夏 靜，李小英，徐世芳

（西南林業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，云南 昆明 650224）

林地枯落物是土壤與森林植被層之間的物質(zhì)，是植物地上部分枯死后脫落長期堆積而成的[1]，在減緩地表徑流、截持降雨、增強(qiáng)土壤抗沖蝕效應(yīng)、防治土壤侵蝕、阻礙土壤水分蒸發(fā)等方面具有極其重要的作用[2]。森林水文生態(tài)調(diào)節(jié)功能受枯枝落葉質(zhì)量和數(shù)量的影響，而枯枝落葉的質(zhì)量和數(shù)量與樹種構(gòu)成、林分結(jié)構(gòu)、枯落物分解程度、枯落物的厚度和性質(zhì)、人為活動等因素相關(guān)[3-4]。因此在評價森林水文功能時不同林分類型枯落物的現(xiàn)存量具有相當(dāng)重要的地位。

有關(guān)大理永平寶臺山林下枯落物的蓄水特性研究尚少見報道，本研究為闡明天然林在水土保持方面的作用，特調(diào)查和分析針闊混交林和常綠闊葉林枯落物未分解層和半分解層現(xiàn)存量及持水量，寶臺山的管理和保護(hù)也可以此為依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

永平縣位于云南省大理白族自治州，東側(cè)為漾濞彝族自治縣，西側(cè)為保山市，南側(cè)為昌寧縣，北側(cè)為云龍縣，地處東經(jīng) 99°17′～99°56′，北緯 25°03′～25°45′。

永平為亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，有干濕季明顯，同季雨熱，雨量充足，夏無酷暑，冬無嚴(yán)寒的氣候特點(diǎn)。雨季為5～10月份，此階段降雨量占全年降雨量的80%以上，其中7～9月份比較集中，旱季為11月份至次年的4月份。年平均溫度為15.8℃，極端最低溫度為-4.4℃，極端最高溫度為33.2℃，年霜期115d，年日照2045.5h，年均降雨量1033mm，年均蒸發(fā)量1596mm。

寶臺山位于永平縣杉陽鎮(zhèn)，距大理市約72km，距昆明400km，最高海拔2912m，山勢由北向南傾斜，原始森林6660多公頃。

寶臺山森林公園的植物垂直結(jié)構(gòu)分布的類型為喬灌草，喬木層植物主要有云南松（Pinus yunnanensisFranch）、元江栲（Castanopsis orthacanthaFranch）、 石 櫟 （Lithocarpusglaber（Thunb.）Nakai）、麻櫟（Quercus acutissimaCarr）、木荷（Schima forrestiiAiry-Shaw）、暗葉潤楠（Machilus melanophyllaH.W.Li）、西南越桔（Vaccinium laetumDiels），灌木層植物主要有云南野扇花（Sarcococca wallichiiStapf）、西南越桔（Vaccinium laetumDiels）、崗柃 （Eurya groffiiMerr）、云南金葉子（Craibiodendron yunnanenseW.W.Smith）、水紅木（Viburnum cylindricumBuch.-Ham.ex D.Don）、厚皮香（Ternstroemia gymnanthera（Wight et Arn.） Beddome）、微脈冬青（Ilex venulosaHook.f）、莢蒾（斑點(diǎn)光果莢蒾）（Viburnum leiocarpumHsu var.punctatum Hsu）、五柱滇山茶（Camellia yunnanensis（Pitard ex Diels）Coh.Stuart）、短柄白瑞香 （Daphne papyraceaWall.ex Steud.var.duclouxii Lecomte），草本層比較稀少，植物以云南鳳仙花（Impatiens yunnanensisFranch）、松葉蕨科（Psilotaceae）為主。

10個典型樣地基本特征（見表1）。

2 研究方法

2.1 林下枯落物的采集

表1 研究樣地的基本特征

2011年8月在大理永平縣寶臺山森林公園海拔2400～2655m范圍內(nèi)不同坡向選取10個30m×30m的樣地，在樣地內(nèi)按坡面分上、中、下選3個具有代表性50cm×50cm的小樣方。野外作業(yè)中，收集未分解層和半分解層裝入袋中，并記錄各層的特征值。

2.2 枯落物的持水量和吸水速率

林下枯落物持水量和吸水速度采用室內(nèi)浸泡法測定，用“四分法”選取在現(xiàn)場采取的枯落物裝入紗布袋（紗布袋預(yù)先稱重、標(biāo)記）稱重，并將其一并浸入盛有清水的容器中分別浸水0.5、1、2、4、6、8、10、24h，取出紗布袋后靜置 3min，稱其重量（以枯落物不滴水為準(zhǔn)），來研究其吸水速度和吸水過程。

