呼蘭河流域四種珍貴樹種闊葉林土壤水文特征

李日璇

(慶安縣水務局，黑龍江慶安 152400)

呼蘭河流域四種珍貴樹種闊葉林土壤水文特征

李日璇

(慶安縣水務局，黑龍江慶安 152400)

闡述遼呼蘭河流域4鐘闊葉林的土壤水文特征值，在枯落物儲量上，糠椴次生林＞蒙古礫次生林＞水曲柳山楊林＞胡桃楸混交林，數值為25.88～48.81 t/hm2，另外，給出了在0～10 cm，10～20 cm土層有機質含量上述4種闊葉林的平均量值排序，其范圍為55.54～90.59 g/kg;還給出了土壤最大蓄水量的排序，土壤平均滲透系數以及綜合枯落物持水能力，土壤持水能力和滲透性能評出上述4種闊葉林地土壤水文特性優劣順序。

呼蘭河流域;珍貴闊葉林;優劣排序;特征值范圍

1 調研區域與自然概況

實地調查試驗分析地點位于黑龍江省綏棱林業局，地處張廣才嶺北麓，最高海拔為1 357 m最低海拔100 m，平均海拔在450 m左右，平均坡度7°。中溫帶大陸性濕潤氣候，年增均氣溫2.5℃，年≥10°積溫2 300℃ ～2 500℃，無霜期 115～120 d，年降水量560～700 mm，森林類型主要針闊葉混交林和闊葉林混交林。主要喬木樹種為水曲柳、胡櫟楸、蒙古柞、糠椴、紫椴，山楊，白樺，春榆，紅松，長白落葉松和紅皮云彬等，土壤類型主要為暗棕壤，棕色針葉林土，沼澤土和白漿土。

2 調研試驗方法

2.1 樣地設置

在全面踏查的基礎上，選擇代表性林分設置樣地，樣地面積25 m×25 m，在各試驗地內，進行每木檢尺，實測樹木胸徑，樹高等，樣地概況見表1。

表1 樣地概況

2.2 枯落物儲量及持水能力的測定

在各種闊葉林樣地中機械布設20 cm×25 cm的樣方5個。分層收集枯枝落葉，烘干(95℃)稱質量，計算自然含水率，以干物質質量計算枯落物儲量;枯落物持水量采用浸水法測定，將原狀落物裝入絲裝，浸水24h后稱質量，得出最大持水率與最大持水量。

2.3 土壤物理性質、蓄水能力及滲透性能的測定

在樣地內隨機設置3個樣點挖掘出土壤剖面，分0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm土層，用鋁盒及環刀取原狀土帶回室內。重鉻酸鉀氧化一外加熱法測定土壤有機質含量，環刀法測定各層的密度、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、總孔隙度等物理性狀指標;烘干法測定土壤含水率，根據土壤孔隙度和土層厚度計算土壤持水量;測定各層土壤的初滲速度，穩滲速度，到達穩滲的時間和滲透系數等，并將滲透數統一轉化為10°C時的滲透系數，每項測定重復3次。

3 結果與分析

3.1 枯落物儲量及其持水能力

枯落物儲量受林分樹種組成、枯落物輸入量、分解速度、累積年限和立地條件的綜合影響，4種闊葉林的枯落物總量變化在25.88～48.81 t/hm2，糠椴次生林＞蒙古櫟次生林櫟＞水曲柳山楊林＞胡桃楸混交林，見表2。

枯落物層的持水能力與其本身的結構、分解狀況及儲量有關，是反映森林水文作用的重要指標，直接影響森林土壤的水源涵養作用，通常用干物質重的量大持水率來表示，而枯落物的有效持水量約為最大持水量的85%，因而有時采用有效持水量來表示對降雨的實際攔畜量。四種闊葉糠椴次生林枯落物層的最大持水量最高，達到120.1 t/hm2，這是其最大枯落物儲量及較高水率共同作的結果，其次為水曲柳山楊林和蒙古櫟次生林;最小的是胡桃楸混交林。

表2 不同林分類型枯落物層厚度及儲量

3.2 土壤有機質含量

有機質量含量通常是衡量土壤肥力水平高低的重要指標，但其大小與形成土壤團粒結構有關，間接影響土壤孔隙的形成，從而影響土壤的水文特性。在森林生態系統中，枯落物是土壤有機質主要來源。由于枯落物分解所形所的有機物首先進入土壤表層，從而使表層土壤有機質量含量明顯大于深層土壤。不同森林類型由于組成樹種不同，枯落物的質和量分解速度率也有較大的差異，從而影響土壤剖面不同土層的有機質含量水平和分布狀況。4種闊葉林的有機質含量水曲柳山楊林＞糠椴次生林＞胡桃秋混交林＞蒙古櫟閃生林。有機質量含量0～10 cm土層＞10～20 cm土層＞20～40cm土層，見表3。

