不同结构落叶松人工林枯落物和土壤的持水特性.pdf
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1、收稿日期:修回日期:基金项目:国家自然科学基金项目“黑龙江省东部山地水源涵养林土壤优先流特征及其形成机理”()第一作者简介:伊怀虎()男 硕士研究生 从事水土保持与荒漠化防治研究:.通信作者:辛颖()女 副教授 从事水土保持与荒漠化防治研究:.:./.不同结构落叶松人工林枯落物和土壤的持水特性伊怀虎 艾力夏提 库尔班 韦自强 任 鹏 李士杰 辛 颖(东北林业大学林学院 黑龙江 哈尔滨)摘要:为了明确行带结构对落叶松人工林水源涵养功能的影响 以黑龙江省东部山地不同结构落叶松人工林(行、行、行和均匀结构)为对象 对比研究其枯落物和土壤层的持水能力 结果表明:()不同结构落叶松人工林枯落物总蓄积量为
2、.最大为 行结构 半分解层枯落物蓄积量为.为未分解层的.倍()行结构落叶松人工林枯落物层自然持水总量、最大持水总量、最大拦蓄总量、有效拦蓄总量均最大()枯落物持水量和吸水速率分别与浸水时间呈对数函数(.)和幂函数(.)关系()在 土层 土壤容重随土壤开放科学标识码(码)深度增加而增大(.)行结构落叶松人工林土壤容重最小 行结构落叶松人工林土壤总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、最大持水量和有效持水量均最大 综合考虑 行结构落叶松人工林土壤层持水能力最强 行结构落叶松人工林枯落物层持水性能最优关键词:落叶松人工林 效应带 枯落物 土壤 持水特性中图分类号:文献标识码:文章编号:()():().:
3、().().()(.)(.)()().:森林作为陆地生态系统的主体 依靠其复杂的结构层次 重新分配和有效调节大气降水 发挥着森林系统特有的水文生态功能 对陆地生态系统水文过程有很重要的影响 森林的水文效应一般由林冠层、枯落物层和土壤层 个层次对降水进行再分配 而枯落物层和土壤层作为森林水文效应中的主要组成部分 对发挥森林水文生态功能起到至关重要的作用 枯落物层是降水在林地表面最先接触到的部分 具有涵养水源、拦蓄降水和维持土壤湿度等重要功能 进而影响土壤的理化性质及林木生长状森林与环境学报 ():第 卷 第 期 年 月况 间接影响森林水文生态过程 土壤层是自然赋予的大水库 森林进行水文调节的主要
4、场所 对降水具有调蓄、渗透等作用 使其成为土壤贮水和地下径流 从而发挥森林涵养水源和保持水土功能土壤水分是森林生态系统中最活跃、最具影响力的环境因子之一 是林木生长发育的必要保障 土壤除了自身的蓄水能力外 还可以通过枯落物阻滞分散降水、调节地表径流、减少水分蒸发、增加土壤贮水落叶松 (.).是我国北方的重要树种 分布广泛 生长迅速 材质优良在我国用材树种中占有重要地位 经过几十年森林采伐和不尽合理的开发利用 天然林资源锐减 取而代之是不断扩大的人工林 现在人工林已成为东北地区重要的后备森林资源 营造落叶松人工林可以维护地区性生态平衡 在未来将拥有广阔的发展前景 落叶松人工林的营造基本是采用均匀
5、结构 前人为了充分利用边缘效应 在造林地内留有空带 人为扩大林带之间的接触面积 控制乔木层的盖度 直接影响林下植被的种类和数量 形成多层次的森林群落结构 改变林分的光合系统和小气侯 这势必会影响林分的生态水文效应 目前 对于落叶松人工林水文生态功能的研究大多都集中于不同林龄、林分密度、抚育间伐和混交模式对落叶松人工林水文效应的影响 对于优化群落结构后落叶松人工林水文效益的研究鲜有报道 鉴于此 本研究以黑龙江省东部山地落叶松人工林为研究对象 对比研究不同结构的落叶松人工林枯枝落叶层和土壤层持水能力差异 筛选水文生态效益最佳的行带结构 为该区域落叶松人工林的合理经营及水源林的营建提供理论依据 研究
6、区概况与研究方法.研究区概况研究区位于黑龙江省尚志市东北林业大学帽儿山实验林场老山人工林试验站 东经 北纬 该地区系长白山系张广才岭余脉 平均海拔 该地大陆性气候明显 春秋季风较强 夏季气温较高 冬季寒冷干燥 年平均气温.年平均相对湿度 年平均降水量 雨量集中在 月 年蒸发量 .年日照时间 .无霜期 该地地带性土壤为典型暗棕壤 非地带性土壤有白浆土、草甸土及沼泽土 该地植被属于长白植物区系 原始地带性植被为阔叶红松(.)林 目前 主要林分类型以蒙古栎(.)、白桦()、山杨()、椴树(.)和水曲柳(.)等为主的天然次生林 以及以落叶松、红松、樟子松(.)和水曲柳等为主的人工林.样地设置 年 月底
7、 在研究区内选择 种不同结构的落叶松人工林为研究对象 初植方式分别为:行结构(总行带为 根据林带和效应带宽度比例进行计算 下同)每 行林带()设一条效应带()行结构()每 行林带()设一条效应带()行结构()每 行林带()设一条效应带()均匀结构(即林带)无效应带 落叶松林带内的株行距均为.效应带宽度均为.均匀结构的株行距为.均是 年采用 年生苗木造林 土壤类型、立地条件、生产管理水平等基本一致 造林后连续 进行抚育 成活率 以上 保存率也超过 到调查时共做过 次强度为 的抚育间伐 分别在每一行带结构下 选择典型地段设置 个 的标准地 每木检尺记录胸径、树高、冠幅和枝下高等 样地基本情况见表.
