缙云山不同林地类型土壤特性及其水源涵养功能.

1、第20卷第2期2006年4月水土保持学报Jour nal of So il and W ater Con servati onV o l.20N o.2A p r.,2006缙云山不同林地类型土壤特性及其水源涵养功能孙艳红，张洪江，程金花,王玉杰，石 健，程 云（北京林业大学水土保持学院，北京100089摘要:通过分析不同林地类型土壤特性及林地枯落物水文特性，对缙云山4种类 型（针阔混交林、常绿阔叶林、楠竹林和灌木林林地涵养水源功能进行了研究。结果表明，灌木林表土层有机质 含量为楠竹林的3175倍,针阔混交林有机质含量为楠竹林的2122倍,常绿阔叶林有机质含量为楠竹林的1153 倍。枯落物蓄积

2、量为1612132142t hm2,枯落物最大持水率次序为针阔混交林 灌木林 常绿阔叶林楠竹林，最大 持水量为灌木林 针阔混交林常绿阔叶林 楠竹林。土壤非毛管持水量由大到小依次是灌木林（6612mm针阔混交林（57152mm常绿阔叶林（47199mm楠竹林（46198mm。灌木林土壤饱和蓄水量最好，为266148mm;针阔混交林较好，为19014mm;常绿阔叶林次之，为18618mm;楠竹林最差，为17418mm。灌木林和针 阔混交林较楠竹林有更好的涵养水源功能。在今后的森林经营中，应考虑营造灌木林和混交林。关键词:林地类型；土壤水分；土壤孔隙度；水源涵养中图分类号：S715.7;S727.2

3、1;S725.2 文献标识码:A文章编号:100922242(2006022*Soil Character isti cs an dWater Con servati on of D i ffere n t Forest Types i n J i n yun M oun ta i n SUN Yan 2ho ng,ZHAN G Hon g2jia ng,CH EN G J in 2hua,WAN G Yu2jie,SH I J ian ,CH EN G Yun (Colleg e of S oil a nd W ater Co nservatio n,B eij ing F orestry

4、U niversity,B eij in g100089Abstract:T he s o il characteristics and hydro l ogical effects of fo rest litter w ere carried out,and the s o il of four fo rest types(m ixed w ood,broadleaf fo rest,ba m boo fo rest and sh rub fo restin J inyun moun tain of Chongqing city w ere selected to test their w

5、 ater con servati on .T he results in dicated that o rgan ic m atter con ten t of sh rub fo rest is 3.75ti m es tha n that of m boo fo rest,o rgan ic m atter con ten t of m ixed w ood is2122ti m es tha n that of ba m boo fo rest,o rgan ic m atter con ten t of broadleaf fo rest is1153ti m es than tha

6、t of ba m boo fo rest1T he litter a moun t is 16.2132.42t hm2.T he sequence of m ax i m al litter w ater reten ti on rate ism ixed w oodsh rub fo restbroadleaf fo restba m boo fo rest.T he seque nce of m ax i m al litter w ater rete n ti on is sh rub fo restm ixed w oodbroadleaf fo restba m boo fo r

7、est.T he non-cap illary ho ldi ng capacity from h igh to l ow is sh rub fo rest(6612mmm ixed w ood(57152mmbroadleaf fo rest(47199mmba m boo fo rest(46198mm 仃 he saturati on ho lding capacity of sh rub fo rest is266148mm,19014mm;in m ixed w ood,18618mm in broadleaf fo rest,a nd17418mm in the ba m boo

8、 fo rest.T he sh rub fo rest and m ixed w ood have h igher w ater con servati on fucti on tha n the ba m boo fo rest. T herefo re,it is p ropo sed that in the future the sh rub fo rest and m ixed w ood should be affo rested and m an aged firstly.Key words:fo rest types; s o il w ater; s o il po ro s

9、ity; w ater con servati on森林具有保持水土、涵养水源、改善生态环境等功能，探讨不同类型林地与涵养水源功能的关系，对合理经营森林资源，改善水环境、实现水资源的科学管理和利 用具有重要意义1。本文选择缙云山针阔混交林、常绿阔叶林、楠竹林和灌木林 林地，研究其水源涵养功能。1研究地概况研究区缙云山位于重庆市北碚区境内，其地理坐标为北纬29 4弥经106 22 最高处海拔95115m相对高差600m。缙云山已被列为国家级自然保护区，属典型的 中亚热带常绿阔叶林气候带，年均气温1316C,年平均降水量161118mm年平均蒸发 量77711mm。土壤以酸性黄壤及水稻土为主。缙云

