景谷縣森林枯落物水文作用研究

岳 奎，劉富平，李 增

（1.云南秀川環(huán)境工程技術(shù)有限公司，云南 昆明650021；2.昆明龍慧工程設(shè)計(jì)咨詢(xún)有限公司，云南 昆明650033）

1 研究區(qū)自然概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

景谷縣位于云南省西南部，普洱中部偏西，地處東經(jīng)100°02′～101°07′、北緯22°49′～23°52′，屬亞熱帶山原季風(fēng)氣候，地勢(shì)以山地高原為主，海拔600～2920m，年降水量為1354mm，年蒸發(fā)量1916.4mm，年平均雨日數(shù)164.1d，年平均氣溫 20.1℃，≥10℃ 的積 溫為7360.9℃；年平均日照時(shí)數(shù)2065.3h。此次采樣共計(jì)6個(gè)大樣區(qū)，18個(gè)樣地，樣點(diǎn)分布情況見(jiàn)圖1。

圖1 景谷縣枯落物采樣分布

1.2 枯落物采樣

為了調(diào)查景谷縣森林枯落物水文作用，2010年7月中旬在研究區(qū)內(nèi)按不同植被類(lèi)型，選取了具有代表性的18個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣地，樣地大小為20m×30m，進(jìn)行群落調(diào)查。同時(shí)，采用對(duì)角線法在每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)各取面積為50cm×50cm的3個(gè)枯落物小樣方，測(cè)量并記錄枯落物層厚度，分別收集枯落物的未分解層和半分解層（由于半分解層和已分解層難以區(qū)分，所以把二者合為一層，按半分解層來(lái)計(jì)），稱(chēng)其重量（鮮質(zhì)量）并記錄，將樣品收集并帶回實(shí)驗(yàn)室做內(nèi)業(yè)工作。

1.3 枯落物蓄積量測(cè)定

將采集回的枯落物放置于實(shí)驗(yàn)室干燥通風(fēng)處，使其自然風(fēng)干（用手觸摸無(wú)潮濕感），稱(chēng)其重量（風(fēng)干質(zhì)量）作為不同樣地枯落物的風(fēng)干質(zhì)量，將風(fēng)干枯落物裝入牛皮袋中，直接放進(jìn)85℃烘箱內(nèi)烘干2h，冷卻后稱(chēng)重量（烘干質(zhì)量），計(jì)算枯落物自然含水量和蓄積量。

1.4 枯落物持水量的測(cè)定

取18個(gè)樣地自然風(fēng)干樣品（半分解、未分解）各50g，裝入孔徑小于0.12cm的紗網(wǎng)袋內(nèi)進(jìn)行浸水實(shí)驗(yàn)，測(cè)定時(shí)段為5min、30min、1h、2h、4h、6h、10h、24h浸泡，分別對(duì)每時(shí)段的樣品進(jìn)行稱(chēng)重，稱(chēng)量時(shí)將裝有枯落物的紗網(wǎng)袋取出靜置5min左右，直至枯落物不滴水為止，迅速稱(chēng)其重量（濕質(zhì)量），測(cè)定其吸水速率、持水率和持水量，以浸泡24h后的持水量為最大持水量。

2 結(jié)果與分析

2.1 枯落物蓄積量

枯落物是森林土壤枯落物的主要來(lái)源，是影響土壤發(fā)育的重要因素。枯落物蓄積量是反映林地持水能力的重要指標(biāo)，枯落物蓄積量越大其持水能力越強(qiáng)，水保效益越好。不同植被類(lèi)型由于樹(shù)種組成、結(jié)構(gòu)、林齡、密度等因子不同，導(dǎo)致單位面積枯落物貯量存在較大的差異。

從圖2中可以得出，3種植被類(lèi)型中枯落物蓄積量最大的是季雨林，為15.68t／hm2，最小的是暖性針葉林7.14t／hm2，由大到小順序排列依次為：季雨林＞常綠闊葉林＞針葉林。

分析枯落物未分解層、半分解層蓄積量（見(jiàn)表1），發(fā)現(xiàn)不同植被類(lèi)型林下枯落物各層次蓄積量所占比例也有規(guī)律。常綠闊葉林和季雨林林下枯落物半分解層所占比例要比未分解層大，而暖性針葉林林下枯落物未分解層所占比例要比半分解層大，經(jīng)推斷，主要是由于闊葉樹(shù)落葉分解較快，而針葉樹(shù)落葉難以分解的緣故。

