不同林齡興安落葉松枯落物及土壤水文效應(yīng)研究

王美蓮，王飛，姚曉娟，張秋良*

內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010019

不同林齡興安落葉松枯落物及土壤水文效應(yīng)研究

王美蓮1，王飛1，姚曉娟1，張秋良1*

內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010019

摘要：林地植被和枯枝落葉層共同發(fā)揮著森林生態(tài)系統(tǒng)所特有的水文生態(tài)功能。對大興安嶺興安落葉松（Larix gmelinii (Rupr.) Kuzen.）中齡林、近熟林、成熟林、過熟林四種林下枯落物及土壤進行野外實地取樣和室內(nèi)樣品處理進行分析，結(jié)果表明：興安落葉松林下枯落物層表現(xiàn)為隨林齡增加總存儲量增加，變化在18.02～21.65 t·hm-2，半分解層的存儲量為未分解層的4.8～5.9倍，其中近熟林枯落物半分解層蓄積量所占比例最大為85.3%。不同林齡枯落物最大持水量和最大持水率均表現(xiàn)為半分解層大于未分解層，且以過熟林最大。最大持水量為過熟林>近熟林>成熟林>中齡林，變動在40.13～75.60 t·hm-2之間，最大持水率為過熟林>近熟林>中齡林>成熟林，變動在5.94%～7.93%之間。不同林齡枯落物有效攔蓄率差異很大，變化在30.18%～422.98%，林齡越大，分解程度越大，有效攔蓄越強，總體未分解層均小于半分解層。有效攔蓄能力也有差異，過熟林表現(xiàn)為最強，總有效攔蓄量達70.57 t·hm-2，相當(dāng)于攔蓄7.26 mm的降雨，不論從最大持水量、最大持水率還是有效攔蓄量過熟林一致表現(xiàn)為最強。不同林齡枯落物持水過程，在浸泡0.5 h內(nèi)吸水速率最大，4 h之后減小，8 h時持水量基本達穩(wěn)定,在整個持水過程中半分解層持水能力均高于未分解層。不同林齡土壤透水性、通氣性均比較好。10～20 cm土層表現(xiàn)為隨林齡增加而減小，變化在0.48～0.88 g·cm-3；20～40 cm土層則表現(xiàn)為隨林齡增加而增加，變化在1.03～1.41 g·cm-3之間；各層土壤毛管孔隙度均表現(xiàn)為中齡林>近熟林>成熟林>過熟林。各土層持水性能無論是毛管持水量、最小持水量還是最大持水量都表現(xiàn)為中齡林最大，隨林齡增加而減小的趨勢，并且持水能力淺層均較深層的大。中齡林在10～20 cm土層分別達是162.16、122.07和213.00 t·hm-2，20～40 cm土層分別達是77.22、58.13和86.43 t·hm-2；過熟林在10～20 cm土層為100.36、68.43和156.98 t·hm-2，20～40 cm土層只有31.09、24.26和37.83 t·hm-2，不同林齡各層土壤質(zhì)量含水量、體積含水量也表現(xiàn)出相同的變化規(guī)律。該研究可為制定科學(xué)合理有效的經(jīng)營管理方式和砍伐措施提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：興安落葉松；林齡；枯落物；土壤；水文效應(yīng)

引用格式：王美蓮，王飛，姚曉娟，張秋良. 不同林齡興安落葉松枯落物及土壤水文效應(yīng)研究[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報, 2015, 24(6): 925-931.

WANG Meilian, WANG Fei, YAO XiaoJuan, ZHANG Qiuliang. Hydrological Effects of Forest Litters and Soil in Xing’an larch Forest at Different Stand Ages [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2015, 24(6): 925-931.

