燕山北部不同类型防护林枯落物及土壤水文效应

doi:10.13466/j.cnki.lyzygl.2022.S0.014

摘要/Abstract

摘要：

研究华北落叶松林、山杨-白桦林、华北落叶松-白桦林、油松-华北落叶松林、白桦林5种类型防护林的枯落物和土壤水文效应。研究方法为浸泡法和环刀法。结果表明:1)枯落物蓄积量范围为11.26~17.75 t/hm²,山杨-白桦林最大,油松-华北落叶松林次之,白桦林最小,华北落叶松林、油松-华北落叶松林未分解层蓄积量大于半分解层,山杨-白桦林、白桦林、华北落叶松-白桦林规律相反。2)枯落物最大持水量为31.27~51.75 t/hm²,有效拦蓄量为23.69~27.70 t/hm²,均表现为山杨-白桦林最大,华北落叶松林最小,持水量(率)、拦蓄量(率)半分解层均大于未分解层。枯落物持水量和持水率与浸泡时间分别呈对数函数和指数函数。3)土壤容重为1.18~1.23 g/cm³,总孔隙度为43.75%~58.47%。土壤有效持水量为64.71~131.09 t/hm²,山杨-白桦林最大,白桦林次之,华北落叶松林最小,土壤入渗速率与入渗时间呈幂函数关系。4) 5种林分水源涵养能力大小排序为山杨-白桦林>华北落叶松-白桦林>白桦林>油松-华北落叶松林>华北落叶松林,阔叶混交林、针阔混交林水源涵养能力较好。

关键词: 枯落物层, 土壤层, 水文特征, 燕山北部, 防护林

Abstract:

The litter and soil hydrological effects of five types of shelterbelts were studied,including Larix principis-rupprechtii forest,Populus davidiana and Betula platyphylla forest,Larix principis-rupprechtii and Betula platyphylla forest,Pinus tabuliformis and Larix principis-rupprechtii forest,Betula platyphylla forest.Research methods were soaking method and the ring knife method.The results showed that:1) The litter accumulation ranged from 11.26 to 17.75 t/hm²,with that of the Populus davidiana and Betula platyphylla forest being the highest,followed by the Pinus tabuliformis and Larix principis-rupprechtii forest,and that of the Betula platyphylla forest being the lowest.The accumulation of undecomposed layer in the Larix principis-rupprechtii forest and the Pinus tabuliformis and Larix principis-rupprechtii forest were greater than that of the semi-decomposition layer,and the law of the Populus davidiana and Betula platyphylla forest,the Betula platyphylla forest,and the Larix principis-rupprechtii and Betula platyphylla forest were opposite.2) The maximum water-holding capacity of the litter was 31.27~51.75 t/hm²,and the effective storage capacity was 23.69~27.70 t/hm²,both of them were the highest in the Populus davidiana and Betula platyphylla forest,the lowest in the Larix principis-rupprechtii forest.The water-holding capacity(rate) and retention capacity(rate) of semi-decomposed layer were greater than those of undecomposed layer.The water-holding capacity and water-holding rate of litter were logarithmic and exponential functions with soaking time,respectively.3) The soil bulk density ranged from 1.18 to 1.23 g/cm³,and the total porosity ranged from 43.75% to 58.47%.The soil effective water-holding capacity ranged from 64.71 to 131.09 t/hm²,with that of the Populus davidiana and Betula platyphylla forest being the highest,followed by the Betula platyphylla forest,and that of the Larix principis-rupprechtii forest being the lowest.The soil infiltration rate and infiltration time showed a power function relationship.4) By sequence,water conservation capacity order of the five forests was Populus davidiana and Betula platyphylla forest>Larix principis-rupprechtii and Betula platyphylla forest>Betula platyphylla forest>Pinus tabuliformis and Larix principis-rupprechtii forest>Larix principis-rupprechtii forest.Broad-leaved mixed forest and coniferous and broad-leaved mixed forest had better water conservation capacity.

Key words: litter layer, soil layer, hydrological characteristics, Northern Yanshan, shelterbelts

中图分类号:

S715

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LI Yanru, ZHAO Peng, LI Haishan, CHEN Zhe, DONG Dapeng, GU Jiancai, LU Guiqiao. Litter and Soil Hydrological Effects of Different Types of Shelterbelts in Northern Yanshan[J]. FOREST RESOURCES WANAGEMENT, 2022,(zk1): 91-101.