圖2 不同植被類(lèi)型枯落物蓄積量變化

表1 不同植被類(lèi)型蓄積量

2.2 枯落物的持水能力

2.2.1 不同植被類(lèi)型枯落物的持水特性

枯落物層的持水能力是整個(gè)森林生態(tài)系統(tǒng)水文循環(huán)中的重要一環(huán)，是反映枯落物層水文作用的一個(gè)重要指標(biāo)。一般認(rèn)為枯落物浸水一晝夜后的持水率為最大持水率。枯落物的持水量與其自身結(jié)構(gòu)、分解狀況有關(guān)。針葉林枯落物半分解層持水能力大于未分解層，闊葉林則相反（見(jiàn)表2、表3）。從整體來(lái)看，闊葉林枯落物持水能力大于針葉林（見(jiàn)圖3、圖4、圖5），但單位面積上的持水能力還與枯落物的累積量有直接關(guān)系。針葉林有較大的枯落物累積量和較大比例的半分解層，雖然持水率較低，但仍能維持較高的蓄水功能。

表2 不同植被類(lèi)型枯落物未分解層持水量 g

表3 不同植被類(lèi)型枯落物半分解層持水量 g

圖3 不同植被類(lèi)型枯落物未分解層持水量變化趨勢(shì)

圖4 不同植被類(lèi)型枯落物半分解層持水量變化趨勢(shì)

圖5 不同植被類(lèi)型枯落物持水量變化趨勢(shì)

森林枯落物的吸水速度和蓄水能力是緊密聯(lián)系的，吸水速度快能將林內(nèi)降水迅速涵蓄起來(lái)，從而大大減少地表徑流的發(fā)生。經(jīng)計(jì)算，在景東地區(qū)常綠闊葉林枯落物層最大持水能力為7.976t／hm2；暖性針葉林為7.53t／hm2；季雨林為 6.89t／hm2。針葉林半分解層所占比例較大；闊葉林未分解層所占比例較大。

從持水量與持水時(shí)間長(zhǎng)短（說(shuō)明：持水時(shí)間為累積時(shí)間）關(guān)系看到，不同植被類(lèi)型不同分解層的枯落物持水量是：隨著累積時(shí)間的增大，持水量越來(lái)越大，以24h時(shí)為最大。但吸水速度卻恰好相反，以5min時(shí)為最大，5min～30min時(shí)段內(nèi)吸水速率迅速升高，漸漸趨于平緩，吸水速率大小排列順序依次為常綠闊葉林＞暖性針葉林＞季雨林（見(jiàn)表4和圖6）。

表4 不同植被類(lèi)型枯落物層吸水速率 g·h－1

圖6 不同植被類(lèi)型枯落物吸水速率變化趨勢(shì)

2.2.2 不同植被類(lèi)型枯落物自然含水率的變化

不同植被類(lèi)型由于樹(shù)種組成、蓄積量、立地條件等不同，自然含水率也不相同。從圖7可以看出，3種植被類(lèi)型中，常綠闊葉林枯落物自然含水率最高，季雨林最小，暖性針葉林介于二者中間。

圖7 不同植被類(lèi)型枯落物自然含水率變化

2.2.3 森林枯落物對(duì)降水的有效蓄積量

最大持水率一般只能反映枯落物層持水能力的大小，不能反映對(duì)實(shí)際降雨的攔截狀況。它不僅沒(méi)有考慮到雨前枯落物層的自然含水狀況，又不符合它對(duì)降雨的攔蓄量。據(jù)資料記載，降雨達(dá)到20～30mm后，不論林型枯落物層含水量高或低，持水率約為最大持水率的85%左右，所以用最大持水率來(lái)估算枯落物層攔蓄降雨的能力使之偏高，應(yīng)用下式來(lái)計(jì)算：

有效蓄積量＝（0.85×最大持水率－平均自然含水率）×枯落物蓄積量通過(guò)不同植被類(lèi)型的最大持水量，可以得出有效蓄積量（見(jiàn)表5）。

表5 不同植被類(lèi)型枯落物的有效蓄積量

自然狀態(tài)下，闊葉林枯落物的最大持水率大于針葉林，但由于針葉林枯落物數(shù)量較多，不易分解糜爛，因此仍有很強(qiáng)的攔蓄能力。3種植被類(lèi)型中，暖性針葉林的攔蓄能力是最強(qiáng)的。

3 結(jié)語(yǔ)

本文僅對(duì)研究區(qū)林下枯落物蓄積量、持水量、吸水速率以及其與海拔、坡向之間相互影響的關(guān)系等方面進(jìn)行了探討，范圍小、涉及面窄。不同植被類(lèi)型林下枯落物的累積及分解速率、不同枯落物在水文過(guò)程中的作用，以及林下枯落物對(duì)土壤養(yǎng)分、理化性質(zhì)等方面的影響還有待作進(jìn)一步研究，才可系統(tǒng)探討這一地區(qū)不同植被類(lèi)型對(duì)區(qū)域水文過(guò)程的影響。

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