10、山保护区内主要植被类型为常 绿阔叶林、暖性针叶林、竹林和常绿阔叶灌丛。主要树种为马尾松、杉木、香樟、 丝栗、华山松、四川大头茶收稿日期:2005210227基金项目：国家“973”划 长江上游环境变化与产水产沙作用机理”(2003CB415203、I N TERNA T I ONAL FOUNDA T I ON FOR SC IEN CE “The s patial variability of s oil w ater move m ent p roperties w ith m acropores in forestland in J inyun M ountain regi on inC

11、hina(W 3430-1”、国家 十五”科技攻关课题 退耕还林工程区水源涵养型植被建设技术研究与示范” (2001BA510B0201资助作者简介:孙艳红，女，生于1979年，在读硕士。主要研究方向为水土保持与荒漠 化防治。E-m ail:syhong7601015和山矶等2。在该自然保护区内选取针阔混交林、常绿阔叶林、楠竹林和灌 木林，对其土壤特性及其水源涵养功能进行研究。表1标准地基本情况林地类型海拔（m坡向坡度（起源龄级郁闭度针阔混交林760西北1625天然019常绿阔叶林825西北26天然019楠竹林800西北11天然0185灌木 林860西北10天然01952研究方法211外业调查

12、在针阔混交林、常绿阔叶林、灌木林和楠竹林 4种林地类型进行标准地常规调 查，记录其坡度、坡向、龄级、郁闭度等，各标准地基本情况如表1。在标准地内选 择有代表性的地段开挖土壤剖面4个，按土壤发生层次采取原状土，每层重复2个，供室内分析用。在标准地对角线交点 及其四角处设面积为20c m）25c m的枯落物调查样方5个,收集其全部枯落物供持 水量测定用。212枯落物持水量测定用室内浸泡法测定林下枯落物的持水量和最大持水率。首先 ，对所采集的枯落 物进行风干并称其重量，然后将称重后的枯落物原状放入土壤筛，再将装有枯落物的 土壤筛置入盛有清水的容器中，水面高于土壤筛的上沿，在水中浸泡至其重量不变为 止

13、。枯落物最大持水率（=（浸泡后的枯落物质量-干质量干质量X100%枯落物持水量计算:V =L &，其中,V枯落物持水量（t hm 2;L枯落物积累量（t hm 2；C 枯落物最大持水率（。213 土壤持水量测定土壤含水量测定采用烘干法，土壤容重、土壤总孔隙度和土壤毛管孔隙度测定 采用环刀法36，土壤有机质含量测定采用重铬酸钾容量法。采用下式计算出土壤 饱和蓄水量和土壤非毛管持水量土壤蓄水性能指标 ，即:W t =10000p t h ,W o =10000p o h ,W c =10000p c h 其中,W t 土壤饱和 蓄水量（t hm 2；W o土壤非毛管持水量（t hm 2;W c 土

14、壤毛管蓄水量（t hm 2;p o 土壤非毛管孔隙度 （%;p c 土壤毛管孔隙度（;p t 土壤总孔隙度（%;h 土层厚度（m。对于整个土壤剖面的土壤饱和蓄水量和土壤非毛管持水量等采用统计学上的加 权平均法计算。3结果与分析311不同林地类型土壤有机质含量从表2中可看出，不同林地类型土壤有机质含量均为中上层明显高于下层。不 同林地类型同层土壤比较，灌木林、针阔混交林和常绿阔叶林各层土壤有机质含量均高于楠竹林。灌木林表土层有机质含量为楠竹林的3175倍,针阔混交林土壤有机质也较高，为楠竹林的2122倍,常绿阔叶林有机质含量为楠竹林的1153倍。而第二层土壤中有机质含量的变化趋势是灌木林 楠竹林

15、针阔混交林常绿阔叶 林，这可能是由于楠竹林的根系在这一层分布比较多所致。可见，不同林地类型对土壤有机质状况具有很大影响，并且对表土层土壤影响较大。灌木林地，植物种类丰富， 枯落物量多，分解迅速,能很好地促进土壤有机质增加。而楠竹林地，植物种类单一，枯 落物量较少，土壤有机质含量低。312不同林地类型土壤容重与孔隙度在同一气候和土壤条件下，所覆盖的植被类型不同，土壤的物理性质存在差异，反 映了土壤物理性质除了与其成土母质、气候条件有密切关系外，且植被的作用不可忽视。植物主要通过以下2种途径对土壤特性产生作用，一是通过改变光热条件直 接影响土壤的发育环境，二是通过其根系和枯枝落叶回归土壤而直接参与

