8页(P32-39)【作者】张甜;李龙龙【作者单位】运城学院生命科学系【正文语种】中文【中图分类】S715.7【相关文献】1.抚河上游生态公益林4种森林类型枯落物层和土壤层水文效应2.抚河上游生态公益林4种森林类型枯落物层和土壤层水文效应3.浙江省典型森林类型枯落物及林下土壤水文特性4.华北山地次生林典型森林类型枯落物及土壤水文效应研究5.浙江省天台县不同森林类型枯落物及土壤水文特性因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
森林结构差异对大兴安岭森林小流域径流情势和退水特征的影响
第５２卷第３期东㊀北㊀林㊀业㊀大㊀学㊀学㊀报Ｖｏｌ．５２Ｎｏ．３２０２４年３月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＮＯＲＴＨＥＡＳＴＦＯＲＥＳＴＲＹＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＭａｒ．２０２４１）国家自然科学基金项目（４１９０１０１８）；黑龙江省自然科学基金项目（ＬＨ２０２０Ｄ００３）；黑龙江省博士后基金项目（ＬＢＨ－Ｚ２０１０６）㊂第一作者简介：崔杨，女，１９９８年３月生，东北林业大学林学院㊁森林生态系统可持续经营教育部重点实验室（东北林业大学），硕士研究生㊂Ｅ－ｍａｉｌ：５２８３９８３３９＠ｑｑ．ｃｏｍ㊂通信作者：段亮亮，东北林业大学林学院㊁森林生态系统可持续经营教育部重点实验室（东北林业大学），副教授㊂Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉａｎｇｌｉ⁃ａｎｇ．ｄｕａｎ＠ｎｅｆｕ．ｅｄｕ．ｃｎ㊂收稿日期：２０２３年８月３０日㊂责任编辑：韩有奇㊂森林结构差异对大兴安岭森林小流域径流情势和退水特征的影响１）崔杨㊀蔡玉山㊀刘欢㊀杨晓晨㊀段亮亮（森林生态系统可持续经营教育部重点实验室（东北林业大学），哈尔滨，１５００４０）㊀㊀摘㊀要㊀径流情势和流域退水是反映水文过程至关重要的指标，除气候因素外，主要受到下垫面和流域水文地质特征的影响㊂利用准配对流域法，对比大兴安岭地区森林结构不同的２个小流域（老爷岭流域㊁圣诞村流域），排除气候和地形地貌的干扰，探究森林结构变化对流域径流情势及退水过程的影响㊂结果表明：老爷岭流域的全年洪峰历时比圣诞村流域延长５ｈ㊁平均洪峰滞时推迟２ｈ，洪峰径流量㊁变异系数均无显著差异㊂随着森林平均蓄积量㊁树种组成㊁郁闭度等森林结构指标的提高，老爷岭流域（森林结构综合指数较高）较圣诞村流域（森林结构综合指数低）的枯水径流时间低４ｈ，平均枯水径流深提高０．６５ｍｍ（是圣诞村流域３倍），平均枯水径流变异系数低３３％，且流域间差异均达到了极显著水平（Ｐ＜０．０１）㊂通过退水分析，结果表明：老爷岭流域和圣诞村流域退水系数（ｋ）的均值分别为１６．９㊁８．５ｄ，退水常数（α）均值分别为０．９０９４㊁０．８６２６，老爷岭流域的平均退水时间比圣诞村流域延缓了８．４ｄ㊂该地区流域水文特征受森林植被变化的影响明显，森林结构复杂㊁森林质量高的老爷岭流域枯水径流量高并且稳定，退水过程更慢，水源涵养功能更好㊂关键词㊀森林结构；水文情势；退水特征；洪峰径流；枯水径流分类号㊀Ｓ７１５．３ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＦｏｒｅｓｔＳｔｒｕｃｔｕｒｅＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｏｎｔｈｅＦｌｏｗＲｅｇｉｍｅｓａｎｄＤｒａｉｎａｇｅＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＦｏｒｅｓｔｅｄＳｍａｌｌＷａ⁃ｔｅｒｓｈｅｄｓｉｎｔｈｅＧｒｅａｔｅｒＫｈｉｎｇａｎＭｏｕｎｔａｉｎｓ／／ＣｕｉＹａｎｇ，ＣａｉＹｕｓｈａｎ，ＬｉｕＨｕａｎ，ＹａｎｇＸｉａｏｃｈｅｎ，ＤｕａｎＬｉａｎｇｌｉａｎｇ（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｕｓｔａｉｎａｂｌｅＦｏｒｅｓｔＥｃｏｓｙｓｔｅｍＭａｎａｇｅｍｅｎｔ（ＮｏｒｔｈｅａｓｔＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ），Ｈａｒｂｉｎ１５００４０，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）／／ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｅａｓｔＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０２４，５２（３）：１０３－１１１．Ｆｌｏｗｒｅｇｉｍｅｓａｎｄｂａｓｉｎｒｅｃｅｓｓｉｏｎａｒｅｃｒｕｃｉａｌｉｎｄｉｃａｔｏｒｓｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｃｅｓｓｅｓ，ｗｈｉｃｈａｒｅｍａｉｎｌｙｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｂｙｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇｓｕｒｆａｃｅａｎｄｈｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｒｉｖｅｒｂａｓｉｎｉｎａｄｄｉｔｉｏｎｔｏｃｌｉｍａｔｉｃｆａｃｔｏｒｓ．Ｔｗｏｓｍａｌｌｂａｓｉｎｓ（ＬａｏｙｅｌｉｎｇｂａｓｉｎａｎｄＳｈｅｎｇｄａｎｃｕｎｂａｓｉｎ）ｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｏｒｅｓｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｉｎｔｈｅＧｒｅａｔｅｒＫｈｉｎｇａｎＭｏｕｎｔａｉｎｓｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｆｏｒｅｓｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｎｆｌｏｗｒｅｇｉｍｅｓａｎｄｄｒａｉｎａｇｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｕｓｉｎｇｔｈｅｑｕａｓｉ⁃ｐａｉｒｅｄｗａｔｅｒ⁃ｓｈｅｄｍｅｔｈｏｄｔｏｅｘｃｌｕｄｅｔｈｅｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｏｆｃｌｉｍａｔｅａｎｄｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅａｎｎｕａｌｄｕｒａｔｉｏｎｏｆｆｌｏｏｄｐｅａｋｉｎｔｈｅＬａｏｙｅｌｉｎｇｂａｓｉｎｗａｓｅｘｔｅｎｄｅｄｂｙ５ｈｏｕｒｓｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｔｈｅＳｈｅｎｇｄａｎｃｕｎｂａｓｉｎ，ａｎｄｔｈｅａｖｅｒａｇｅｌａｇｔｉｍｉｎｇｏｆｆｌｏｏｄｐｅａｋｗａｓｄｅｌａｙｅｄｂｙ２ｈｏｕｒｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｒｅｗｅｒｅｎｏｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｉｎｐｅａｋｒｕｎｏｆｆａｎｄｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｖａｒｉａ⁃ｔｉｏｎ．Ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｉｎｆｏｒｅｓｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｄｉｃａｔｏｒｓｓｕｃｈａｓａｖｅｒａｇｅｆｏｒｅｓｔｓｔｏｃｋ，ｔｒｅｅｓｐｅｃｉｅｓｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ａｎｄｃａｎｏｐｙｄｅｎｓｉｔｙ，ｔｈｅｄｕｒａｔｉｏｎｏｆｌｏｗｆｌｏｗｒｕｎｏｆｆｉｎＬａｏｙｅｌｉｎｇｂａｓｉｎ（ｗｉｔｈａｈｉｇｈｅｒｆｏｒｅｓｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｄｅｘ）ｗａｓ４ｈｏｕｒｓｓｈｏｒｔｅｒｔｈａｎＳｈｅｎｇｄａｎｃｕｎｂａｓｉｎ（ｗｉｔｈａｌｏｗｅｒｆｏｒｅｓｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｄｅｘ），ａｎａｖｅｒａｇｅｌｏｗｆｌｏｗｒｕｎｏｆｆｄｅｐｔｈｗａｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ０．６５ｍｍ（３ｔｉｍｅｓｔｈａｔｏｆｔｈｅＳｈｅｎｇｄａｎｃｕｎｂａｓｉｎ），ａｎｄａ３３％ｄｅｃｒｅａｓｅｉｎｔｈｅａｖｅｒａｇｅｖａｒｉａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｌｏｗｆｌｏｗｒｕｎｏｆｆ．Ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｂａｓｉｎｓｒｅａｃｈｅｄａｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｅｖｅｌ（Ｐ＜０．０１）．Ｔｈｒｏｕｇｈｒｅｃｅｓｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｍｅａｎｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｒｅｃｅｓｓｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ（ｋ）ｆｏｒｔｈｅＬａｏｙｅｌｉｎｇｂａｓｉｎａｎｄＳｈｅｎｇｄａｎｃｕｎｂａｓｉｎｗｅｒｅ１６．９ｄａｙｓａｎｄ８．５ｄａｙｓ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ａｎｄｔｈｅｍｅａｎｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｒｅｃｅｓｓｉｏｎｃｏｎｓｔａｎｔ（α）ｗａｓ０．９０９４ａｎｄ０．８６２６，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．ＴｈｅａｖｅｒａｇｅｒｅｃｅｓｓｉｏｎｔｉｍｅｏｆｔｈｅＬａｏｙｅｌｉｎｇｂａｓｉｎｗａｓｄｅｌａｙｅｄｂｙ８．４ｄａｙｓｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｔｈｅＳｈｅｎｇｄａｎｃｕｎｂａｓｉｎ．Ｔｈｅｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌｃｈａｒａｃ⁃ｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｂａｓｉｎｉｎｔｈｉｓａｒｅａｗｅｒｅｏｂｖｉｏｕｓｌｙａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｆｏｒｅｓｔｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｃｈａｎｇｅ，ｗｉｔｈｔｈｅＬａｏｙｅｌｉｎｇｂａｓｉｎ，ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙｃｏｍｐｌｅｘｆｏｒｅｓｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｈｉｇｈｆｏｒｅｓｔｑｕａｌｉｔｙ，ｅｘｈｉｂｉｔｉｎｇｈｉｇｈｅｒａｎｄｍｏｒｅｓｔａｂｌｅｌｏｗｆｌｏｗｒｕｎｏｆｆ，ａｓｌｏｗｅｒｒｅｃｅｓｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄａｂｅｔｔｅｒｗａｔｅｒｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀Ｆｏｒｅｓｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；Ｆｌｏｗｒｅｇｉｍｅｓ；Ｄｒａｉｎａｇｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；Ｐｅａｋｒｕｎｏｆｆ；Ｌｏｗｆｌｏｗｒｕｎｏｆｆ㊀㊀水是地球生命赖以生存的物质基础，其循环过程㊁形成特点以及与森林的关系始终是森林水文研究中备受关注的问题［１－２］㊂河流水文情势指河川径流表现出多年的㊁稳定的特征规律，包括流量㊁时机㊁历时㊁频率以及变异性［３］㊂退水是指降水少或无降水时，河川径流逐渐消退的过程［４］㊂在森林生态系统中，流域水情及退水变化不仅对维持水生生物多样性至关重要，还直接影响农业和城市供水，由此可见，稳定的水文过程在流域中发挥着极其重要的作用［３，５］㊂气候变化和森林植被是影响流域产汇流的主要驱动因子［６－７］㊂例如，Ｙａｎｇｅｔａｌ．［８］在海流图河流域的研究中发现，６４％的径流量改变取决于温度㊁降水㊁耕地面积的综合变化㊂然而，排除了气候的干扰，探究森林对径流的调节主要依赖于森林覆盖率㊁森林植被类型等诸多因素的影响［９］㊂段亮亮［１０］通过近配对流域法，探讨老沟河流域与未受干扰的小北沟流域之间的径流变化特征，结果发现森林干扰显著影响枯水径流情势，而对洪峰径流情势影响不显著；罗韦慧［１１］在大兴安岭３个典型森林流域中发现，流域径流深与落叶松所占比例密切相关；Ｌｉｕｅｔａｌ．［１２］在梅江流域的研究中发现，森林采伐能显著影响洪峰径流㊁枯水径流的水文情势；Ｚｈａｎｇｅｔａｌ．