三种主要森林类型枯落物水文效应研究

江河中上游森林水文研究是国内外研究的热点领域。选取关帝山林区腹地的文峪河流域,通过野外和室内实验相结合,运用数理统计方法,研究了该流域三种主要森林类型枯落物的水文效应。结果表明:不同森林类型下的枯落物量存在较大差异,油松、华北落叶松和辽东栎枯落物的现存量分别为18.62 t/hm2、16.29 t/hm2、11.06 t/hm2,其中未分解层的枯落物量大于半分解层的枯落物量。三种林分的枯落物持水量也不同,油松、华北落叶松和辽东栎枯落物的持水量分别为:5.62 mm、5.08 mm、3.73 mm。     

北京九龙山自然保护区典型林分枯落物水文效应研究

在北京九龙山自然保护区内选取有代表性的4种林分类型,测定各林分枯落物的蓄积量,采用室内浸泡法对其水文效应进行研究,旨在为该区森林植被枯落物生态水文功能评价提供一定的参考。结果表明:（1）4种林分枯落物层蓄积量大小依次为:黄栌油松混交林（29.65 t/hm²） > 黄栌纯林（22.78 t/hm²） > 黄栌侧柏混交林（16.87 t/hm²） > 侧柏纯林（12.17 t/hm²）;（2）同一浸水时间下黄栌油松混交林的枯落物持水量最大,黄栌纯林、黄栌侧柏混交林次之,侧柏纯林最小,枯落物层的持水量与浸泡时间为对数函数关系,持水量历时过程呈现出迅速吸水、缓慢吸水、逐渐饱和、饱和4个阶段;（3）4种林分枯落物层的吸水速率与浸水时间为幂函数关系,其过程可分为迅速下降、缓慢下降、趋于稳定的3个阶段。     

多因素干扰下森林公园枯落物水文效应

为探究森林公园植被的水源涵养能力,为森林公园植被配置和经营管理提供依据,研究选取天龙山森林公园6种林分(油松、山杨、刺槐、油松—侧柏混交林、侧柏—油松—杏树混交和灌木林)为研究对象,通过测定林下枯落物厚度、蓄积量、持水性能和干扰度等指标,研究不同林分类型枯落物水文效应。结果表明:(1)所有林分枯落物干扰度范围为无到中度,厚度范围为0.57~2.63 cm,山杨最厚,侧柏—油松—杏混交林最薄;蓄积量范围为7.20~16.30 t/hm²,油松—侧柏混交林最大,侧柏—油松—杏混交林最小。(2)6种林分除山杨林以外,半分解层最大持水量均大于未分解层持水量,其中油松—侧柏最大,山杨最小;未分解层最大持水率均大于半分解层,刺槐最大,灌木林最小。枯落物的总最大持水量为20.02~27.90 t/hm²,总最大持水率为187.40%~277.89%,针阔混交林的持水率较高。(3)山杨有效拦蓄量最大,为15.05 t/hm²,而油松最小,为12.33 t/hm²;侧柏—油松—杏混交林的拦蓄率最大;(4)枯落物持水量、持水率与时间分别为对数和幂函数关系,均在泡水2 h达到极值。综合对比6种林分,轻度干扰的山杨水文效益最优,中度干扰的油松纯林、油松—侧柏混交林最差;阔叶树种水文效应较优于针叶树种,针阔混交优于纯林。研究结果可为森林公园植被管理和水土保持效益评价提供参考依据。     

接坝山区陡坡地段阔叶林改造对水文生态环境的影响

[目的]研究接坝山区陡坡地段引针入阔进行阔叶林改造以后对水文生态环境的影响,为该区造林与改善水文生态环境提供一定的科学依据。[方法]以研究区3种典型植被类型作为研究对象,采用室内浸泡法、环刀法分别对枯落物层与土壤层水文生态效应进行定量测定。[结果]①枯落物蓄积量依次为:油松—山杏混交林山杏林绣线菊灌丛;有效拦蓄量依次为:油松—山杏混交林山杏林绣线菊灌丛;枯落物持水量、枯落物持水速率与浸水时间存在较好的函数关系。②3种植被类型有效持水量依次为:油松—山杏混交林(69.00 t/hm~2)山杏林(60.87 t/hm~2)绣线菊灌丛(55.60 t/hm~2);3种植被类型中油松—山杏混交林初渗速率最大为29.78 mm/min,绣线菊灌丛初渗速率最小为22.38 mm/min;3种植被类型土壤入渗速率与入渗时间存在较好的幂函数关系(R~20.97)。[结论] 3种不同植被类型中油松—山杏混交林水源涵养功能最强,而绣线菊灌丛水源涵养能力最差,说明在陡坡地段进行阔叶林改造在一定程度上增强了林分水源涵养能力,改善了林分水文生态环境,因此从增强涵养水源的角度出发,建议在该地区灌木林与阔叶林中引入适当密度油松,从而改善该地区水文生态环境。     

