秦嶺北麓針闊葉混交林水文效應(yīng)分析

周曉虎，韓少瓊

(陜西省樓觀臺(tái)實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)，陜西 周至 710402)

秦嶺北麓針闊葉混交林水文效應(yīng)分析

周曉虎，韓少瓊

(陜西省樓觀臺(tái)實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)，陜西 周至 710402)

通過(guò)設(shè)置觀測(cè)場(chǎng)方法，研究了秦嶺北麓針闊葉混交林水文效應(yīng)，結(jié)果顯示秦嶺北麓針闊葉混交林截留雨水的特點(diǎn)是，平均降水量和月降水量，均是林內(nèi)較林外?。唤亓袈实募竟?jié)變化以冬、春、秋、夏季依次遞減；由于林冠的節(jié)流作用，林內(nèi)徑流量為12.38 mm，是林外年徑流量的50.7%，每公頃年泥沙流失量林內(nèi)為7.68 kg，較林外減少74.5%；林內(nèi)產(chǎn)生徑流的開(kāi)始時(shí)間較林外遲8-15 min，而結(jié)束時(shí)間遲60 min左右，徑流量為林外的17.1%～25.5%，最大流量為林外的7.9%～49.6%；平均流量為林外的14.8%～21.9%。

秦嶺北麓；針闊葉混交林；徑流；降水量、森林水文

森林植被具有最大的涵養(yǎng)水源，保持水土等功能。不同森林植被，由于各自不同的生物學(xué)和生態(tài)學(xué)特性，所以構(gòu)成了森林群落的水文效應(yīng)的差異[1,2]。天然針闊混交林穩(wěn)定的林分結(jié)構(gòu)，發(fā)揮了較好的森林水文效應(yīng)。為了研究針闊混交林的水文效應(yīng)，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)森林水分的再分配狀況，從而對(duì)森林水分在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的總趨勢(shì)有一個(gè)了解[1]。我們2010-2014年，在秦嶺北麓周至縣進(jìn)行了針闊混交林水文觀測(cè)，總結(jié)分析如下。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于秦嶺北麓周至自然保護(hù)區(qū)，東經(jīng)107°33′～108°28′，北緯33°33′～33°56′，呈東西走向，南以秦嶺主梁與佛坪、寧陜兩縣接壤，西接太白林業(yè)局，西北與太白山自然保護(hù)區(qū)毗鄰，東接寧西林業(yè)局，總面積5.5 km2，該地屬于暖溫帶半濕潤(rùn)氣候區(qū)。年平均氣溫13℃，年平均相對(duì)濕度80%,年降水量750～850 mm,蒸發(fā)量430～540 mm，為降水量的57%。土壤為土婁土、淋溶褐土等?？葜β淙~層通常厚2～3 cm，分解良好。植被為華山松、栓皮櫟、山楊等天然針闊混交林。平均樹高華山松11 m，栓皮櫟為9 m，山楊12 m，密度為華山松334株·hm-2，栓皮櫟268株·hm-2，山楊495株·hm-2。

2 研究方法

根據(jù)森林生態(tài)系統(tǒng)研究需要，在林內(nèi)設(shè)置了一個(gè)聯(lián)合觀測(cè)場(chǎng)，在場(chǎng)內(nèi)設(shè)置20 cm口徑的雨量筒9個(gè)，觀測(cè)林冠下的降水分量，同時(shí)按林分樹種組成選取11株樣樹，在樹干的胸高處安裝接水器，觀測(cè)樹干莖流的降水分量。林冠下的降水分量與樹干徑流的降水分量之和作為林內(nèi)降水量[3.4]。

在林內(nèi)的以西約500 m的等高坡位空曠地，設(shè)置約0.8 hm2作為林外對(duì)照。林外對(duì)照地為稀疏灌木林地，蓋度0.3，平均高1.5 m。

林內(nèi)地表徑流的水平面積為500 m2。在徑流場(chǎng)的四周修建不滲透水分的隔水墻。在隔水墻順坡下方設(shè)置60°三角形薄壁溢流堰。堰箱底安裝凈水裝置，在堰箱上方安裝SW40型日計(jì)水位計(jì)，作徑流水位高度的自動(dòng)記錄[5.6]。

泥沙含量的測(cè)定是從徑流水中取樣，經(jīng)過(guò)濾，置于105 ℃烘箱內(nèi)烘干至恒重。

3 觀測(cè)結(jié)果分析

3.1 針闊混交林對(duì)降水的節(jié)流作用

降落到林分上的水一部分直接到達(dá)地面，另一部分被林冠及林下植物所截留，但由于風(fēng)和自身重力的作用，一部分又落到地面，還有一部分通過(guò)蒸發(fā)而返回到大氣中去，使林內(nèi)外降水差異明顯(表1)。

從表1可看出，無(wú)論是平均降水量或是月降水量，都是林內(nèi)較林外小。截留率的季節(jié)變化以冬、春、秋、夏季依次遞減，基本上是隨降水量的增大而呈遞減趨勢(shì)。月截留率最大在12月(22.6%)，最小是9月(8.4%)。具體反映了森林對(duì)截留作用的特點(diǎn)。

表1 2010-2014年林內(nèi)外平均降水量比較

3.2 針闊混交林對(duì)徑流量的影響

由于林冠的節(jié)流作用，消弱了暴雨對(duì)地面的濺擊能力；殘落物腐殖質(zhì)層具有很大的容水量和滲水性，吸收和保持水分的作用較強(qiáng)，減少了地表徑流。從而使林內(nèi)年徑流量與泥沙流失量明顯較少(表2)。

