青海云杉造林密度與水源涵養功能的響應關系①

周有林

（青海省海東市互助縣林木種苗站 青海海東 810599）

造林是一項需要長期維護的工程，所以要熟練掌握種植樹木的特點。如青海云杉的種植，其生長周期較長，喜歡濕潤、清涼的地區，由于固土能力較強，所以土地貧瘠、輕酸度的土壤都可以種植云杉。在其涵養水源與造林時，只要掌握好個中關系，掌握相應種植技術，造林效果就會非常明顯，利用價值很高。

水源涵養是探究森林生態系統的重要參數，在我國部分干旱地區，水源涵養功能主要為森林蓄水、保水能力。然而在雨水較充沛的林地，其水源涵養功能可以參考其保水及固沙功能[1]。本文通過樣本對樹木、森林進行長期的檢測及測量，將對青海云杉的水源涵養與不同林種配置進行多角度的研究。

1 材料與方法

1.1 青海研究區域概況

本文將對青海玉樹縣內的云杉林進行研究。青海為大陸性高原氣候，年均氣溫為3.8 ℃，平均風速2.3 m/s，年降水量為500 mm，全年無霜，多地土壤為山地，主要是棕褐土與栗鈣土。將該流域內的林齡為15～17年的青海云杉林作為研究對象，其多數分布在海拔2 500～2 600 m的地區，長勢較良好，極少數出現枯木現象，因此，青海云杉林是高寒山區造林的代表。

1.2 研究方法

選取不同密度的樹木，記錄樣地的地理條件，包括相關經緯度、山地坡度、植被覆蓋情況等信息，對樹木進行林齡的測量，如樹木高度、冠幅、株數等，利用相關的草木面積，記錄不同林木中的持水能力。需在不同的樣地中挖入2個50～60 cm深的土壤坑，分3次進行土壤測試。樣地基本情況見表1。

表1 樣地基本情況

1.3 土壤性質測試

利用不同的林木對其進行挖坑處理，按照0～20、20～40、40～60 cm進行3層取樣測試，常規方式是利用烘干稱量及浸水烘干等方式，測量土壤中飽和水的能力、其中包括容重能力、土壤孔隙密度等。

1.4 植被持水能力測評

根據不同落物蓄積能量測定，其樣地可以選取3個1 m×1 m的草本樣，對其枯落物的厚度進行測量，再用烤箱對其進行8～12 h烘干，保持溫度為80 ℃左右，稱其重量，才能確保相關枯落物的蓄積量，在烘烤結束后裝置尼龍袋中，用清水浸泡24 h，測出最大的持水量。具體計算公式如下。

說明：Wt為土壤飽和蓄水量（m3/hm2）；Wo為土壤非毛管蓄水量（m3/hm2）；Wc為土壤毛管蓄水量（m3/hm2）；Pt為土壤總孔隙度（%）；Po為土壤非毛管孔隙度（%）；Pc為土壤毛管孔隙度（%）；h為土層厚度。

2 結果與分析

2.1 枯落物層及林下草本水源涵養功能

根據枯落物進行水源涵養功能的測試，其主要測試原因，是根據枯落物的類型、組成、分解狀況等因素，對目前草本的降水、土壤水分蒸發等內容進行測算。由表2可知，持水能力的強弱與森林類型及枯落物蓄積量有很大關系，根據7種青海云杉不同的造林密度，得出相應枯落物蓄積量范圍為0.73～2.45 t/hm2，其中，1 725株/hm2密度下的枯落物蓄積量最大，2 319株/hm2密度下的枯落物蓄積量最小；枯落物最大持水率的變化范圍為165.43%～326.76%；不同造林密度下的枯落物最大持水量范圍為 1.78～7.65 m3/hm2。因此，枯落物蓄積量與造林密度有密不可分的關系，不同造林密度下的枯落物持水率隨之增加，枯落物最大持水量的變化與枯落物蓄積量不盡相同。這說明枯落物最大持水依舊受枯落物蓄積量與枯落物持水率的影響[2]。

表2 青海云杉不同造林密度的枯落物持水性測試

由表3可知，不同造林密度下，草本生物量變化范圍為0.63～2.34 t/hm2，密度為1 475株/hm2的林地擁有最高的草本生物量，而密度為2 319株/hm2的林地其草本生物量最低，這說明，草本持水能力與造林密度有著極大的關系；草本最大持水率的變化范圍為185.43%～362.53%，持水率最高的造林密度為2 319株/hm2；草本最大持水量變化范圍為1.93～7.21 m3/hm2。因此，草本持水率與草本種類有極大的關系，隨著造林密度的增加，草本層的最大持水量會逐漸減小。

表3 青海云杉不同造林密度下的草本持水特性

2.2 土壤物理性質與水源涵養功能

土壤的性質與土壤的滲透與貯水有重要的關系，土壤的水源涵養功能則與相關的物理性質有更緊密的關系[3]。通過土壤的容重與孔隙度可以反映出相關土壤性質，這對于土壤蓄水與通氣有更直接的作用，其好壞將直接呈現在土壤所含的肥力與作物生長情況上，不同的土壤由于性質的變化，所以造林密度也隨之變化。由表4可知，不同造林密度下，土壤容重間的差異計算可根據F=7.54，p=9.32×10-4＜0.05，土壤容重的變化范圍為1.46～1.14 g/cm3，容重最小的造林密度為1 575株/hm2，而容重最大的造林密度為1 350株/hm2；不同造林密度下的土壤總孔隙度間顯著性差異F=4.48，p=0.01＜0.05，總孔隙度的變化范圍為45.54%～55.13%；毛管孔隙中的水分在土壤中可以長期保存，更利于植物根系的吸收與蒸發，不同造林密度下，土壤毛管孔隙度間也有顯著性差異F=4.36，p=0.01＜0.05，毛管孔隙度變化范圍為43.23%～52.43%，2 319株/hm2造林密度下的土壤毛管孔隙度最大，1 350株/hm2密度土壤下的毛管孔隙度最小；非毛管孔隙能較快吸收降水并及時下滲，有利于水源涵養，非毛管孔隙度隨造林密度的變化也存在顯著性差異F=8.60，p=4.81×10-4＜0.05，變化范圍為2.02%～5.26%，1 575株/hm2造林密度下的土壤非毛管孔隙度最大，1 350株/hm2密度下的土壤非毛管孔隙度最小。

表4 青海云杉不同造林密度與土壤物理性質

3 結論

林區中枯落物蓄積量是隨著密度變化而變化的，其中，草本生物量會跟隨造林密度增加而減小，高密度造林中，不同造林密度下的青海云杉林水源涵養功能，密度在1 575株/hm2的青海云杉林中，享有最好的水源涵養能力，其密度相當于當地2×3m2的造林規格。建議在今后造林中，合理規劃造林密度，考慮造林技術，便于更好的發揮青海云杉林地的水源涵養能力。