16、土壤的成 土过程。土壤容重和孔隙度是反映土壤物理性质的重要参数，两者直接影响着土壤蓄水 和通气性能。从表2可看出,4种林地类型土壤容重变动的总趋势是随着土层深度的 增加而增加，而土壤孔隙度则随土层深度的增加而降低。从土壤容重的均值看，灌木 林林地 针阔混交林林地 常绿阔叶林林地 楠竹林林地。不同林地土壤容重变动范围为1120911471g c m 3就孔隙度来看，灌木林林地明显大于楠竹林林地，总孔隙均值表现为：灌木林林 地针阔混交林林地 常绿阔叶林林地 楠竹林林地，不同林地土壤总孔隙度变动在 44132%55120%之间，其中表土层的最大，均在52%以上，这与林地表层枯落物分解 腐烂后增加了腐

17、殖质的含量，有利于表层土壤团粒结构的形成有关。01第2期孙艳红等：缙云山不同林地类型土壤特性及其水源涵养功能表2不同林地类型土壤的孔隙度和持水性林地类型土壤层次土壤容重孔隙度(饱和持水量非毛管持水量毛管蓄水量有机质含量(c m (g c m 3总孔隙非毛管毛管(t hm 2(t hm 2(t hm 2(%针阔混交林081105162196151934710350316813614367128416285711394501421213238110247015822517224418801695799115114914312127 371162076106783.01293106013999123

18、11716381148173291419151361371277811601 1201231141850124121313719319041485721521331196114常 绿阔叶林01111184581921414844144648112127155201623118114311389441612173119 1427126031982313001343101116894012391913013223331345151218181140108101 115115294214491993214559411618313410186011011511448461551117734178186

19、 810047918513881150192楠竹林06112445210212143916231211272142391722108646114584416101263413417 84.063419114911011146801153838123819291331758158337.014211580132801101 1642421449183216412731219918107314001201101147144132101343319817481394 6917912781600193灌 木林02501732731331619456139183312423151409177179255

20、711174571851412143 1641851134541713961611415713011458451291114333186330612834152471170129 013011209551201312341197266418066119720021832160表3不同林地枯落物持水能力林地类型枯落物厚度枯落物蓄积量最大持水量最大持水率(c m (t hm 2(t hm 2(%针阔混交林 3151612947110289113常绿阔叶林3141718443120242115楠竹林1141612133140206105灌木林 4153214280160248161313不同林地类型

21、枯枝落叶涵养水源效益枯枝落叶层是林地结构中重要的组成部分，是林地水文效应的第二活动层，对改善土壤结构具有重要的作用7。同时,它也是土壤有机养分的重要来源之一。林地涵养水源和保持水土的作用。最重要的部分是借助林下地表的枯落物。枯落物不仅能很好地防止雨滴直接冲击地面，还可增加地表粗糙度，并且枯落物自身也有很好的吸水特性，不同的林地类型下的枯落物量差别较大。由表3可知,灌木林的枯落物蓄积量高达32142t hm 2而楠竹林的枯落物为16121t hm 2，两者相差2倍。4种林地类型枯落物蓄积量由多到少依次是灌木林、常绿阔叶林、针阔混交 林、楠竹林。这是由于灌木林树种组成多，郁闭度大,而楠竹林树种组成

22、单一。枯落物的持水能力多用干物质的最大持水量和最大持水率来表示，其值的大小 与林分类型、林龄、枯落物的组成、分解状况、累积状况等有关8,9。最大持水率的顺序为针阔混交林（289113%灌木林（248161%常绿阔叶林（242115%楠竹林 （206105%（见表3。持水率的大小与枯落物的特性有关，针阔混交林中的枯落物可能 因分解速度、叶片大小及表层特性更有利于吸水能力的提高，所以持水率较高。枯落物的最大持水量为灌木林针阔混交林常绿阔叶林楠竹林。最大持水量反映了 林地持水能力，可知，灌木林林地枯落物持水能力优于针阔混交林和常绿阔叶林等。314不同林地类型土壤蓄水能力土壤蓄水能力是评价水源涵养、调

