群團(tuán)狀擇伐對(duì)華北落葉松林草本生物量及枯落物持水的影響

王錫武，崔立志

（河北省木蘭圍場(chǎng)國(guó)有林場(chǎng)管理局，河北 圍場(chǎng) 068450）

群團(tuán)狀擇伐對(duì)華北落葉松林草本生物量及枯落物持水的影響

王錫武，崔立志

（河北省木蘭圍場(chǎng)國(guó)有林場(chǎng)管理局，河北 圍場(chǎng) 068450）

為了揭示群團(tuán)狀擇伐孔大小對(duì)冀北山地華北落葉松人工林持水性能及草本生物量的影響，對(duì)華北落葉松林草本生物量和枯落物持水性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:同一群團(tuán)狀擇伐孔內(nèi)的草本層生物量要高于群團(tuán)狀擇伐孔外的生物量，面積為0.049hm2的擇伐孔內(nèi)外草本層生物量最大；而擇伐孔面積為0.025hm2的枯落物生物量、最大持水量和有效攔蓄量最大。

華北落葉松；群團(tuán)狀擇伐；枯落物；持水性能；草本生物量

林地的枯落物層是由林木及林下植被凋落下來(lái)的莖、葉、枝條、花、果實(shí)、樹皮和枯死的植物殘?bào)w所形成的一層地面覆蓋層。在森林生態(tài)系統(tǒng)中，枯落物層是森林水文效應(yīng)的第二個(gè)層次，它對(duì)林地土壤的水熱狀況和林地水文生態(tài)特性有重要的影響。研究表明：在林冠層、枯落物層和根系土壤層的垂直結(jié)構(gòu)中，森林的枯落物層是實(shí)現(xiàn)森林涵養(yǎng)水源作用的主要作用層，而枯落物層的持水性能是反映枯落物層水文作用的一個(gè)重要指標(biāo)。

華北落葉松（Larix principis-rupprechtii）林是冀北山地重要的人工林類型，但由于受不合理造林技術(shù)以及人為干擾和牲畜踐踏的影響，較多林分開始出現(xiàn)生長(zhǎng)衰退、水源涵養(yǎng)功能降低的現(xiàn)象。為改善華北落葉松林分狀況，增加林分的水源涵養(yǎng)能力，對(duì)冀北山地20世紀(jì)70年代初營(yíng)造的華北落葉松人工林實(shí)施群團(tuán)狀擇伐，探討林下草本生物量和枯落物持水特性的變化規(guī)律，分析經(jīng)營(yíng)改造措施的效果。

1 研究區(qū)概況

研究地區(qū)位于河北省木蘭圍場(chǎng)國(guó)有林場(chǎng)管理局（41°35′～42°37′N，116°48′～118°20′E）。海拔1011～1230m。該地區(qū)具有水熱同季，冬長(zhǎng)夏短、四季分明、晝夜溫差大的特征；無(wú)霜期67～128d；年平均氣溫-1.4～4.7℃；年均降水量380～560mm，主要集中在7～9月，占全年降水量的78%；年均蒸發(fā)量1462.9～1556.8mm，年均相對(duì)濕度63%；土壤為棕壤。觀測(cè)的落葉松人工林為1972年?duì)I造，平均密度為750株/hm2；林分為純林，平均高10.5m，平均胸徑13.5cm，平均郁閉度0.35。林下灌木零星分布，主要有柔毛繡線菊（Spiraea pubescens）、美麗胡枝子（Lespedeza formosa）等。研究區(qū)周邊是一個(gè)小村莊，人為干擾（修枝）強(qiáng)度較大，牲畜踐踏較為嚴(yán)重。

2 研究方法

2.1 群團(tuán)狀擇伐

根據(jù)華北落葉松人工林低效的人為干擾和牲畜踐踏等主導(dǎo)因素，2007年確定了以下改造技術(shù)措施：封禁后實(shí)施群團(tuán)狀擇伐改造措施。群團(tuán)狀擇伐改造措施在林內(nèi)開孔徑約9、13、15m的林窗，每個(gè)孔徑3個(gè)林窗，共9個(gè)林窗。

2.2 草本生物量取樣及測(cè)定

在3種不同的群團(tuán)狀擇伐孔內(nèi)及其群團(tuán)狀擇伐孔外，分別設(shè)立5個(gè)1m×1m的草本樣方，取草本地上部分，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行草本生物量測(cè)定。

