朝陽地區不同植被類型枯落物持水特性研究

林陽，王世忠，步兆東，劉利恒，荊爍

摘要：以朝陽地區典型的針葉、闊葉天然次生混交林和荊條以及其他天然次生混交灌叢為研究對象，探討該區不同植被類型枯落物層的持水效應，結果表明：不同植被類型枯落物半分解部分的體積比和重量要不同程度高于未分解部分。天然次生混交林的枯落物厚度及儲量要明顯高于天然次生混交灌叢，闊葉與針葉天然次生混交林之間、荊條與其他天然次生混交灌叢之間差異不顯著。針葉天然次生混交林枯落物最大持水率最高，闊葉天然次生混交林枯落物持水量最大。枯落物層越厚，持水性能越強，枯落物半分解層對整體持水效果的影響要比未分解層更大。不同植被類型枯落物層持水效應：闊葉天然次生混交林>針葉天然次生混交林>其他天然次生混交灌叢>荊條天然次生混交灌叢。

關鍵詞：植被類型，枯落物，持水特性

Study on Litter Water-holding Characteristics of Different Vegetation Types in Chaoyang Area

LIN Yang1， WANG Shi-zhong1， BU Zhao-dong1， LIU Li-heng2， JING Shuo1

（1. Liaoning Institute of Dry-land Agriculture and Forestry， Chaoyang， 1220002. Chaoyang Sino-German Cooperative Ecological Afforestation Project Office， Chaoyang 122000）

Abstract： The water holding effect of litter layers of coniferous and broad-leaved natural secondary mixed forests and vitex and other natural secondary mixed shrubs in Chaoyang area had been researched in this paper. The results showed that： the volume ratio and weight of the litter semi-decomposed parts were higher than that of the undecomposed parts. The thickness and storage of litters in the natural secondary mixed forests were significantly higher than those in the natural secondary mixed forests， but there were no significant differences between the broad-leaved and coniferous forests， and between vitex and other natural secondary mixed shrubs.The maximum water holding rate of litters in coniferous natural secondary mixed forests was the highest， while the litter water holding capacity of broad-leaved natural secondary mixed forests was the largest.The thicker the litter layer， the stronger the water-holding capacity.The semi-decomposed parts of litters had a greater effect on the overall water holding effect than the undecomposed parts.Water holding effect of litter layers in different vegetation types：broad-leaved natural secondary mixed forests>coniferous natural secondary mixed forests>other natural secondary mixed shrubs>vitex natural secondary mixed shrubs.

Key words： vegetation types， litter， water holding characteristics

枯落物層可以截持降水、防止土壤濺蝕、阻延地表徑流、抑制土壤水分蒸發、改善土壤理化性質、增強土壤抗沖性[1]，對于水土流失嚴重、生態環境脆弱的遼西地區來說，植被群落的枯落物持水效應對區域水土保持、水源涵養具有重要意義。國內對枯落物持水特性研究較多，但對同一地區不同植物群落的枯落物持水特性研究較少[2]，以往針對遼西地區不同植物群落枯落物持水特性的研究主要圍繞油松蒙古櫟林、不同密度油松人工林、低山丘陵區針葉林和闊葉林以及油松、糠椴、榆樹、刺槐、山楊、山杏、檸條等典型森林植被展開，對天然次生混交林和混交灌叢的研究較少[3-7]。本文以朝陽地區典型的針葉、闊葉天然次生混交林和荊條以及其他天然次生混交灌叢為研究對象，探討該區不同植被類型枯落物層的持水效應，旨在為遼西水土流失區的植被修復與生態治理提供參考依據。

1 研究區概況

研究區設在遼西地區的朝陽市，東經118°50'～121°20'，北緯40°35'～42°20'，海拔400～1200m。該區域屬于北溫帶大陸性季風氣候區，年平均氣溫8℃左右，無霜期142～190d，年平均日照時數2850～2950h，年平均降水量450～580mm，年均降水分布不均，年蒸發量1700mm，約為年降水量的3～4倍，風沙、干旱、霜凍等自然災害頻繁。土壤以褐土、棕壤為主。區域性植被為油松（Pinus tabulaefomis Carr.）、蒙古櫟（Quercus mongolica Fisch. ex Ledeb.）、山杏（Armeniaca sibirica （L.） Lam）、刺槐（Robinia pseudoacacia L.）等，灌木以荊條（Vitex negundo L. var. heterophylla （Franch.） Rehd.）、酸棗（Ziziphus jujuba Mill. var. spinosa （Bunge） Hu ex H. F. Chow）、胡枝子（Lespedeza daurica （Laxm.） Schindl.）等為主。