在全球氣候變暖趨勢影響下，森林作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體無疑將受到影響，特別是森林中的水循環(huán)將更加明顯。林地植被冠層使大氣降水進行了重新分配，使降水強度減小，降水時間延長；林下茂密的灌草植物形成灌草層、林地地表所富集的枯枝落葉層均使降水入滲加強，地表徑流減小，同時可防止土壤濺蝕，抑制土壤水分蒸發(fā)，增強土壤抗沖性（吳欽孝和趙鴻雁，1998），一方面對氣候變化形成反饋效應(yīng)，另一方面，也影響著森林土壤含水量的變化。所以由林地植被和枯枝落葉層共同發(fā)揮著森林生態(tài)系統(tǒng)所特有的水文生態(tài)功能，對全球水分循環(huán)和水量平衡起著巨大的調(diào)節(jié)作用。國內(nèi)外許多學(xué)者集中對北京十三陵（徐娟和余新曉，2009）、阿什河流域（楊洪學(xué)和蒙寬宏，2005）、小流域森林生態(tài)系統(tǒng)（田育新等，2006）、森林枯落物（朱金兆，2002）、四面山不同林地類型（孫艷紅等，2009）、重慶縉云山林地（孫艷紅等，2006）、北京百花山森林（胡淑萍等，2008）等對各種林分枯落物層及土壤層水文效應(yīng)的研究，也有不少學(xué)者對不同林齡枯落物和土壤水文效應(yīng)的研究（彭云和丁貴杰，2008；李良等，2010；郭建榮等，2012；吳鵬飛和朱波，2008；逯軍峰等，2007；何斌等，2009；呂剛等，2010），而對內(nèi)蒙古大興安嶺林區(qū)不同林齡枯落物及土壤水文效應(yīng)的研究未見報道。本論文通過對不同林齡興安落葉松林枯落物存儲量、持水量和攔蓄力以及土壤物理特性的研究，分析其在發(fā)揮水文生態(tài)功能作用的規(guī)律性，為制定科學(xué)合理有效的經(jīng)營管理和砍伐措施提供理論依據(jù)，同時對大興安嶺林區(qū)的健康生長及涵養(yǎng)水源和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展研究有著重要的意義。

1　研究地區(qū)概況

研究區(qū)設(shè)在國家林業(yè)局所屬大興安嶺森林生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站試驗區(qū)內(nèi)，位于根河林業(yè)局潮查林場境內(nèi)（50°49′～50°51′N，121°30′～121°31′E），地處大興安嶺西北坡，平均海拔826 m，試驗區(qū)面積1.1萬hm2，其中原始林3200 hm2。該區(qū)屬寒溫帶半濕潤氣候。冬季漫長達9個月，夏季短暫不超過1個月，≥10 ℃積溫1403 ℃，全年最高氣溫40 ℃，極端最低氣溫-50 ℃，年均氣溫-5 ℃，年降水量450～550 mm，集中在7─8月，9月末至次年2月初為降雪期，降雪厚度20～40 cm，降雪量占全年降水總量的12%，全年地表蒸發(fā)量800～1200 mm。年均日照2594 h，全年無霜期80 d。土壤以棕色針葉林土為主，土層厚30～40 cm。該區(qū)為大片連續(xù)多年凍土帶南緣，凍層深度3.0 m，結(jié)凍期長達8個月。植被以興安落葉松明亮針葉林為主，主要林型有草類-興安落葉松林、杜香-興安落葉松林、杜鵑-興安落葉松林，林下植物常見有杜香（Ledumpalustre）、杜鵑（Rhododendron parvif olium）、越橘（Vaccinium vitis-idaea）、紅花鹿蹄草（pyrola incarttata）、舞鶴草（Maianthemumbif olium）、山黧豆（Lathyrusguinguenervius）等（周梅，2003）。