图/表 13

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参考文献 33

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林分类型	海拔/m	坡度/(°)	坡向	坡位	郁闭度	林龄/a	平均胸径/cm	平均树高/m
华北落叶松林	1218	28	阴坡	下坡	0.75	27	16.2	14.1
山杨-白桦林	1427	26	半阴	下坡	0.70	27	13.7	13.5
华北落叶松-白桦林	1483	28	半阴	下坡	0.80	24	11.0	11.0
油松-华北落叶松林	1388	25	半阴	下坡	0.75	26	15.8	13.8
白桦林	1310	19	半阴	下坡	0.70	28	14.2	13.8

林分类型	厚度/cm				蓄积量/(t/hm²)
	未分解层	半分解层	总厚度		未分解层				半分解层
	未分解层	半分解层	总厚度		蓄积量		比例/%		蓄积量		比例/%
华北落叶松林	1.63±0.40ab	1.21±0.09c	2.84±0.39c	6.47±0.56ab		51.76		6.03±0.50b		48.24		12.50±1.05b
山杨-白桦林	1.74±0.06ab	2.29±0.49a	4.03±0.54a	5.69±0.84c		32.06		12.06±1.04a		67.94		17.75±1.88a
华北落叶松-白桦林	1.48±0.04ab	1.29±0.09bc	2.77±0.12c	5.97±1.26c		45.71		7.09±2.13b		54.29		13.06±3.39b
油松-华北落叶松林	1.81±0.20a	1.71±0.21b	3.52±0.35ab	8.35±2.34a		57.55		6.16±1.18b		42.45		14.51±1.56ab
白桦林	1.36±0.20b	1.66±0.13bc	3.02±0.32bc	4.00±0.47c		35.51		7.26±0.22b		64.49		11.26±0.64b

枯落物层	林分类型	拟合关系式	R²
未分解层	华北落叶松林	W=701.34ln(t)+616.65	0.9911
	山杨-白桦林	W=963.63ln(t)+684.50	0.9820
	华北落叶松-白桦林	W=847.31ln(t)+474.93	0.9907
	油松-华北落叶松林	W=467.55ln(t)+1491.40	0.9583
	白桦林	W=491.86ln(t)+1551.00	0.9461
半分解层	华北落叶松林	W=998.33ln(t)+671.92	0.9828
	山杨-白桦林	W=911.45ln(t)+1056.50	0.9835
	华北落叶松-白桦林	W=982.03ln(t)+678.28	0.9796
	油松-华北落叶松林	W=541.88ln(t)+1682.70	0.9652
	白桦林	W=523.05ln(t)+1813.20	0.9579

枯落物层	林分类型	拟合关系式	R²
未分解层	华北落叶松林	V=4618.1t^-1.488	0.9161
	山杨-白桦林	V=4997.1t^-1.395	0.8926
	华北落叶松-白桦林	V=3825.6t^-1.355	0.8976
	油松-华北落叶松林	V=1334.4t^-0.706	0.9453
	白桦林	V=1371.5t^-0.698	0.9291
半分解层	华北落叶松林	V=4929.7t^-1.376	0.8851
	山杨-白桦林	V=7016.9t^-1.518	0.9085
	华北落叶松-白桦林	V=5186.7t^-1.411	0.9135
	油松-华北落叶松林	V=1495.8t^-0.698	0.9135
	白桦林	V=1634.4t^-0.725	0.8687

林分类型	土壤容重/ (g/cm³)	非毛管孔隙度/ %	毛管孔隙度/ %	总孔隙度/ %	有效持水量/ (t/hm²)	最大持水量/ (t/hm²)
华北落叶松林	1.23±0.03a	6.47±0.47c	37.28±3.21bc	43.75±3.68b	64.71±4.70c	437.52±36.83b
山杨-白桦林	1.20±0.05a	13.11±0.34a	45.36±0.37a	58.47±0.71a	131.09±3.39a	584.69±7.03a
华北落叶松-白桦林	1.18±0.04a	6.70±0.35c	41.02±0.99b	47.73±1.35b	67.01±3.45c	477.33±13.50b
油松-华北落叶松林	1.21±0.04a	10.89±0.90b	34.61±2.87cd	45.50±3.58b	108.91±9.07b	455.00±35.82b
白桦林	1.21±0.04a	12.45±1.70ab	32.40±1.99d	44.85±0.98b	124.52±6.91ab	448.53±9.81b