套種雷公藤人工林凋落物持水性能的研究

魏建康+劉超+李單琦+周少卿+王漢琪+何天友+榮俊冬+鄭郁善

摘 要 運用野外實地測量和室內(nèi)浸提法對4種套種雷公藤人工林凋落物持水量、持水率和吸水速率進行了研究。結(jié)果表明：4種林分的凋落物最大持水量大小為杉木林（11.66 t/hm2）>馬尾松林（6.81 t/hm2）>厚樸林（5.90 t/hm2）>純林 （4.28 t/hm2）；在不同浸泡時間段，林分的凋落物持水率大小為厚樸林>純林>馬尾松林>杉木林；凋落物最大持水率為厚樸林（205.12%）>純林（163.33%）>馬尾松林（139.33%）>杉木林（120.96%）；4種不同種植模式雷公藤林分的凋落物吸水速率大小為厚樸林>純林>馬尾松>杉木，浸泡0.5 h后的吸水速率分別為2 630.05、2 407.32、2 035.09和1 592.14 g/kg/h。凋落物持水量與浸泡時間、凋落物持水率與浸泡時間呈現(xiàn)極顯著的（P<0.01）對數(shù)遞增函數(shù)關(guān)系，凋落物吸水速率與浸泡時間呈現(xiàn)出極顯著的（P<0.01）遞減冪數(shù)函數(shù)關(guān)系。

關(guān)鍵詞 雷公藤 ；套種 ；人工林 ；凋落物 ；持水量 ；持水率 ；吸水速率

分類號 S715.3

Water Holding Capacity of Litter in Artificial Forests Intercropped with

Tripterygum wilfordii

WEI Jiankang1） LIU Chao2） LI Danqi1） ZHOU Shaoqing2）

WANG Hanqi2） HE Tianyou1） RONG Jundong2） ZHENG Yushan1，2）

（1 College of Art and Landscape Architecture， Fujian Agriculture and Forestry University，

Fuzhou， Fujian 350002，China；

2 College of Forestry，F(xiàn)ujian Agriculture and Forestry University， Fuzhou， Fujian 350002， China）

Abstract By the methods of using soaking extract method and field investigation， we studied the water-holding capacity， water-holding rate，and water-absorption rate of litter in four kinds of Tripterygum wilfordii of plantation. The results were as follows： The maximum water holding capacity in 4 types of forests are Chinese fir （11.66 t/hm2） > masson pine （6.81 t/hm2） > magnolia （5.90 t/hm2）> pure forest （4.28 t/hm2）. Under different soaking time， litter water holding rate showed magnolia > pure forest >masson pine> fir forest. Maximum water holding rate of the litter is of magnolia 205.12% > pure forest 163.33% > masson pine139.33% > Chinese fir 120.96%. Stand water absorption rate of 4 different planting patterns is magnolia> pure forest > masson pine > Chinese fir， and water absorption rate after 0.5 hours were 2630.05， 2407.32， 2035.09 and 1592.14 g/kg/h. The relationship between water holding capacity of litter with the soaking time， water retention rate with the soaking time increased according to logarithmic equation（P<0.01）， the relationship between water absorption rate and soaking time decreased according to exponential equation（P<0.01）.

Keywords Tripterygum wilfordii ； intercropping ； artificial forest ； litter ； water-holding capacity ； water-holding rate ； water-absorption rate

森林凋落物也可稱為枯落物或有機碎屑，是指在森林生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)，由地上植物組分產(chǎn)生并歸還到地表面，作為分解者的物質(zhì)和能量來源，借以維持生態(tài)系統(tǒng)功能的所有有機質(zhì)的總稱[1]。凋落物在森林結(jié)構(gòu)中擁有非常重要的價值，既可以減輕降雨對地表的沖刷，減緩地表徑流，截留降水，又可增加雨水的下滲，是森林實現(xiàn)水源涵養(yǎng)和保持水土的主要作用層[2]。隨著水資源不斷惡化和人們對水的需求量增加，森林涵養(yǎng)水源功能越來越受到重視。森林凋落物層持水能力是整個森林生態(tài)系統(tǒng)水分循環(huán)中的重要一環(huán)，是反映凋落物層水文作用的重要指標[3]。對人工林凋落物持水能力進行研究，有助于了解森林凋落物層的水文效應，為發(fā)展和可持續(xù)利用樹種提供科學依據(jù)。endprint