［１３］在加拿大ＢａｋｅｒＣｒｅｅｋ流域的研究中得到这样的结论，森林干扰显著增加了洪峰径流㊁枯水径流的流量，提高了变异性，并提前了洪峰径流发生时机㊂另一方面，针对流域退水过程，目前有很多成果在基流分割的基础上，研究地下径流退水时间变化特征，通常表现为基流补给多的时期，退水过程稳定，而降雨过后的洪峰径流退水比较剧烈［１４－１５］㊂可见，前人关于森林干扰对径流情势影响的结论因流域条件不同而有所差异，并且径流退水空间变化特征的研究较为匮乏㊂探讨径流情势的改变和退水过程需要考虑流域内多方面的因素，如土壤㊁植被类型㊁森林覆盖率㊁气候因素㊂为了分析森林植被变化对径流情势和退水特征的影响，需要排除其他影响因子㊂准配对流域法，即选择了自然条件相似（地形㊁地质㊁地貌㊁土壤等）㊁地理位置相近而森林植被不同的流域，将其作为 对照 及 处理 流域，进而分析同一时期内植被变化对流域水文过程的影响，可以有效地剔除气候㊁地形地貌对径流的干扰，为探究森林植被变化对水文情势和退水的影响提供了可靠依据［１６］㊂大兴安岭林区是我国唯一的寒温带明亮针叶林区，该区域内水系发达，主要源于森林重要的水源涵养功能㊂然而，冠层截留量㊁枯落物层持水量㊁土壤渗透能力以及林木耗水，因林木生长状况㊁生物学及生态学特性而有所不同［１７－１８］，所以，森林植被可以显著影响流域水文过程㊂前人针对森林覆盖率与流域径流关系进行了多项研究［１９－２０］，但针对流域内森林结构改变，如树种组成㊁蓄积量㊁郁闭度㊁龄级等综合指标差异对河川径流特征影响的研究相对较少㊂认识和理解森林结构对流域水文过程的影响将为该地区森林水资源的管理和可持续利用提供理论支撑㊂本研究利用准配对流域法，以大兴安岭北部漠河市北极村的２个典型森林小流域（老爷岭流域（面积为２１．９ｋｍ２）㊁圣诞村流域（面积为２３．９ｋｍ２））为研究对象，探讨森林结构（森林平均蓄积量㊁树种组成㊁郁闭度㊁龄级）变化对径流情势和退水特征的影响，以此揭示大兴安岭小流域森林结构与水文过程的关系㊂１㊀研究区概况研究区位于黑龙江省大兴安岭北部地区，地形主要以低山丘陵为主，坡度较缓，海拔２７７ ６８８ｍ，全区地势主要呈东北－西南方向㊂其气候较为独特，属于寒温带大陆性季风气候，冬季寒冷㊁低温时间长；夏季温暖湿润，但历经时间较短；年平均降水量约为４６０ｍｍ，降雨主要集中在６ ８月份㊂该区域虽然降雨量不大，但水系发达㊂土壤类型主要为棕色针叶林土，土层厚度在１５ ４０ｃｍ之间，并有永久冻土的存在，其主要呈岛状分布，季节性冻土在全区域内普遍存在㊂地带性植被主要以兴安落叶松（Ｌａｒｉｘｇｍｅｌｉｎｉｉ）为主，同时，还分布一定面积的樟子松（Ｐｉｎｕｓｓｙｌｖｅｓｔｒｉｓｖａｒ．ｍｏｎｇｏｌｉｃａ）㊁白桦（Ｂｅｔｕｌａｐｌａｔｙｐｈｙｌｌａ）㊁山杨（Ｐｏｐｕｌｕｓｄａｖｉｄｉａｎａ）等乔木林㊂２㊀研究方法２．１㊀研究流域的选择为了揭示森林结构差异对流域径流情势及退水过程的影响，在黑龙江漠河森林生态系统国家定位观测研究站研究区范围内，通过现场勘察和林场林业二类调查数据，选择了位置相近，地形地貌相似，森林覆盖率均在９０％以上，森林结构存在显著差异的老爷岭㊁圣诞村河小流域（图１）㊂林学中对森林结构的研究主要集中在群落的树种组成㊁年龄结构㊁生物量等方面㊂因此，利用Ａｒｃｇｉｓ１０．５软件对流域内树种组成㊁蓄积量等林分结构现状进行数据统计㊁分析，对其森林地形参数㊁森林结构参数进行整理（表１），发现树种组成㊁平均单位蓄积量㊁郁闭度㊁龄级等森林结构指标差异明显，地形参数基本相似㊂为了更加清晰的体现流域内森林结构差异，将森林结构各指标进行归一化统计（表２），即各指标值在准配对流域内的占比，并将归一化后的森林结构指标总和作为本研究的森林结构综合指数（Ｆ，Ｆ１代表老爷岭流域，Ｆ２代表圣诞村流域）㊂森林结构综合指数可以体现森林结构整体差异及森林质量，Ｆ值越大代表森林结构越好㊁越稳定㊁森林质量更高㊂森林结构各指标及森林结构综合指数从大到小依次为老爷岭流域（２．４５）㊁圣诞村流域（１．５５），即Ｆ１＞Ｆ２，依据准配对流域的森林结构差异，揭示其对流域径流情势及退水过程的影响㊂２．２㊀数据获取及双累积曲线法本研究时段为２０２１年４月２６日 ２０２１年９月３０日，分别在各流域下游，选择河道窄㊁河岸规整的断面布设水位自记仪（ＯｎｓｅｔＨＯＢＯＵ２０－００１－０４型）（简称Ｒ１㊁Ｒ２，图１）监测水位，记录时间为３０４０１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀东㊀北㊀林㊀业㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５２卷ｍｉｎ／次㊂由于准配对流域地形相似，且位于同一气候区，空间异质性小，因此，在各流域林外布设翻斗式雨量计（ＯｎｓｅｔＨＯＢＯＲＧ３－Ｍ）（简称Ｐ１㊁Ｐ２㊁Ｐ３，图１）记录降雨㊂根据降雨事件和径流变化，用旋杯式流速仪在流域预先选好的断面上实测不同水位及流速，计算通过断面的瞬时流量（ｍ３／ｓ），并利用水位自记仪记录的连续水位与拟合的各流域水位 流量曲线计算观测时段内连续日径流量（ｍ３／ｄ），依据流域面积，将逐日径流量转换为逐日径流深（ｍｍ）㊂双累积曲线是水文学研究中常用的一种简单㊁直观的检验方法［２１］㊂为了排除流域降雨误差，根据流域间的累积降雨量做双累积曲线，若曲线出现拐点而不符合连续的正比关系，可能准配对流域在观测时段的降雨存在明显差异，从而说明配对流域的选择不合理㊂在本研究中依靠该方法，检验准配对流域选择的可靠性㊂图１㊀研究流域概况及仪器布设图表１㊀研究流域基本特征流域面积／ｋｍ２平均海拔／ｍ单位蓄积量／ｍ３㊃ｈｍ－２树种组成郁闭度龄级（１ ５）老爷岭２１．９３０２．６９６１１５．７３３落＋３白＋２樟＋２山０．５７２．６１圣诞村２３．９３１１．６５３８１．４９７落＋３白０．３７１．９２表２㊀研究流域森林结构指标归一化处理结果流域单位蓄积量／ｍ３㊃ｈｍ－２树种组成郁闭度龄级森林结构综合指数（Ｆ）老爷岭０．５９０．６７０．６１０．５８２．４５圣诞村０．４１０．３３０．３９０．４２１．５５㊀㊀注：数值归一化即为各森林结构指标值占总数值的比例㊂２．３㊀研究指标的确定洪峰径流㊁枯水径流是森林水文研究中的两个主要水文变量［２２］，影响着河流生态系统完整性，对维持河流生态系统稳定性具有重要意义㊂本研究利用流量历时曲线（ＦＤＣ）定义洪峰径流和枯水径流㊂流量历时曲线是用来反映流域内某一研究时段流量与流量发生频率之间的关系曲线，在流量历时曲线中，洪峰径流被定义为大于或等于流量历时曲线５％频率的径流值，而枯水径流被定义为小于或等于流量历时曲线９５％频率的径流值［１３］㊂径流情势主要包括径流量㊁时机㊁历时㊁频率㊁变异性［３，１３］，这些水文要素对维持水体生物多样性和生态系统完整性至关重要［３］㊂本研究以流量㊁时机㊁历时㊁变异性这４个指标来研究准配对流域洪峰㊁枯水径流情势㊂同时利用退水分析获得不同降雨－径流事件的退水常数（α）㊁退水系数（ｋ），探讨森林结构差异对流域退水特征的影响，进而揭示其对流域水源涵养功能的影响，具体径流情势指标定义如下：５０１第３期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀崔杨，等：森林结构差异对大兴安岭森林小流域径流情势和退水特征的影响（１）流量：指通过某一断面的径流大小，本研究主要是用发生洪峰径流和枯水径流时的逐日径流深（ｍｍ）来表示㊂（２）时机：发生特定水文事件的时间，本研究中特指流域滞时，洪水事件的降雨形心（ｔｗｃ，ｈ）至水文过程线形心的时间（ｔｑｃ，ｈ）㊂㊀㊀㊀㊀㊀㊀ｔｗｃ＝ðｎｉ＝１ｗｉｔｉðｎｉ＝１ｗｉ；（１）式中：ｗｉ为时段ｉ的降雨量（ｍｍ）；ｔｉ为时段ｉ的时间（ｈ）；ｎ为总时段数㊂㊀㊀㊀㊀㊀㊀ｔｑｃ＝ðｎｉ＝１Ｑｉｔｉðｎｉ＝１Ｑｉ㊂（２）式中：Ｑｉ为时段ｉ的径流深（ｍｍ）㊂同时，根据Ｂａｒｎｅｓ［４］对密西西比上游的研究发现，地表径流㊁基流等退水过程可用公式（３）和（４）表示㊂α的大小用来反映退水过程的快慢，α越大，表明退水时间越长，退水过程越稳定，反知，退水过程越剧烈㊂㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｑｔ＝Ｑ０（ｅ－ｔ／ｋ）；（３）式中：Ｑｔ㊁Ｑ０分别为ｔ时刻和退水开始时刻的流量；ｋ为指定时段内的退水系数（ｄ）；ｔ为退水时间（ｄ）㊂㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｑｔ＝Ｑ０（αｔ）；（４）式中：α为退水常数，０ɤαɤ１㊂㊀㊀㊀㊀㊀㊀α＝ｅ－１／ｋ㊂（５）（３）历时：指研究时段内发生洪峰径流或枯水径流的总时间（洪峰径流历时：大于或等于洪峰径流阈值的总天数；枯水径流历时：小于或等于枯水径流阈值的总天数；各流域洪峰径流和枯水径流阈值：根据发生洪峰径流和枯水径流流量的平均值或中位数确定）㊂（４）变异性：引入变异系数，是指洪峰径流㊁枯水径流深分别与年平均径流深差值的绝对值（ｍｍ），与年平均径流深（ｍｍ）的比值，以此反映各流域洪峰径流和枯水径流偏离年径流的程度㊂采用Ｏｒｉｇｉｎ２０２２和ＳＰＳＳ２６．０软件进行绘图㊁数据处理与分析，根据曼－惠特尼Ｕ非参数检验方法进行各指标间的差异显著性分析㊂３㊀结果与分析３．１㊀准配对流域试验可靠性检验及降雨量与径流特征流域间逐日降雨量双累积曲线的Ｒ２为０．９９８，且Ｐ＜０．０１（图２），说明准配对流域的累积降雨量具有极显著的线性关系，排除了研究时期流域间降雨观测误差，准配对流域的选择较为合理㊂图２㊀准配对流域（老爷岭㊁圣诞村）日降雨量双累积曲线从图３可以看出，研究时段内各流域的径流深变化趋势一致，均属于降雨主导型流域㊂其洪峰期主要集中在５ ６月份㊂老爷岭㊁圣诞村流域于６月１７日降雨（分别为５２．５㊁５４．０ｍｍ）过后，准配对流域出现了全年最大的峰值径流（分别为９．７４㊁８．８０ｍｍ）；在此期间，各流域径流深波动明显，除了降雨量的影响外，还有前期冻结的冰与积雪在温度大于０ħ后融化而补给给河流㊂进入７月份，虽然降雨频繁㊁降雨量增加，但随着林木生长旺盛以及冠层郁闭度提高，老爷岭流域日径流深逐渐趋于平缓，圣诞村流域日径流深波动相对剧烈㊂选取各流域５ ９月份５次降雨过程相似的降雨事件（表３），探讨径流深与降雨量㊁降雨强度的关系㊂５㊁６月份，随着降雨量的增加，流域产流量明显提高；７月份进入林木生长旺盛时期，即便单次降雨与５月份的降雨量相似，但老爷岭㊁圣诞村流域径流深（１．８１㊁３．３５ｍｍ）与５月１２日相比均出现显著的下降㊂径流深与降雨强度具有相同的变化趋势，降雨强度增加，流域的峰值流量提高，而后随着降雨强度的减弱而降低㊂各流域均在９月份出现径流最小值，此时已经进入了北方秋季枯水期㊂在老爷岭流域，虽然９月１０日单次降雨强度有所提高，但径流深并没有随着降雨强度的增加而增加㊂３．２㊀准配对流域洪峰径流㊁枯水径流流量特征根据图４绘制的流量过程线，老爷岭流域洪峰径流量稍高于圣诞村流域；在１５％ ３０％的频率时，准配对流域日径流量十分接近；超过３０％频率后，圣诞村流域径流量明显低于老爷岭流域径流量；枯水时期，老爷岭的流量始终明显高于圣诞村流域，说明了森林结构变化能显著改变枯水径流，而对洪峰径流影响较为微弱㊂进一步比较配对流域洪峰径流和枯水径流，根据洪峰径流深㊁枯水径流深（表４）可知，老爷岭流域６０１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀东㊀北㊀林㊀业㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５２卷平均洪峰径流深（７．０９ｍｍ）高于圣诞村流域（６．５３ｍｍ），但流域间的洪峰径流差异没有达到显著水平；然而，枯水径流差异明显，老爷岭流域（０．９８ｍｍ）比圣诞村流域的平均枯水径流深（０．３３ｍｍ）提高了０．６５ｍｍ，约为圣诞村流域的３倍，并且枯水径流深的最大值和最小值均表现相同的变化趋势㊂根据曼－惠特尼Ｕ非参数检验的结果可知，流域间达到极显著差异（Ｐ＜０．０１）㊂图３㊀研究时期准配对流域（老爷岭㊁圣诞村）降雨量与径流深关系曲线表３㊀准配对流域单次降雨特征及日径流量流域降雨日期降雨量／ｍｍ降雨历时／ｈ降雨强度／ｍｍ㊃ｈ－１峰值流量日期峰值流量／ｍｍ老爷岭５月１２日２４．５２４１．０２５月１３日７．４８６月１７日５２．５１３４．０４６月１８日９．７４７月１４日２５．０８３．１３７月１５日１．８１８月１日２３．７１２１．９８８月２日２．１７９月１０日２７．２１０２．７２９月１１日１．５９圣诞村５月１２日２２．４２４０．９３５月１３日４．３０６月１７日５４．０１２４．５０６月１８日８．８０７月１４日２９．２７４．１７７月１５日３．３５８月１日２５．２９２．８０８月２日３．５７９月１０日２５．４１３１．９５９月１１日１．６６７０１第３期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀崔杨，等：森林结构差异对大兴安岭森林小流域径流情势和退水特征的影响图４㊀准配对流域（老爷岭㊁圣诞村）日径流量过程曲线表４㊀准配对流域（老爷岭㊁圣诞村）的洪峰㊁枯水径流深流域洪峰径流深／ｍｍ枯水径流深／ｍｍ流域洪峰径流深／ｍｍ枯水径流深／ｍｍ老爷岭９．７４１．０２圣诞村８．８００．４０８．５４１．００８．３３０．３８７．４８０．９９７．１６０．３６７．０１０．９９６．２４０．３３６．２９０．９８５．７７０．３２５．９８０．９８５．４６０．３０５．９７０．９７５．２４０．３０５．７２０．９１５．２１０．２８均值７．０９０．９８均值６．５３０．３３３．３㊀准配对流域洪峰径流㊁枯水径流历时特征以０．５ｈ为步长计算各流域的径流量，根据洪峰径流㊁枯水径流阈值，统计准配对流域洪峰径流㊁枯水径流的全年历经总时间（表５）㊂结果表明，森林质量提高（Ｆ１＞Ｆ２），洪峰径流历时增加，老爷岭流域洪峰历时（７０．５ｈ）比圣诞村流域（６５．５ｈ）高出５ｈ；然而，枯水径流历时却减少，表现为老爷岭流域枯水历时（７８ｈ）比圣诞村流域枯水历时（８２ｈ）减少４ｈ㊂表５㊀准配对流域（老爷岭㊁圣诞村）洪峰㊁枯水径流历时特征流域洪峰径流阈值／ｍｍ洪峰历时／ｈ枯水径流阈值／ｍｍ枯水历时／ｈ老爷岭０．１５５０７０．５０．０１５０７８圣诞村０．１４６８６５．５０．００６６８２３．４㊀准配对流域洪峰径流㊁枯水径流的变异性由表６可知，随着森林质量的提高，洪峰径流变异系数均值分别为２．２２㊁２．５１，老爷岭流域洪峰径流变异系数小于圣诞村流域，但流域间的差异没有达到显著水平㊂然而，老爷岭流域枯水径流变异系数降低（０．５５），比圣诞村流域平均枯水径流变异系数（０．８２）低３３％，并且极显著低于圣诞村流域（Ｐ＜０．０１）㊂以上结果说明，枯水径流变异系数对森林结构的变化更加敏感，老爷岭流域枯水径流相比于全年径流变化较为稳定，而圣诞村流域枯水径流明显偏离年均径流量㊂表６㊀准配对流域（老爷岭㊁圣诞村）的洪峰㊁枯水径流变异系数流域洪峰径流变异系数枯水径流变异系数流域洪峰径流变异系数枯水径流变异系数老爷岭３．４３０．５４圣诞村３．７４０．７９２．８９０．５４３．４９０．７９２．４００．５５２．８５０．８１２．１９０．５５２．３６０．８２１．８６０．５５２．１１０．８３１．７２０．５６１．９４０．８４１．７２０．５６１．８２０．８４１．６００．５９１．８００．８５均值２．２２０．５５均值２．５１０．８２３．５㊀准配对流域洪峰事件滞时特征根据研究时段的峰值流量，选取５ ７月份主要洪峰过程，进行准配对流域间不同洪峰滞时的对比（表７）㊂其中，老爷岭流域的４次洪峰滞时均高于圣诞村流域，在５月１３日㊁５月２４日㊁６月１８日时，老爷岭流域０．