2　研究方法

2.1枯落物取樣

2010、2011年7─8月，在大興安嶺根河自然保護區(qū)內(nèi)草類-興安落葉松原始林典型地段，在坡向、坡度及海拔等立地條件基本一致的林區(qū)，分別選擇中齡林、近熟林、成熟林、過熟林4個齡組30 m×30 m樣地各3塊，在每一樣地內(nèi)依據(jù)典型性、代表性和一致性的原則選擇1 m×1 m的小樣方5個，用小鏟子劃出邊界，砍刀、枝剪等工具細心除去樣方內(nèi)植物活體部分，用鋼卷尺測量未分解層枯落物、半分解層枯落物各層厚度，并分別收集裝入尼龍袋，并迅速稱其鮮質(zhì)量。同時取每一小樣方部分樣品各裝入3個塑料袋中密封，每林齡每層枯落物重復(fù)45個樣品，共360個樣品，準(zhǔn)備室內(nèi)處理。

2.2土壤取樣

采用土壤剖面法在每一林齡標(biāo)準(zhǔn)樣地已收集完枯落物的5個樣方上，根據(jù)土壤發(fā)生層次10～20、20～40 cm用標(biāo)記好的環(huán)刀各層取樣3個，各林齡每層土壤重復(fù)45個樣品，共360個樣品，用鋒利的土壤刀削平環(huán)刀表面蓋好，帶回室內(nèi)待測定。

2.3枯落物自然含水率測定

將塑料袋中的枯落物于實驗室在65 ℃條件下烘干8 h后，冷卻稱質(zhì)量，計算樣品自然含水率。

2.4枯落物持水量和吸水速率的測定

采用室內(nèi)浸泡法（徐娟和余新曉，2009）測定，將烘干后的枯落物試樣裝入尼龍袋中，將其放入盛有清水的容器中浸泡，分別測定其在15、30 min，1、2、4、6、8和24 h的質(zhì)量變化，分析其吸水過程?？萋湮镂蟮臐褓|(zhì)量與其樣質(zhì)量差值為不同時間的持水量，一般認為枯落物浸水24 h后測的值為最大持水量，枯落物浸水24 h后的持水率為最大持水率（雷瑞德，1984）。

2.5枯落物有效攔蓄量的測定

有效攔蓄量（modified interception）可用來估算枯落物對降雨的實際攔蓄量，即：

式中：W——有效攔蓄量（t·hm-2）；Rm——最大持水率（%）；Ro——平均自然含水率（%）；M——枯落物存儲量（t·hm-2）；根據(jù)枯落物的最大持水率和平均自然含水率計算最大攔蓄率，公式為：最大攔蓄率=最大持水率-平均自然含水率；最大攔蓄量=最大攔蓄率×存儲量；有效攔蓄率=0.85×最大持水率-平均自然含水率（姜海燕等，2007）。

2.6土壤物理性質(zhì)測定及計算

用便攜式天平（精度0.01）稱環(huán)刀土樣質(zhì)量,計算土壤自然含水量；然后將帶濾紙網(wǎng)眼底蓋的環(huán)刀土樣置于平底盆中24 h（水不能超過環(huán)刀上沿），稱其質(zhì)量，用以計算最大持水量；再將其放置在鋪有干砂的平底盤中2 h，此時環(huán)刀中土的非毛管水分已全部流出，但環(huán)刀中土壤的毛細管仍充滿水分，立即稱量，可計算出毛管持水量。之后繼續(xù)將環(huán)刀放置在鋪有干砂的平底盤中，24 h后稱其質(zhì)量可計算最小持水量。最后將環(huán)刀放入105 ℃烘干箱內(nèi)烘干，使樣品烘干至恒定質(zhì)量，迅速稱質(zhì)量，以計算土壤水分含量、容重和其它物理性質(zhì)指標(biāo)。

土壤容重和土壤質(zhì)量含水量、體積含水量計算公式：

式中：D為土壤容重，單位：g·cm-3；V為環(huán)刀容積，單位：cm3；W為質(zhì)量含水量，W1為體積含水量，單位：%；m0、m1、m2分別為環(huán)刀質(zhì)量、土壤烘干質(zhì)量（含環(huán)刀）、土壤自然質(zhì)量（含環(huán)刀），單位為g，下同。

