晉西黃土丘陵溝壑區(qū)不同森林植被生態(tài)水文功能研究

趙俊偉

(山西省林業(yè)和草原局核算中心，山西 太原 030001)

森林涵養(yǎng)水源的生態(tài)功能是森林植被與立地條件長期綜合作用的結(jié)果，與其密切相關(guān)的因素主要有植被類型及郁閉度(蓋度)、枯枝落葉層現(xiàn)存量及分解程度、土壤理化性質(zhì)等[1]。晉西黃土丘陵溝壑區(qū)植被覆蓋率低，水土流失嚴(yán)重，筆者對其主要植被類型的生態(tài)水文功能進(jìn)行了研究，以期為該區(qū)域的植被建設(shè)和森林生態(tài)服務(wù)功能評估提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

晉西黃土丘陵溝壑區(qū)位于山西省西部、呂梁山西側(cè)，西以黃河為界與陜西省相鄰，總面積約132.40×10 hm2。本研究根據(jù)不同植被類型在山西省臨縣布設(shè)5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地，標(biāo)準(zhǔn)地基本情況見表1。臨縣屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，冬季寒冷少雪，春季干旱多風(fēng)，夏季雨量集中。年均氣溫8.8 ℃，年均降水量450 mm～500 mm，年蒸發(fā)量2 149.8 mm，年日照時(shí)數(shù)2 807 h，無霜期160 d。植被分區(qū)屬暖溫帶落葉闊葉林。

表1 標(biāo)準(zhǔn)地基本情況

2 研究方法

2.1 土壤樣品采集及物理性質(zhì)測定

2017年，在每塊標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)設(shè)置3個(gè)土壤剖面，按0 cm～20 cm、20 cm～40 cm、40 cm～60 cm、60 cm～80 cm、80 cm～100 cm深度分5層采集土樣。用烘干法測定土壤含水量，用環(huán)刀法測定土壤容重和孔隙度[2]。

2.2 凋落物干重和持水量的測定

2017年，在每塊標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)沿對角線設(shè)25 cm×25 cm的小樣方5個(gè)，測量枯落物層的厚度并收集樣方中所有枯落物。帶回實(shí)驗(yàn)室內(nèi)烘干稱重，用浸水法測定枯落物的最大持水量和最大持水率[3]。

2.3 數(shù)據(jù)處理方法

數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析在Excel軟件和Forsta軟件中完成。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同植被類型樣地的土壤生態(tài)水文功能

不同植被類型樣地的土壤物理性質(zhì)見第37頁表2。

由表2可知，同種植被類型樣地的土壤含水量隨土層深度的增加而降低，同一土層深度不同植被類型樣地的土壤含水量變化規(guī)律不明顯。不同植被類型樣地的土壤平均含水量差異顯著(p<0.05)，其中，遼東櫟樣地土壤含水量最高，為32.8%；沙棘樣地土壤含水量最低，為2.0%。不同植被類型樣地的土壤容重差異較大，其中，華北落葉松樣地土壤容重最小，為0.68 g/cm3；沙棘樣地土壤容重最大，為1.43 g/cm3。就表層土壤容重來看，楊樹樣地最大，達(dá)1.42 g/cm3；沙棘樣地次之，為1.41 g/cm3；華北落葉松樣地最小，只有0.62 g/cm3。不同植被類型樣地的總孔隙度相近，其中，油松樣地最大，表層土壤總孔隙度達(dá)52.98%。遼東櫟樣地的非毛管孔隙度最大，沙棘樣地的最小。

3.2 不同植被類型樣地的枯落物生態(tài)水文功能

筆者以油松樣地和遼東櫟樣地為例，研究了不同植被類型的枯落物持水能力，結(jié)果見第37頁表3。

由表3可知，遼東櫟樣地的枯落物干重高于油松樣地，兩者分別為117.89 t/hm2和77.6 t/hm2；而枯落物厚度則是油松樣地明顯大于遼東櫟樣地，兩者分別為7.0 cm和4.7 cm。2個(gè)樣地的枯落物干重和厚度均表現(xiàn)為半分解層小于未分解層和完全分解層。油松樣地和遼東櫟樣地的枯落物最大持水率分別為152.91%和199.16%，差異明顯。油松樣地和遼東櫟樣地的枯落物最大持水量分別為118.7 t/hm2和234.6 t/hm2，后者接近于前者的2倍。

4 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，同種植被類型樣地的土壤含水量隨土層深度的增加而降低，同一土層深度不同植被類型樣地的土壤含水量變化規(guī)律不明顯。土壤容重以沙棘樣地最大，楊樹樣地次之，華北落葉松樣地最小；總孔隙度以遼東櫟樣地最大，油松樣地次之，楊樹樣地最小；非毛管孔隙度以遼東櫟樣地最大，油松樣地次之，華北落葉松、楊樹和沙棘樣地較小。整體來看，土層越深，土壤容重越大。

油松樣地和遼東櫟樣地的枯落物最大持水率分別為152.91%和199.16%，這可能與不同植被的葉片質(zhì)地有關(guān)。遼東櫟樣地和油松樣地的枯落物最大持水量分別為118.7 t/hm2和234.6 t/hm2，說明枯落物層具有良好的含蓄水源作用。

表2 不同植被類型樣地的土壤物理性質(zhì)

表3 不同植被類型樣地的枯落物持水能力