表2 2010-2014年林內(nèi)外年徑流量及泥沙流失量比較

從表2看出，林內(nèi)徑流量為12.38 mm，占降水量的0.8%，是林外年徑流量的50.7%，每公頃年泥沙流失量林內(nèi)為7.68 kg，較林外減少74.5%。表明針闊葉混交林有減少了年徑流量、保持水土、涵養(yǎng)水源等作用。

3.3 針闊混交林減緩洪峰效果

由于林冠及林下植物的截留作用，加之地被物腐殖質(zhì)層的吸水保水及林木基部分散徑流的作用，有利于經(jīng)流水滲透于土壤中，導(dǎo)致徑流量減少、徑流速度減慢、徑流時(shí)間延長(zhǎng)，徑流峰谷的出現(xiàn)也比林外的相應(yīng)推遲，與林外差異明顯(表3)。

從表3可看出，林內(nèi)產(chǎn)生徑流的開(kāi)始時(shí)間較林外遲8～15 min，而結(jié)束時(shí)間遲60 min左右；徑流量為林外的17.1%～25.5%；最大流量為林外的7.9%～49.6%；平均流量為林外的14.8%～21.9%。表明針闊葉混交林對(duì)減少?gòu)搅髁?、減慢徑流速度、延長(zhǎng)徑流時(shí)間效果顯著。

表3 林內(nèi)外地表徑流過(guò)程比較

4 結(jié)論

(1)秦嶺北麓試驗(yàn)針闊葉混交林平均降水量或是月降水量，都是林內(nèi)較林外小。截留率的季節(jié)變化以冬、春、秋、夏季依次遞減，基本上是隨降水量的增大而呈遞減趨勢(shì)，具體反映了森林對(duì)截留作用的特點(diǎn)。

(2)試驗(yàn)林地由于林冠的節(jié)流作用，林內(nèi)徑流量為12.38 mm，占降水量的0.8%，是林外年徑流量的50.7%，每公頃年泥沙流失量林內(nèi)為7.68 kg，較林外減少74.5%。表明針闊葉混交林有減少年徑流量、保持水土、涵養(yǎng)水源等作用。

(3)林內(nèi)產(chǎn)生徑流的開(kāi)始時(shí)間較林外遲8～15 min.，而結(jié)束時(shí)間遲60 min.左右；徑流量為林外的17.1%～25.5%；最大流量為林外的7.9%～49.6%；平均流量為林外的14.8%～21.9%。表明針闊葉混交林對(duì)減少?gòu)搅髁?、減慢徑流速度、延長(zhǎng)徑流時(shí)間效果顯著。

(4)研究表明，秦嶺北麓針闊葉混交林對(duì)降水有截留作用、對(duì)減少林內(nèi)降水量和徑流量、延長(zhǎng)徑流時(shí)間和減慢徑流速度、保持水土、涵養(yǎng)水源的作用明顯。所以森林的存在不僅直接為國(guó)家提供大量木材，同時(shí)也間接地為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，對(duì)有效保護(hù)生態(tài)平衡具有重要作用。

[1] 高甲榮,肖斌,張東升.國(guó)外森林水文研究進(jìn)展[J],水土保持學(xué)報(bào),2001,5(15),60-64.

[2] 韓恩賢，韓剛.黃土高原溝壑區(qū)沙棘人工混交林改土效應(yīng)研究[J]，自然資源學(xué)報(bào),2005, 6(21)：1-6.

[3] 尹光彩,周國(guó)逸,劉景時(shí).鼎湖山針闊葉混交林生態(tài)系統(tǒng)水文效應(yīng)研究[J],熱帶亞熱帶植物學(xué)報(bào),2004,(12)195-201.

[4] 陳禮光,鄭郁善,林金國(guó).突脈青岡林分水文效應(yīng)研究[J],福建林學(xué)院學(xué)報(bào)，1999,2(19)170-173.

[5] 馬祥慶,何智英,俞新妥.杉木幼林生態(tài)系統(tǒng)水文效應(yīng)研究[J],福建林學(xué)院學(xué)報(bào),1994,1(14),35-39.

[6] 王平,閆成璞,王玉璽.人工林植被水文效應(yīng)研究[J],黑龍江水利科技,1999，(3)：5-7.

Hydrological Effects of Mixed Coniferous and Broad-leaved Forest in the Northern Slop of Qinling Mountains

ZHOU Xiao-hu, HAN Shao-qong

(LouguantaiExperimenalForestFarmofShaanxi,Zhouzhi,Shaanxi710402)

Rainfall interception by coniferous and broad-leaved mixed forest in the north slop of Qinling Mountains is featured with averagely and monthly less within the forest than out of forest.The interception rate is decreased seasonably and successively from winter, spring to autumn and summer.The annual surface rainfall in forest reaches 12.38 mm, 50.7% of that outside forest due to canopy interception.The amount of soil erosion per hectare within forest is 7.68 kg, 74.5% less comparing with that outside forest.The time generating surface runoff within forest is 8 to 15 minutes delayed compared with that outside.The ending time of runoff within forest is 60 minutes delayed compared with ending time outside forest.The amount of surface runoff within forest accounts for 17.1%-25.5% of outside.The maximum surface runoff in forest accounts for 7.9%-49.6% of outside.The average surface runoff in forest accounts for 14.8%-21.9% of outside.

mixed coniferous and broadleaf forest; surface rainfall; precipitation; forest hydrology

2015-08-08 作者簡(jiǎn)介：周曉虎(1982-)，男，陜西子長(zhǎng)縣人，工程師，主要從事林業(yè)資源經(jīng)營(yíng)與管理工作。

S715.7

A

1001-2117(2015)05-0021-03