不同人工林分枯落物和土壤持水能力研究

1、不同人工林分枯落物和土壤持水能力研究周永文1，黄文辉1，陈红跃2，薛立2，徐庆华1，黎容根11. 东莞市大岭山林场，广东 东莞 523926；2. 华南农业大学林学院，广东 广州 510642摘要：对大岭山林场尾叶桉、马占相思、黑木相思、厚荚相思、卷荚相思、杉木和马尾松林分的枯落物和土壤持水功能进行研究。结果表明，林地枯落物持水量的大小顺序为：马占相思林杉木林厚荚相思林黑木相思林尾叶桉林马尾松林卷荚相思林；土壤持水量大小则为：杉木林厚荚相思林卷荚相思林马尾松林尾叶桉林马占相思林黑木相思林。对于尾叶桉林来说，随着林分年龄的增加，其枯落物持水能力增加，但持水量降低。关键词：大岭山；人工林；枯落物；

2、持水能力中图分类号：S718.5 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2003）04-0449-03枯落物层是森林土壤独立的发生层次1，是森林结构的重要组成部分，是森林地表的重要覆盖面，对改善土壤结构具有重要的作用；同时，它也是土壤有机养分的重要来源之一。研究枯落物层水容量及其对表层土壤物理性状的影响具有重要的意义2。国内对于枯落物持水功能研究较多，但对同一地区不同林分类型枯落物和土壤持水功能的比较研究较少，仅见一些报道27，而对热带、南热带地区赤红壤上的松林、桉林、相思林来说，这方面则尚未报道。表1 不同林分调查样地的基本特征样地树种坡向坡度/坡位坡型郁闭度造林年份1尾叶桉南偏西2

3、526中斜0.619902尾叶桉南偏西3023上斜0.619903尾叶桉南偏东6025中斜0.719954尾叶桉正南28上凹0.719955马占相思北偏东3028下斜0.919976马占相思北偏东3528中斜0.919977黑木相思北偏西5032中斜0.819978黑木相思南偏西8027中斜0.819979厚荚相思北偏西6027中斜0.8199710厚荚相思北偏西6028中斜0.8199711卷荚相思正北20中斜0.8199712卷荚相思正北18中斜0.8199713杉木北偏西6023中斜0.8198114杉木北偏西6024中斜0.8198115马尾松北偏西3028中斜0.7198116马尾松

4、北偏西3025中斜0.71981广东省目前尚有大面积的松、桉、相思林，目前大部分正向生态公益林转化，这些林分的生态效益如何，亟待评价。本文的研究正是针对广东目前的普遍情况，对具有很强代表性的松、桉、相思林分进行研究，这对于生态公益林的建设、评价，具有重要意义。它可为用材林向生态公益林转变过程中的林分改造提供理论参考，填补这些林分研究的空白。1 调查地区概况大岭山林场位于广东东莞虎门镇，拥有优良的地理、社会、经济环境。该地地处南亚热带，温暖多雨。年平均气温22.1 ；最热月（7月）平均温度28.2 ，极端最高温37.9 ；最冷月（1月）平均气温13.4 ，极端最低气温低于0 。年均降水量1800

5、 mm，每年49月为雨季，其降雨量均占全年的80。常有台风灾害。土壤为花岗岩、页岩等发育的赤红壤。土层多为厚土层，部分地段为薄中层土，且石砾含量较多，有机质含量较低。地表植被以人工林为主，主要有马尾松（Pinas massoniana）、杉木（Cunninghamia lanceolata）、尾叶桉（Eucalyptus urophylla），以及相思属树种。林下植被主要有鸭脚木（Schefflera octophilla）、毛叶冬青（Ilex pubilimba）、三丫苦（Evodia lepta）、乌毛蕨（Blechnum orientale）、九节（Psychotria rubra）等。

6、2 材料与方法2.1 调查样地的建立在尾叶桉、马占相思（Acacia mangium）、黑木相思（A. melanoxylon）、厚荚相思（A. crassicarpa）、卷荚相思（A. plectocarpa）、杉木、马尾松林地中建立16个样地，相同造林年度每树种建立2个样地。样地面积为20 m30 m。各样地基本特征见表1。2.2 土壤样品的采集与调查2.2.1 枯落物层调查在样地中均匀分布5个调查点，每点调查枯落物层厚度，采集31.7 cm31.7 cm的枯落物，带回实验室，按照森林土壤定位研究法8进行含水率、饱和持水率等的测定，并据此计算蓄积量和持水量。2.2.2 土壤持水功能调查在各