５ｈ累积降雨量均高于圣诞村流域，但是其洪峰滞时分别比圣诞村流域延缓了２．５㊁１．５㊁３．５ｈ；７月２８日的０．５ｈ累积降雨量比圣诞村流域低，其洪峰滞时比圣诞村流域高０．５ｈ，流域间的平均滞时从大到小依次为老爷岭流域㊁圣诞村流域，平均滞时延缓了２．０ｈ㊂为了清晰地体现降雨和洪峰间的滞时效应，以表７中准配对流域最大降雨过程（８０．２㊁７５．０ｍｍ）为例，利用０．５ｈ的降雨－洪峰过程计算降雨形心至洪峰形心的时间（图５），老爷岭流域降雨形心和洪峰径流形心分别在６月１７日０６时㊁６月１８日１７时３０分，历经总时间为３５．５ｈ；而圣诞村流域降雨形心和洪峰径流形心分别为６月１７日０５时３０分㊁６月１８日１３时３０分，历经总时间为３２．０ｈ㊂由此可见，森林质量越高的流域，其降雨后的洪峰延滞时间越长㊂３．６㊀森林结构差异对流域退水特征的影响为了进一步说明配对流域径流退水快慢，根据准配对流域径流过程线（图６），选取７次主要洪水衰退过程，利用退水曲线方程计算退水系数（ｋ）㊁退８０１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀东㊀北㊀林㊀业㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５２卷水常数（α），以退水系数和退水常数反映流域退水特征，随着退水系数增加，退水常数变大，退水时间延长，退水过程越稳定，否则，退水过程越快㊂由表８可知，老爷岭的退水系数通常大于圣诞村流域，二者均值分别为１６．９㊁８．５ｄ；准配对流域的退水常数变化范围分别为０．８４１５ ０．９７５７㊁０．７３０６ ０．９３８６，均值分别为０．９０９４㊁０．８６２６㊂老爷岭流域相比圣诞村流域平均退水时间延缓了８．４ｄ㊂以上结果表明，老爷岭流域退水过程比圣诞村流域稳定，进一步证明了森林结构好㊁森林质量高的流域，森林对径流调节能力提高，促使退水过程表现的相对平缓㊂从季节性动态上看，退水系数㊁退水常数随时间增加呈现增长趋势，５月初，流域径流退水过程较快；９月的径流退水过程更加平缓，退水系数㊁退水常数均达到最大值，说明以基流为主要来源的时期（秋季）径流补给更为稳定，退水过程缓慢㊂表７㊀准配对流域（老爷岭㊁圣诞村）间不同洪峰滞时流域名称峰值流量日期日峰值流量／ｍｍ累积降雨量／ｍｍ滞时／ｈ平均滞时／ｈ老爷岭５月１３日７．４８２７．２３４．５３８．６５月２４日５．９８３９．８５６．０６月１８日９．７４８０．２３５．５７月２８日２．０６１８．４２８．５圣诞村５月１３日４．３０２１．２３２．０３６．６５月２４日８．６７２９．６５４．５６月１８日８．８０７５．０３２．０７月２８日５．４６２５．６２８．０图５㊀准配对流域（老爷岭㊁圣诞村）洪峰滞时特征４ 讨论本研究通过准配对流域的对比发现，森林结构差异导致了枯水径流情势显著变化，老爷岭流域比圣诞村流域的平均枯水径流深提高０．６５ｍｍ㊁枯水变异系数降低３３％㊁枯水历时减少４ｈ，然而洪峰径流情势差异却不显著㊂由于森林结构变化导致枯水径流的显著改变，也在海流图河流域的研究中被发９０１第３期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀崔杨，等：森林结构差异对大兴安岭森林小流域径流情势和退水特征的影响现［８］，由于耐旱树种增加，海流图河流域枯水流量显著增加㊂同时有研究表明，森林覆盖率提高，枯水期径流量增加［２３］㊂段亮亮等［１０］对大兴安岭地区研究发现，森林扰动后，配对流域洪峰径流情势差异不显著㊂在欧洲地区２８个流域的水文调查中发现，阔叶混交林覆盖率降低没有导致峰值流量显著改变［２４］㊂一方面，森林结构综合指数小的流域，经历植被生长季耗水最旺盛的阶段，林木耗水量可能较大［２５］，从而导致枯水径流量的降低以及枯水持续时间的延长；同时，进入枯水期，主要依靠基流补给，由于森林更新演替后树种组成丰富度不同，导致各流域土壤性质及下渗能力改变［２６］，老爷岭流域的树种组成最为丰富，而圣诞村流域树种组成较为单一，使其土壤的水源涵养能力较树种组成丰富的流域差，致使土壤下渗和持水能力减弱，造成枯水径流减少㊂另一方面，２０２１年为丰水年（年降雨量均在６６０ｍｍ以上），期间发生了多场次强度大的降雨，造成森林对降雨的可调控作用减弱［２７］，枯落物层㊁土壤层可能处于近饱和状态，导致穿透雨多以地表径流的方式汇集到流域出口，从而降低森林对降雨的再分配，而且２个流域洪峰径流多发生于５月份，此时冻土活动层可能未完全融化，土壤垂直入渗能力较差，导致降雨后主要以地表径流的方式产流［２８］，所以在降雨量基本接近（空间异质性较小）的前提下，流域间洪峰径流情势差异较小㊂图６㊀准配对流域（老爷岭㊁圣诞村）洪峰退水过程表８㊀准配对流域（老爷岭㊁圣诞村）不同洪峰退水过程的退水系数㊁退水常数退水开始日期退水系数／ｄ老爷岭流域圣诞村流域退水常数老爷岭流域圣诞村流域５月１３日５．８６．６０．８４１５０．８５９９５月２４日９．３５．３０．８９７７０．８２９４６月４日８．６３．２０．８９０８０．７３０６６月１８日１０．３７．４０．９０７９０．８７３３７月１５日７．８７．５０．８７９７０．８７５９８月２日３６．２１３．９０．９７２７０．９３０７９月１１日４０．６１５．８０．９７５７０．９３８６平均值１６．９８．５０．９０９４０．８６２６㊀㊀然而，在加拿大ＢａｋｅｒＣｒｅｅｋ流域的研究中发现，森林覆盖率降低也会导致枯水径流量显著增加㊁变异系数减小［１３］，这主要是因为森林变动后土壤扰动较小，并且森林覆盖率降低导致耗水量减少，所以枯水径流明显升高㊂周勇等［２９］在遂川县域的研究发现，随着森林质量指数的提升，森林也可起到显著的滞洪作用㊂在俄勒冈州西部大小流域研究中发现，森林采伐，即森林质量降低，致使小流域㊁大流域的洪峰径流分别增加５０％㊁１００％［３０］㊂由此可知，森林覆盖率的增加或减少都可能促使枯水径流和洪峰径流的改变，这主要取决于森林变动后的土壤下渗能力㊁林木蒸腾耗水量的变化［２２］以及降水的影响和下垫面的调节能力［３１－３２］㊂虽然近配对流域排除了气候差异对径流情势的影响，但仍然有其他因素的干扰，比如地形地貌差异对产流的影响㊂一般认为，坡度越大，径流变化越剧烈［３３］㊂本研究中，老爷岭流域坡度稍大，但是该流域的枯水径流情势比坡度小的圣诞村流域更稳定，说明，在该流域中森林植被比地形对径流的调节作用更强㊂在一段时期内无降水或降水较小时，河川径流逐渐的消退被称为流域退水过程，对反映流域内水文过程至关重要［４］㊂不同场次降雨经由流域下垫面的调蓄作用而形成大小洪峰，洪峰的消退影响着蓄水量的多少㊂本研究选取准配对流域７场降雨，探讨洪峰－退水过程，经分析发现，降雨后快速形成洪峰，并且降雨停止后洪峰径流迅速消退，以退水常数体现流域间径流退水快慢，结果发现森林结构综合指数较高的老爷岭流域退水过程比圣诞村流域稳定㊂前人关于退水过程的研究，发现流域退水特征主要取决于多方面因素，如降雨量［３４－３５］㊁洪峰大小［３６］㊁下垫面特征［３７］㊂黄欣祺等［３８］在韩江流域的研究中发现，土壤地形指数均值与流域退水系数呈正相关，即土壤地形指数均值越大，退水过程越稳定；张清杰［３９］在小理河流域次洪退水分析中发现，退耕还林实施以来，下垫面条件改变，次洪退水参数增大，退水过程更加稳定㊂森林蓄积量㊁树种组成㊁郁闭度㊁龄级等森林结构指标提升的前提下，森林质量更高，流域退水过程逐步趋向相对稳定的状态㊂一方面，由于森林质量高的流域，土壤下渗作用更强，降雨过后，产生的快速流减少，而以稳定的壤中流等缓慢的补给河流为主［１４］，所以，致使流域退水历经时间延长，退水过程稳定；５月初，准配对流域间退水常数十分接近，在后续退水中，退水常数差值逐渐增加，这是因为５月初，冻土活动层未完全融化，土壤接受降雨的入渗能力较差，流域间产流后退水过程基本表现相同的趋势，同样证实了上述推测原因；另一方面，根据退水曲线方程可知，径流量０１１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀东㊀北㊀林㊀业㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５２卷。
四种人工林枯落物持水特性
２１ ０２年第 ２ ８卷第 ４期
５
四种人工林枯落物持水特性
李 召青 张 卫 强 殷 祚 云
广东广州
周
平
冼杆标。
盘 李 军
（ ．广东省林业科学研究院 １
５ ０ ２ ； ．广东省佛 山市云勇生态林养护 中心） １５ ０ ２
摘 要 为 了解木荷 等 ４种人 工林 的枯 落物水 文特性 ， 广 东省 佛 山市云 勇林场 ， 在 以木荷 、 杉木 、 蒴和 火 藜 力楠人 工林 为研 究对 象 ， 通过 枯 落物储 存量调 查和 浸 泡 实验 ， 分析 枯 落物持 水特性 ， 立 了枯 落物持 水量 、 建 吸 水速 率与 浸泡 时 间的相互 关 系。结 果表 明 ： ４种人 工林 林 分枯 落 物 总储 存 量介 于 ２ ８ ．２～１．２ｔｈ 杉 木 Ｏ ９ ｍ ， ／ 林 最大 （０ ９ ｈ ， １ ． ２ｔ ｍ ） 火力楠 林 最小 （ ．２ｔｈ ； 大持 水 量依 次为 ： ／ ２８ ｍ ） 最 ／ 杉木 林 ＞藜 蒴林 ＞木 荷 林 ＞火力楠 林 ； 大拦 蓄量介 于 ４ １ 最 ．６—１．３ｔｈ 有 效拦 蓄量介 于 ２４ ８ ９ ／ｍ ， 次是 杉木 林 ＞藜蒴林 ＞火 力 ２ ９ ｍ ； ／ ．６～ ．２ｔｈ 依 楠 林 ＞木荷 林 。枯 落物浸 泡 实验表 明 ： 落物持 水量与 浸 泡时 间存 在 对数 曲线 关 系， 枯 而吸水速 率与 浸 泡时 间
ｐ ｒ ａ ｐ ａ ｔｔｏ ．Ｗ ｅｆ ｕ ｄ ｔ ａ ｈ ｔｒｈ ｌ ｉ ｇ ｒ ｔ ｎ ｒ ａ ｅ ｏ ａ ｉｈ ｃ ｌ ｔ ｏ ｋ ｎ ｉ ｅ ｂ ｌｎ ａ ｉｎ ｏ ｎ ｈ ｔｔ ｅ ｗａ ｅ — ｏ ｄ ｎ ａ ｅｉ ｃ ｅ ｓ ｄ ｌ ｇ ｒｔ ｍｉ ａｌ ｗｉ ｓ ａ ｉ ｇ ｔ ｙ ｈ ｍｅ，ｗｈ ｌ ｈｅｗａｅ — ｉｅ ｔ ｔ ｒ ａ ｏ ｐｔ ｎ ｒ ｔ ｈ ｗｅ ｎ ｐ ｗｅ ｕ ｃｉ ｎ ｗｉｈ ｓ ａ ｉ ｇ ｔｍｅ ｂｓ ｒ ｉ ａｅ ｓ ｏ ｄ ａ ｏ ｒｆ ｎ ｔｏ ｔ ｏ ｋ ｎ ｉ ．Ｔｈ ｙ ａ ｃ ｃ ｎ ｅ ｆｔ ｅ ｗａｅ — ｏｄｉ ｇｒ ｔ ｎ ｈ ｏ ｅ ｄ ｎ ｍｉ ｈａ ｇ ｓｏ ｈ ｔｒｈ ｌ ｎ ａｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｗａ ｅ － ｂ ｏ ｐｉ ｎ ｒｔ ｒ ｅ ｅ ａ ｌ ｉ ｌ ｒｏ ｏ ｒｋ ｎ ｓ ｏ ｌｎ ａ ｉｎ ｉ ｅ ．Ｔ ｅ ｗａｅ ． ｏｄ ｎ ａｅ ｆｌｔ ｒ ｎ ｔｒａ ｓ ｒ ｔ ａｅ ｗｅ ｅ ｇ ｎ ｒ ｌ ｓｍｉａ ｆｆ ｕ ｉ ｄ ｆｐ ａ ｔ ｔ ｓ ｌ ｔ ｒ ｈ ｔｒ ｈ ｌ ｉ ｇ ｒｔ ｓ ｏ ｉ ｅ ｓ ｉ ． ｏ ｙ ｏ ｔ ｔ
北京西山不同海拔油松林PM2.5浓度及叶片吸附量变化规律
北京西山不同海拔油松林PM2.5浓度及叶片吸附量变化规律鲁绍伟;李少宁;陈波;刘海龙;赵东波;陈鹏飞【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2017(037)019【摘要】以北京西山不同海拔梯度油松人工林为研究对象,对油松林PM2.5浓度变化和叶片PM2.5吸附量进行分析,并应用电子显微镜对不同海拔油松叶表面微形态特征进行观察,阐释叶片吸附PM2.5差异.结果表明:随着海拔升高PM2.5质量浓度逐渐降低,不同海拔油松林PM2.5质量浓度日变化均呈典型的双峰曲线,7:00和19:00是一天的两个峰值,最小值出现在13:00-15:00左右;从不同月份看,不同海拔油松林PM2.5质量浓度最高值出现在冬季的2月,最低值在8月;不同海拔油松林PM2.5质量浓度全年均值为84 m((102.28±18.44) μg/m3)＞110m((94.18±18.34) μg/m3)＞160 m((81.53±19.23) μg/m3)＞230m((75.39±15,71) μg/m3);随着海拔升高单位叶面积PM2.5吸附量逐渐减小,每升高50 m,单位叶面积PM2.5吸附量降低23.25％,每公顷PM2.5吸附量下降26.43％,不同海拔油松林每公顷PM2.5吸附量全年均值为84 m((8.61±1.08)kg/hm2)＞110 m((7.30±0.94)kg/hm2) ＞160 m((6.35±0.99) kg/hm2) ＞230 m((4.34±1.14) kg/hm2);处于低海拔的油松叶表面较粗糙,气孔内部和周围聚集大量颗粒物,在叶面形态上更有利于吸附PM2.5,高海拔则相反.高海拔空气质量优于低海拔,低海拔的植物吸附颗粒物多于高海拔.研究结果可为城市造林和森林净化大气提供数据支持.