土壤最大持水量、最小持水量、與毛管持水量的計算：

式中：Cmax、Ccap、Cmin分別為土壤最大持水量、毛管持水量、最小持水量；單位為g·cm-3；m3、m4、m5分別為浸水24 h質(zhì)量、干砂2 h質(zhì)量、干砂24 h質(zhì)量，均含環(huán)刀質(zhì)量，單位為g。

土壤非毛管孔隙度、毛管孔隙度的計算：

式中P0、P1、P2分別為土壤總毛管孔隙度、毛管孔隙度，非毛管孔隙度，單位：%。土壤密度取2.65。

應(yīng)用EXCEL處理數(shù)據(jù)并繪圖，采用PASW statistics18.0軟件對不同林齡興安落葉松林枯落物及土壤水文效應(yīng)進行方差分析。

3　結(jié)果與分析

3.1枯落物存儲量

林齡不同，林地生產(chǎn)力和分解能力以及林地內(nèi)的水熱條件等就有所不同，進而直接影響枯落物層的形成和發(fā)育，同時受氣候及人為干擾等多種因素影響枯落物的輸入量、分解速度，從而影響枯落物的存儲量（徐娟和余新曉，2009）。

由表1可知，不同林齡興安落葉松枯落物總存儲量為過熟林>成熟林>近熟林>中齡林，總存儲量變化在18.02～21.65 t·hm-2。通過方差分析知各林齡枯落物存儲量差異顯著（P<0.05），在P=0.01水平上中林齡和近熟林差異不顯著，與成熟林、過熟林差異顯著，說明林齡對枯落物存儲量的影響較大。其中半分解層存儲量隨林齡的變化規(guī)律與總存儲量一致,變化在15.01～18.15 t·hm-2，而未分解層存儲量變化則表現(xiàn)為成熟林>過熟林>中齡林>近熟林，變化在2.93～3.51 t·hm-2，且半分解層的存儲量為未分解層的4.8～5.9倍，說明在相同的生長環(huán)境中，林齡越大，林木枝葉越繁茂，枯枝落葉量也就越大，使得枯落物存儲量增加，進而分解能力也增加。

表1　枯落物存儲量(干質(zhì)量)Table 1 the increment of litter layers (dry weight)

3.2枯落物水文效應(yīng)

森林枯落物層的持水性能包括吸水速度、持水率、持水量、攔蓄率、攔蓄量等。森林枯落物的持水率取決于枯落物的存儲量、組成成分、特性、質(zhì)地和分解程度（周萍等，2010）。

3.2.1枯落物持水性能

通過對不同林齡枯落物持水性能比較（表2）可以看出，最大持水率表現(xiàn)為過熟林>近熟林>中齡林>成熟林，變動在5.94%～7.93%之間，而最大持水量表現(xiàn)為過熟林>近熟林>成熟林>中齡林，變動在40.13～75.60 t·hm-2之間，最大持水量變化與最大持水率變化不一致。通過方差分析知各林齡枯落物持水率差異不顯著（P>0.05），而枯落物的最大持水量各林齡間差異顯著且與枯落物存儲量之間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系（P<0.05），這說明最大持水量不僅與枯落物本身的存儲量和枯落物結(jié)構(gòu)有關(guān)，還與其分解程度有關(guān)，與林齡關(guān)系不大，且枯落物存儲量越大、其分解程度越大，持水能力也越強。

表2　枯落物最大持水率和最大持水量Table 2 The maxi-water holding ratio and capacity of litter layers

3.2.2枯落物持水過程

從圖1可看出，最初浸泡0.5 h內(nèi)，枯落物持水量迅速增加，4 h之后增加速度逐漸放慢，當(dāng)浸泡8 h時，持水量基本達到穩(wěn)定，繼續(xù)增加浸泡時間，持水量增加幅度很小，此時雖枯落物的吸水沒有達到動態(tài)平衡，但枯落物中的空隙已被靜水占據(jù)，持水量不再發(fā)生大的變化，24 h時基本達到枯落物的最大飽和持水量。從圖中還可以看出，不同林齡枯落物半分解層持水能力均高于未分解層。