北京土石山区4种典型林分的水文效应研究

以北京土石山区4种典型林分的林冠层、枯落物层、土壤层3个水文作用层为研究对象,采用浸水法等传统测量方法,测定了不同林分的冠层截留量、树干径流量、穿透降雨量以及土壤和枯落物层的水力学参数,并分析了其水文效应。结果表明:不同林分的林冠截留能力相差较大,其中侧柏—黄栌混交林的冠层截留率最大为29.1%,其余依次为侧柏林、油松纯林和元宝枫纯林,油松纯林的树干径流量占降雨比例最大（5.8%）,其余依次为侧柏—黄栌混交林、元宝枫纯林和侧柏林,各项林冠截留率与大多数在干旱半干旱地区取得结果较为一致。从月份尺度的变化趋势来看,不同林分的截留量均为6月最大,7月、8月、9月、10月和5月依次减小,即截留量与降雨量呈正比关系。4种林分枯落物总蓄积量范围为26.3～246.0 t/hm²,其中油松纯林的枯落物储量显著大于其他林分类型（p < 0.05）,侧柏纯林、侧柏—黄栌混交林、元宝枫纯林依次次之,不同林分枯落物的最大持水量和有效持水量的大小排序与之一致。受土壤的物质构成、机械组成、根系的发育状况等因素影响,侧柏纯林的土壤孔隙度和饱和入渗速率（Ks）依次大于侧柏—黄栌混交林、油松纯林和元宝枫纯林。     

北京地区典型树种及非生物因子对枯落物水文效应的影响

枯落物层对森林水文循环有着重要的影响。该文以华北土石山区15种典型林分(不同树种、林分密度、立地条件等)条件下的枯落物为研究对象,通过野外调查、室内(泡水、降雨模拟)试验等手段,研究分析了典型林分枯落物的水文效应。研究结果表明,阳坡油松林的枯落物蓄积量显著大于阴坡油松林(P0.05),但不同林分密度条件下油松林的枯落物的蓄积量无显著差异(P0.05)。不同树种之间有针叶林枯落物蓄积量大于阔叶林的规律。通过不同林分的枯落物浸泡试验和统计发现,不同林分枯落物的最大持水量(water holding capacity,WHC)范围为9.72~48.92 mm,林分密度、枯落物半分解层比例、坡度、枯落物蓄积量对枯落物的最大持水能力的影响依次降低,其中枯落物的最大持水量与林分密度呈二次曲线关系。结合室内人工降雨模拟试验研究发现,降雨量达到35~45 mm时,各典型林分的枯落物截留量达到有效截留量,且有效截留量与最大持水能力的比值范围为40%~91%。     

半干旱黄土丘陵沟壑区几种不同人工水土保持林枯落物储量及持水特性研究

通过对土桥沟流域SW33-SW75坡向的4种类型人工水土保持林（油松纯林、刺槐纯林、侧柏纯林、油松刺槐混交林）林下枯落物储量的调查结合室内持水试验,运用数理统计的方法分别得到4种林分林下枯落物的储量、最大储水量、吸水速率等水文特征参数。结果表明:①4种林分的单位面积枯落物蓄积量2.35～3.32 t/hm²,其由大到小的排列顺序为:油松林>油松刺槐混交林>侧柏林>刺槐林;②4种林分枯落物的最大持水量存在一定的差异。油松刺槐混交林、油松林、刺槐林、侧柏林的枯落物最大持水量分别相当于0.739,0.73,0.663,0.524 mm的降雨。这4种林分枯落物最大可吸收其自身重量2.11～2.90倍的降雨;③4种林分枯落物的未分解层和半分解层的持水量与时间呈线性相关,在浸水的前2 h内,吸水速度较快,随着时间的延长趋势逐渐变缓,当枯落物在水中浸泡8 h时,持水量基本上达到最大值;④枯落物未分解层和半分解层的吸水速率与时间之间存在一定的相关关系,在浸水的前0～2 h,吸水速率较快,4～6 h后下降速率逐渐减缓。     

