陳顏明　馬思怡　劉　懿

草海流域云南松林、華山松林水源涵養(yǎng)功能研究

陳顏明馬思怡劉懿

（貴州草海國家級自然保護區(qū)管理委員會貴州畢節(jié)553100）

文章選取貴州草海流域的云南松林、華山松林為研究對象，通過實地勘察采樣與室內(nèi)試驗相結(jié)合的方法，對草海流域云南松林、華山松林的枯落物層和土壤層的水源涵養(yǎng)特性進行研究，分析了2種不同植被類型的水源涵養(yǎng)特性。研究結(jié)果表明，草海流域云南松林的水源涵養(yǎng)能力優(yōu)于華山松林。

草海流域；云南松；華山松；枯落物層；土壤層；水源涵養(yǎng)功能

草海亦稱“南海子”“八仙湖”，位于貴州省威寧彝族回族苗族自治縣中部，是貴州省最大的高原天然淡水湖泊，是金沙江支流橫江的上源湖泊，屬長江水系，1985年被列為省級綜合性自然保護區(qū)，1992年升格為國家級自然保護區(qū)。保護區(qū)面積120 km2，濕地面積25 km2，常年水位高程2 171.7 m，平均水深2 m，其以黑頸鶴為代表的珍稀鳥類和完整、典型的高原濕地生態(tài)系統(tǒng)為重點保護對象。草海流域位于桂黔滇喀斯特石漠化防治生態(tài)功能區(qū)和西南喀斯特地區(qū)土壤保持重要區(qū)，云南松、華山松是草海流域內(nèi)的主要優(yōu)勢種，研究草海流域云南松林、華山松林的水源涵養(yǎng)功能對區(qū)域生態(tài)功能研究具有重要意義。

1 樣地選擇與設(shè)置

在實地勘察的基礎(chǔ)上，選擇立地條件相同、群落年齡相對一致，具有代表性的植被類型——云南松林、華山松林為研究對象。在各林地具有代表性的地段分別設(shè)置15 m×15 m的試驗樣地，測定樣地的主要樹種種類、喬木層高度、灌木層高度、草本層高度、蓋度、土壤類型、海拔、坡向、坡度。各樣地概況如表1所示。

表1草海流域云南松林、華山松林樣地概況

植被類型主要樹種喬木層高度/m灌木層高度/m草本層高度/cm蓋度土壤類型海拔/m坡向坡度/° 云南松林云南松111.5150.85黃棕壤2 203東南15 華山松林華山松141.5250.8棕壤2 287北30

1.1 云南松林、華山松林枯落物水文特征測定

在所選取的各標準樣地內(nèi)選擇具有代表性的地段分別設(shè)置5塊1 m×1 m的枯落物樣方[1]。在各枯落物樣方內(nèi)分別測定枯落物的半分解層、未分解層的厚度以及自然濕重（0，g）。然后帶回試驗室，在烘箱中烘干至恒溫，稱重（W，g）。根據(jù)式（1）、式（2）分別計算不同植被類型林地下枯落物的自然持水率（W，%）以及蓄積量（，t/hm2）。

林地枯落物層的持水能力測定采用室內(nèi)浸泡法[2]。用四分法將烘干后的枯落物裝入紗網(wǎng)袋中（1，g），做好相應(yīng)標記后浸入水中，分別在浸水5 min、10 min、15 min、20 min、30 min、40 min、60 min、1.5 h、2 h、3 h、4 h、5 h、7 h、9 h、12 h、15 h、24 h后測定其重量。經(jīng)浸泡24 h后，取出稱重（2，g），根據(jù)式（3）計算最大持水率（W，%），根據(jù)式（4）計算最大持水量（max，t/hm2），每種植被類型林地下枯落物未分解層、半分解層做5次重復(fù)，求其平均值[3-4]。

1.2 云南松林、華山松林土壤物理性質(zhì)測定

在所選取的各標準樣地內(nèi)，選擇有代表性的區(qū)域，根據(jù)土層厚度，在不破壞土壤土層結(jié)構(gòu)的情況下，用容積為200 cm3的環(huán)刀分別在0 cm～20 cm、20 cm～40 cm、40 cm～60 cm、60 cm～80 cm處分4層取土，每個土層重復(fù)3次。采用環(huán)刀法測定各植被類型林地土壤的含水量、容重、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、總孔隙度等土壤物理指標[5]。

（1）土壤含水量測定

將不同植被類型林地土壤各層土樣放入烘箱中烘24 h至恒重，稱重。根據(jù)式（5）測定土壤各層的土壤含水率。

（2）土壤最大持水量的測定

將不同植被類型林地土壤各層土樣環(huán)刀的上蓋取下，在帶網(wǎng)眼的底蓋上墊一濾紙，放入平底盆中，向盆中注水至環(huán)刀上沿為止，吸水12 h后，蓋上上蓋，水平取出，稱重。根據(jù)式（6）測定土壤最大持水量。