泰寧縣植被類型屬于中亞熱帶常綠闊葉林。泰寧植被可劃分為常綠闊葉林、常綠落葉混交林、針葉闊葉混交林、經(jīng)濟林、竹林、人工林、荒山草坡等植被類型。雷公藤是泰寧縣傳統(tǒng)地道中藥材，泰寧出產(chǎn)的野生雷公藤藥效含量最高，經(jīng)檢測其總生物堿及內(nèi)酯醇含量為全國最高，泰寧縣野生分布廣泛，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)均有分布，到2004年，全縣雷公藤種植面積達20000多畝，成為全國最大雷公藤基地，被列為三明市重點建設(shè)項目和對外重點招商項目[4-5]。目前，對不同區(qū)域內(nèi)不同樹種凋落物的持水性能已經(jīng)有了相關(guān)的報道[6-13]，但關(guān)于該區(qū)域不同林分凋落物的持水性能的研究鮮有報道。因此，本文以福建省漢堂生物制藥有限公司雷公藤種植基地衫城鎮(zhèn)玉溪、衫城鎮(zhèn)支農(nóng)坑2個地區(qū)的4種套種雷公藤人工林為研究的對象，對人工林凋落物的持水性能進行比較研究，為準確的評價其水土保持、水源涵養(yǎng)方面的能力以及森林經(jīng)營管理提供科學的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗地位于福建省三明市泰寧縣漢堂生物制藥有限公司雷公藤種植基地，東鄰將樂，南連明溪，西靠建寧，北接邵武。亞熱帶屬季風型山地氣候，濕潤多雨，四季分明。年平均溫度17.1～17.6℃，最高溫度38.9℃，最低溫度38.9℃，年平均降水量1 720～1 910 mm，年降雨約180 d，4～6月為雨季，11至翌年1月為旱季。年蒸發(fā)量1 347.4 mm，占全年總降水量的76%，年相對濕度84%，最潮濕5～6月，86%，最小7月，全縣年平均霧日152 d，屬豐水濕潤的縣。

調(diào)查林分別為三明市泰寧縣杉城鎮(zhèn)邱洪村玉溪9 a馬尾松—雷公藤套種林（馬尾松林）、雷公藤純林（純林）、厚樸—雷公藤套種林（厚樸林）、杉木—雷公藤套種林（杉木林）。按研究的目的設(shè)置樣地，分別選取馬尾松林、純林、厚樸林、杉木林等四種典型林分作為研究對象。

1.2 方法

1.2.1 凋落物的調(diào)查與采樣

2013年11月初進行凋落物的調(diào)查和采樣工作，在每種林分中內(nèi)設(shè)5個1 m×1 m的樣方，取樣方內(nèi)全部凋落物并清理凋落物表面的雜質(zhì)，然后對搜集的凋落物進行編號，并及時的放入尼龍網(wǎng)內(nèi)帶回實驗室用烘箱烘干（80℃）至恒重。

1.2.2 凋落物持水性能的測定

取烘干后的部分凋落物稱重，然后裝入20 cm×30 cm的尼龍紗網(wǎng)袋浸入盛有清水的容器中，進行浸水實驗。分別浸入水中0.5、1、1.5、2、4、6、8、10、12、16 h后，將凋落葉連同網(wǎng)袋一并取出，靜置5 min直到尼龍網(wǎng)袋不滴水時迅速稱重并記錄，持水性實驗設(shè)3個重復。研究不同林分凋落物在浸泡不同時間內(nèi)的持水量，持水率和吸水速率。

