福建柏不同密度人工林水源涵養(yǎng)功能研究

王庭雄

摘 要：對初植密度為1260、1665、2505、3330株/hm2的福建柏人工林持水量進(jìn)行測定，結(jié)果表明：林冠層的持水量大小順序?yàn)?505株/hm2>3330株/hm2>1665株/hm2>1260株/hm2，活地被物層的持水量為1260株/hm2>1665株/hm2>2505株/hm2>3330株/hm2，枯枝落葉層的持水量為3330株/hm2>2505株/hm2>1665株/hm2>1260株/hm2，土壤層和林分的持水量均為2505株/hm2>1665株/hm2>3330株/hm2>1260株/hm2。林分持水量主要由土壤層持水量決定，從水源涵養(yǎng)角度考慮，福建柏造林密度以1665～2505株/hm2為宜。

關(guān)鍵詞：福建柏;造林密度;持水量;水源涵養(yǎng)

中圖分類號 S791.43文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 1007-7731（2020）22-0080-02

森林不僅具有吸碳釋氧、凈化空氣的作用，而且由于森林擁有龐大的地下根系，可以吸收、貯藏水分，具有強(qiáng)大的涵養(yǎng)水源和保持水土的功能，既能有效降低泥沙流、滑坡和水土流失等自然災(zāi)害的發(fā)生，又能提供充足的水源滿足人類的飲用、灌溉和發(fā)電等用途[1]。森林的密度和組成不同，林冠層、下木活地被物層和凋落物層結(jié)構(gòu)會存在差異，從而引起森林群落涵養(yǎng)水源功能的差別[2]。福建柏是福建中南部山區(qū)主要的造林樹種，具有生長快、干形好、材質(zhì)優(yōu)良和樹體優(yōu)美等特征，被當(dāng)?shù)亓謽I(yè)生產(chǎn)部門和林農(nóng)廣泛栽種[3]。密度是影響森林生長及其環(huán)境的主要因素，不同密度的森林，其地上部分和地下部分結(jié)構(gòu)及生物量均不同，從而造成森林的水源涵養(yǎng)能力的差別。筆者在福建省羅源國有林場開展福建柏不同密度人工林水源涵養(yǎng)功能研究，篩選出涵養(yǎng)水源能力強(qiáng)的密度，為福建柏人工林的合理經(jīng)營提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況 試驗(yàn)地位于福建省羅源國有林場羅漢洋工區(qū)001林班07大班040小班，屬于亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，年平均氣溫19.0～21.0℃，年平均降雨量1645mm左右，年平均相對濕度85%，有霜天數(shù)極少。試驗(yàn)地土壤為山地紅壤，土層厚度約80cm，土壤pH<7，立地類型為Ⅲ類地，海拔560～610m，坡度20°，坡向東北。林下植被主要有福建青岡、狗脊、野牡丹、芒萁骨、黃瑞木、桃金娘等。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計 設(shè)置4種福建柏造林密度，分別為1260、1665、2505、3330株/hm2;試驗(yàn)小區(qū)沿上、中、下坡隨機(jī)設(shè)計，3次重復(fù)，每個小區(qū)400m2，共12個小區(qū)。

1.3 測定項目及方法 地上部分涵養(yǎng)水源功能測定：林冠層按隨機(jī)原理抽取帶葉的標(biāo)準(zhǔn)枝條，采用浸水法稱量求算;林下植被層和死地被物層采用樣方收獲法和浸水法稱量求算[4]。地下部分涵養(yǎng)水源功能測定：每樣地按“之”字形路線隨機(jī)確定5個土壤剖面，采取環(huán)刀法采集0～20cm和20～40cm的原狀土測定水分物理性狀[5，6]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同密度的福建柏人工林地上部分水源涵養(yǎng)功能 森林生態(tài)系統(tǒng)中的地上部分垂直空間由林冠層、活地被物層和枯枝落葉層組成。當(dāng)降雨進(jìn)入林冠層時，該層的枝葉和樹皮會吸收部分水分。

2.1.1 林冠層 由表1可知，不同密度的福建柏林分，林冠層所吸收的水分存在一定差別，密度為2505株/hm2的林分林冠層持水量最大，達(dá)到17.036t/hm2;其次是密度為3330株/hm2的林分，林冠層持水量為16.616t/hm2;密度為1260株/hm2的林分林冠層持水量最小，為15.653t/hm2。