2 云南松林、華山松林枯落物層水源涵養(yǎng)功能分析

在森林生態(tài)系統(tǒng)中，枯落物與林地土壤直接接觸，覆蓋在林地土壤表面，因此枯落物層能夠減弱大氣降水對土壤的擊濺、沖刷，維持土壤結(jié)構(gòu)，攔蓄降水在土壤中的滲透、分散，滯緩減少地表徑流。另外，枯落物的分解能產(chǎn)生肥力，還能影響土壤的理化性質(zhì)以及林木生長，對森林水文產(chǎn)生間接影響，不僅影響著林地土壤的理化性質(zhì)，還對林地生物種群的類型及數(shù)量等有一定的影響[6-7]。因此，枯落物對于各類植被林地的水源涵養(yǎng)功能有著重要的意義[8]。

2.1 枯落物層的厚度與蓄積量

枯落物層的厚度與蓄積量主要受枯落物的輸入量、分解速度、積累年限和人為活動干擾等影響。森林植被林分結(jié)構(gòu)的組成不同、林分內(nèi)部的水熱條件差異影響枯落物分解程度[9]?？萋湮镄罘e量的多少，是多種因素綜合作用的結(jié)果，不僅與枯落物本身特性，如林分結(jié)構(gòu)、生長狀況有關(guān)，還取決于外界環(huán)境因素，光、熱、水等立地條件，以及人為活動等的影響。

由表2可以看出，草海流域云南松、華山松林地枯落物層總厚度、蓄積量存在差異。云南松林總蓄積量為3.60 t/hm2，華山松林總蓄積量為2.18 t/hm2。

表2草海流域云南松林、華山松林枯落物層厚度與蓄積量

植被類型厚度/cm總厚度/cm蓄積量/t/hm2總蓄積量/t/hm2未分解層半分解層未分解層半分解層 云南松林2.310.953.262.23±0.19d1.38±0.33c3.60±0.51d 華山松林1.310.782.091.62±0.24c0.55±0.17b2.18±0.17b

注：不同字母a、b、c、d表示不同植被類型林地中各指標（厚度、總厚度、蓄積量、總蓄積量）在未分解層、半分解層中比較，＜0.05，差異顯著。

2.2 枯落物層持水功能特征分析

枯落物的水源涵養(yǎng)功能主要體現(xiàn)在枯落物層具有較強的持水能力，不同植被類型林地枯落物層的持水能力可用其最大持水量來評價。

從表3可以看出，枯落物層最大持水量排序為云南松林（4.56 t/hm2）＞華山松林（1.30 t/hm2）。

表3草海流域云南松林、華山松林枯落物最大持水量

植被類型最大持水量/t/hm2總持水量/t/hm2未分解層半分解層 云南松林2.88±0.56d1.69±0.09d4.56±0.63d 華山松林0.97±0.41ab0.33±0.14ab1.30±0.52b

注：不同字母a、b、c、d表示不同植被類型林地中各指標（最大持水量、總持水量）在未分解層、半分解層中比較，＜0.05，差異顯著。

從表4可以看出，草海流域2種植被類型林地的枯落物層最大持水率差異不大，表現(xiàn)為云南松林枯落物層（256.92%）＞華山松林枯落物層（232.41%）。

表4草海流域云南松林、華山松林枯落物最大持水率

植被類型最大持水率/%總持水率/%未分解層半分解層 云南松林131.65±26.50abc125.27±32.98a256.92±55.04abc 華山松林115.00±30.63ab117.41±42.72a232.41±72.95abc

注：不同字母a、b、c表示不同植被類型林地中各指標（未分解層、半分解層、總持水率）比較，＜0.05，差異顯著。

3 云南松林、華山松林土壤水源涵養(yǎng)功能分析

3.1 云南松林、華山松林土壤物理性質(zhì)

土壤的物理性質(zhì)主要包括土壤容重、毛管孔隙度、非毛管孔隙度等指標，直接決定著土壤蓄水能力的大小，是研究林地土壤水源涵養(yǎng)功能的基礎(chǔ)。草海流域不同植被類型林地土壤的物理性質(zhì)如表5所示。

表5草海流域云南松林、華山松林土壤物理性質(zhì)

植被類型土層厚度/cm土壤容重/g/cm3總孔隙度/%毛管孔隙度/%非毛管孔隙度/% 云南松林0～201.17±0.11abc49.81±3.62abc48.55±3.69b1.26±0.73ab 20～401.23±0.13a42.63±2.49bc49.26±3.23a1.23±0.46ac 40～601.14±0.04ab52.63±4.38b51.56±4.52b1.07±0.61a 60～801.18±0.07ab53.56±7.32b52.52±6.64c1.04±0.73a 華山松林0～201.20±0.07bcd54.25±1.06d53.78±0.99c0.48±0.32a 20～401.41±0.10c42.08±8.52b40.78±7.98b1.30±0.72ab 40～601.39±0.08c39.61±2.81a38.55±3.18a1.06±0.76a 60～801.39±0.18b40.93±11.74a40.15±11.90ab0.78±0.51a