1.2.3 凋落物持水性能的計算

凋落物的持水量=Mt-Mo

凋落物的持水率=（Mt-Mo）/Mo×100%

凋落物的吸水速率=（Mt-Mo）/（Mo×T）

Mo為凋落物烘干重，Mt為浸泡T時間的凋落物質(zhì)量，T為浸泡時間。

2 結(jié)果與分析

2.1 凋落物持水量與浸泡時間的關(guān)系

隨著浸泡時間的不斷延長，不同林分的凋落物持水量呈現(xiàn)不斷上升的趨勢。在浸泡4h后，不同林分的凋落物持水量呈現(xiàn)迅速上升的趨勢，其持水量的大小依次為。厚樸林>杉木林>馬尾松林>純林；在浸泡4 h以后，凋落物的持水量增長的幅度開始變緩，各林分的持水量的大小依次為杉木林>馬尾松林>厚樸林>純林；在浸泡8 h以后，凋落物的持水率基本上趨于飽和，4種林分最大持水量依次為杉木林（11.66 t/hm2）>馬尾松林（6.81 t/hm2）>厚樸林（5.90 t/hm2）>純林（4.28 t/hm2），其中杉木林的凋落物持水量最大，馬尾松林和厚樸林次之，純林最小。如圖1。

隨著浸泡時間t的改變，4種林分凋落物持水量WH可用對數(shù)方程WH=alnt+b來表示二者之間的函數(shù)關(guān)系，其相關(guān)系數(shù)都大于0.963，各林分凋落物的持水率與與浸泡時間t均達到極顯著水平（P<0.01）。如表1。

2.2 凋落物持水率與浸泡時間的關(guān)系

凋落物的持水率反映的是其持水性能的指標。若凋落物的持水率越大，則凋落物的持水能力則就越強；若凋落物的持水率越小，則凋落物的持水能力則就越弱[14]。如圖所示，研究區(qū)域內(nèi)不同林分的凋落物在浸泡4 h后，4種林分的凋落物呈現(xiàn)迅速上升的趨勢，其持水率的大小依次為厚樸林>純林>馬尾松林>杉木林；在浸泡4 h以后凋落物的持水率增長的幅度開始慢慢的減少；在浸泡8 h以后，凋落物的持水率基本上趨于飽和。4種林分最大持水率依次為厚樸林（205.12%）>純林（163.33%）>馬尾松林（139.33%）>杉木林（120.96%），其中厚樸林的凋落物持水率最大，這說明闊葉樹凋落物的持水能力比針葉樹凋落物持水力要強。這可能是由于針葉樹凋落物含有較多的油脂，親水性弱，其吸水率和有效吸水量均不及闊葉樹凋落物大，這與薛立等的研究結(jié)果一致[15]。

隨著浸泡時間t的改變，4種林分凋落物持水率WR可用對數(shù)方程WR=alnt+blnt來表示二者之間的函數(shù)關(guān)系，其相關(guān)系數(shù)都大于0.955，林分各凋落物的持水率與與浸泡時間t均達到極顯著水平（P<0.01）。如表2。

2.3 凋落物吸水速率與浸泡時間的關(guān)系

凋落物的吸水速率反映凋落物在單位時間內(nèi)吸水量的多少。凋落物的持水能力與凋落物的吸水的速率也有相當大的關(guān)系。若凋落物吸水的速率越大，越有利于生態(tài)系統(tǒng)的水源涵養(yǎng)，從而更加有利于減少地表徑流[14]。由圖3可知， 4種林分凋落物在浸入水中0.5 h以內(nèi)吸水速率很大，0～0.5 h吸水速率最快，隨著時間的延長，吸水速率則逐漸減緩，8 h以后則吸水基本上停止，這說明此時凋落物吸水趨于飽和。凋落物的這種吸水特性對吸收自然降水十分有利。endprint

實驗結(jié)果表明， 4種不同雷公藤林分的凋落物浸泡0.5 h后的吸水速率大小為厚樸林>純林>馬尾松>杉木，浸泡0. 5 h后的吸水速率分別為2 630.05、2 407.32、2 035.09和1 592.14 g/（kg·h），而浸泡16 h后的吸水速率分別下降到128.20、102.08、87.08和75.60 g/（kg·h）。