8、样品采集与分析 年 月底 在 行、行和 行结构落叶松林标准地内分造林带和效应带各设置表 样地基本情况 行带结构 平均胸径/平均树高/平均冠幅/行结构 .行结构 .行结构 .均匀结构 .森 林 与 环 境 学 报第 卷 个 的样方 均匀结构落叶松林标准地内设置 个 的样方 将枯落物按未分解层、半分解层进行分层取样 带回实验室 在 烘箱中烘干至恒定质量 计算自然含水率、枯落物蓄积量 并采用室内浸泡法测定枯落物持水能力在 行、行和 行结构落叶松林标准地内分造林带和效应带各随机选取 个取样点 均匀结构落叶松林标准地内随机选取 个取样点 用环刀和铝盒按、机械分层采集土壤样品 每层 个重复 采用烘干法测定
9、土壤含水量 环刀法测定土壤容重、孔隙度和持水量.数据处理与分析用 软件进行前期数据处理和作图 .软件进行单因素方差分析()和最小显著差异()法多重比较 并对数据进行统计分析 结果与分析.不同结构落叶松人工林枯落物蓄积量的差异枯落物蓄积量由输入量和分解量决定 而二者又与林地的立地条件、行带结构、人为活动等因素直接关系 不同结构落叶松人工林枯落物蓄积量如表 所示 不同结构落叶松人工林半分解层枯落物蓄积量均高于未分解层 行结构落叶松人工林枯落物的总蓄积量最大 行和 行结构落叶松人工林枯落物总蓄积量小于 设有效应带的落叶松人工林未分解层枯落物蓄积量均高于 行结构落叶松人工林半分解层枯落物蓄积量最大 其
10、次为 行结构最小 各行带枯落物总蓄积量变幅为.大小顺序为 无显著差异(.)未分解层枯落物蓄积量变幅为.占总蓄积量的.最大 最小 半分解层枯落物蓄积量变幅为.占总蓄积量的.最大 最小表 不同结构落叶松人工林枯落物蓄积量 .行带结构 行带类型 蓄积量/()未分解层 半分解层 总蓄积量/()蓄积量占总蓄积量的比例 /未分解层 半分解层 行结构 林带.效应带.总行带.行结构 林带.效应带.总行带.行结构 林带.效应带.总行带.均匀结构 林带.注:同列数据后不同小写字母表示相同凋落物层不同行带的差异显著(.):(行 行 行结构落叶松人工林枯落物未分解层的自然持水率、自然持水量、最大持水率、最大持水量均最
11、大 最小 落叶松人工林枯落物半分解层中的 自 然 持 水 率、自 然 持 水 量、最 大 持 水 率 均 最 小 各 行 带 枯 落 物 层 自 然 持 水 总 量 为 第 期伊怀虎 等:不同结构落叶松人工林枯落物和土壤的持水特性.大小顺序为 最大持水总量为.大小顺序为 无显著差异 未分解层中 的持水能力最强 其自然持水率、自然持水量、最大持水量均显著高于其余行带(无显著差异 最大持水率最大为 最小为 相差.且 显著低于其余行带 最大持水量变幅为.其大小顺序与枯落物层总量一致表 不同结构落叶松人工林枯落物持水特征 .行带结构 行带类型 枯落物层 自然持水率/自然持水量/()最大持水率/最大持水
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