2.1.2 林下活地被物層 林下活地被物層由灌木和草藤本組成，該層的持水量包括了灌木枝葉和草莖葉的持水量2個部分。由表2可知，隨著密度的增大，林下植被層的持水量降低。造林密度為1260株/hm2的林分林下植被層的持水量最大，達(dá)到1.025t/hm2;造林密度為3330株/hm2的林分林下植被層的持水量最小，僅為0.769t/hm2。密度大的林分中林下植被的生物量小，因此持水量也小;密度小的林分中林下植被發(fā)育茂盛，植被的數(shù)量和生物量都比較多，因此持水量大。

2.1.3 枯枝落葉層 從不同密度林分的枯枝落葉層持水情況來看（見表3），密度大的林分枯枝落葉層的持水量大，如密度為3330株/hm2的林分中枯枝落葉層的持水量達(dá)0.206t/hm2;而密度小的林分枯枝落葉層的持水量比較小，如密度為1260株/hm2的林分中枯枝落葉層的持水量為0.107t/hm2。隨著密度的增大，林分中枯枝落葉層的持水量增大，這是由于密度大的林分中枯枝落葉的量要多于密度小的林分，因此枯枝落葉層的持水量也就比較大。

2.2 不同密度福建柏人工林土壤的水源涵養(yǎng)功能 由表4可知，隨著林分密度的增大，土壤的毛管持水量、非毛管持水量和飽和持水量均逐漸增加，到密度為2505株/hm2時，土壤持水量達(dá)到最大，然后密度再增加，林分土壤的持水量開始下降。密度為2505株/hm2的林分土壤層的持水量達(dá)到1596.21t/hm2，跟土壤層持水量最小的林分（密度為1260株/hm2）相比提高了28.8%。低密度林分地上林木數(shù)量少，降雨會直接沖擊土壤，土壤表層容易發(fā)生徑流，使土壤板結(jié)，破壞土層結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響了土壤涵養(yǎng)水源的功能，因此持水量較小;隨著密度的增大，地上林木數(shù)量增多，降雨對土壤的直接沖擊力變小，因此土層的持水量隨之增加。但密度過大，不利于土壤中有益生物活動及其對土壤良好結(jié)構(gòu)形成的促進(jìn)作用，也影響了土壤的持水能力。

2.3 不同密度福建柏人工林持水能力 由表5可知，不同密度福建柏人工林持水量的大小順序?yàn)?505株/hm2>1665株/hm2>3330株/hm2>1260株/hm2，說明造林密度為2505株/hm2的林分水源涵養(yǎng)功能最強(qiáng)，造林密度為1260株/hm2的林分水源涵養(yǎng)功能最弱。

3 結(jié)論與討論

通過對造林密度為1260、1665、2505、3330株/hm2的福建柏人工林的林冠層、植被層、枯枝落葉層和土壤層的持水量進(jìn)行測定，結(jié)果表明：造林密度為2505株/hm2的林分持水量最大、水源涵養(yǎng)功能最強(qiáng)，造林密度為1260株/hm2的林分持水量最小、水源涵養(yǎng)功能最弱。

在林分持水量中，土壤的持水量占比最大，達(dá)到98%以上，而地上部分的持水量占比不到2%，因此土壤的水源涵養(yǎng)能力就反映了林分的持水能力。林分密度不同，地上部分結(jié)構(gòu)、地下空間根系分布均存在差別，影響了對降雨的吸收、儲藏，進(jìn)而導(dǎo)致水源涵養(yǎng)功能存在差別。從涵養(yǎng)水源、保持水土的角度考慮，福建柏人工造林的初植密度以1665～2505株/hm2較為適宜。

參考文獻(xiàn)

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[2]鄭郁善.杉木毛竹混交林水文效應(yīng)研究[J].福建林學(xué)院學(xué)報，1995，5（4）：325-330.

[3]高兆蔚.珍貴用材樹種—福建柏[J].福建林業(yè)科技，1994，21（2）：62-66.

[4]鄭郁善.福建含笑杉木混交林水源涵養(yǎng)功能差異研究[J].福建林學(xué)院學(xué)報，1997（2）：126-130.

[5]張萬儒.森林土壤定位研究方法[M].北京：中國林業(yè)出版社，1986：1-45.

[6]國家標(biāo)準(zhǔn)局.森林土壤標(biāo)準(zhǔn)分析方法[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1987：1-28.

（責(zé)編：徐世紅）