封山育林對華北落葉松林枯落物層持水能力的影響

張澤麗

(河北省塞罕壩機(jī)械林場, 河北 承德 068466)

塞罕壩地處灤河上游地區(qū)，一直作為防沙固土的綠色防護(hù)帶，因此該地區(qū)林分的水源涵養(yǎng)能力是至關(guān)重要的，枯落物層是林分水文效應(yīng)重要活動層，枯落物能夠有效截留降水、減少土壤流失與減少水分蒸發(fā)[1]。該地區(qū)的研究主要集中在生物多樣性[2，3]、森林病蟲害防治[3]、森林防火等方面[4]，對采取封育措施后森林水文變化的研究很少，因此本文通過對未封育、封育2年與封育4年的華北落葉松(Larixprincipis-rupprechtiiMayr)林分作為研究對象，對其枯落物層的水源涵養(yǎng)能力進(jìn)行測定，為該地區(qū)的森林水源涵養(yǎng)能力監(jiān)測和評價提供理論依據(jù)[5，6]。

1 研究區(qū)概況

河北省塞罕壩機(jī)械林場地處內(nèi)蒙古與冀北山地之間，最高海拔為1 939.6 m，屬于寒溫帶半干旱、半濕潤季風(fēng)氣候，冬季長，無霜期短，晝夜溫差大，年均氣溫只有-1.2 ℃，6—9月該地區(qū)降雨較多，年均降雨量為454.2 mm。該地區(qū)土壤類型壩上以風(fēng)沙土為主，兼有草甸土和沼澤土，而接壩山區(qū)多為灰色森林土、棕壤，少部分為褐土[7]。

2 研究方法

2.1 樣地調(diào)查

選擇河北省塞罕壩機(jī)械林場地區(qū)主要針葉樹種華北落葉松林，選取未封育、封育2年與封育4年的林分各3塊，設(shè)置30 m×30 m標(biāo)準(zhǔn)樣地，對林分進(jìn)行調(diào)查，因子包括胸徑、高度、海拔與枝下高等等。在設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)樣地內(nèi)選擇四個角與中心位置設(shè)置50 cm×50 cm的小樣方，對枯落物進(jìn)行調(diào)查[8，9]。

2.2 枯落物水源涵養(yǎng)能力測定方法

先對標(biāo)準(zhǔn)樣地內(nèi)枯落物層厚度進(jìn)行分層測量，并迅速進(jìn)行鮮質(zhì)量測定，隨后在實驗室進(jìn)行烘干，烘干后進(jìn)行二次稱質(zhì)量，選取一定量枯落物浸泡水中，在不同時間段對枯落物質(zhì)量變化進(jìn)行稱質(zhì)量記錄，從而得出枯落物的持水量、持水速率和最大持水率[10，11]。

為體現(xiàn)枯落物的真實攔蓄量一般都用有效攔蓄量表示：

W=(0.85Rm-R0)M

式中：W—有效攔蓄量(t·hm-2)；Rm—最大持水率(%)；R0—自然含水率(%)；M—枯落物生物量(t·hm-2)。

3 結(jié)果與分析

3.1 封山育林對枯落物儲量的影響

從表1可知，封山育林后華北落葉松人工林枯落物的厚度與蓄積量隨著時間增長而增加，林分枯落物蓄積量受很多因素的影響，例如林分立地條件、林分密度與林分結(jié)構(gòu)組成等。封山育林后枯落物未分解層與半分解層的蓄積量都有了一定程度的提高，從而說明封山育林對林分枯落物層蓄積量有一定的影響，但是半分解層占總蓄積量的比例有所下降，這與針葉林枯落物分解速度有關(guān)，說明封山育林后枯落物輸入量高于分解量。

3.2 封山育林對枯落物最大持水量的影響

表2 枯落物層最大持水量與最大持水率

從表2可知，采取封育措施后枯落物未分解層與半分解層最大持水量都有所增加，而半分解層最大持水量始終高于未分解層，封育2年后的林分枯落物最大持水量是未封育的1.09倍，封育4年后的林分枯落物最大持水量是未封育的1.18倍，說明采取封育措施后4年內(nèi)林分枯落物層最大持水量呈增加的趨勢。

3.3 封山育林對枯落物有效攔蓄量的影響

表3 枯落物有效攔蓄量與有效攔蓄率

從表3可以看出，未分解層有效攔蓄量為：封育4年(12.07 t·hm-2)>封育2年(11.34 t·hm-2)>未封育(10.25 t·hm-2)，半分解層有效攔蓄量為：封育4年(28.26 t·hm-2)>封育2年(26.06 t·hm-2)>未封育(24.72 t·hm-2)，兩個層次的差別是由于兩個層次的蓄積量不同造成的；枯落物有效攔蓄率經(jīng)過封育措施后有所降低，未分解層排序為：未封育(164.22%)>封育2年(114.96%)>封育4年(100.13%)，半分解層排序為：未封育(388.61%)>封育2年(350.22%)>封育4年(338.46%)，兩者的差別主要是由于兩個層次的蓄積量與吸水速率不同造成的。綜合枯落物兩個層次的變化可以得出，有效攔蓄能力排序為：封育4年(40.33 t·hm-2)>封育2年(37.40 t·hm-2)>未封育(34.97 t·hm-2)。有效攔蓄量是反映林分枯落物層攔蓄能力最準(zhǔn)確的指數(shù)，經(jīng)過封育林分枯落物層有效攔蓄量都有了一定程度的提高，但是增加的程度不是特別高，說明該措施有一定的局限性，因此對林分采取封育措施的同時應(yīng)結(jié)合其他經(jīng)營措施，對林分枯落物層有效攔蓄量提高更加有利。

4 結(jié)論與討論

4.1 采取封育措施后，華北落葉松人工林枯落物的厚度與蓄積量隨著時間增長而增加，但是半分解層占總蓄積量的比例有所下降，說明采取封育措施后枯落物輸入量高于分解量，這與華北落葉松分解速度有關(guān)。

4.2 采取封育措施后，枯落物最大持水量都有所增加，4年內(nèi)林分枯落物層最大持水量呈現(xiàn)增加的趨勢。

4.3 枯落物層有效攔蓄能力排序為：封育4年(40.33 t·hm-2)>封育2年(37.40 t·hm-2)>未封育(34.97 t·hm-2)，因此封育措施對林分枯落物層有效攔蓄量有一定的影響，但是增加的程度不是特別高，說明該措施有一定的局限性，在對林分進(jìn)行封育措施的同時應(yīng)結(jié)合其他經(jīng)營措施，對林分枯落物層有效攔蓄量提高更加有利。

4.4 觀測封育4年內(nèi)林分枯落物層各項指標(biāo)的變化狀況，持續(xù)監(jiān)測時間較短，有待于持續(xù)進(jìn)行觀察，同時增加其他經(jīng)營措施，使各項指標(biāo)的變化更具指導(dǎo)性與說服力。