注：不同字母a、b、c、d表示不同植被類型林地中各指標（土壤密度、總空隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度）在同一土層厚度中相同指標比較，＜0.05，差異顯著。

由表5可以看出，草海流域云南松林、華山松林土壤物理性質(zhì)和蓄水能力差異顯著。土壤物理性質(zhì)存在差異，土壤不同層次之間的物理性質(zhì)也是各不相同的。

3.2 云南松林、華山松林水源涵養(yǎng)功能評價

本文對草海流域云南松林、華山松林水源涵養(yǎng)功能進行研究，主要選擇云南松林、華山松林枯落物層和土壤層作為研究對象，主要評價指標為枯落物層的蓄積量、蓄水量，土壤層的容重、蓄水量（見表6）。

表6草海流域云南松林、華山松林蓄水能力

植被類型枯落物層土壤層蓄積量/t/hm2蓄水量/t/hm2深度/cm容重/g/cm3蓄水量/mm總蓄水量/mm 云南松林3.64.56801.17414.31459.91 華山松林2.181.30801.35337.89350.89

由表6數(shù)據(jù)可知，2種植被類型林地枯落物層蓄水量為云南松林（4.56 t/hm2）＞華山松林（1.30 t/hm2）；0 cm～80 cm土壤層蓄水量為云南松林（414.31 mm）＞華山松林（337.89 mm）。綜上，水源涵養(yǎng)能力表現(xiàn)為云南松林（459.91 mm）＞華山松林（350.89 mm）。

4 結(jié)論

本文通過對貴州草海流域云南松林、華山松林2種植被類型林地枯落物層以及土壤層蓄水特性進行研究，主要得出以下結(jié)論：

（1）草海流域2種不同植被類型林地枯落物層厚度、蓄積量、最大持水量、最大持水率差異顯著。

枯落物層厚度：云南松林（3.26 cm）＞華山松林（2.09 cm）。

枯落物層蓄積量：云南松林（3.60 t/hm2）＞華山松林（2.18 t/hm2）。

枯落物層最大持水量：云南松林（4.56 t/hm2）＞華山松林（1.30 t/hm2）。

（2）綜合分析云南松、華山松林地0 cm～80 cm土壤層蓄水能力，云南松林（414.31 mm）＞華山松林（337.89 mm）。

（3）通過對草海流域云南松、華山松林地枯落物層持水能力和土壤層持水能力進行比較，2種不同植被類型林地水源涵養(yǎng)能力：云南松林（459.91 mm）＞華山松林（350.89 mm）。

[1]賀淑霞,李敘勇,莫菲,等.中國東部森林樣帶典型森林水源涵養(yǎng)功能[J].生態(tài)學報,2011,31(12):3285-3295.

[2]高迪,郭建斌,王彥輝,等.寧夏六盤山不同林齡華北落葉松人工林枯落物水文效應(yīng)[J].林業(yè)科學研究,2019,32(4):26-32.

[3]劉欣,陶建平,黃茹,等.重慶石灰?guī)r地區(qū)3種林分林下枯落物持水能力比較[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報,2008,16(3):712-717.

[4]喻明美,謝正生.廣州市白云山五種森林類型的土壤滲透性研究[J].水土保持研究,2011,18(1):153-156.

[5]高人,周廣柱.遼寧省東部山區(qū)5種森林植被類型水文生態(tài)效益綜合評判[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報,2003,11(2):122-125.

[6]韓春華,趙雨森,楊俊,等.阿什河上游幾種林分水源涵養(yǎng)能力比較[J].東北林業(yè)大學學報,2008,36(6):16-18.

[7]AVILA A,RODRIGO A.Trace metal fluxes in bulk deposition,throughfall and stemflow at two evergreen oak stands in NE Spain subject to different exposure to the industrial environment[J].Atmospheric Environment,2004,38(2):171-180.

[8]張維詩,金靖博,唐亞森.森林枯落物的水文功能[J].林業(yè)勘查設(shè)計,2007(3):35-36.

[9]NAKLANG K,WHITBREAD A,LEFROY R,et al.The management of rice straw, fertilizers and leaf litters in rice cropping systems in Northeast Thailand[J].Plant and Soil,1999,209(1):21-28.

10.3969/j.issn.2095-1205.2022.07.06

S715.7

A

2095-1205(2022)07-17-03

陳顏明（1987- ），男，漢族，貴州威寧人，碩士研究生，初級工程師，研究方向為林業(yè)。