將所得試驗(yàn)的結(jié)果，經(jīng)分析即得到該林分枯落物未分解層和半分解層的蓄積量、持水量、吸水速率。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同林分類型枯落物蓄積量的變化

枯落物蓄積量由表2可知，常綠闊葉林和針闊混交林的枯落物總蓄積量是不一樣的，主要是因?yàn)闃浞N組成不同所致。分析表2中的常綠闊葉林、針闊混交林枯落物未分解層、半分解層蓄積量可以看出，各林分各層蓄積量占總蓄積量比例有較大差異，常綠闊葉林的半分解層蓄積量所占比例較小，占總蓄積量的45%，而針闊混交林的半分解層枯落物的蓄積量比例最大，占總儲量的60%。

表2 不同林分類型枯落物的蓄積量

國內(nèi)其他學(xué)者對同緯度云南會澤縣金鐘鄉(xiāng)頭塘小流域的枯落物儲量研究結(jié)果[5]：華山松枯落物的總蓄積量為8.47t/hm2，滇楊枯落物的總蓄積量為4.24t/hm2，水冬瓜枯落物的總蓄積量為5.69t/hm2，圣誕樹枯落物的總蓄積量為21.07t/hm2。寶臺山森林公園與此結(jié)果對比，可以看出寶臺山森林公園枯落物厚度和總蓄積量均更多，這也說明該區(qū)域植被保護(hù)較完整。

3.2 枯落物持水能力特征

枯落物除了增加土壤養(yǎng)分，防止降雨對土壤沖刷外，還具有比較強(qiáng)的蓄水能力，對森林涵養(yǎng)水源具有重要作用，所以評價森林植被蓄水能力的一個重要指標(biāo)是枯落物持水量[6]。

3.2.1 枯落物的持水量

枯落物持水率是單位時間內(nèi)吸收的水量與自身風(fēng)干重量的比值，反映了枯落物的蓄水能力，枯落物的類別、厚度、分解狀況不同，其持水量也不同。

針闊混交林和常綠闊葉林的枯落物最大持水量（24h持水量）不同，由表3可見：針闊混交林的最大持水量（5741g/kg）最大，而常綠闊葉林（4317g/kg）相對較??；在前2h內(nèi)，未分解層、半分解層分別達(dá)到該層最大持水量的81.68%、90.54%、79.09%、84.81%。其持水效果為針闊混交林>常綠闊葉林，未分解層<半分解層。

3.2.2 枯落物持水量與浸水時間的關(guān)系

枯落物吸水的速度與其結(jié)構(gòu)、數(shù)量、干燥度等有關(guān)，也與枯枝落葉死細(xì)胞與葉面水勢相關(guān)[7-8]。通過浸水實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可以分析出未分解層和半分解層枯落物的持水過程。結(jié)果表明：在最初枯落物接觸水1h之內(nèi)，其持水量迅速增加，隨著浸水時間延長呈現(xiàn)緩慢增加，在浸水10h時基本達(dá)到飽和。這是因?yàn)榭萋湮飫傞_始比較干燥，其吸水能力較強(qiáng)，隨著枯落物含水量的增加，吸水能力降低，直到枯落物含水量達(dá)到飽和，見圖1，圖2。

表3 不同林分不同層次枯落物持水量/g·kg-1

圖1 枯落物未分解層持水量與浸水時間關(guān)系

圖2 枯落物半分解層持水量與浸水時間關(guān)系

對寶臺山森林公園針闊混交林和常綠闊葉林的林下枯落物持水量與浸水時間的關(guān)系進(jìn)行回歸分析，發(fā)現(xiàn)林下枯落物層持水量與浸水時間符合①式關(guān)系：

式中：D—枯落物層的持水量（g/kg）；t—浸水時間；a、b—方程系數(shù)。

不同林分枯落物層持水量與浸泡時間關(guān)系式見表4。

表4 枯落物層持水量與浸水時間關(guān)系式

3.2.3 枯落物的吸水速率

隨浸水時間不同2種林分枯落物吸水速率的變化是一致的（表5）：在30min內(nèi)吸水速率比較大，之后逐漸減緩，吸水速率在2h后減小顯著（表5）。由于枯落物從風(fēng)干狀態(tài)到浸水后枯枝落葉之間的水勢差比較大，在浸水初期枯落物的吸水速率都比較高；所以，吸水速率高。枯落物在浸水初期迅速吸水的過程對短時暴雨降水減緩徑流有比較明顯的促進(jìn)作用，這正是枯落物減緩地表徑流、防止土壤侵蝕的功能所在[9]。隨著浸泡時間的延長，枯落物的持水量達(dá)到最大持水量，此時枯落物蓄水逐漸呈飽和狀態(tài)，吸水速率也降低。