2 標準地設置及調查方法

選擇朝陽縣、建平縣、喀左縣、北票市、凌源市5個縣市區，針葉、闊葉天然次生混交林，荊條以及其他天然次生混交灌叢4種植被類型設置標準地，每種植被類型設置8塊標準地，標準地面積20m×20m，具體情況見表1。在標準地的四角及中心分別取5個面積30cm×30cm的枯落物樣方，按照未分解層（原有色澤不變保持原有形態）和半分解層（外形破損，已辨不清原有形態甚至已全部分解成碎屑狀）兩層采樣，編號裝入塑封袋內，帶回室內進行分析。將采集到的枯落物分層稱取鮮重，在自然狀態下風干，采用目測法，估算未分解及半分解部分體積比例，并分別稱重，計算枯落物蓄積量。將風干后的枯落物樣品裝入紗袋浸入水中，24 h后取出樣品，置于篩中靜放20 min，當無水滴滴下時稱重，然后在75℃下烘干稱重，計算出枯落物最大持水率及持水量。采用Excel和SPSS軟件對數據進行統計分析。

3 結果與分析

3.1? 不同植被類型枯落物未分解、半分解層體積比及重量

如圖1所示，不同植被類型枯落物未分解、半分解部分體積比差異不顯著（P>0.05）。半分解部分的體積比要略高于未分解部分，差值在9.5%～24.0%之間。差值最大的是闊葉天然次生混交林，最小的是荊條天然次生混交灌叢，說明闊葉天然次生混交林枯落物分解較快，其次是以暴馬丁香、繡線菊、黃榆、小葉白蠟為主的其他天然次生混交灌叢，荊條天然次生混交灌叢分解最慢。究其原因，可能與荊條灌叢多分布于立地條件較差的林地，土層石礫較多，土壤沙質明顯，含水量偏低，土壤微生物匱乏有關。不同植被類型枯落物未分解、半分解重量差異顯著（P<0.05）。單個樣方收集到的枯落物平均半分解重量要不同程度高于未分解重量，差值在1.5g-144.8g之間。差值最大的是闊葉天然次生混交林，最小的是其他天然次生混交灌叢。其他天然次生混交灌叢半分解層與未分解層的體積差值不是最小的，但重量差值最小，說明該植被類型的枯落物質地較為松軟。用重量差與體積差的比值間接表征不同植被類型枯落物半分解層單位體積重的差異程度，闊葉天然次生混交林單位體積重最大（6.0），其次是針葉天然次生混交林（2.9）和荊條天然次生混交灌叢（1.9），其他天然次生混交灌叢最?。?.1）。由此進一步說明闊葉天然次生混交林枯落物半分解層質地較為緊實，其次是針葉天然次生混交林，分別以暴馬丁香、繡線菊、黃榆、小葉白蠟為主的其他天然次生混交灌叢枯落物半分解層質地最為松軟。

3.2? 不同植被類型枯落物儲量、最大持水率及持水量

由圖2可見，不同植被類型枯落物儲量、最大持水率及持水量差異顯著（P<0.05）。闊葉天然次生混交林枯落物儲量最大（51.3t/hm2），其次是針葉天然次生混交林（26.4t/hm2），荊條天然次生混交灌叢和其他天然次生混交灌叢的枯落物儲量相對較?。s10t/hm2），二者數值相差0.44t/hm2，差異不顯著，說明天然次生混交林的枯落物儲量要明顯高于天然次生混交灌叢，且不同混交灌叢間枯落物儲量相差不大。針葉天然次生混交林枯落物最大持水率最高（161.40%），其次是闊葉天然次生混交林（124.29%），天然次生混交灌叢數值均較低（90.75%～119.95%），荊條灌叢枯落物的最大持水率要略低于以暴馬丁香、繡線菊、黃榆、小葉白蠟為主的其他天然次生混交灌叢。闊葉天然次生混交林因其枯落物儲量及最大持水率均數值最高，所以枯落物持水量最大（146.77t/hm2），其次是針葉天然次生混交林（57.64t/hm2），其他天然次生混交灌叢和荊條混交灌叢的數值均較低，分別為13.32t/hm2、7.74t/hm2。針葉天然次生混交林的枯落物厚度為3.04cm，略高于闊葉天然次生混交林（2.77cm），但其枯落物儲量要低于后者，究其原因與枯落物質地和分解速率有關，闊葉天然次生混交林枯落物分解相對較快，枯落物較緊實。荊條和其他天然次生混交灌叢枯落物厚度分別為1.19cm、1.26cm，較天然次生混交林明顯偏薄，因此其枯落物儲量、持水量均偏低。荊條天然次生混交灌叢除枯落物儲量外，厚度、最大持水率、持水量均低于其他天然次生混交灌叢，初步推斷荊條枯落物質地的單位體積持水效果稍差一些。