表3 4種闊葉土壤的有機質含量、孔隙度及持水量

3.3 土壤容重與土壤孔隙度

容重與孔隙狀況是評價土壤通透性和涵養潛力的重要指標。孔隙狀況指標包括總孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度，其中，非毛管孔隙度數量的多少將直接影響林地蓄水能力和調節水分功能的強弱。四種闊葉林的土壤容重都隨著土壤深度的增加而增加，孔隙度都隨著土壤深度的增加而增減小。土壤容重的均值水曲柳山楊林＞胡桃楸混交林＞蒙古櫟次生林＞糠椴次生林，但差異不顯著。土壤總孔隙度均值蒙古櫟次生林＞胡桃楸混交林＞糠椴次生林＞水曲柳山楊林。土壤非毛管孔隙度均值糠椴次生林＞水曲柳山楊林＞胡桃楸混交林＞蒙古櫟次生林。

3.4 土壤蓄水能力

土壤蓄水能力是評價水源涵養、調節水循環的主要指標之一。最大蓄水量是毛管水和非毛管水均達到飽和時土壤的蓄水量，其中毛管水供植物根系吸收和林地蒸發，只做上下垂直運動，非毛管水可以通過重力在土壤中做上下運動，也可以做橫向滲透，沿不透水層由高到低供應湖泊、河流，起著調節流量、穩定水位的功能，因此，通常把非毛管水稱為涵養水源量即有效蓄水量。最大蓄水量水曲柳山楊林＞糠椴次生林＞胡桃楸混交林＞蒙古櫟次生林;有效蓄水量糠椴次生林＞水曲柳山楊林＞胡桃楸混交林＞蒙古櫟次生林。

3.5 土壤滲透能力

土壤層的動態調節能力主要是指導土壤的滲透性能，土壤入滲速率調節著進入土壤、積存于地表面或產生地表徑流的水量。進入土壤的水分通過蒸發、植物蒸騰返回大氣或向下滲漏(土體內徑流或進入地下水)。因此土壤的滲透性能不僅直接影響著大氣—植物—土壤連通體中水分循環、地表徑流的數量以及伴隨著洪水和土壤侵蝕的威脅程度，而且影響著植物根區的水分狀況。滲透性能良好的林地土壤，能夠使降水在土壤內進行合理再分配，從而減小或遏制水土流失的產生。

4種闊葉林的滲透系數皆〈9 mm/min，初滲系數、穩滲系數均為隨著土層深度的增加而遞減。無論哪一土層，糠椴次生林的初滲系數、穩滲系數都是最高的，這與其較大的非毛管孔隙度有關。土壤中的大孔隙(非毛管孔孔隙)是引導進入土體的水進行向下垂直運動的通道，非毛管孔隙越多也就越有利于水分的下行。其余3種闊葉林土壤的改造作用(即制造非毛管孔隙方面)不如糠椴次生林明顯。各闊葉林及各土壤層間的穩滲時間變化不大見表4。

表4 4種闊葉林土壤滲透性能比較

4 結論

1)4種闊葉林枯落物儲量25.88～48.8 t/hm2，糠椴次生林＞蒙古櫟次生林＞水曲柳山楊林＞胡桃楸混交林，比例為188∶170∶148∶100. 枯落物持水量83.1 ～120.1 t/hm2，糠椴次生林＞水曲柳山楊林＞蒙古櫟次生林＞胡桃楸混交林，比例為 144∶129∶126∶100.

2)4種闊葉林土壤有機質含量有一定差距，尤其中上層土壤有機質差別較大。0～10 cm土層有機質水曲柳山楊林＞糠椴次生林＞胡桃楸混交林＞蒙古櫟次生林。10～20 cm2土層有機質水曲柳山楊林＞糠椴次生林＞胡桃楸混交林＞蒙古櫟次生林。平均土壤在機質55.54～90.59 g/kg，水曲柳山楊林＞糠椴次生林＞胡桃楸混交林＞蒙古櫟次生林，比例為 163∶128∶118∶100.

3)土壤最大蓄水量水曲柳山楊林(3 184.31 t/hm2)＞糠椴次生林(3 049.71 t/hm2)＞胡桃楸混交林(2 981.30 t/hm2)＞蒙古櫟次生林(2 693.50 t/hm2)。比例為 118∶113∶111∶100.

4)4種闊葉林土壤的滲透系數皆＜9 mm/min，土壤滲透性能以糠椴次生林為最好。

5)綜合枯落物持水能力、土壤持水能力和滲透性能評價胡蘭河流域4種珍貴樹種闊葉林土壤水文特性優劣順序為：水曲柳山楊林、糠椴次生林、胡桃楸混交林、蒙古櫟次生林。

TV12

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1007-7596(2011)04-0294-02

2011-05-29

李日璇(1970-)，女，黑龍江慶安人，工程師，從事水土保持、生態環境建設和水利水電工程建筑設計工作。