3.2.3枯落物攔蓄能力

由表3可知，各林齡不同層次枯落物最大攔蓄率變化在30.18%～422.98%，半分解層表現(xiàn)為過熟林>中齡林>近熟林>成熟林，未分解層表現(xiàn)為過熟林>近熟林>中齡林>成熟林。各林齡不同層次枯落物最大攔蓄量變化在5.23～76.77 t·hm-2，由于枯落物存儲量林齡之間的差異，使得各林齡最大攔蓄量與最大攔蓄率能力不同，表現(xiàn)為半分解層過熟林>近熟林>中齡林>成熟林，未分解層為過熟林>成熟林>中齡林>近熟林。

圖1　枯落物層持水過程曲線Fig. 1 Water-holding process line of litter layers

表3　不同林齡枯落物層的攔蓄能力Table 3 The retain capacity of litter layers from different age of forests

最大持水率（量）及最大攔蓄率（量）一般只能反映枯落物層的持水能力大小，不能反映對實際降水的攔蓄情況。因為最大持水率（量）的測定是將枯落物試樣浸水24 h后測量的結(jié)果。實際上，山地森林的坡面一般不會出現(xiàn)較長時間的浸水條件，落到枯落物層上的雨水，一部分被它攔蓄，一部分透過孔隙很快入滲到土壤中去。當(dāng)降雨量達到20～30 mm以后，不論哪種植被類型枯落物層含水量高低，實際持水率約為最大持水率的85%左右。所以用最大持水率來估算枯落物層對降雨的攔蓄能力則失之偏高，不符合它對降雨的實際攔蓄效果，一般用有效攔蓄量（modified interception）估算枯落物對降雨的實際攔蓄量（周萍等，2010）。

從有效攔蓄率看，各林齡未分解層均小于半分解層，未分解層表現(xiàn)為中齡林>過熟林>成熟林>近熟林，而半分解層表現(xiàn)為過熟林>近熟林>中齡林>成熟林。半分解層中，過熟林的有效攔蓄能力最強，為63.69 t·hm-2，相當(dāng)于攔蓄6.37 mm的降雨；成熟林有效攔蓄能力最弱，為37.02 t·hm-2，相當(dāng)于攔蓄3.7 mm的降雨，總體表現(xiàn)為過熟林>近熟林>中齡林>成熟林。未分解層中，過熟林的有效攔蓄能力最強，為6.88 t·hm-2，相當(dāng)于攔蓄0.69 mm的降雨，近熟林有效攔蓄能力最弱，為5.20 t·hm-2，相當(dāng)于攔蓄0.52 mm的降雨，順序為過熟林>成熟林>中齡林>近熟林。由于不同林齡枯落物的存儲量不同，所以有效攔蓄量和有效攔蓄量深的變化規(guī)律也不盡相同。綜合未分解層和半分解層的變化規(guī)律可知，不同林齡興安落葉松林的攔蓄能力過熟林最強，總有效攔蓄量達70.57 t·hm-2，相當(dāng)于攔蓄7.26mm的降雨，中齡林最小，總有效攔蓄量達43.44 t·hm-2，相當(dāng)于攔蓄4.47 mm的降雨。

3.3土壤水文效應(yīng)

3.3.1土壤物理性質(zhì)

土壤容重與孔隙度是反映林地土壤物理性質(zhì)的兩項重要指標(biāo)，土壤容重反映土壤透水性、通氣性和根系延展時阻力的大小，土壤孔隙度是土壤中養(yǎng)分、水分、空氣和微生物等的遷移通道、貯存庫和活動場所（孫艷紅等，2009）。不同林齡枯落物組成及地下根系的生長發(fā)育狀況、枯落物的分解程度等存在差異，因而造成林地土壤物理性質(zhì)有很大差異。