2.3 枯落物取樣及持水性能測(cè)定

分別于2007年和2010年取樣測(cè)定，枯落物持水性能測(cè)定公式如下。

（1）枯落物最大持水量測(cè)定?？萋湮镒畲蟪炙抗剑篧cm=W1-W2，枯落物最大持水率公式：Rm=（W1-W2）/W2×100%，式中 Wcm—枯落物最大持水量；W1—浸水24h后的枯落物重量；W2—枯落物干重；Rm—枯落物最大持水率（%）。

（2）枯落物自然含水量測(cè)定?？萋湮镒匀缓坑?jì)算公式為：WC=（W3-W2），枯落物自然含水率計(jì)算公式：R0=（W3-W2）/W2×100%，式中 WC—枯落物自然含水量；W3—枯落物樣品鮮重（g）；W2—枯落物干重；R0—自然含水率（%）。

（3）枯落物有效攔蓄量測(cè)定?？萋湮镉行r蓄量計(jì)算公式W=（0.85Rm-R0）×M，式中W—有效持水量（t/hm2）；R0—自然含水率（%）；Rm—最大持水率（%）；M—枯落物干重（t/hm2）。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同擇伐孔內(nèi)外草本層生物量的比較

從圖1可以看出，同一擇伐孔內(nèi)的草本層生物量要高于擇伐孔外的生物量，面積為0.049hm2的擇伐孔內(nèi)和孔外的草本層生物量最大?？赡茉蚴牵海?）面積為0.049hm2的擇伐孔，其擇伐孔大小及其各種條件適合草本層的生長(zhǎng)，因此其草本層的生物量較大。（2）擇伐孔內(nèi)的草本層生物量高于擇伐孔外的生物量，是因?yàn)閾穹ズ蠓N間及種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)減小，更適合植物的生長(zhǎng)，因此其草本生物量較大。

3.2 同一擇伐孔不同年份的草本層生物量的比較

從圖2可以看出，封禁3a后，不同群團(tuán)狀擇伐孔草本生物量變化明顯。2010年擇伐孔面積為0.049hm2的草本層生物量最大，究其原因：（1）2007年該林地頻繁的人為干擾和牲畜踐踏，導(dǎo)致林下草本稀疏，因此草本層生物量呈現(xiàn)無(wú)明顯差異的現(xiàn)象。（2）擇伐后，擇伐孔內(nèi)的光照強(qiáng)度要高于擇伐前，因此擇伐孔內(nèi)草本層的生物量要高于擇伐孔外的生物量。（3）封禁3a后，由于擇伐孔面積為0.049hm2時(shí)其內(nèi)的各種條件更適合草本的生長(zhǎng)，且其競(jìng)爭(zhēng)壓力要小于面積0.053hm2和0.025hm2的，所以該處草本的生物量較大。

3.3 同一擇伐孔不同年份的枯落物生物量的比較

從圖3可以看出，經(jīng)過(guò)3a封禁后，不同群團(tuán)狀擇伐孔枯落物生物量有很大的變化，且面積為0.025hm2的擇伐孔，其枯落物生物量最大，究其原因：（1）封禁3a后，喬木、灌木、草本生長(zhǎng)的較好，因此2010年枯落物生物量較2007年大。（2）擇伐孔徑越小，降落的枯落物越集中，導(dǎo)致其枯落物生物量最大。

3.4 不同擇伐孔枯落物最大持水量、自然含水量、有效攔蓄量的比較

從圖4可以看出，隨著群團(tuán)狀擇伐孔面積的增大，枯落物最大持水量、自然含水量和有效攔蓄量減小?？讖綖?.025hm2的枯落物生物量最大，致使最大持水量、自然含水量和有效攔蓄量也就最大。

4 結(jié)論

同一群團(tuán)狀擇伐孔內(nèi)的草本層生物量要高于群團(tuán)狀擇伐孔外的生物量，面積為0.049hm2的群團(tuán)狀擇伐孔內(nèi)和擇伐孔外的草本層生物量最大。封禁3a后，群團(tuán)狀擇伐孔面積為0.049hm2的草本層生物量最大，而擇伐孔面積為0.025hm2的枯落物生物量、最大持水量和有效攔蓄量最大。

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S715

A

1002-3356（2012）05-0003-02

2012-07-24

林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)（200804027-07）。