%PM2.5 concentration and leaf PM2.5 adsorption capacity of Pinus tabulaeformis artificial forests at different altitudes on Beijing Xishan Mountains were analyzed,surface micro-morphological characteristics ofPinus tabulaeformis at different altitudes were observed using electron microscopy,and differences in leaf PM2.5 adsorption were then interpreted.The results revealed the following:PM2.5 concentration decreased as the altitude increased;diurnal variations in PM2.5 concentration displayed a typical bimodal curve for the Pinus tabulaeformis forests at different altitudes;the highest peaks were observed at 7:00 and 19:00,while minimum concentrations were detected at 13:00-15:00;PM2.5 concentration was the highest in the winter month of February and the lowest in August;annual mean PM2.5 concentration at varying forest altitudes was 84 m ((102.28 ± 18.44) μg/m3) ＞ 110 m ((94.18 ± 18.34) μg/m3) ＞160 m ((81.53 ± 19.23) μg/m3) ＞ 230 m ((75.39±15.71) μg/m3);PM2.5 adsorption amount per unit leaf area decreased as the altitude increased (PM2.5adsorption amount per unit leaf area reduced by 23.25％ as the altitude increased by 50 m);PM2.5 adsorption amount per hectare decreased by 26.43％,with the Pinus tabulaeformis forests at different altitudes exhibiting annual mean values of 84 m ((8.61 ± 1.08) kg/hm2) ＞110 m ((7.30 ± 0.94) kg/hm2) ＞ 160 m ((6.35 ± 0.99) kg/hm2) ＞230 m ((4.34 ±1.14) kg/hm2);leaf surface texture was rough at the lower altitudes,with a high number of particles inside and around the stomata (a function more conducive to PM2.5 adsorption with respect to leaf morphology);and leaf surface texture at the high altitudes exhibited opposite features.Air quality at the high altitudes was superior to that at the low altitudes,and plant adsorption particles were higher at the low altitudes than at the high altitudes.The results can provide datasupport for urban afforestation and purification of the atmosphere using forests.【总页数】9页(P6588-6596)【作者】鲁绍伟;李少宁;陈波;刘海龙;赵东波;陈鹏飞【作者单位】北京市农林科学院林业果树研究所,北京燕山森林生态系统定位观测研究站,北京100093;林果业生态环境功能提升协同创新中心,北京100093;北京市农林科学院林业果树研究所,北京燕山森林生态系统定位观测研究站,北京100093;林果业生态环境功能提升协同创新中心,北京100093;北京市农林科学院林业果树研究所,北京燕山森林生态系统定位观测研究站,北京100093;北京市西山试验林场,北京100093;北京市西山试验林场,北京100093;北京市西山试验林场,北京100093【正文语种】中文【相关文献】1.北京西山典型城市森林内PM2.5动态变化规律 [J], 王成;郭二果;郄光发2.城市不同绿地PM2.5质量浓度日变化规律 [J], 郭含文;丁国栋;赵媛媛;高广磊;陈明秀;王海勇;赖文豪3.北京西山绿化树种PM2.5吸附量及叶表面AFM特征分析 [J], 鲁绍伟;蒋燕;李少宁;赵娜;陈波4.北京山地不同海拔人工油松林枯落物及其土壤水文效应 [J], 鲁绍伟;陈波;潘青华;李少宁;张玉平;任翠梅5.北京市松山不同海拔油松林枯落物及土壤水文效应 [J], 鲁绍伟;高琛;李少宁;陈波;潘青华;张玉平因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
森林对土壤侵蚀的调控作用研究综述
森林对土壤侵蚀的调控作用研究综述焦云祥;王应刚【摘要】土壤侵蚀会带来严重的生态环境问题,森林具有很好地调控土壤侵蚀的作用,在此主要从森林植物的林冠层、枯枝落叶层以及根系3个方面阐述了森林的蓄水保土作用,并提出了这3个层次各自的调控特点及研究中存在的一些问题.【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2013(000)036【总页数】4页(P13949-13952)【关键词】森林;土壤侵蚀;林冠;枯落物;根系;调控作用【作者】焦云祥;王应刚【作者单位】山西省城乡规划设计研究院,山西太原030001;山西大学环境与资源学院,山西太原030006【正文语种】中文【中图分类】S715.3我国是世界上水土流失最为严重的国家之一，现有水土流失面积367万km2，占国土面积的38.2%，由于水土流失，每年损失土地约13.3万hm2，严重地阻碍着我国的可持续发展［1］。
多年来，我国的水土流失治理虽取得了不错的成效，但治理面积相对较小，边治理边破坏，甚至破坏大于治理的情况，使得严重的水土流失未从总体上得到控制［2］。
全球陆地生态系统的主体是森林，维持良好的生态环境的根本也是森林。
只有在水土流失区大力恢复森林植被，发挥出森林对土壤侵蚀的调控能力，水土流失才会得到最大的改善。
森林植被在制约土壤侵蚀方面发挥着不可替代的作用，显示出了自身强大的优越性和生命力。
面对日趋严重的生态环境问题，生态环境重建和植被恢复得到了更多的关注和重视。
多年来，很多学者研究了森林林冠层、枯落物层、地下根系部分的水土保持作用，并取得了重要进展。
在此，笔者主要对这3个方面对森林蓄水保土作用的研究进行了综述，并提出了这3个层次各自的调控特点及研究中存在的一些问题。
1 森林林冠层对降水的截留作用1.1 林冠截留降水林冠截留降水是森林植被对降水到达地面的第1次阻截，也是对降雨的第1次再分配［3］，是流域产流、产沙、水文循环、化学物质迁移转化等诸多物理过程的重要环节。
不同林分林下植被的多样性特征及生物量研究
不同林分林下植被的多样性特征及生物量研究摘要：对承德市山区土壤含水率与不同林分林下草本层植物生物量和物种多样性的相互关系进行了研究，结果表明，在５种森林群落类型中，土壤含水率的高低顺序为油松－落叶松混交林＞落叶松中龄林＞落叶松幼龄林＞油松成熟林＞油松幼龄林，其林下草本层的地上生物量表现为油松－落叶松混交林大于油松纯林、落叶松纯林，在纯林中也随着土壤含水率的增加生物量增大。
对土壤含水率与林下草本植物物种多样性进行相关分析，结果表明，林下草本植被在林分处于幼龄林时期，土壤含水率对林下草本植物物种多样性的增加起到了促进作用；随着林分的成熟，土壤含水率虽然增加，但对林下草本植物物种多样性的促进作用逐渐丧失。
在油松－落叶松混交林中土壤含水率虽然较高，但对林下草本植物物种多样性却产生了抑制作用。
关键词：林下植被；土壤含水率；生物量；多样性Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆｓｏｉｌｍｏｉｓｔｕｒｅｗｉｔｈｂｉｏｍａｓｓａｎｄｓｐｅｃｉｅｓｄｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆｕｎｄｅｒｇｒｏｗｔｈｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｉｎｍｏｕｎｔａｉｎｏｕｓａｒｅａｏｆＣｈｅｎｇｄｅｃｉｔｙｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｓｏｉｌｍｏｉｓｔｕｒｅｉｎｔｈｅ５ｆｏｒｅｓｔｓｔａｎｄｓｒａｎｋｅｄｆｒｏｍｈｉｇｈｔｏｌｏｗａｓＬａｒｉｘｇｍｅｌｉｎｉｉ（Ｒｕｐｒ．）Ｒｕｐｒ．－ＰｉｎｕｓｔａｂｕｌａｅｆｏｒｍｉｓＣａｒｒ．ｍｉｘｅｄｆｏｒｅｓｔ，ｍｉｄｄｌｅ－ａｇｅｄｆｏｒｅｓｔｏｆＬ．ｇｍｅｌｉｎｉｉ，ｙｏｕｎｇｆｏｒｅｓｔｏｆＬ．ｇｍｅｌｉｎｉｉ，ｍａｔｕｒｅｆｏｒｅｓｔｏｆＰ．ｔａｂｕｌａｅｆｏｒｍｉｓ，ｙｏｕｎｇｆｏｒｅｓｔｏｆＰ．ｔａｂｕｌａｅｆｏｒｍｉｓ．ＴｈｅａｂｏｖｅｇｒｏｕｎｄｂｉｏｍａｓｓｏｆｕｎｄｅｒｓｔｏｒｙｈｅｒｂａｃｅｏｕｓｌａｙｅｒｉｎＬ．ｇｍｅｌｌｉｎｉ－Ｐ．ｔａｂｕｌａｅｆｏｒｍｉｓｍｉｘｅｄｆｏｒｅｓｔｗａｓｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎｔｈａｔｉｎｐｕｒｅＰ．ｔａｂｕｌａｅｆｏｒｍｉｓｆｏｒｅｓｔｏｒＬ．ｇｍｅｌｌｉｎｉｆｏｒｅｓｔ．Ｔｈｅｂｉｏｍａｓｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｓｏｉｌｍｏｉｓｔｕｒｅｉｎｐｕｒｅｆｏｒｅｓｔｓ．Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｎｓｏｉｌｍｏｉｓｔｕｒｅａｎｄｕｎｄｅｒｓｔｏｒｙｈｅｒｂａｃｅｏｕｓｓｐｅｃｉｅｓｄｉｖｅｒｓｉｔｙｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｓｏｉｌｍｏｉｓｔｕｒｅｐｒｏｍｏｔｅｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｏｎｕｎｄｅｒｓｔｏｒｙｈｅｒｂａｃｅｏｕｓｓｐｅｃｉｅｓｄｉｖｅｒｓｉｔｙｄｕｒｉｎｇｙｏｕｎｇｆｏｒｅｓｔｐｅｒｉｏｄ．Ｓｏｉｌｍｏｉｓｔｕｒｅｗｏｕｌｄｉｎｃｒｅａｓｅａｓｔｈｅｆｏｒｅｓｔｍａｔｕｒｅｄ；ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｔｓｅｆｆｅｃｔｏｎｕｎｄｅｒｓｔｏｒｙｈｅｒｂａｃｅｏｕｓｓｐｅｃｉｅｓｄｉｖｅｒｓｉｔｙｍｉｇｈｔｇｒａｄｕａｌｌｙｌｏｓｅ．ＳｏｉｌｍｏｉｓｔｕｒｅｗａｓｈｉｇｈｉｎＬ．ｇｍｅｌｌｉｎｉ－Ｐ．ｔａｂｕｌａｅｆｏｒｍｉｓｍｉｘｅｄｆｏｒｅｓｔ，ｂｕｔit had inhibitoryeffect on ｔｈｅｕｎｄｅｒｓｔｏｒｙｈｅｒｂａｃｅｏｕｓｓｐｅｃｉｅｓｄｉｖｅｒｓｉｔｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｕｎｄｅｒｆｏｒｅｓｔｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ；ｓｏｉｌｍｏｉｓｔｕｒｅ；ｂｉｏｍａｓｓ；ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ土壤水分是土壤物质循环和流动的主要载体，也是土壤肥力的重要组成部分，是植物进行水分代谢的水源基地。
黄土高原地区林地枯枝落叶层水土保持效应研究进展
第29卷第4期2022年8月水土保持研究R e s e a r c ho f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o nV o l .29,N o .4A u g.,2022收稿日期:2021-06-18 修回日期:2021-07-08资助项目:国家自然科学基金(41877083,41440012,41230852) 第一作者:许小明(1990 ),男,山西广灵人,博士研究生,研究方向为植被恢复的水土保持效益评价㊂E -m a i l :1559668557@q q.c o m 通信作者:张晓萍(1971 ),女,河南温县人,研究员,博士生导师,主要从事植被恢复的水土保持效益评价研究㊂E -m a i l :z h a n g x p@m s .i s w c .a c .c n 黄土高原地区林地枯枝落叶层水土保持效应研究进展许小明1,易海杰2,何亮1,吕渡2,贺洁1,邹亚东1,王浩嘉1,薛帆1,田起隆2,王妙倩1,张晓萍1,2(1.西北农林科技大学水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室,陕西杨凌712100;2.中国科学院水利部水土保持研究所,陕西杨凌712100)摘 要:枯枝落叶层是林地垂直结构中参与水文循环过程的重要作用层,在涵养水源和保持水土中发挥着重要作用㊂黄土高原经过20年植被快速恢复,枯落物覆盖使近地表植被特征和生态过程变化明显,这必将影响地表土壤水分入渗㊁产汇流等水文和土壤侵蚀过程㊂为全面掌握黄土高原地区林地枯枝落叶层的水土保持效应研究动态,系统回顾了林地枯枝落叶层在凋落动态㊁蓄积量变化㊁截留降雨㊁阻延地表径流㊁提高土壤抗蚀抗冲能力和增加土壤入渗等方面的研究历史㊂分析了目前林地枯枝落叶层研究中存在的若干问题,提出未来黄土高原地区应加强野外坡面枯落物原位长期监测和降雨试验研究,开展多地貌㊁多尺度研究,关注天然林和人工林枯枝落叶层水土保持功能的对比研究,以及水文物理过程模型建立和参数确定,并重视林地枯枝落叶层的保护和监管㊂关键词:林地;枯枝落叶层;水土保持效应;黄土高原中图分类号:S 714 文献标识码:A 文章编号:1005-3409(2022)04-0415-07R e s e a r c hA d v a n c e s o n W a t e r a n dS o i l C o n s e r v a t i o nE f f e c t s o fF o r e s tL i t t e rL a ye r o n t h eL o e s sP l a t e a u X U X i a o m i n g 1,Y IH a i j i e 2,H EL i a n g 1,L ÜD u 2,H EJ i e 1,Z O U Y a d o n g 1,WA N G H a o j i a 1,X U EF a n 1,T I A N Q i l o n g 2,WA N G M i a o q i a n 1,Z H A N G X i a o p i n g1,2(1.S t a t eK e y L a b o r a t o r y o f S o i lE r o s i o na n dD r y l a n dF a r m i n g on t h eL o e s sP l a t e a u ,I n s t i t u t e o f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o n ,N o r t h w e s tA&F U n i v e r s i t y ,Y a n g l i n g ,S h a a n x i 712100,C h i n a ;2.I n s t i t u t e o