隨著浸泡時間t的改變，4種林分凋落物吸水速率WA可用冪數(shù)方程WA=at-b來表示二者之間的函數(shù)關(guān)系，其相關(guān)系數(shù)都大于0.999，林分各凋落物的持水率與與浸泡時間t均達到極顯著水平（P<0.01）。如表3。

3 討論與結(jié)論

通過研究不同林分的凋落物浸泡不同時間的結(jié)果可知：杉木林>馬尾松林>厚樸林>純林；凋落物的最大持水量依次為厚樸林>純林>馬尾松林>杉木林；浸泡不同時間段后的吸水速率依次為厚樸林>純林>馬尾松>杉木。這表明研究區(qū)內(nèi)4種套種雷公藤人工林，以馬尾松林的持水能力較強，這個結(jié)果也說明凋落物的最大持水量與枯落物的構(gòu)成結(jié)構(gòu)和林分的組成類型有關(guān)。通過研究4種套種雷公藤人工林的持水量和持水率與浸泡的時間呈現(xiàn)對數(shù)函數(shù)的關(guān)系，而吸水的速率和浸泡的時間則呈現(xiàn)冪數(shù)函數(shù)關(guān)系，這種結(jié)果和李倩茹[16]、任向榮[17]、趙曉春[18]的研究結(jié)果是一致的。

套種雷公藤人工林作為重要的經(jīng)濟林，不僅能夠給所在區(qū)域帶來巨大的經(jīng)濟效益，而且擁有潛在的不可估量的生態(tài)效益。通過調(diào)節(jié)林分密度、合理搭配樹種和配置林分結(jié)構(gòu)等多種經(jīng)營管理措施，這既有利于良好性能組分的形成，又有利于枯落物的積累，不僅可以提高其經(jīng)濟的效益，而且還有利于水源涵養(yǎng)的最大化，這是今后套種雷公藤人工林經(jīng)營與研究的重要方向。

本文僅對凋落物層持水性能進行了探討和調(diào)查研究，沒有探討林下植被灌木層和草本層的持水性能，而其在減少泥土流失和減緩地表徑流方面發(fā)揮著重要作用，因此應該加強灌木層和草本層的持水性能方面的研究。

參考文獻

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[17] 任向榮，薛 立，曹 鶴，等. 3種人工林凋落物的持水特性[J]. 華南農(nóng)業(yè)大學學報，2008，29（3）： 47-51.

[18] 趙曉春，劉建軍，任軍輝，等. 賀蘭山4種典型森林類型凋落物持水性能研究[J]. 水土保持研究，2011，18（2）：107-111.endprint

實驗結(jié)果表明， 4種不同雷公藤林分的凋落物浸泡0.5 h后的吸水速率大小為厚樸林>純林>馬尾松>杉木，浸泡0. 5 h后的吸水速率分別為2 630.05、2 407.32、2 035.09和1 592.14 g/（kg·h），而浸泡16 h后的吸水速率分別下降到128.20、102.08、87.08和75.60 g/（kg·h）。

隨著浸泡時間t的改變，4種林分凋落物吸水速率WA可用冪數(shù)方程WA=at-b來表示二者之間的函數(shù)關(guān)系，其相關(guān)系數(shù)都大于0.999，林分各凋落物的持水率與與浸泡時間t均達到極顯著水平（P<0.01）。如表3。

3 討論與結(jié)論

通過研究不同林分的凋落物浸泡不同時間的結(jié)果可知：杉木林>馬尾松林>厚樸林>純林；凋落物的最大持水量依次為厚樸林>純林>馬尾松林>杉木林；浸泡不同時間段后的吸水速率依次為厚樸林>純林>馬尾松>杉木。這表明研究區(qū)內(nèi)4種套種雷公藤人工林，以馬尾松林的持水能力較強，這個結(jié)果也說明凋落物的最大持水量與枯落物的構(gòu)成結(jié)構(gòu)和林分的組成類型有關(guān)。通過研究4種套種雷公藤人工林的持水量和持水率與浸泡的時間呈現(xiàn)對數(shù)函數(shù)的關(guān)系，而吸水的速率和浸泡的時間則呈現(xiàn)冪數(shù)函數(shù)關(guān)系，這種結(jié)果和李倩茹[16]、任向榮[17]、趙曉春[18]的研究結(jié)果是一致的。