7、样地中采集020 cm土层的土壤铝盒样品和环刀样品，带回室内，按照土壤物理性质测定法作土壤含水量、持水量和孔隙度的测定，并计算各种物理性状指标9。各样地3次重复。3 结果与分析3.1 不同林分类型枯落物层特征3.1.1 不同林分枯落物层厚度和蓄积量表3 不同林分土壤物理性状样地林分自然含水率/体积质量/(gcm-3)毛管持水率/%毛管持水量/(thm-2)总孔隙度毛管孔隙度非毛管孔隙度通气孔隙度(体积分数)/%1，2尾叶桉17.001.31029.4938.5251.5038.5212.9849.283，4尾叶桉19.751.41432.7446.3148.0946.311.7845.305，

8、6马占相思19.401.43030.2943.3347.0343.333.7044.257，8黑木相思18.251.29832.9642.6852.3842.689.6950.029，10厚荚相思20.451.18441.7949.5156.1549.516.6453.7311，12卷荚相思19.701.12043.7048.2858.8748.2810.5956.6913，14杉木20.401.33537.6549.9751.4749.971.5048.7615，16马尾松19.601.27739.6247.7056.1947.708.4953.82表2为不同林分类型枯落物层特征。从表2可看

9、出，枯落物层厚度较大的是尾叶桉和厚荚相思（尾叶桉只以1995年造林的作比较，因与相思类造林时间较接近，下同），马尾松最薄，为2.3 cm；蓄积量则以马占相思和杉木居大，马尾松仍最小。尽管马尾松林林龄已达22年，比桉、相思林的林龄大，但其林地枯落物的储存量却较低，说明其林地对降水的截留能力较差。3.1.2 不同林分枯落物层持水能力从枯落物的持水能力看，其饱和持水率大小顺序是：黑木相思林马尾松林尾叶桉林马占相思林杉木林厚荚相思林卷荚相思林。持水率的大小与枯落物的特性有关，黑木相思、马尾松、尾叶桉树叶相对于其它相思类树种以及杉木，可能是因分解速度、叶片大小及表层特性更有利于吸水能力的提高，所以持水率

10、较高。枯落物的饱和持水量大小顺序则为：马占相思林杉木林厚荚相思林黑木相思林尾叶桉林马尾松林卷荚相思林。饱和持水量反映了林地持水能力，由此可知，马占相思、厚荚相思和杉木林林地枯落物持水能力优于尾叶桉和马尾松等。在广东省推出的100种水土公益林树种中，尾叶桉未列入，而马占相思在列，本研究可从枯落物持水能力这一个侧面说明这一做法是科学的。当然，相思类与桉类林分更多的生态功能差异还有待进一步的比较研究。表2 不同林分枯落物层厚度、蓄积量和最大持水量样地林分枯落物层厚度/cm枯落物蓄积量/(thm-2)枯落物饱和含水率/枯落物饱和持水量/(thm-2)1，2尾叶桉6.55.99123.087.383，4

11、尾叶桉5.05.66118.975.965，6马占相思2.511.03105.7411.847，8黑木相思3.55.59132.997.419，10厚荚相思5.08.5699.318.3311，12卷荚相思4.06.8787.845.9113，14杉木3.010.74100.4610.8015，16马尾松2.34.64262.5011.983.2 不同林分土壤物理性状及其持水能力从表3可看出，黑木相思林林地土壤含水量最小，土壤较为干燥，而厚荚相思和杉木林地则较高，质量分数均在20以上。厚荚相思、卷荚相思林地土壤体积质量小（在1.12 g/cm3以下），总孔隙度大（体积分数达56以上），说明其林

12、地土壤结构疏松，这有利于土壤层尽快下渗降雨，在一定程度上减少地表经流。从表3还可以看出，不同林分土壤毛管持水率大小顺序为：厚荚相思卷荚相思 马尾松林杉木林黑木相思林尾叶桉林马占相思林。土壤毛管持水量反映了土壤保水能力，毛管孔隙中所保存的水分，可以完全被植物根系利用。因此厚荚相思和卷荚相思林地表土层相对更有利于植物对水分的利用，而尾叶桉，马占相思林则较差一些。不同林分的土壤毛管持水量大小的顺序则为：杉木林厚荚相思林卷荚相思林马尾松林尾叶桉林马占相思林黑木相思林。从总体上看，厚荚相思林、卷荚相思林土壤持水能力较强。3.3 同一树种不同造林年度林分枯落物和土壤物理性状的变化从表2还可以看出，同一树种