f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o n ,C A S &MW R ,Y a n g l i n g ,S h a a n x i 712100,C h i n a )A b s t r a c t :L i t t e r i sa n i m p o r t a n t l a y e r i n v o l v e d i nt h eh y d r o l o g i c a l c yc l e p r o c e s s i nt h ev e r t i c a l s t r u c t u r eo f f o r e s t l a nd s ,a n d p l a y s a n i n d i s pe n s a b l e r o l e i nw a t e r r e t e n t i o na n d s o i l c o n s e r v a t i o n .Af t e r 20y e a r s o f r a p i d v eg e t a t i o nr e s t o r a t i o no nth eC hi n e s eL o e s sP l a t e a u ,l i t t e rc o v e r a g ei nf o r e s t l a n d sh a sc a u s e ds i gn i f i c a n t c h a n g e s i nv e g e t a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s a n de c o l o g i c a l p r o c e s s e s o n t h en e a r s u r f a c e ,w h i c hw i l l c e r t a i n l y a f f e c t t h eh y d r o l o g i c a l a n d s o i l e r o s i o n p r o c e s s e s s u c h a s s o i l i n f i l t r a t i o n ,s u r f a c e r u n o f f a n d c o n f l u e n c e .I no r d e r t o c o m p r e h e n s i v e l yg r a s p t h e d y n a m i c s o f s o i l a n dw a t e r c o n s e r v a t i o n e f f e c t s o f l i t t e r l a ye r i nf o r e s t l a n d s o n t h e L o e s sP l a t e a u ,w e s y s t e m a t i c a l l y r e v i e w e d t h e r e s e a r c h p r og r e s s o f l i t t e r l a ye r i nf o r e s t l a n d s i n t e r m s o f t h e l i t t e r d y n a m i c s ,a c c u m u l a t i o n c h a ng e s ,r a i n f a l l i n t e r c e p t i o n ,s u r f a c e r u n o f f i n t e r c e p t i o n ,s o i l e r o s i o n r e s i s t -a n c e a n d s o i l i n f i l t r a t i o n .S o m e e x i s t i n gp r o b l e m s i n th e c u r r e n t s t u di e so n l i t t e r l a ye r i nf o r e s t l a n d so nt h e L o e s sP l a t e a uw e r e a n a l y z e do b j e c t i v e l y .I n t h e f u t u r e ,t h e l o ng -t e r mi n -s i t u m o n i t o r i n g a n d r a i n f a l l e x pe r i -m e n t s o nf i e l ds l o p e ss h o u l db es t r e ng th e n e d ,a n d m u l ti -l a n d f o r m a sw e l la s m u l t i -s c a l ed yn a m i cs t u d i e s s h o u l db e c a r r i e do u t .I na d d i t i o n ,w ea r es u p p o s e d t o p a y a t t e n t i o nt o t h ec o m p a r a t i v es t u d i e so nt h ee c o -h y d r o l o g i c a l f u n c t i o n so f l i t t e rl a y e r i nn a t u r a l f o r e s t sa n da r t i f i c i a l f o r e s t s ,a n de s t a b l i s hh y d r o -p h ys i c a l p r o c e s sm o d e l s a n dd e t e r m i n e t h e r e l e v a n t k e yp a r a m e t e r s ,a sw e l l a s e n h a n c e t h e p r o t e c t i o n a n d s u pe r v i s i o n of l i t t e r l a ye r i nf o r e s t l a n d s .K e y w o r d s:f o r e s t l a n d s;l i t t e r l a y e r;s o i l a n dw a t e r c o n s e r v a t i o ne f f e c t s;L o e s sP l a t e a u全球范围内,黄土高原以水土流失最为严重而闻名于世[1]㊂据陕县水文站观测资料显示,1919 1959年黄土高原地区多年平均输沙量为16亿t[2-3]㊂为控制严重水土流失造成的原位效应和异位效应,自20世纪70年代末期,国家和地方各级政府陆续实施了流域综合管理(1970s 1980s)和退耕还林(草)(1999年至今)等一系列重大水土保持措施㊂据统计,黄土高原地区水土流失面积由1980年代早期的4.3ˑ105k m2下降到2018年的2.14ˑ105k m2[1,3]㊂多年平均输沙量由过去的1.6ˑ109t减少至2000 2018年的2.44ˑ108t[2,4-5]㊂植被恢复是遏制黄土高原地区土壤侵蚀和控制黄河输沙的最重要的因子且其作用具有长效性[6],这已被1999年至今黄土高原地区锐减且近些年保持低位稳定的年输沙量所证明[2,7-8]㊂过去有关植被水土保持功能的研究,主要关注林冠层降雨截留㊁削弱雨滴动能[9-11]和根系土壤层在增加降雨入渗㊁固土防蚀能力和减少径流输移等[12-15]方面的作用㊂然而针对黄土高原林地枯枝落叶层的水土保持效应研究比较薄弱㊂枯枝落叶层,即死地被物层,是森林垂直结构中最重要的层次,是参与森林水文循环过程中的重要作用层,在涵养水源和保持水土中发挥着重要作用[16-18]㊂国内学者就黄土高原地区典型天然林地和人工林地(乔木㊁灌木)枯枝落叶层凋落速率㊁分解速率㊁蓄积量变化㊁水分含量㊁截留降水㊁持水能力㊁降低雨滴溅蚀㊁抑制土壤蒸发㊁阻延地表径流㊁土壤表层理化性质改善㊁养分归还和提高生物活动强度等方面开展了一些有意义的研究[10,18-22],有助于明晰林下枯落物的分布特征和减轻土壤侵蚀的重要作用㊂较为系统性地归纳和分析黄土高原地区林地枯枝落叶层水土保持综合效应,可以及时报导最新研究成果,促进对黄土高原半干旱㊁半湿润地区主要林地枯落物分布规律的深入认识,并深刻理解其持水能力㊁拦蓄径流和调控土壤侵蚀的生态功能㊂本文从6个方面梳理当前黄土高原地区林地枯枝落叶层水土保持功能的研究现状,并对其进行综合评价,提出需要进一步研究的科学问题,以期为黄土高原地区林地枯枝落叶层水土保持功能的深入研究㊁植被恢复措施优化和森林抚育管理提供科学支撑㊂1林地枯枝落叶层水土保持效应研究现状森林是陆地防止水土流失的积极因素,枯枝落叶层(O层)是森林生态系统特有的层次,是近地表水文效应的主要作用层,对保护森林土壤资源,减轻土壤侵蚀具有非常重要的作用,根据分解程度,划分为3个层次,即未分解层㊁半分解层和粗腐殖质化层[6,18,23]㊂国内外科研工作者很早认识并重视到枯枝落叶层在涵蓄降水㊁拦蓄泥沙方面的水文功能,并陆续开展了一系列野外定位研究和室内试验,取得了许多重要成果[18,24-38]㊂由图1可知,以往有关黄土高原地区乔木㊁灌木群落枯枝落叶层的野外调查样地(黑色点位)主要分布在区域中南部㊂土石山区㊁丘陵沟壑区和高塬沟壑区虽均有分布,但以土石山区研究最多,主要涵盖六盘山㊁子午岭㊁黄龙山和秦岭地区,而水土流失严重的丘陵沟壑区和高塬沟壑区的研究相对较少㊂以往研究主要采用野外坡面样地调查㊁定位监测㊁野外自然和人工模拟降雨㊁室内人工模拟降雨和浸泡等方法来研究天然林和人工林主要恢复植被类型[山杨(P o p u l u sd a v i d i a n a D o d e)㊁油松(P i n u s t a b u l i f o r m i s C a r r.)㊁刺槐(R o b i n i a p s e u d o a c a c i a L.)㊁栎树(Q u e r c u s L.)和沙棘(H i p p o p h a er h a m n o i d e s L i n n.)等]枯枝落叶层的水土保持效应(表1)㊂图1黄土高原不同地貌类型区林地枯枝落叶层主要调查样地的空间分布1.1枯枝落叶层凋落及蓄积量动态变化枯枝落叶层是森林生态系统物质能量循环中的一个重要垂直结构层次,具有重要的生态水文功能,研究枯落物的凋落动态对掌握枯枝落叶层积累特征,识别枯落物初级生产力具有重要意义㊂常见的枯落物凋落动态研究方法主要有野外样地凋落物收集器法和蓄积量定期实测法[22]㊂气候植被带和植被类型等是导致林地枯枝落叶凋落起始时间和凋落过程产生差异的重要影响因子㊂黄土高原地区不同气候带或同一气候带内典型植被类型枯枝落叶在年㊁季节㊁月和半月尺度的凋落速率已被研究[22,43]㊂北部森林草原带和南部森林带落叶乔木㊁灌木植被分别在9月中下旬和10月上中旬叶片开始凋落㊂受不同树种生态学特性影响,其凋落过程存在差异㊂研究表明,黄614水土保持研究第29卷土高原地区落叶阔叶林和灌木林地,如山杨㊁栎树㊁刺槐㊁桦树(B e t u l a p l a t y p h y l l a)和沙棘等枯枝落叶以9月和10月最为集中,该阶段凋落量约占全年凋落总量的75%以上[19]㊂而针叶林如油松,其凋落过程主要发生在10月 次年4月,呈现明显的节律性[53]㊂凋落物主要成分均为落叶,约占总凋落量的60%~90%[43],又以半分解层为主[54-55]㊂森林枯枝落叶层蓄积量随凋落量和分解量的变化而一直处于动态变化中㊂以乔木群落为例,吴钦孝等[54]认为陕北丘陵沟壑区人工山杨林和油松林枯落物分别以1月份和4月份蓄积最大,而10月和7 8月蓄积量分别达到全年最低值㊂在中龄林的林分结构下,山杨林和油松林枯落物蓄积量均无明显增减㊂蓄积量受植被类型㊁密度㊁林龄㊁地形因子㊁气候(温度和降水)和人为活动等因子的影响㊂黄土高原地区枯落物蓄积量表现为乔木群落>灌木群落>草本群落[39];针叶林枯落物蓄积量>落叶阔叶林[48]㊂六盘山地区华北落叶松(L a r i x p r i n c i p i s-r u p p r e c h t i i M a y r.)枯落物厚度和蓄积量随密度增大存在一定上限,密度在1600株/h m2时厚度和蓄积量最大[55]㊂不同坡向㊁坡度㊁坡位等地形因子的对比分析表明阴坡枯落物蓄积量较阳坡枯落物蓄积量明显增加,陡坡不利于枯落物蓄存,枯落物蓄积量表现出下坡位>中坡位>上坡位㊂黄土高原从南到北,随降水量的递减,枯落物蓄积量表征为减少的趋势㊂人为放牧㊁火灾和采伐林木等也会减少枯落物的蓄积量㊂表1黄土高原地区林地枯枝落叶层主要研究成果地貌类型调查地点植被类型测定指标研究方法参考文献丘陵沟壑区陕西安塞站及纸坊沟流域陕西宜君县 内蒙古鄂尔多斯陕西安塞站刺槐㊁油松㊁沙棘和狼牙刺刺槐㊁杨树㊁柠条和黄蔷薇沙棘凋落动态和持水性质凋落物蓄积量空间变化蓄积量和持水特征野外样地调查㊁定位监测和浸泡法野外样地调查浸泡法[22][39][40]土石山区六盘山香水河小流域黄龙山铁龙湾林场子午岭连家砭林场秦岭山地桦树㊁辽东栎和华北落叶松山杨㊁油松和沙棘柴松㊁油松㊁山杨㊁辽东栎㊁桦树㊁沙棘㊁白刺花㊁虎榛子和胡枝子锐齿栎㊁油松和华山松凋落物持水特征和截持降雨过程凋落和分解速率㊁蓄积量㊁截留降雨㊁拦蓄效应㊁击溅侵蚀㊁提高土壤抗冲性和增加土壤入渗等凋落物厚度㊁蓄积量㊁分解状况㊁持水特征和拦蓄效应凋落速率和蓄积量㊁地表蒸发量㊁持水特征和养分含量野外定位监测㊁人工模拟降雨试验和浸泡法野外定位监测㊁溅蚀板法㊁水槽法㊁人工模拟降雨试验野外样地调查㊁定位监测和浸泡法野外定位监测㊁浸泡法和化学分析[10],[18],[20],[21],[40],[41][19],[42],[43],[44],[45],[46][47],[48][29]高塬沟壑区山西吉县蔡家川流域山西吉县红旗林场山西吉县蔡家川流域甘肃泾川县官山林场刺槐㊁油松㊁沙棘和虎榛子油松㊁刺槐和山杨刺槐㊁油松和刺槐ˑ油松混交林刺槐截持降雨能力凋落物糙率系数n值蓄积量和持水特征蓄积量和持水特征野外定位监测试验槽法野外样地调查和浸泡法野外样地调查和浸泡法[49][50][51][52]1.2枯枝落叶层截留降雨能力森林垂直结构分层中,除林冠层以外,枯枝落叶层具有截留林内降水,减少林地净雨量,延缓地表产汇流过程,补充土壤水分的作用[25,44],其截留机理一直被关注[56]㊂依据枯落物的截留速率,将其划分为截留阶段㊁渗透阶段和饱和阶段[18,20,57]㊂截留量大小不仅与不同植被类型枯落物蓄积量存在直接关系,还与其自身特性(分解速率和持水能力)有关[58]㊂随林地郁闭度增加,枯落物厚度和蓄积量一般越大,截留降水能力越强㊂当枯落物厚度超过标准厚度(0.8~ 