套種雷公藤人工林作為重要的經(jīng)濟林，不僅能夠給所在區(qū)域帶來巨大的經(jīng)濟效益，而且擁有潛在的不可估量的生態(tài)效益。通過調(diào)節(jié)林分密度、合理搭配樹種和配置林分結(jié)構(gòu)等多種經(jīng)營管理措施，這既有利于良好性能組分的形成，又有利于枯落物的積累，不僅可以提高其經(jīng)濟的效益，而且還有利于水源涵養(yǎng)的最大化，這是今后套種雷公藤人工林經(jīng)營與研究的重要方向。

本文僅對凋落物層持水性能進行了探討和調(diào)查研究，沒有探討林下植被灌木層和草本層的持水性能，而其在減少泥土流失和減緩地表徑流方面發(fā)揮著重要作用，因此應該加強灌木層和草本層的持水性能方面的研究。

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[18] 趙曉春，劉建軍，任軍輝，等. 賀蘭山4種典型森林類型凋落物持水性能研究[J]. 水土保持研究，2011，18（2）：107-111.endprint

實驗結(jié)果表明， 4種不同雷公藤林分的凋落物浸泡0.5 h后的吸水速率大小為厚樸林>純林>馬尾松>杉木，浸泡0. 5 h后的吸水速率分別為2 630.05、2 407.32、2 035.09和1 592.14 g/（kg·h），而浸泡16 h后的吸水速率分別下降到128.20、102.08、87.08和75.60 g/（kg·h）。

隨著浸泡時間t的改變，4種林分凋落物吸水速率WA可用冪數(shù)方程WA=at-b來表示二者之間的函數(shù)關(guān)系，其相關(guān)系數(shù)都大于0.999，林分各凋落物的持水率與與浸泡時間t均達到極顯著水平（P<0.01）。如表3。

3 討論與結(jié)論

通過研究不同林分的凋落物浸泡不同時間的結(jié)果可知：杉木林>馬尾松林>厚樸林>純林；凋落物的最大持水量依次為厚樸林>純林>馬尾松林>杉木林；浸泡不同時間段后的吸水速率依次為厚樸林>純林>馬尾松>杉木。這表明研究區(qū)內(nèi)4種套種雷公藤人工林，以馬尾松林的持水能力較強，這個結(jié)果也說明凋落物的最大持水量與枯落物的構(gòu)成結(jié)構(gòu)和林分的組成類型有關(guān)。通過研究4種套種雷公藤人工林的持水量和持水率與浸泡的時間呈現(xiàn)對數(shù)函數(shù)的關(guān)系，而吸水的速率和浸泡的時間則呈現(xiàn)冪數(shù)函數(shù)關(guān)系，這種結(jié)果和李倩茹[16]、任向榮[17]、趙曉春[18]的研究結(jié)果是一致的。

套種雷公藤人工林作為重要的經(jīng)濟林，不僅能夠給所在區(qū)域帶來巨大的經(jīng)濟效益，而且擁有潛在的不可估量的生態(tài)效益。通過調(diào)節(jié)林分密度、合理搭配樹種和配置林分結(jié)構(gòu)等多種經(jīng)營管理措施，這既有利于良好性能組分的形成，又有利于枯落物的積累，不僅可以提高其經(jīng)濟的效益，而且還有利于水源涵養(yǎng)的最大化，這是今后套種雷公藤人工林經(jīng)營與研究的重要方向。

本文僅對凋落物層持水性能進行了探討和調(diào)查研究，沒有探討林下植被灌木層和草本層的持水性能，而其在減少泥土流失和減緩地表徑流方面發(fā)揮著重要作用，因此應該加強灌木層和草本層的持水性能方面的研究。

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