23、节水循环的主要指标之一10。从土壤保水能力看，毛管孔隙中的水分可以长时间保持在土壤中，主要用于植物根系吸收和土壤 蒸发。从土壤蓄水能力看，非毛管孔隙能较快容纳降水并及时下渗，更加有利于涵养 水源。不同的植被类型土壤非毛管的孔隙度不同，林地的蓄水能力不一样。表4不同林分的土壤持水和蓄水特征值 mm 林地饱和非毛管前期涵蓄毛管有效涵蓄类型蓄水量持水量持水量降水量蓄水量降水量针阔混交林190145715212116368177133121115常绿阔叶林1861847199128124581561381810156南竹林 17418461981181245615612719916灌木林2661486

24、612180163851852001319167土壤非毛管孔隙持水量作为评价林地土壤水源涵养能力的重要指标，不同林地 之间的差别较大。4种类型的土壤非毛管持水量由大到小依次是灌木林(6612mm 针阔混交林(57152mm 常绿阔叶林(47199mm 楠竹林(46198mm。各林地整个土壤剖面土壤饱和蓄水量有较大差异，表现为灌木林土壤饱和 蓄水量最好，为266148mm针阔混交林较好，为19014mm常绿阔叶林次801水土保持学报第20卷之，为18618mm ;楠竹林最差，为17418mm。灌木林土壤饱和蓄水量比楠竹林的 多5214%。灌木林地土壤贮蓄水分和调节水分的潜在能力明显高于楠竹林地。

25、同 时,土壤蓄水性能的提高将使土壤具有更大的接纳降雨能力，从而为灌木林生长提供更为良好的土壤水分环境。因此，在重庆缙云山土壤水源涵养功能最强的是灌木林 最小的是楠竹林。土壤蓄水性能与土壤前期含水量密切相关，当土壤湿度大时，土壤蓄水量减少，即使降雨量很小，也会产生地表径流；因此，把饱和蓄水量与土壤前期含水量之差作为衡 量土壤涵蓄降水量的指标11。整个剖面土壤涵蓄降水量最大为灌木林（85185mm , 其次为针阔混交林（68177mm、常绿阔叶林（58156mm楠竹林（56156mm最差。该 山区土壤饱和蓄水量以毛管蓄水量为主，故毛管蓄水量与土壤土壤前期含水量之差 更反映土壤的蓄水特性，称其为有效

26、涵蓄量11,不同林地的大小表现与土壤涵蓄降 水量一致（表4。有效涵蓄量大,有利于减少地表径流，减少降水的无效损失和表土流 失。4结论和讨论（1不同林地类型对土壤有机质状况有很大影响，其对中上层土壤影响较大。同 层土壤比较，灌木林、针阔混交林和常绿阔叶林3种林地，各层土壤有机质含量均高于楠竹林。灌木林表 土层有机质含量为楠竹林的3175倍，针阔混交林土壤有机质也较高，为楠竹林的 2122倍,常绿阔叶林有机质含量为楠竹林的1153倍。（2 土壤容重的均值为：灌木林林地 针阔混交林林地 常绿阔叶林林地 楠竹林 林地。不同林地土壤容重变动范围为1120911471g c m 3土壤总孔隙度均值表现为：

27、灌木林林地 针阔混交林林地 常绿阔叶林林地 楠竹 林林地，不同林地土壤总孔隙度为 44132%55120%。不同林地类型枯落物蓄积量由多到少依次是灌木林、常绿阔叶林、针阔混交林、楠竹林，灌木林的枯落物蓄积量高达 32142t hm 2而楠竹林的枯落物为16121t hm 2，两者相差2倍。最大持水率大小顺序为：针阔混交林（289113%灌木林（248161%常绿阔叶林 （242115%楠竹林（206105%最大持水量为：灌木林针阔混交林 常绿阔叶林 楠竹 林。最大持水量反映了林地持水能力，由此可知，灌木林林地枯落物持水能力优于针 阔混交林和常绿阔叶林。（34种类型的土壤非毛管持水量是灌木林（6612mm 针阔混交林（57152mm 常 绿阔叶林（47199mm 楠竹林（46198mm。灌木林土壤饱和蓄水量最好，为 266148mm针阔混交林较好，为19014mm 常绿阔叶林次之，为18618mm楠竹林最差，为17418mm。灌木林土壤饱和蓄水量比 楠竹林的多5214%。可见，在重庆缙云山土壤水源涵养功能最强的是灌木林，最小的 是楠竹林。从土壤涵蓄降水量和有效涵蓄量2个指标来看，灌木林对水分的贮蓄和调节能最好，分别为85185mm和19167mm楠竹林对水分的贮蓄和调节能力最差 分