1.2c m),在场次降雨过程中,枯落物厚度的差异不会造成其截留降水量的显著差异[57]㊂持水能力越大的枯落物层,分解速率越高,截留能力越强[59]㊂此外,枯落物干湿程度㊁降雨特征(降雨量㊁降水时长和雨强等)和植被类型等均会影响其截留量[18]㊂马雪华[59]研究认为,在降水初期,枯落物较为干燥,其截留量随降水量增大而增大,而截留率表征为相反的变化特征;截留量存在最大阈值,不会随降水过程的持续继续增加[18,49]㊂黄土高原典型土石山区 六盘山主要森林类型枯枝落叶层对大气降水截留的研究结果[18]表明,针叶林林内年截留量和截留率明显高于阔叶林,截留量总体与枯落物蓄积量呈正比例关系㊂此外,枯落物截留降雨能力具有明显的季节和月尺度变化㊂以油松林为例,季节尺度上,截留量表现出夏季>秋季>春季>冬季;月尺度上,6 9月截留量超过全年总截留量的50%[18]㊂1.3枯枝落叶层阻延地表径流能力地表径流流速及流量是土壤侵蚀的主要动力,枯落物覆盖能够直接增大近地表粗糙度,致使地表径流阻力系数增加,径流流动时间延缓,坡面径流流速降低,有利于增加林地土壤入渗,减小径流冲刷土壤,抑制洪峰形成或推迟洪峰过程㊁削减洪峰流量[16,18,41,50,58]㊂枯落物714第4期许小明等:黄土高原地区林地枯枝落叶层水土保持效应研究进展层在很大程度上就是黄土高原国土整治28字方略 全部降水就地入渗拦蓄 中 拦蓄 作用的具体物质和功能化结构的重要部分[60]㊂研究表明子午岭地区不同植被类型枯落物拦蓄量的大小表征为森林>灌丛[47]㊂黄土高原25ʎ坡面覆盖1c m厚度的枯枝落叶,其径流速度为裸坡的1/10~ 1/15[61]㊂坡长(60m)相同时,天然次生林㊁人工林和裸露荒坡的汇流时间分别为30~40m i n,10~20m i n和5.9 m i n,林地汇流时间明显长于裸露荒坡,枯枝落叶层对径流的阻延作用非常显著[62]㊂坡度和径流深(或降雨强度)与枯枝落叶层阻延地表径流速度呈反比,枯枝落叶层厚度则与其呈正比[18,41,57]㊂不同植被类型对比发现,宁南六盘山区华北落叶松枯枝落叶层有效拦蓄深(1.63mm)为辽东栎(Q u e r c u sw u t a i s h a n i c M a r y.)ˑ少脉椴(T i l i a p a u c i c o s t a t a M a x i m.)混交林(0.56mm)的2.9倍,这主要源于华北落叶松枯落物蓄积量较大[63],这已被在子午岭地区的研究结果[48]所证明㊂1.4枯枝落叶层持水能力栽植密度㊁枯落物类型㊁蓄积量㊁组分㊁分解程度的不同,会造成截持降水能力的差异[64]㊂目前,多数研究采用风干枯落物浸泡法来实测枯落物的最大持水量㊁最大持水率和持水过程[20-21]㊂研究结果表明枯落物在浸水前期(2h以内),吸水速度快,尤其在0.5h以内;随浸泡时间延长吸水能力逐渐下降,24h基本达到饱和;枯落物持水量与浸泡时间表征为对数函数关系[65]㊂人工降雨法实测的枯落物持水量也经历了从快速增加到缓慢增加直至趋于稳定的过程[57]㊂不同栽植密度的华北落叶松人工林枯落物最大持水率总体随栽植密度增大而增大,但存在一定的上限,密度在1600株/h m2持水率达到最大值[55]㊂黄土高原地区主要林分类型枯枝落叶层吸水量呈现出华北落叶松>青杨(P o p u l u s c a t h a y a n a R e h d.)>油松>樟子松(P i n u s s y l v e s t r i s v a r.m o n g o l i c aL i t v.),这主要与不同林分叶片生物学特性和结构有关[18]㊂枯落物持水量多少受蓄积量影响,据研究,宁南山区主要乔木和灌木群落枯枝落叶层最大持水率介于177%~387%,乔木群落枯落物蓄积量和最大持水量均大于灌木群落[21]㊂相同林龄条件下,针叶林由于分解速率慢,蓄积量大,其最大持水量>针阔混交林>阔叶林㊂从枯枝落叶层各组分来看,半分解层蓄积量㊁最大持水量和最大持水率均高于未分解层[18]㊂1.5枯枝落叶层抗蚀抗冲能力林地枯枝落叶层覆盖地表对减轻或消减土壤溅蚀具有决定作用㊂黄土高原地区林地土壤溅蚀量通常发生在7 8月,约占全年总溅蚀量的60%以上㊂在土壤类型和坡度相同情景下,枯枝落叶层厚度㊁最大30m i n雨强和林内降雨量是影响林内土壤溅蚀量的主要影响因素[66]㊂吴钦孝等[18]研究结果表明,随油松林和山杨林枯落物厚度增加,林地表土溅蚀量迅速减少,当枯落物厚度达到2c m以上,溅蚀量基本趋近于0㊂和山杨林相比,油松林随枯落物厚度的增加溅蚀量减少较慢,可能由于油松松针较山杨树叶地表覆盖度低㊁分解速率慢和叶片形态小等因素导致㊂林地枯枝落叶层有利于削减坡面径流流速和动能,提高土壤抗冲能力,研究发现林地枯落物随厚度增加抗冲能力明显增强,当枯枝落叶层厚度达到2c m厚度时,即使在暴雨条件下,坡面土壤侵蚀总体得到控制[44,46]㊂汪有科等[45]研究表明黄土高原地区主要植被类型枯枝落叶层抗冲能力表征为油松>山杨>沙棘>刺槐㊂在覆盖1c m厚度枯落物的油松㊁山杨㊁沙棘和刺槐林地上,冲刷1g土壤所需消耗的能量比坡耕地分别增大27.3,24.0,6.5,3.5倍㊂1.6枯枝落叶层增加土壤入渗能力枯枝落叶层能够有效增加土壤入渗,减少地表径流,发挥森林涵养水源的重要作用[67-68]㊂其一,枯枝落叶层覆盖地表,减轻了降雨溅蚀力,保护表土结构和土壤孔隙,阻滞径流[69],利于降雨入渗,增加土壤含水量;其二,枯枝落叶层参与土壤团粒结构形成,改善了表土结构和土壤物理性状,尤其是对0 10c m土层的改善作用最为明显,提高了土壤表层的腐殖质层厚度[44,64]㊂林地表层土壤疏松,有机质含量高,土壤容重小,根系发育,总孔隙度和毛管孔隙度增加,透水性好,促进降雨就地迅速入渗,滞后雨季降水汇流过程,是改变黄土高原地区以超渗产流为主要侵蚀动力土壤侵蚀模式的关键地表结构组成[18,53]㊂郭忠升等[69]对宁南六盘山区主要林分土壤入渗特征的研究表明,林区样地土壤稳渗速率主要介于7.14~22.32m m/m i n,不同土地利用类型土壤平均稳渗速率表征为天然林>人工林>灌木林>草地>农地,其中未采伐林地>采伐林地,与刘向东等[10]在六盘山区森林表层土壤的入渗规律基本一致㊂陈云明等[40]对黄土丘陵沟壑区人工沙棘林地和荒坡土壤入渗能力的对比研究表明,人工沙棘林地在整个测定时段内土壤入渗速率均高于荒坡,尤其以入渗前期差异最大㊂2研究中存在的问题目前,围绕黄土高原主要地貌类型区林地枯枝落叶层的生态水文功能开展的系列研究,对于深刻理解林地枯落物这一特殊层次在拦蓄地表径流,增加土壤入渗,814水土保持研究第29卷发挥水土保持作用等方面具有重要的理论和实践指导意义,有利于重视和保护枯落物层,提高林地经营管理水平,促进当地生态环境保护和高质量发展㊂通过梳理文献,发现以往枯落物的研究过程中,仍然存在一些尚需研究的问题㊂例如,一些研究在估算森林恢复过程中的水土保持效益时,更多地关注和考虑了林冠层盖度,对森林垂直结构分层中非常重要的近地表枯枝落叶层重视程度不够㊂部分土壤侵蚀预报模型缺乏从林地枯枝落叶层盖度㊁厚度及其生态水文功能的角度来评估其水土保持功能㊂目前,黄土高原地区不同气候植被带枯枝落叶层水土保持功能的对比研究有所不足㊂枯枝落叶凋落速率观测方面,对植被快速恢复和生态环境持续改善的丘陵沟壑区和高塬沟壑区长期定位连续观测明显不够㊂枯落物持水能力方面,主要基于充分供水条件下即采用室内浸泡法来研究其最大持水量㊁吸水速率和模拟持水过程,计算出的结果和野外大雨量级(20~30m m/24h)降雨条件下枯落物的最大持水能力基本一致[58]㊂缺乏对不同气候带典型树种在年内自然场次降雨事件和人工降雨变雨强情景下,野外坡面原位枯枝落叶层持水能力的对比分析㊂同时,对不同演替阶段主要树种枯枝落叶层保水保土效益的对比研究不足,缺乏植被演替过程上的分析㊂天然林和人工林枯枝落叶层生态水文功能的对比研究需要进一步加强,以明晰天然林和人工林枯落物水土保持功能的差异㊂另外,有关枯枝落叶层水文功能建立的大多为经验统计模型,物理过程模型存在空白[70]㊂3进一步研究的科学问题黄土高原地区近20a来,随着植被迅速恢复和生态环境持续改善,河川径流和输沙量锐减[7,71]㊂裸露荒坡林草植被建设,尤其是乔灌林地枯枝落叶这一明显而又关键的层次对减轻坡面土壤侵蚀,增加降雨就地入渗具有十分重要的意义[6,18,57]㊂枯枝落叶层水文过程是森林水文过程中不可忽视的一环,理解林地坡面土壤入渗 产汇流过程,明确枯枝落叶层在林地恢复中的水土保持意义对提高林地质量,促进黄土高原生态保护高质量发展具有重大意义㊂基于目前枯枝落叶层生态水文功能研究中存在的一些问题,未来可以考虑从以下几个角度,瞄准科学问题开展进一步的研究㊂3.1开展长时间㊁多气候梯度㊁多地貌和多尺度研究黄土高原从东南到西北跨越温带落叶阔叶林带㊁森林草原带㊁典型草原带和荒漠草原带4个陆地自然带,调查不同气候植被带主要植被类型枯落物厚度㊁盖度和蓄积量长时间序列动态变化特征,未来着眼于不同地貌类型区㊁不同气候梯度带枯落物生态水文功能的对比研究,开展微地貌㊁多尺度(坡面尺度 小流域尺度 大流域尺度 区域尺度)的枯落物水文过程研究㊂土石山区作为重要的河源区,开展秦岭㊁子午岭㊁吕梁山和太行山等水源涵养区枯枝落叶层保持水土的研究工作有助于深刻理解林地枯落物在山区薄层土壤分布带的生态水文意义㊂3.2增强野外坡面长期观测和原位降雨试验研究在黄土高原典型地貌类型区,依据气候植被带从南到北的梯度变化,分别选取区域有代表性的乔灌木林分坡面样地,定位观测枯枝落叶在年㊁季和月尺度上的凋落动态和蓄积量的时空变化特征并予以对比分析㊂考虑到枯枝落叶层在野外的自然结构状态不被破坏,基于此,分别开展自然场次降雨事件和人工模拟变雨强情景下不同林分枯落物类型㊁不同厚度枯落物在截留降雨㊁拦蓄地表径流和抗冲抗蚀能力的对比研究,以揭示和理解林地枯落物在保持水土中的特殊意义㊂加强枯枝落叶层在极端降雨条件下减少坡面地表径流的贡献率分析,有助于理解枯枝落叶层在森林水文过程中的重要作用㊂3.3加强天然林和人工林枯枝落叶层的对比研究黄土高原地区天然林基本上为天然次生林,主要分布在子午岭㊁秦岭㊁黄龙山和六盘山等土石山区,而人工林主要指在历史时期为减少水土流失通过人工措施形成的森林㊂自1999年国家退耕还林政策实施以来新增加的林地以人工林为主,其中丘陵沟壑区和高塬沟壑区分布最多㊂在相似气候条件和地形因子条件下,开展天然次生林和人工林相同林分类型随林龄㊁林分密度变化下枯枝落叶层蓄积量㊁厚度㊁盖度特征及其生态水文功能的对比研究,对于厘清天然次生林和人工林枯落物在水土保持效益中的差异,指导人工林营林规划方案设计和造林地管理具有突出的实际指导意义㊂3.4物理模型建立和参数确定枯枝落叶层作为近地表特殊的水土保持作用层,在林地水土保持效益中,发挥主导作用㊂枯枝落叶层作为联结土壤-植被-大气连续体中非常重要的薄层介质,尤其是枯枝落叶-腐殖质层这一复合层次在减轻土壤侵蚀㊁改善土壤质量和增加土壤入渗方面的综合效益日益受到更多的关注㊂开展黄土高原不同地貌类型区典型植被类型枯枝落叶层水文动态特征,建立具有物理意义的林地枯枝落叶层水土保持评价模型,对影响模型评估结果的主要参数,如枯落物种类㊁厚度㊁盖度㊁堆积状态㊁分解状态和叶片特征等进行确定和修正㊂914第4期许小明等:黄土高原地区林地枯枝落叶层水土保持效应研究进展。
不同密度毛竹林枯落物层水文特性研究
Ａｂｓｒ ｃ ： ｈ ｉｔｒａ ｕ ｔａ ｄ ｔ ｅ ｗａｅ ｌ ｉ ｇ ｃ ｒ ｃ ｅ ｓｉ ａ ａ ｔｒ ，ｓ ｃ ｓ ｔ ｅ ｍａ ｉ ｍ ｔｒ ｈ ｌ ｎ ｔ ａ ｔ ｒ ｅ ｌｔｅ ｍｏ ｎ ｎ ｈ ｔ ｒｈｏｄ ｎ ｈａ ａ ｔｒ ｔｃ ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｓ ｕ ｈ ａ ｈ ｘ ｍｕ ｗａ ｅ ｏｄｉｇ ｉ
（． １ 国际竹藤中心 ， 国家林业局竹藤科学与技术重点实验室 ， 北京 １０ ０ ； ． ０ １２ ２ 江西省林业科学院 ， 江西 南 昌 ６０２ ） ５ ２ ４ ３０ ３ ３０ ２； ３ 西南林业大学 ， ． 云南 昆明
摘要： 对黄 山区 ４种密度毛竹纯林枯 落物层的储量 、 大持水量 、 最 最大持 水率 、 吸水速率 、 效拦 蓄量等 水文特性 参 有
Ｂ ｉｎ １０ ０ Ｃ ｉａ ．ｉｎｘ Ａ ａｅ ｙｏ ｏｅｔ ， ａ ｃａｇ ３０ ３ ，Ｊ ｎ ｘ， ｈｎ ；３ Ｓｕｈ ｅｔ ｏｅｔ ｎｖｒｉ ， ｅ ｉｇ ０ １２， ｈｎ ；２ Ｊ ｇｉ ｃｄ ｍ ｆ ｒｓ ｙ Ｎ ｎｈｎ ３ ０ ２ ｉ ｇｉ Ｃ ｉａ ．ｏ ｔｗ ｓ Ｆ ｒｓｙＵ ｉ ｓｙ ｊ ａ Ｆ ｒ ａ ｒ ｅ ｔ Ｋ ｎ ｎ ６ ０ ２ Ｙ ｎ ａ ，ｈｎ ） ｕｍｉｇ ５ ２４， ｕ ｎ Ｃ ｉａ ｎ
林 业 科 学研 究
Ｆｏ ｅｔＲｅ ｅ ｃ ｒｓ ｓ ａｒｈ
２ １ ，５ ３ ：５ ０ ２ ２ （ ）３ ５～ ３ ９ ５
文 章 编 号 ：０ １１９ （０ ２ ０ －３ ５０ １０ —４ ８ ２ １ ）３０ ５ － ５
不 同密 度 毛 竹 林 枯 落物 层 水 文 特 性研 究 术
余 林 ，范少 辉 ，苏文会 ，刘蔚漪 ，封焕英
持水率 为 ３７ ０ ％～ ３ ７ ５ ％ ， １ ．９ ４ ．８ 密度为 ３００株 ・ ｍＩ时 ， ０ ｈ ２ 毛竹林枯 落物层最大持水量达到 ２ ．０ｔ ｈ ０ ７ ・ ｍ～。（ ） ３４
不同林分枯枝落叶物持水能力比较
不同林分枯枝落叶物持水能力比较赵春明;陈钦华【摘要】通过对黑龙江省西部3种主要人工林-樟子松林、落叶松林和小黑杨林的林下枯落物的现存量与持水能力的试验研究，结果表明：3种林分枯落物的储量从大到小的顺序为落叶松林>小黑杨林>樟子松林；枯落物的持水量从大到小的顺序为落叶松林>小黑杨林>樟子松林。
%The reserve and water-holding capacity of litter of three major plantations (Pinussylvestris var.mongoli-ca stand,Larix spp.stand,Populussimonii×P.nigra stand)in western Heilongjiang Province were studied.Result shows that the descending order of reserves for three forest litters is Larix spp.stand>Populus simonii×P.nigra stand>Pinus sylvestris va r.mongolica stand;the descending order of water capacity for three forest litters is Lar-ix spp.stand>Populus simonii×P.nigra stand>Pinus sylvestris var.mongolica stand.【期刊名称】《防护林科技》【年(卷),期】2014(000)011【总页数】3页(P15-16,19)【关键词】黑龙江省西部;枯落物;持水能力【作者】赵春明;陈钦华【作者单位】黑龙江省齐齐哈尔林业学校，黑龙江齐齐哈尔 161006;黑龙江省齐齐哈尔林业学校，黑龙江齐齐哈尔 161006【正文语种】中文【中图分类】S715.2森林枯落物(有时也称凋落物)是指在生态系统内,由地上植物组分产生并归还到地表面,作为分解者的物质和能量来源,借以维持生态系统功能的所有有机质的总称。