表5 不同林分不同層次的枯落物吸水速率

3.2.4 枯落物的吸水速率與浸水時間關(guān)系

由圖3、圖4可知：不同林分類型枯落物不論是未分解層還是半分解層吸水速率都較高，尤其在浸水初期，枯落物在浸水前1h內(nèi)，吸水速率最快，之后隨浸水時間延長吸水速度降低，在浸水10h后，枯落物含水量基本達(dá)到飽和，隨后的時間里枯落物緩慢吸水，直至完全飽和，此時，枯落物持水量最大。

對針闊混交林和常綠闊葉林未分解層和半分解層的枯落物吸水速率與浸水時間進(jìn)行擬合后，可得出這段時間吸水速率與浸水時間有如式②的擬合模型。

圖3 枯落物未分解層吸水速率與浸水時間關(guān)系

圖4 枯落物半分解層吸水速率與浸水時間關(guān)系

式中：V為枯落物的吸水速度（g/kg*h），t為浸水時間（h），k為方程系數(shù)，n為指數(shù)。

即對枯落物未分解層、半分解層的吸水速率

表6 林下枯落物吸水速率與浸水時間關(guān)系式

與持水時間用冪函數(shù)方程進(jìn)行擬合，擬合效果比較好，相關(guān)系數(shù)（R2）均大于 0.9（表 6），這表明枯落物半分解層和未分解層持水量與其持水時間之間呈較顯著的對數(shù)關(guān)系。

4 結(jié)論

（1）云南省寶臺山森林公園枯落物蓄積量針闊混交林大于常綠闊葉林。寶臺山森林公園枯落物平均厚度及總蓄積量均比同緯度未被保護(hù)的地區(qū)森林枯落物平均厚度與總蓄積量更高，原因在于寶臺山森林公園所在地林業(yè)部門及當(dāng)?shù)厝罕妼υ摿值氐娜ΡＷo(hù)。

（2）由枯落物持水性實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出，枯落物在浸水1h之內(nèi)吸水速度最快，隨著進(jìn)水時間的延長，吸水速度降低，浸水10h后枯落物基本達(dá)到飽和，在隨后的時間里枯落物繼續(xù)緩慢吸水直至完全飽和。

（3）常綠闊葉林和針闊混交林枯落物未分解層、半分解層的持水量與浸水時間符合D=alnt+b，林下枯落物吸水速率與浸水時間均符合V=ktn，這與多位國內(nèi)學(xué)者的分析研究結(jié)果相似[10-11］。綜上所述，針闊混交林的枯落物持水量較高，這對于森林水源涵養(yǎng)具有重要意義。

［1］朱金兆.森林枯落物水文生態(tài)功能研究［J］.北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2002，24（5/6）：30－34.

［2］吳欽孝，趙鴻雁，劉向東，等.森林枯枝落葉層涵養(yǎng)水源保持水土的作用評價［J］.水土保持學(xué)報，1998（2）：23－28.

［3］李紅云，楊吉華，鮑玉海，等.山東省石灰?guī)r山區(qū)灌木林枯落物持水性能研究［J］.水土保持學(xué)報，2005，19（1）：44－46.

［4］林波，劉慶，吳彥，等.亞高山針葉林人工恢復(fù)過程中凋落物動態(tài)分析［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2004，15（9）：1491－1496.

［5］彭明俊，郎南軍，溫紹龍，等.金沙江流域4種林下枯落物儲量及其持水特性研究［J］.林業(yè)實(shí)用技術(shù)，2006，3：7－9.

［6］劉廣營，陳志剛，蔡勝國，等.針葉食葉害蟲的無公害煙霧防治技術(shù)及效果分析［J］.河北林果研究，2008，23（4）：399－401.

［7］張振明，余新曉，牛健植，等.不同林分枯落物層的水文生態(tài)功能［J］.水土保持學(xué)報，2005，19（3）：139－143.

［8］劉建立，王彥輝，管偉，等.寧南山區(qū)華北落葉松林枯落物水文特征研究［J］.水土保持通報，2009，29（6）：20－23.

［9］宋慶豐，楊新兵，張金柱，等.森林枯枝落葉層涵養(yǎng)水源保持水土的作用評價［J］.生態(tài)環(huán)境學(xué)報，2009，18（6）：2316－2320.

［10］董治寶，董光榮，等.風(fēng)沙物理學(xué)研究進(jìn)展與展望［J］.大自然探索，1995，14（3）：30－38.

［11］陳奇伯，解明曙，張洪江.森林枯落物影響地表徑流和土壤侵蝕研究動態(tài)［J］.北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報，1994，16（3）：106－110.