刺槐林枯落物持水性能及土壤理化性状研究.docx

刺槐林枯落物持水性能及土壤理化性状研究 分散层由从森林中落下的树枝、叶子、树枝、芽、鳞片、花、果实、果皮等分散层组成。它是森林结构中重要的组成部分,是森林地表的一个重要覆盖面。枯落物层可以吸收地表水,使地表径流转变为流速缓慢的层间流和层下流,它对改善土壤结构具有重要的作用,能增加土壤入渗,削减地表径流量,对减少土壤侵蚀有重要作用。在土壤形成过程中,枯落物层是土壤有机质养分的重要来源之一。因此,研究枯落物层水容量及其对表层土壤理化性状的影响具有重大意义。以往对枯落物性能的研究比较单一,只侧重于枯落物在水源涵养及土壤水分等方面的作用。本文则全面地对不同林分的枯落物持水性能以及枯落物覆被下的表层土壤性状进行了定量研究分析。 1 土壤土层厚度 试验地设在泰安市林业科学研究所试验林场,该林场位于泰山罗汉崖,海拔高度400~700 m ,岩石为花岗片麻岩,土壤为粗骨棕壤,坡位为山坡中部,土层厚度30~40 cm,坡度15°~25°;属半湿润大陆性季风气候,多年平均气温12.1℃,极端最低气温-20.8℃,极端最高气温40.3℃,多年平均降水量690.3 mm,≥10℃积温4 300℃,无霜期198 d。主要植被有黑松、赤松、侧柏、麻栎、栓皮栎、刺槐、五角枫、车梁木、黄栌、黄连木、黄荆、胡枝子、扁担木、白羊草、黄背草、鬼针草等 2 枯落层厚度的测量 以小区为单元打出标准地,在标准地内按不同坡位选出10~20个样方(每个样方50 cm×50 cm), 测量枯枝落叶层的厚度及其分布,将样方内所有的枯枝落叶收入尼龙袋中。用环刀和铝盒在样方内取0~20 cm层的土壤作为土样。将枯落物和土样带回实验室进行测定。 2.1 枯落物持水率测定 用电子天平称枯落物的鲜重及烘干重。用浸水法测定枯落物持水量,分别测定15 min,30 min,1 h,2 h,4 h,8 h,15 h,24 h时间段内枯落物的持水量。 2.2 土壤孔隙度指标 采用烘干法测定土壤含水量,用环刀法测定土壤容重、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、土壤总孔隙度。用环刀法和浸水法测定毛管最大持水量、土壤饱和含水量、土壤贮水量,用渗透筒法测定土壤渗透速度。用森林土壤分析国家标准方法测定土壤养分。 3 结果与分析 3.1 不同物种的干决策水处理 3.1.1 枯落物蓄积量及持水速度 林分枯落物层吸水作用的大小,取决于其本身的厚度和性质。由表1可知,阔叶林的枯落物层比针叶林枯落物层厚度大,蓄积量大。阔叶林中,麻栎林的枯落物厚度最大,为5.30 cm,但其蓄积量较小,仅为10.60 t/hm2。这主要是由于麻栎的叶片较大,且叶片表面有一层蜡质层,枯落物分解较慢,未分解层在枯落物中占的比例较大,为35.85%。黄连木林枯落物层的蓄积量最大,为14.00 t/hm2,其次为刺槐林、刺槐麻栎混交林、麻栎林、五角枫林、侧柏林、赤松林、油松林。 枯落物的持水速度与枯落物的性质和分解程度有关,还与枯落物中的水分含量有关。由表2可以看出,各林分不同层次的枯落物平均持水速度都是在0.25 h内最大,随着时间的推移,持水速度逐渐降低,在24 h后,枯落物平均持水速度趋近于0,此时枯落物持水量达到最大值。从各层次枯落物的平均持水速度来看,各林分分解层和半分解层的平均持水速度皆大于未分解层。在0.25 h内,刺槐林的枯落物平均持水速度最大,分解层和半分解层的持水速度分别为2.38 kg/h和0.49 kg/h,其次是黄连木林、五角枫林、刺槐麻栎混交林、麻栎林、侧柏林、赤松林、油松林。 3.1.2 林分枯落物最大持水量与持水率 林地枯落物层的水文性质可以用它的最大持水量来评价。枯落物层最大持水量约为自身干重的2~4倍。不同林分枯落物层的最大持水量与枯落物的种类、厚度、蓄积量、湿度及分解程度有密切关系。 由表3可以看出,黄连木林内枯落物的最大持水量最大,为3.84 mm,其次是刺槐林,最大持水量为3.59 mm,油松林内枯落物最大持水量最低,仅为1.47 mm。该试验区内各林分最大持水量的大小顺序为:黄连木林刺槐林五角枫林刺槐麻栎混交林麻栎林侧柏林赤松林油松林;最大持水率的大小顺序为刺槐林黄连木林五角枫林刺槐麻栎混交林麻栎林侧柏林油松林赤松林。总体来看,阔叶林枯落物的最大持水量大于针叶林。这是因为试验区内针叶林地的水分条件较差,林内枯落物层蓄积量较小,且枯落物层中未分解层占的比重较大。枯落物层最大截留量与其最大持水量接近。由表3可知,该试验区内,黄连木林内枯落物层截持降雨的能力最强,其次是刺槐林,油松林的最弱。 3.2 枯落物的水容量 枯落物的持水能力可通过枯落物饱和水容量来反映。枯落物饱和水容量取决于枯落物的吸水率和单位面积内枯落物的蓄积量,饱和水容量越大,吸收和过滤地表径流的作用越强,其水文作用越大。吸水率的大小可反映水容量的