北京山区不同林分类型枯枝落叶层持水性能的研究
北京山区不同林分类型枯枝落叶层持水性能的研究李荣桓1,李磊13,戴雷1,刘秋芳2 (1.北京市园林绿化局林业工作总站,北京100029;2.中国林业科学研究院林业研究所,北京100091)摘要 对北京西山林场、妙峰山和申家沟3处的7种林分的持水性能进行研究测定,结果表明:枯落物的总蓄积量在1.49～10.08t/h m2,其中刺槐麻栎混交林的最高,黄荆纯林最小。
枯落物未分解层、半分解层吸水率与浸水时间关系式为:W=A ln(t)+B,不同林分枯落物未分解层、半分解层吸水率与浸水时间之间表现出较好的相关性。
关键词 山区;枯枝落叶;持水性能中图分类号 S718.5 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2010)03-01636-04Study on W a ter2holdi n g Capac ity of litter Layer of D i fferen t Forest St and Type i n Be iji ng M onta i n AreaL I Rong2huan et a l (Beijing General Forestry Station,Beijing Munici pal Bureau of Landscape and Forestry,Beijing100029)Abstract W ater2holding capacity of7types forest stand in Xishan Plantati on,M iaofengMountain and Shenjiagou V illage of Beijing were de2 ter m ined.The results showed that litter extant quantity ranges fr om1.49to10.08t/hm2.Among which,R.pseudoacacia L.and Q.variabilis Carr.m ixed forest was the highest and V.negundo L.was the lowest.The relati onshi p of7different forest stand types of un2decomposed litter and half2decomposed litter of water abs orp ti on and i mmersion ti m e was W=A ln(t)+B,and showed good correlation.Key words Mountain area;L itter;W ater2holding capacity 枯枝落叶是森林生长过程的自然产物,对于林木再生长利用矿物质有重要的意义。
祁连山5种典型灌木林枯落物蓄积量及其持水特性
祁连山5种典型灌木林枯落物蓄积量及其持水特性张学龙;金铭;刘贤德;赵维俊;马剑;王荣新;何晓玲;陈丽英;赵永宏【摘要】Shrubs are important components of the forest/vegetation in Qilian Mountains. Previous studies on the water-holding characteristics of humus layers in this region were focused on the forest of Picea crassifolia, but less on the humus of shrubs. Therefore, five typical shrubs(Caragana jubata, Salix gilashanica, Potentilla fruticosa, Berberis diaphana and Caragana tangutica) were selected in this paper to research their water-holding characteristics, aimed to provide theoretical and technical guidance for the development and management of water-retention forest/vegetation in this region, for the evaluation of hydrological impacts of forest/vegetation, and for supplying technical and theoretical guidance for the integrated water resources management. The results showed:(1) The amount, maximum water-holding capacity, maximum water-retaining amount, effective water-retaining amount and the effective water-retaining depth of the half-decomposed humus were higher than those of the non-decomposed humus. (2) The maximum water-holding capacity, maximum water-retaining amount, effective water-retaining amount and effective water-retaining depth of the Salix gilashanica hunus (including both the non-decomposed and half-decomposed humus layers) were 155.46 t·ha-1, 144.99 t·ha-1, 91.68 t·ha-1 and 9.17 mm respectively. The corresponding parameters of other four shrubs were lower, with the the order of Berberis diaphana, Caragana jubata, Potentilla fruticosa andCaragana tangutica. (3) The dynamic processes of water-holding capacity and water-absorptiong rate of humus with increasing soaking time were basically similar among the five shrubs types studied. The water amount soaked by humus increased with increasing soaking time, reached its maximum at the soaking time of 16 h. The water absorption rates of both the non-decomposed and half-decomposed humus layers were higher within the 1st hour, but decreased gradually with further increase of soaking time, and markedly leveled off at the soaking time of 6 h, with a similar changing tendency for the non-decomposed and half-composed humus layers. Within the initial 2.5 h, the highest water-absorbing rate was the humus of Salix gilashanica, followed by Berberis diaphana. And (4) the variation of water-holding amount and water-absorption rate of both the non-decomposed and half-decomposed humus layers with the soaking time followed a significant logarithmic function and a significant power function, respectively.%灌木林是祁连山森林的重要组成部分。
小兴安岭南坡4种林分类型枯落物水文特性研究
ｍ ｕ ｉ ｏａ ｎｉ ｆ ｅｔ ａ ．９ｔ ｍ ， ｈ ｅ ｎ ａ ｔ ｏｕ ｓ ｖ ａ ｒｓｓ ａ ｏ ｔｎｔｅＰｎｓｋｒｉ ｓ ｒｓｗ ｓ ３８ ｈ ２ ｔｅｓ ｏｄＷ ｅＰｐ ｌ ａｉｉ ａｆ ｅ ａｄ （２ ６ ｈ ２ ，ａｄ ｎ ｉｈ ｕ ｅ ｓｏ ５ ／ ｃ ｓ ｈ ｕ ｄ ｄ ｎ ｏ ｔｔ ｎ ４ ． ｔ ｍ ） ｎ ６／
ｔ ｅｒｉｆｌ ｏ ４．６ｈｍ．Ｂ ａ ｔｎ ，ｔｅｅｐ ｒ ｒ ｄｒｍ ｒａ ｌ ｅ ａ ｖ ｘｏ ｅｔ ｅａ ｏ ｓ ｐ Ｒ＞０．９ ｅｗ ｅ ｏｔ ａｎａ １ ５ ｉ ｈ ｌｆ ｙｄｔ ｆｔ ｇ ｈｒ ｆ ｍｅ ｅ ａｋ ｅｎ ｇｔ ｅｅ ｐ ｎｎｉ ｒｌｔ ｎ ｈ ｓ（ ａ ｉｉ ｅ ｏ ｂ ｉ ｌ ａ ｉ ｉ ９ ）ｂ ｔｅ ｎ
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ｔ １ｄｗ ｓｔ ａｉ ｇ ｅｎ ｏ ｓ ｐａｔ ｉ ｔ ｄ （０５ ｈ ２ ，Ｂｔ ａｐａ ｐｙａ ｆ ｅｔ ａ ｅｍｎ ｕ （ｏ ０ ／ ｈ ｔｒ ａ ｅＬｒ ｍ ｌ ｉ ｆｅｔ ｌ ａ ｏ ｓ ｎ ３ ． ｔ ｍ ） ｅ ｌ ｌｔ ｈｌ ｏ ｓ ｗ ｓｔ ｉｉ ｍ ２ ．３ ｔ ｅｌ ｉ ｈ ｘ ｉｉ ｒ ｎ ｔｎ ａ ４／ ｕ ｙ ｌ ｒ ｈ ｍ
黄土高原不同林地土壤水分特征及影响因子通径分析
中国水土保持科学Science o£ Soil and Water Conservation第19卷第1期2021年2月Vol. 19 No. 1Feb.2021黄土高原不同林地土壤水分特征及影响因子通径分析胡波1,陈丽华5(1.北京林业大学水土保持学院,100083,北京;2.山西吉县森林生态系统国家野外科学观测研究站,042200,山西吉县)摘要：通过野外实测数据，研究土壤水分特征，用通径分析明确不同影响因子对土壤含水量的直接和间接作用。
在黄土高原研究区,分别在油松林、刺槐林和苹果林样地设立土壤水分动态观测点，用WaterScout SM 100 Sensor-6ft水分探头在2018年4—10月植被生长季观测不同土层的土壤体积含水量，同年8月，在不同林地分层进行土壤取样,测定土壤理化性质。
结果表明：1)观测林地土壤含水量之间存在显著差异(P＜0. 05)，苹果林土壤含水量总体 高于刺槐林和油松林;2)研究区不同林地土壤水季节变化趋于一致，总体呈先上升后下降趋势,生长季土壤总贮水量苹果(1 460. 38 mm) ＞油松(988. 02 mm) ＞刺槐(844. 66 mm)；3) 土壤理化性质和土壤水分变化有显著的相关性,通过通径分析得出:影响最显著的因子为0. 050 -0. 002 mm 土壤颗粒含量，其决策系数为9. 825 ；密度对其有较大的间接作用;有机质和2. 000 - 0. 050 mm 土壤颗粒含量对土壤含水量有极显著的抑制作用，其决策系数分别为-2. 669和-5.645。
通径分析适用于土壤水分影响因子分析。
研究结果可为黄土高原地区林地树种选择及生态环境管理提参考。