由表4可知，不同林齡興安落葉松林土壤容重不同層次表現(xiàn)不同，10～20 cm土層土壤容重表現(xiàn)為中齡林>近熟林>成熟林>過熟林，而在20～40 cm土層土壤容重則表現(xiàn)為過熟林>近熟林>成熟林>中齡林，土壤容重越小，土壤越疏松多孔，土壤容重越大，土壤越緊實。這說明淺層土壤林齡越大越疏松多孔，深層林齡越大越相對比較緊實，主要是林齡越大枯枝落葉存儲量越多經(jīng)腐化堆積使表層土壤較疏松，但深層經(jīng)多年土壤浸淋使其結(jié)構(gòu)緊實。不同土層毛管孔隙度均表現(xiàn)為中齡林>近熟林>成熟林>過熟林，10～20 cm土層非毛管孔隙度表現(xiàn)為過熟林>近熟林>成熟林>中齡林，20～40 cm土層非毛管孔隙度為近熟林>成熟林>中齡林>過熟林。說明中齡林土壤結(jié)構(gòu)及通透性能最好。經(jīng)方差分析知10～20 cm土層近熟齡和成熟林之間土壤容重差異不顯著，與其他林齡差異顯著（P<0.05），而20～40 cm土層中齡林和成熟林之間土壤容重差異不顯著，與其他林齡差異顯著（P<0.05）說明林齡變化對土壤容重有一定影響。

3.3.2土壤持水性能

林齡在影響土壤容重有差異，而在影響土壤毛管持水量、最小持水量以及最大持水量方面卻有不同，在不同土層各林齡間差異均顯著（P>0.05），從表4可以看出：各土層土壤毛管持水量、最小持水量以及最大持水量都表現(xiàn)為隨林齡增加而減小的趨勢，中齡林最大，在10～20 cm土層分別達是162.16、122.07和213.00 t·hm-2，20～40 cm土層分別達是77.22、58.13和86.43 t·hm-2；過熟林最低，10～20 cm土層為100.36、68.43 和156.98 t·hm-2，20～40 cm土層只有31.09、24.26 和37.83 t·hm-2，不同土層林齡土壤質(zhì)量含水量、體積含水量均是中齡林最大，過熟林最小，和土層土壤毛管持水量、最小持水量以及最大持水量變化規(guī)律一致，并且持水能力淺層均較深層的大。土壤容重降低是土壤孔隙分布良好、土壤蓄水量增加的主要原因（何斌等，2009；呂剛等，2010），分析可知中齡林的土壤持水能力最強，尤其表現(xiàn)為淺層持水能力更強。

表4　不同林齡不同土層土壤物理性質(zhì)和土壤持水量Table 4 The soil physical property and water holding capacity of different age forests in different depth (10～40 cm)

4　討論與結(jié)論

4.1討論

（1）興安落葉松不同林齡枯落物總存儲量為過熟林>成熟林>近熟林>中齡林，與所有研究者的結(jié)果一致。其中半分解層為未分解層總存儲量的4.8～5.9倍，與逯軍峰等（2007）研究的結(jié)果未分解層總存儲量大于半分解層相反，可能是天然興安落葉松林與人工油松林樹種不同，枯落物的分解程度存在差異有關(guān)。

（2）不同林齡枯落物最大持水量和最大持水率均以過熟林最大，在整個持水過程中半分解層吸水能力均高于未分解層。這一結(jié)果與孫艷紅等（2006）、趙亮生等（2013）的研究結(jié)果相一致，而與徐娟（2009）、胡淑萍（2008）的研究結(jié)果未分解層均高于半分解層相反。本作者認為枯落物持水能力與其干燥程度、存儲量及其分解程度有關(guān)?？萋湮镌礁稍铮鎯α吭蕉?，分解程度越大，持水能力也越強。