3.3? 不同植被類型枯落物厚度及部分指標之間的相關性

如圖3所示，天然次生混交林枯落物平均厚度2.8～3cm，天然次生混交灌叢枯落物平均厚度1.2～1.3cm，前后兩者之間差異顯著，天然次生混交灌叢枯落物層明顯偏薄，不到天然次生混交林厚度的一半。闊葉與針葉天然次生混交林之間、荊條與其他天然次生灌叢之間差異不顯著，前者彼此相差0.27cm，后者彼此相差0.07cm。對枯落物厚度、未分解重量、半分解重量、枯落物儲量、最大持水率、枯落物持水量指標之間進行了相關性分析，結果如表2所示。枯落物儲量與枯落物厚度、未分解重量、半分解重量極顯著正相關，最大持水率與枯落物厚度中度顯著正相關，枯落物持水量與枯落物厚度、半分解重量、枯落物儲量、最大持水率極顯著正相關。以上結果表明枯落物厚度與枯落物整體的分解速率、持水效果關系密切，枯落物層越厚，持水性能越強，枯落物半分解層對整體持水效果的影響要比未分解層更大。

4? 結論

不同植被類型枯落物半分解部分的體積比和重量要不同程度高于未分解部分，闊葉天然次生混交林枯落物半分解層質地較為緊實，其他天然次生混交灌叢枯落物半分解層質地最為松軟。闊葉天然次生混交林枯落物分解較快，其次是其他天然次生混交灌叢，荊條天然次生混交灌叢分解最慢。天然次生混交林的枯落物厚度及儲量要明顯高于天然次生混交灌叢，闊葉與針葉天然次生混交林之間、荊條與其他天然次生混交灌叢之間差異不顯著。針葉天然次生混交林枯落物最大持水率最高，其次是闊葉天然次生混交林，荊條灌叢枯落物的最大持水率要略低于其他天然次生混交灌叢。闊葉天然次生混交林枯落物持水量最大，其次是針葉天然次生混交林，荊條枯落物質地的單位體積持水效果稍差一些?？萋湮锖穸扰c枯落物整體的分解速率、持水效果關系密切，枯落物層越厚，持水性能越強，枯落物半分解層對整體持水效果的影響要比未分解層更大。綜上所述，不同植被類型枯落物層持水效應：闊葉天然次生混交林>針葉天然次生混交林>以暴馬丁香、繡線菊、黃榆、小葉白蠟為主的其他天然次生混交灌叢>荊條天然次生混交灌叢。

參考文獻：

[1] 吳欽孝，趙鴻雁，劉向東，等.森林枯枝落葉層涵養水源保持水土的作用評價[J].水土保持學報，1998，4（2）：23-28.

[2] 劉尚華，馮朝陽，呂世海，等.京西百花山區6種植物群落凋落物持水性能研究[J].水土保持學報，2007，21（6）：179-182.

[3] 崔建國，鐔娟.遼西油松蒙古櫟林下凋落物現存量及持水能力的研究[J].水土保持研究，2008，15（2）：154-155，158.

[4] 鄭璐.不同密度油松人工林水源涵養功能研究[J].遼寧林業科技，2019（5）：13-16，23.

[5] 呂剛，王磊，李葉鑫，等.遼西低山丘陵區針葉林與闊葉林枯落物持水性對比[J].中國水土保持科學，2017，15（4）：51-59.

[6] 劉紅民.遼西半干旱區典型森林植被枯落物持水性分析[J].遼寧林業科技，2015（1）：23-25，65.

[7] 呂剛，曹小平，盧慧，等.遼西海棠山森林枯落物持水與土壤貯水能力研究[J].水土保持學報，2010，24（3）：203-208.

第一作者簡介：林陽（1984-），女，遼寧朝陽人，本科，高級工程師，主要從事森林生態方面的研究工作。Email：catlyly@163.com，聯系電話：13795030902