不同林分枯落物水文效应和地表糙率系数研究

试验在庞泉沟国家自然保护区内进行,以撂荒地为对照,分析了3种不同林分下枯落物的现存量、持水能力、阻滞径流速率、减沙减流效应和林地糙率系数。结果表明:①油松枯落物的现存总量最大,达到18.62t/hm2,最大持水能力为56.20t/hm2,有效拦蓄深为3.40mm;华北落叶松枯落物的现存总量为16.29t/hm2,最大持水能力为50.8t/hm2,有效拦蓄量为2.98mm;辽东栎的现存总量为11.06t/hm2,最大持水能力为37.30t/hm2,有效拦蓄量为2.44mm;②放水试验结果表明,3种林分枯落物阻滞径流速率明显,又以辽东栎效果最大;林下枯落物的减沙减流作用显著。油松、华北落叶松和辽东栎分别比对照撂荒地减少径流量8837,6773,12610g;减少泥沙量1369,1317,1425g。减沙减流效果显著。③与撂荒地相比,枯落物的存在明显增加了地表糙率n值。油松、华北落叶松和辽东栎的n值分别为0.045,0.068,0.101,而撂荒地的n值仅为0.019。林地内枯落物有效增加地表糙率,深刻地影响着林地径流速率、产流量、产沙量和土壤下渗。为此保护林地内枯落物意义重大。     

关帝山两种典型乔木林枯落物持水性能初探

通过野外和室内实验相结合,运用统计方法,比较研究了关帝山腹地林区辽东栎和油松两类不同森林类型下枯落物的持水量和持水率。研究表明:油松和辽东栎枯落物的现存量分别为18.62 t/hm2、11.06 t/hm2,其中未分解层的枯落物量大于半分解层的枯落物量。两种林下的枯落物持水量也不同,油松和辽东栎枯落物的持水量分别为:5.62 mm、3.73 mm。根据数理统计方法,建立了枯落物持水量和浸泡时间之间的函数关系。     

林分枯落物持水能力研究

枯落物层是森林结构中重要的组成部分,在森林生态系统中发挥着水源涵养与水土保持的作用。通过对不同林分未分解枯落物层和半分解枯落物层0.5 h、1 h、3 h、5 h和24 h持水量的分析比较,发现各林分未分解枯落物层24 h最大持水量从大到小依次为忍冬(51.95 g)、杜仲(40.64 g)、樟子松(39.98 g)和油松(39.81 g);各林分半分解枯落物层持水量从大到小依次为油松(32.84 g)、樟子松(26.94 g)、杜仲(25.58 g)和忍冬(23.07 g);未分解枯落物层持水量皆大于半分解枯落物层持水量;不同林分各时段两层枯落物总持水能力从大到小依次为忍冬、油松、樟子松和杜仲。     

陕北黄土高原小流域土壤有效铜分布特征

对黄土丘陵沟壑区不同密度的刺槐林、榆树林、油松林、侧柏林、油松刺槐混交林等林下草本层物种组成及多样性进行了研究,目的是为人工林生态功能恢复评价和植被建设提供理论依据。研究结果表明,该区林下草本植物共有36种,多以阳性植物为主;由于林分树种组成和密度不同,林下草本物种差异较大;林下植被演替大多处于植被演替初级阶段,针阔混交林在物种数量和建种群落上表现最好,其次是油松纯林和刺槐纯林,榆树纯林生境条件最差;无论是丰富度指数还是多样性和均匀度指数,针阔混交林表现最好,其次为刺槐、油松纯林,表现最差的为榆树、侧柏纯林。     

泰山典型林分的林冠截留特征

 应用相关分析方法对泰山罗汉崖林场9个典型林分类型的林冠截留特征进行研究。结果表明:林内降雨量与林外降雨量呈很好的线性关系,林冠截留量与林外降雨量呈较好的对数关系;9个典型林分类型对降雨的截留能力为五角枫>麻栎+黑松>15 a麻栎>刺槐>50 a麻栎>黄连木>黄连木+刺槐>侧柏>黑松;7个典型林分类型形成树干径流的能力为15 a麻栎>50 a麻栎>黄连木>五角枫>黑松>刺槐>侧柏;各林分类型总体产生林内降雨的林外降雨量临界值为6.28 mm。     