（3）不同林齡不同層次枯落物有效攔蓄率表現(xiàn)為林齡越大，分解程度越大，有效攔蓄越強，和所有研究者結(jié)果一致。

（4）不同林齡興安落葉松林土壤容重表現(xiàn)為過熟林>近熟林>成熟林>中齡林。毛管孔隙度表現(xiàn)為中齡林>近熟林>成熟林>過熟林，而非毛管孔隙度為過熟林>中齡林>成熟林>近熟林。土壤持水性能無論是毛管持水量、最小持水量還是最大持水量都以中齡林最大。這和很多研究者的結(jié)果一致，因為土壤容重越小，土壤疏松多孔，結(jié)構(gòu)良好，土壤含水量越小，土壤蓄水能力越就強（呂剛等，2010；周萍等，2010）。

4.2結(jié)論

（1）不同林齡興安落葉松林枯落物表現(xiàn)為隨林齡增加，總蓄積量呈增加趨勢,變化在18.02～21.65 t·hm-2，過熟林達21.65 t·hm-2。其中總未分解層蓄積量為成熟林>過熟林>中齡林>近熟林，半分解層蓄積量為過熟林>成熟林>近熟林>中齡林，枯落物半分解層的累積量為未分解層的4.8～5.9倍，其中近熟林枯落物半分解層蓄積量所占比例最大為85.3%。

（2）不同林齡枯落物最大持水量和最大持水率均表現(xiàn)為半分解層大于未分解層，且以過熟林最大?？萋湮镒畲蟪炙勘憩F(xiàn)為過熟林>近熟林>成熟林>中齡林，變動范圍在40.13～75.60 t·hm-2，與其分解層最大持水量變化規(guī)律一致?？萋湮镒畲蟪炙蕿檫^熟林>近熟林>中齡林>成熟林，變動范圍在5.94%～7.93%之間。

（3）不同林齡枯落物持水過程，均表現(xiàn)為在浸泡0.5 h內(nèi)吸水速率最大，4 h之后吸水速率減小，8 h時持水量基本達穩(wěn)定；在整個持水過程中半分解層持水能力均高于未分解層。

（4）不同林齡不同層次枯落物有效攔蓄率差異很大，變化在30.18%～422.98%，表現(xiàn)為林齡越大，分解程度越大，有效攔蓄越強，總體未分解層均小于半分解層。有效攔蓄能力不同層次也有差異，有效攔蓄量過熟林表現(xiàn)為最強，總有效攔蓄量達70.57 t·hm-2，相當(dāng)于攔蓄7.26 mm的降雨?？傊徽搹淖畲蟪炙?、最大持水率還是有效攔蓄量均一致表現(xiàn)為過熟林最強。

（5）不同林齡興安落葉松林土壤容重在10～20 cm土層表現(xiàn)為隨林齡增加而減小，在20～40 cm土層土壤容重則表現(xiàn)為隨林齡增加而增加，這說明淺層土壤林齡越大越疏松多孔，深層林齡越大越相對比較緊實；不同土層毛管孔隙度均表現(xiàn)為中齡林>近熟林>成熟林>過熟林，說明中齡林土壤結(jié)構(gòu)及通透性能最好。各土層持水性能無論是毛管持水量、最小持水量還是最大持水量都表現(xiàn)為隨林齡增加而減小的趨勢，并且持水能力淺層均較深層的大。

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Hydrological Effects of Forest Litters and Soil in Xing’an Larch Forest at Different Stand Ages

WANG Meilian1, WANG Fei1, YAO XiaoJuan1, ZHANG Qiuliang1*
Forestry College of Inner Mongolia Agricultural University, Huhhot 010019, China

