不同樹種水源涵養能力的研究

馬成武

摘要 本文采取環刀法對塞罕壩機械林場4種不同樹種涵養水源的能力進行研究。結果表明，不同林分0～20 cm土層土壤密度比20～40 cm處小，而且隨著土層深度的增加，土壤密度也在不斷加大，各林分0～20 cm土層的土壤密度在0.69～1.14 g/cm3之間；不同林分不同土層土壤密度從大到小排列順序為落葉松>樟子松>樺樹>云杉；隨著土層深度增加，土壤總孔隙度減小，落葉松、樟子松、樺樹及云杉各土層土壤總孔隙度變化范圍為48.6%～70.2%，不同林分類型土壤平均總孔隙度從小到大排列順序為落葉松<樟子松<樺樹<云杉；不同林分類型土壤持水量的排列順序為云杉>樺樹>樟子松>落葉松，不同土壤層次持水量表現為上層土壤高于下層土壤，這種規律在非毛管持水量中表現明顯。

關鍵詞 樹種；涵養水源；土壤；持水量

中圖分類號 S715 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）03-00148-01

森林生態系統的重要功能是涵養水源，森林植物群落水源涵養功能主要是林冠層、枯枝落葉層和土壤層對降水進行再分配的過程。不同林分類型因組成樹種生物學特性和林分結構不同，其涵養水源的能力存在差異。塞罕壩地區林地面積有7.07萬hm2，境內森林覆蓋率達75.2%，主要有落葉松、樟子松、白樺、云杉等。因此，分析各種樹種涵養水源的能力具有重要的現實意義。

1 研究內容與方法

1.1 研究區概況

研究區主要分布在河北省面積最大的人工林場——塞罕壩機械林場。該林區屬寒溫帶大陸性季風氣候區，氣候寒冷且冬季較長，春、秋季相對較短，夏季不明顯。多年平均氣溫為-1.4 ℃，年極端最高氣溫30.9 ℃，年極端最低氣溫 -42.8 ℃；年平均降水量為435 mm，而蒸發量高達1 230 mm，約是年平均降水量的3倍；年平均無霜期僅60 d，積雪時間長達7個月，占據全年的7/12；年平均日照時數2 368 h。

1.2 研究方法

1.2.1 取樣。2016年，在塞罕壩機械林場選擇4種典型林地類型，對樣地內樹種的株高、胸徑、冠幅、群落郁閉度等進行測量，并對樣方內灌木和草木物種的組成、蓋度、數量、地徑、高度等進行記錄，做好土樣采集和分析[1-3]。隨機調查每種林地類型，將每個調查樣方面積規定為20 m×20 m。

1.2.2 土壤物理性質。利用質量法對土壤質量含水率和容積濕度含水率進行測量。用環刀法測定土壤密度、最大持水量、毛管持水量、非毛管持水量、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、總孔隙度[4-6]。

2 結果與分析

2.1 不同林分類型的土壤密度和孔隙度

分析不同林分類型土壤物理性質，從表1可以看出，不同林分在0～20 cm土層的土壤密度均比20～40 cm土層處小；而且隨著土層深度的增加，土壤密度也在不斷加大。各林分0～20 cm土層的土壤密度在0.69～1.14 g/cm3之間。不同林分不同土層土壤密度從大到小的排列順序為落葉松>樟子松>樺樹>云杉，可見落葉松林下土壤密度高于其他3種類型林地。另外，隨著土層深度增加土壤總孔隙度不斷減小，落葉松、樟子松、樺樹以及云杉各土層土壤總孔隙度變化范圍為48.6%～70.2%，不同林分類型土壤平均總孔隙度從小到大的順序為落葉松<樟子松<樺樹<云杉。林地蓄水能力和水分調節功能直接對非毛管空隙數量產生影響。

2.2 土壤水源涵養功能

從表2可以看出，不同林分類型土壤平均最大持水量、平均毛管持水量和非毛管持水量綜合排序依次為云杉>樺樹>樟子松>落葉松，不同土壤層次持水量表現為上層高于下層，這種規律在非毛管持水量中表現明顯。不同土壤層持水量差異明顯的原因是不同樹種的根系土壤層密集程度不同，且根系分布不均勻，純種林的樹種之間由于無法抵消根系分泌代謝產物，因而對根系的伸展不利，難以形成龐大根系，從而導致土壤空隙度和持水量低[7-8]。

3 結論

研究結果表明，不同林分0～20 cm土層土壤密度比20～40 cm土層處小，而且隨著土層深度的增加，土壤密度不斷加大，各林分0～20 cm土層的土壤密度在0.69～1.14 g/cm3之間。不同林分不同土層土壤密度從大到小排列順序為落葉松>樟子松>樺樹>云杉。

隨著土層深度增加土壤總孔隙度減小，落葉松、樟子松、樺樹及云杉各土層土壤總孔隙度變化為48.6%～70.2%，不同林分類型土壤平均總孔隙度從小到大排列順序為落葉松<樟子松<樺樹<云杉。

不同林分類型土壤平均最大持水量、平均毛管持水量和非毛管持水量綜合排列順序為云杉>樺樹>樟子松>落葉松，不同土壤層次持水量表現為上層高于下層，這種規律在非毛管持水量中表現明顯。

4 參考文獻

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