关键词：土壤含水量；动态变化；通径分析；不同林地；黄土高原中图分类号：S152.7 文献标志码：A文章编号：2096-2673(2021)01 -0079-08DOI ： 10.16843/j. sswc. 2021.01.010Characteristics of soil moisture and path analysis of influencing factors ondifferent forest lands on the Loess PlateauHU Bo 1, CHEN Lihua 1,2(1. School of Soil and Water Conservation , Beijing Forestry University , 100083, Beijing , China ;2. National Field Research Station of Forest Ecosystem in Jixian County , 042200, Jixian, Shanxi,China)Abstract : [ Background] Due to the influence of natural and human factors , soil erosion is a seriousproblem on the Loess Plateau. A large amount of vegetation has been planted on this plateau via varioussoil and water conservation measures and ecological restoration. At the same time, vegetation growth consumes a high amount of soil moisture ・ Soil-water deficit restricts vegetation growth and further affectsthe ecological environment improvement. The Caijiachuan watershed selected in this paper represents typical characteristics of the Loess Plateau. This study not only analyses the pattern of soil moisturechange and influencing factors , but also measures the applicability of the path analysis method ・[Methods ] In the study area of the Loess Plateau , we set up soil moisture dynamic observation points in the Pinus tabuliformis ( PT ) , Robinia pseudoacacia ( RP ) , and Malus domestica ( MD ) plotsrespectively , using the WaterScout SM 100 Sensor-6ft to observe the soil volumetric moisture content indifferent soil layers from April to October 2018. In the August of the same year, we sampled the undisturbed soil with a ring knife and obtained soil samples from different forest lands to determine the收稿日期：2020-06-13 修回日期：2020-11-30项目名称：国家重点研发项目“黄土残嫄沟壑区水土保持型景观优化与特色林产业技术及示范”(2016YFC0501704) 第一作者简介：胡波(1996—),女,硕士研究生。
缙云山两种典型林分枯落物保水功能
缙云山两种典型林分枯落物保水功能周利军;曾红娟;鲁勇;任兵芳【期刊名称】《湖北林业科技》【年(卷),期】2014(43)1【摘要】通过对重庆缙云山两种典型林分(灌木林和常绿阔叶林)枯落物储量调查分析和枯落物持水特性的研究,得到不同林分类型下枯落物储量、最大持水量、最大吸水速率等水文特征参数.结果表明:灌木林枯落物储量大于常绿阔叶林(32.42 t· hm-2＞25.48 t·hm-2),灌木林最大持水量大于常绿阔叶林(2.30 mm＞1.36 mm,5.76 mm＞2.96 mm),灌木林平均吸水速率大于常绿阔叶林(1.60 mm ·h-1＞0.86 mm ·h-1,4.02 mm· h-1＞1.61 mm· h-1),灌木林日均蒸发量小于常绿阔叶林(0.22 t· hm-2＜0.47 t· hm-2).灌木林和常绿阔叶林枯落物的保水性能均比较好,但灌木林要高于常绿阔叶林.【总页数】6页(P16-20,70)【作者】周利军;曾红娟;鲁勇;任兵芳【作者单位】长江水利委员会长江流域水土保持监测中心站武汉430010;长江水利委员会长江流域水土保持监测中心站武汉430010;长江水利委员会长江流域水土保持监测中心站武汉430010;长江水利委员会长江流域水土保持监测中心站武汉430010【正文语种】中文【中图分类】S715【相关文献】1.北京山区典型林分枯落物层和土壤层水文效应 [J], 马雯静;曾倩婷;郑江坤;侯贵荣2.北京松山4种典型林分枯落物持水特征研究 [J], 赵娜;王俊博;李少宁;鲁绍伟;徐晓天3.色季拉山两种典型林分枯落物持水性能 [J], 喻武;万丹;丁晨曦;张涪平4.重庆缙云山几种典型植被枯落物水文特性研究 [J], 王云琦;王玉杰;张洪江;夏一平;肖江伟;吴云5.小五台山典型林分枯落物持水恢复能力研究 [J], 杜晨曦;史常青;杨建英;艾宪锋;冷流江;张业飞;楚紫辉;张一璇因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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第30卷 增刊22008年11月北 京 林 业 大 学 学 报JOURNAL OF BEIJING FORES TRY UNIVERSITYVol.30,Supp.2Nov.,2008收稿日期:2008--05--18http:P P ,http:P P journal.bj 基金项目:北京市科委重大项目(D0706001000091)、/十一五0国家科技支撑计划项目(2006BAD03A02)。
第一作者:樊登星。
主要研究方向:林业生态工程、水土保持。
Email:s tars101@ 地址:100083北京林业大学水土保持学院。
责任作者:余新晓,教授,博士生导师。
主要研究方向:水土保持、生态学、生态水文。
电话:010--62338846 Email :yuxi nxi ao@ 地址:同上。
北京西山不同林分枯落物层持水特性研究樊登星1余新晓1岳永杰1朱建刚1王雄宾1刘 彦1李金海2武 军2(1水土保持与荒漠化防治教育部重点实验室,北京林业大学水土保持学院 2北京市园林绿化局防沙治沙办公室)摘要:该文对北京西山4种不同林分林下枯落物层的储量、持水量、持水率和吸水速率进行了研究。
结果表明:¹元宝枫枯落物储量最大(14107t P hm 2),其次为栓皮栎(11180t P hm 2)、油松(10166t P hm 2),侧柏储量最小(6190t P hm 2)。
º枯落物持水量的排序为元宝枫>栓皮栎>油松>侧柏;各林分枯落物最大持水量为元宝枫3177mm 、栓皮栎3103mm 、油松2120mm 、侧柏1127mm 。
»枯落物最大持水率在184174%~267157%之间,排序为元宝枫>栓皮栎>油松>侧柏,其中元宝枫的持水能力最强而侧柏的持水能力最弱。
¼4种林分不同层次枯落物持水量随着浸水时间的增加按照对数方程W =a ln t +b 增加。
½各林分不同层次枯落物吸水速率与浸水时间之间的关系式为S =a +bt -1;在0~2h 内吸水速率较快,在8h 左右吸水速率明显减缓。
关键词:枯落物;持水量;持水率;吸水速率中图分类号:S71517 文献标识码:A 文章编号:1000--1522(2008)增刊2--0177--05FAN Deng -xing 1;YU Xin -xiao 1;YUE Yong -jie 1;ZH U Jian -gang 1;W ANG Xiong -bin 1;LIU Yan 1;LI Jin -hai 2;WU Jun 2.Water holding characteristics of litter layer of different forest stands in Xishan Mountain in Beijing .Journal o f Beijing Forestry University (2008)30(Supp.2)177--181[Ch,10ref.]1Key Laboratory of Soil and Wa ter Conservation &Desertification Combating of Ministry of Education,School of Soil and Water Conservation,Beijing Forestry University,100083,P.R.China;2Prevention and Control Sand Office,Beijing Municipal Bureau of Landscape and Forestry,100029,P.R.China.Characteristics of litter layer of four different forest stands in Xishan Mountain in Beijing were studied,such as storage,water holding capacity,proportion of water holding capacity,and water absorption rates.Results sho w that the litter stora ge of Acer truncatum was the largest (14107t P hm 2),followed by Quercus variabilis (11180t P hm 2),Pinus tabulae formis (10166t P hm 2),and Platycladus orientalis (6190t P hm 2).The order of total water holding capacity of litter was A .truncatum (3.77mm)>Q .variabilis (3103mm)>P .tabulae formis (2120m m )>P .orientalis (1.27mm);the ma ximum proportion of water holding capacity ranged from 184174%to 267157%,and the order was A .truncatum >Q .variabilis >P .tabulae formis >P .orientalis .It means that the litter of A .truncatum has the ma ximum water holding ability,and P .orientalis the least.Water holding capacity of four undec omposed litters and hal-f decomposed litters increased logarithmically over time im mersed in water,as the equation w =a ln t +b .The relation formula of the water absorption rates and im mersion time was S =a +bt -1.The wa ter absorption rate was faster within the first twohours,slo wing down obviously around eight hours.Key words litter;water -holding capacity;proportion of water holding capacity;water absorption rate 森林枯落物层是森林生态系统的重要组成部分,是森林水文效应的第二个层次,它通过对地表的覆盖,防止雨滴击溅对地表的破坏,具有很强的持水能力,而且增加了地表的粗糙度和径流阻力,减缓了地表径流速度,从而明显地降低了径流侵蚀力。
此外,枯落物的分解,增加了土壤有机质吸收,改善了土壤结构和理化性质,增强了土壤的蓄水性和抗侵蚀能力,起到了过滤泥沙和增加入渗的作用,因此,枯落物层在涵养水源、保持水土及森林生态系统物质循环中,具有独特的作用。
国内外许多学者在不同区域对多种森林类型下的枯落物水文特性作了研究,在枯落物的枯落量、枯落动态、分解速率、对土壤结构的改变、对养分元素循环的影响、截持降水、抑制土壤水分蒸发、增强土壤入渗、影响地表径流和土壤侵蚀机理等方面都取得了一定的成果[1--6],但对北京山区不同森林类型林下枯落物储量及其水文特性研究的报道较少。
本文对北京西山主要森林类型枯落物的水文作用进行了分析,为研究森林枯落物层的水土保持、水源涵养功能以及进一步综合评价该区的森林生态功能,提供了科学依据。
1研究区概况北京西山位于北京市西北郊,属于太行山余脉,位于太行山北部并与燕山山系相会处,地理坐标116b28c E,39b34c N。
境内山峦绵延,高差大,地形复杂。
平均海拔300~400m,最高海拔800m;平均坡度15b~35b,阴坡较陡可达30b左右,阳坡较缓。
属于华北暖温带半湿润半干旱大陆性季风气候区,年干燥度在1~115以上。
春季干旱多风,夏季炎热多雨,冬季干旱寒冷。
多年平均温度1117e,最高气温3917e,最低气温-1916e,多年平均降雨量近645mm,多集中在7)9月份。
区内植被属华北夏绿林区。
自然生长的乔木树种较少,多为20世纪50)60年代营造的人工林。
主要树种有油松(Pinus tabulae f o rmis)、侧柏(Platycladus orientalis)、栎类(Quercus spp.)、元宝枫(Acer truncatum)、刺槐(Robini pseudoacacia)、黄栌(Cotinus coggygria)、山杏(Prunus armeniaca)等。
2研究方法211标准地布设与枯落物收集在栓皮栎(Quercus variabilis)林、油松林、侧柏林和元宝枫林中设置20m@20m的标准地,对其中的林木进行胸径、树高、年龄组成等调查。
在林地内分坡面上部、中部、下部,各取面积为50c m@50c m的样方,测量枯落物的总厚度、未分解层厚度和半分解层厚度;将枯落物按照未分解层和半分解层分别收集,分层称重,待风干后,以干物质重计算储量。
调查结果见表1。
表1样地概况及枯落物储量TABLE1General characteristics and litter storage in differen t forest stands林分类型林龄P a平均树高P m平均胸径P c m 枯落物总储量P(t#hm-2)未分解层枯落物储量半分解层枯落物储量储量P(t#hm-2)占总储量比例P%储量P(t#hm-2)占总储量比例P%栓皮栎3191331411611180414938107713161193油松34111311514810166618364103318435197侧柏26616281936190414163188214936112元宝枫35101811413814107617848121712951179212枯落物持水量与吸水速率测定用室内浸泡法测定林下枯落物的持水量及其吸水速率:将枯落物浸入水中后,分别测定其在15和30min以及1、2、4、8、10和24h的重量变化,研究其吸水速率和吸水过程。