13、，随着林龄的增大，其枯落物层特性逐步优化，如尾叶桉，1990年造林的林地比1995年的，其枯落物层厚度、蓄积层、饱和持水量分别提高了133.3%、5.6%、23.8%。而土壤物理性状也不一样，随着林龄的增加，土壤相对变得疏松一些，即渗透水分能力增强，如1990年造林的比1995年造林土壤体积质量减少了0.104 g/cm3，总孔隙度则高出3.41%，但毛管持水量则降低了3.25%。这说明尾叶桉随林分年龄增加，林地土壤毛管持水功能降低，但非毛管孔隙度和通气孔隙度却提高，渗透水分、减少地表径流能力增强。4 结语（1）在7种林分中，林地枯落物厚度以厚荚相思、尾叶桉最厚，马尾松最低。枯落物蓄积量则马占

14、相思、杉木较高，马尾松较低。枯落物持水率则以黑木相思，马尾松较高（在130%以上），而卷荚相思、厚荚相思较低，而林地枯落物的饱和持水量大小顺序则为：马占相思林杉木林厚荚相思林黑木相思林尾叶桉林马尾松林卷荚相思林。（2）在7种林分的表层土壤中，土壤疏松、孔隙度较大、渗透性较强的有卷荚相思、厚荚相思林，而相对较差的是黑木相思和尾叶桉林。土壤持水量大小则为：杉木林厚荚相思林卷荚相思林马尾松林尾叶桉林马占相思林黑木相思林。（3）本研究因林分局限性，如选择年份或林龄一致，则能更好地比较不同林分之间的差异性。虽然松、杉林的年龄较大，但其枯落物、土壤持水量功能并未优于相思类树种，这说明在生态公益林发展中，该

15、类树种应优先予以改造；特别是马尾松林，多数已发生严重的病灾害，应予以更新。参考文献：1 张万儒，许本彤, 杨承栋，等. 山地森林土壤枯枝落叶层结构和功能的研究A. 见: 张万儒主编. 森林土壤生态管理M. 北京：中国科学技术出版社，1994. 2 杨吉华，张永涛，李红云，等. 不同林分枯落物持水性能及对表层土壤理化性状的影响J. 水土保持学报，2003，17（2）：141-144.3 张光灿，刘霞，赵玫. 泰山几种林分枯落物和土壤水文效应研究J. 林业科技通讯，1999（6）：28-29.4 吴建平，袁正科，田育新. 湖南省主要森林类型林地土壤持水功能及其改良技术J. 水土保持通报，2000，

16、20（6）：30-32.5 丁军，王兆骞，陈欣，等. 南方红壤立隣区人工林地水土效应研究J. 水土宝石学报，2003，17（1）：141-144.6 刘世容，孙鹏森，温远光. 中国主要森林生态系统水文功能的比较研究J. 植物生态学报，2003，27（1）：16-22.7 程金花，张洪江，史玉虎，等. 三峡库区几种林下枯落物的水文作用J. 北京林业大学学报，2003，25（2）：8-13.8 张万儒，许本彤. 森林土壤定位研究法M. 北京：中国林业出版社，1986.9 中国科学院南京土壤研究所土壤物理室. 土壤物理性质测定法M. 北京：科学出版社，1978.Water-holding abili

17、ty of litter and soil in different plantationsZHOU Yong-wen1, HUANG Wen-hui1, CHEN Hong-yue2, XUE Li2, XU Qing-hua1, LI Rong-gen11. Dalingshan Forestry Station, Dongguan, Guangdong 523926, China; 2. South China Agricultural University, Guangzhou 510642, ChinaAbstract: A study on the water-holding ab

18、ility of litter and soil in different plantations of Eucalyptus urophylla, Acacia mangium, A. melanoxylon, A. crassicarpa, A. plectocarpa, Cunninghamia lanceolata, Pinas massoniana was carried on at Dalingshan Forestry Station, Guangdong, China. The results showed that the order of the water-holding ability of litter is A. mangiumC. lanceolataA. crassicarpaA. melanoxylonE. urophyllaP. massonianaA. plectocarpa, and the order of the water-holding ability of soil is C. lanceolataA. cr