黄土残塬沟壑区阔叶树种枯落叶对针叶林地土壤化学性质的改善效应

为改善人工针叶林地的土壤化学性质退化的问题,通过土壤与枯落叶混合后进行室内培养的方法,研究了黄土残塬沟壑区阔叶树种枯落叶对针叶林地土壤化学性质的改善效应。结果表明:(1)小叶杨枯落叶对侧柏林地土壤碱解氮、有机C和胡敏素的改善效果显著;沙棘枯落叶对油松林地土壤速效磷和侧柏林地土壤pH值、速效磷、速效钾、富啡酸的改善效果显著;柠条枯落叶对油松林地土壤速效钾、有机C、胡敏酸和胡敏素的改善效果显著。(2)对油松林地来说,枯落叶的综合改善效应为:沙棘>柠条>辽东栎>小叶杨>刺槐枯落叶;对侧柏林地来说,枯落叶的综合改善效应为:小叶杨>沙棘>辽东栎>柠条>刺槐枯落叶。     

晋西黄土区主要造林树种林地土壤水分生态条件分析

黄土高原地区植被建设引起的土壤水分效应问题愈来受到关注,林地的水分生态条件分析成为构建结构稳定的森林植被的前提,本研究以晋西黄土区主要造林树种刺槐、油松和侧柏的坡面林地为研究对象,通过林地土壤水分特征曲线测定及土壤水分动态变化监测,探讨了其生长的水分生态条件,结果表明：本区人工林地的土壤持水力较高,土壤含水率随水势降低而递减的速度较慢;研究区主要造林树种中,刺槐及其混交林分的土壤水分利用范围最大,抗旱能力最强;无论丰水年或枯水年,坡面各林地土壤水分有效利用性大,土壤含水量在生长季都高于无效水临界值,林地土壤水分利用状况好,林分生长稳定。     

黄土高原幼树对坡面流水力学特性及泥沙颗粒组成的影响

选择黄土高原典型树种侧柏、油松、元宝枫和刺槐的一年生树苗,将其栽植于土槽中生长3 a。采用人工模拟降雨的方法,并与裸地进行对照,研究了森林幼树冠层及根系层对坡面流水力学特性及流失泥沙颗粒组成的影响。研究结果表明:(1)各试验坡面小区径流流量均较大,坡面流的平均水深均<1 mm。裸地坡面坡面流的流态为急流,其它各小区均为缓流。去除植被地上部分和表层易扰动土后,刺槐和元宝枫坡面的坡面流已接近临界流,而且两坡面的减流减沙作用明显变弱,侧柏和油松坡面的坡面流流态仍为缓流,减流减沙作用增强。(2)流失的泥沙中,有林冠覆盖的坡面流失的黏粒(<0.001 mm)所占的比例比裸地坡面的高出1.40%~2.00%,>0.05 mm粒径的泥沙颗粒所占比例比裸地坡面的小1.04%~1.26%。试验结束后,只有裸地坡面有明显的粗化层。(3)去除植被地上部分和表层易扰动土后,坡面流失泥沙颗粒的平均粒径大于有林冠覆盖的坡面,但小于裸地坡面。黏粒的百分含量随试验时间不断波动,说明森林植被的根系增加了林地的抗蚀力。     

黄土丘陵区退耕还林后不同林地土壤孔隙与贮水特性

为探索退耕还林工程中树种配置措施对林地土壤水文性质的影响,在黄土丘陵区采用环刀法测定了退耕还林后10年生刺槐、侧柏、油松林分的土壤孔隙度和贮水能力.(1)各种林分都具有明显改善土壤贮水性能的作用,表现为降低土壤容重,增加土壤孔隙度及贮水量;改善程度以刺槐林分为最大,油松林分次之,侧柏林分较小.(2)各种林分对土壤(非毛管孔隙度)滞留贮水量的提高程度均大于对(毛管孔隙度)吸持贮水量的提高程度.(3)林地土壤贮水性能的垂直空间变异性较明显,随着土层深度的增加,土壤容重增加而土壤孔隙度和贮水量减小.     