Abstract:Under the impact of global climate warming, forests as the main terrestrial of ecosystems will undoubtedly be affected, especially the forest hydrological cycle will become more apparent. Precipitation will be reallocated by different forest vegetation and the enrichment litter of surface, which forms a feedback effect on climate change and also affects the soil water content of the forest. So forest vegetation and litter layer play unique forest ecosystems’ hydrological and ecological function that largely regulated the global water cycle and water balance. A study of hydrological effects of litters layer and soil layer was carried out through field sample collection and treatment on different ages of Larch in Greater Xing’an Mountains forest, middle-aged forest, near mature forest, mature forest, overmature forest. Results showed that the increment of litter layer accumulation increased with forest age, ranging from 18.02 to 21.65 t·hm-2, and the total storage of semi-decomposed is 4.8～5.9 times of decomposed; Semi-decomposed layer accumulated amount of near mature forest was 85.3% at most. For all age of the forests, the water holding ratio and capacity were largest in over mature forest and semi-decomposed > decomposed, the order of the water holding capacity was over mature forest > nearly mature forest > mature forest>mid-maturation forest between 40.13 and 75.60 t·hm-2, the water holding ratio was over mature forest > nearly mature forest > mid-maturation forest > mature forest between 5.94% and 7.93%. The modified interception rate was great different, varied from 30.18% to 422.98%. It increased with ages and decompositions. On the whole un-decomposed layer is less than semi-decomposed layer. The modified interception showed different, the total modified interception of over mature forest was up to 70.57 t·hm-2, equivalent to 7.26 mm of rainfall. Over mature forest was the strongest in the water holding ratio, the water holding capacity and the modified interception. Different Age of litter water-holding process, the maximum water absorption rate is in soaking 0.5 h, it decreases after 4 h, and basically reached stable at 8h. The water-holding of half-decomposed layer was higher than un-decomposed layer in whole process. Forest soil has good water permeability and air permeability in different ages. In 10～20 cm soil layer, it decreases with increasing forest age, ranging between 0.48 and 0.88 g·cm-3, For 20～40 cm soil layer, it increases with the increase of forest age ranging from 1.03 to 1.41 g·cm-3. Each layer soil capillary porosity-presented that mid-maturation forest > nearly mature forest > mature forest > over mature forest. Water-holding capacity of mid-maturation forest is maximum concerning capillary water capacity, minimum moisture capacity and maximum moisture capacity for each layer and it decreases with increasing forest age, with shallow layer larger than deep layer. Regarding mid-maturation forest, capillary water capacity, minimum moisture capacity and maximum moisture capacity for 10～20 cm soil layer are 162.16 t·hm-2, 122.07 t·hm-2and 213.00 t·hm-2respectively and 77.22 t·hm-2, 58.13 t·hm-2and 86.43 t·hm-2for 20～40 cm soil layer. For over mature forest, the above parameters are 100.36 t·hm-2, 68.43 t·hm-2and 156.98 t·hm-2at 10～20 cm soil layer, while at 20～40 cm layer, values decreased to 31.09 t·hm-2, 24.26 t·hm-2and 37.83 t·hm-2. Soil water and bulk density show the same changing regulation at each layer for different age forests.This article about hydrological effects of forest litters and soil in Xing-an larch forest at different stand ages can provide theoretical basis guide for making effective management and felling measures, while beneficial to the healthy growth and development of Sustainable water conservation and ecological environment in the Greater Xing'an Mountains forest regions.

Key words:Xing’an larch forest; different stand ages; litters layer; soil; hydrological effects

收稿日期：2015-03-10

*通信作者：張秋良（1960年生），教授，主要從事森林可持續(xù)經(jīng)營研究。E-mail: zqlemai @vip.sina.com

作者簡介：王美蓮（1974年生），女，講師，碩士，主要從事應(yīng)用氣象與森林生態(tài)研究。E-mail: wang.mlian@163.com

基金項目：林業(yè)公益性行業(yè)科研專項（201204101-2）；內(nèi)蒙古大興安嶺森林生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站人才培養(yǎng)和創(chuàng)新團隊項目（201109151-1）

中圖分類號：Q948; X171.1

文獻標(biāo)志碼：A

文章編號：1674-5906（2015）06-0925-07

DOI:10.16258/j.cnki.1674-5906.2015.06.003