北京山区典型树种树干液流特征及其对环境因子的响应研究

2010年6—9月在妙峰山林场,运用SF-L树干液流仪分别研究分析了典型晴天和生长季侧柏、栓皮栎、油松、刺槐的树干液流速率变化特征及树干液流速率对环境因子的响应。结果表明:4种树种的树干液流速率变化规律呈单峰型,其中侧柏的平均树干液流速率最大,为0.079 3cm/min,刺槐最小,为0.048cm/min。4种树种在各个月份的平均液流速率变化较大,但均在8月份达到最大值。对环境因子影响树干液流速率的相关分析表明:气温、太阳辐射、VDP、土壤含水率和土壤水势与树干液流速率呈正相关,而相对湿度与树干液流速率呈负相关关系,风速、土壤温度与树干液流速率的相关性不明确。太阳辐射对树干液流速率的影响最大,其中对阔叶树种刺槐和栓皮栎的影响比对针叶树种油松和侧柏更大。环境因子对阔叶树影响较大,对针叶树影响较小。运用多元线性回归方法,得出了4种不同树种的树干液流速率和环境因子的多元线性回归方程。     

渭北主要造林树种根系抗旱性研究

采用盆栽试验的方法,研究了不同土壤干旱条件下渭北主要造林树种苗木根系活力的变化。结果表明:在一定的土壤干旱范围内,苗木可以通过提高根系活力来适应逆境。当土壤干旱超过一定的阈值后,树木根系将逐步丧失其活力和功能,最终导致地上部分的枯死。各树种中,山杏根系的抗旱性最强,其次是侧柏、刺槐和油松。苗木根系活力除了受土壤干旱胁迫程度的影响之外,还受到干旱持续时间的影响。当土壤含水量降至40%的田间持水量时,土壤干旱已经对油松的生长构成了威胁,但对山杏、侧柏及刺槐的影响不大。     

北京九龙山8种林分的枯落物及土壤水源涵养功能

为了阐明森林植被的水源涵养功能,对北京九龙山油松纯林、华北落叶松纯林、侧柏纯林、樟子松纯林、栓皮栎纯林、五角枫纯林、油松日本落叶松混交林、油松华北落叶松混交林等8种林分类型的枯落物和土壤持水性能进行研究.结果表明：各林分枯落物总储量变化范围为8.87 ～47.87 t/hm^2,其中未分解层储量大于半分解层储量;综合枯落物未分解层和半分解层最大持水量和有效拦蓄量的变化规律来看,油松纯林最大持水量最大（36.46t/hm^2）,其次为华北落叶松纯林（36.06 t/hm^2）,侧柏纯林最小（11.83 t/hm^2）;油松日本落叶松混交林的有效拦蓄量最大（23.51 t/hm^2）,其次为樟子松纯林（19.85 t/hm^2）,侧柏纯林最小（9.53t/hm^2）;综合考虑不同林分枯落物与土壤涵养水源能力发现,华北落叶松纯林和油松华北落叶松混交林具有良好的水源涵养功能;不同层次枯落物持水量、吸水速率与浸水时间均存在较好的函数关系;8种林分土壤容重均值在0.89～ 1.41 g/cm3之间变动,总孔隙度在39.43％ ～54.23％之间变动;林地土壤的入渗速率与人渗时间通过回归分析得出,二者呈幂函数关系,且R2值均在0.90以上.     

北京市低山区水土保持林评价与分级

以北京低山区同龄油松(Pinus tabulaeformis)林、侧柏(Platycladus orientalis)林、刺槐(Robinia pseudoacacia)林和栎类(Ouercus liaotungensis)林为研究对象,设置32个30m×30m标准样地,结合当地实际情况,运用数理统计方法及专家咨询法筛选出三级共12个评价指标,构建水土保持林评价指标体系,建立评价综合模型,计算林分综合评价指数,并对各林分进行了评价。将水土保持林分为四级:一级水土保持林,综合评价值S≥8;二级水土保持林,综合评价值5≤S<8;三级水土保持林,综合评价值2≤S<5;四级水土保持林,综合评价值S<2。探讨了不同级别的水土保持生长状况及立地特征,并提出了合理的改造措施。