森林凋落物涵养水源生态功能研究进展

王绍忠

(云南省红河州建水县南庄镇林业站，云南 建水654303)

森林凋落物涵养水源生态功能研究进展

王绍忠

(云南省红河州建水县南庄镇林业站，云南 建水654303)

森林凋落物是森林中植物组分产生并归还地面，作为分解者的物质和能量来源，借以维持生态系统功能的所有有机质的总称，有着重要的生态系统功能，其中凋落物的涵养水源功能及其重要。不同林型或树种的凋落物有不同的涵养蓄水能力，且森林凋落物的涵养蓄水能力受不同因素的影响。本文对不同林型凋落物持水性研究及影响其持水能力的影响因素进行了综述，对林业建设过程中的树种选择、林型搭配、林下凋落物处理提供了科学的依据。

森林凋落物；持水性；影响因素；研究进展

随着森林资源的不断减少，自然生态环境不断恶化，林地水分涵养能力逐渐下降，森林生态系统的多功能性作用越来越受国际社会的广泛关注。在退耕还林的同时，人们还关注种植树种的水源涵养能力。而森林凋落物在保持土壤肥力、涵养水源以及维持森林生态系统物质循环和养分均衡等方面发挥着重要的作用[1]。森林凋落物也可称为枯落物或有机碎屑，是指在森林生态系统内，由地上植物组分产生并归还到地表面，作为分解者的物质和能量来源，借以维持生态系统功能的所有有机质的总称[2]。凋落物层作为森林生态系统中独特的结构层次，不仅对森林土壤发育和改良有重要意义，而且凋落物层的结构疏松、具有良好的透水性和持水能力，在降水过程中起着缓冲器的作用[3-4]。一方面削弱雨滴对土壤的直接溅击，另一方面吸收一部分降水，减少了到达土壤表面的降水量，同时由于凋落物层的机械阻拦作用，以大大地减少了地表径流的产生，起到保持水土和涵养水源的作用[4-6]。通过不同林分类型森林水源涵养能力研究，揭示不同林分类型与涵养水源的关系，对合理经营森林资源、改善水环境、实现水资源的科学管理和利用具有重要意义。本文对不同林型凋落物持水性及其影响因子进行了综述，为造林中树种选择、树种搭配以及林地凋落物处理有科学的指导意义。

1 不同林型凋落物持水性研究

不同的森林类型，由于林分组成和结构有所差异，它们的涵养水源、保持水土的能力也存在一定的差异[7-9]。森林中的枯枝落叶在维持森林水量平衡方面起着重要作用[10]，而不同的林型中，其凋落物种类、数量等也不尽相同，导致不同林型凋落物的持水性也各有差异。目前，许多学者研究了不同林型或树种凋落物的持水性，为水源涵养林的营造以及保护提供了科学依据。闫俊华等[11]研究表明，鼎湖山3种演替群落凋落物的最大持水率为针叶林>混交林>阔叶林，但差异不明显；凋落物含水量以阔叶林最大，混交林次之，针叶林最小，与凋落物最大持水率恰恰相反，说明凋落物的古水量受林地环境条件的制约。贾秀红等[12]也认为，落叶阔叶林的持水效果最优，鄂中低丘区植被恢复时要注意促进林分向落叶阔叶林的方向演替。杨会等[13]认为阔叶林凋落物持水能力大于针叶林，其大小顺序为：落叶阔叶林>未成林>毛竹林>经济林>杉木林>常绿阔叶林>马尾松林。相似地，孟玉珂等[14]的研究也表明，认为落叶阔叶树种锐齿栎的涵养水源能力最强，而常绿针叶树种华山松最弱，不同林分凋落物的持水量大小顺序为锐齿栎>阔叶混交>山核桃>日本落叶松>油松>华山松。龚文明[9]的研究认为，不同林分类型凋落物最大持水量大小顺序为光皮桦人工林>喜树人工林>马尾松人工林，而土壤最大持水量表现为喜树人工林>马尾松人工林>光皮桦人工林；说明林地持水能力大小与凋落物持水性和土壤有密切关系。易文明等[15]对慈利县水土保持林下凋落物的蓄水功能研究后也发现，阔叶树种的持水能力比针叶树种大，其持水能力排列顺序为润楠次生林>杜仲纯林>油桐纯林>毛竹杉木混交林>杉木纯林>马尾松纯林，说明阔叶树种的持水能力比针叶树种大。潘紫重等[16]认为水曲柳林>蒙古栎林>白桦林>落叶松林>樟子松林，同一林型不同郁闭度条件下，凋落物的数量及持水量随着郁闭度的增加相应增大，但持水率降低。薛立等[17]对华南典型人工林凋落物的持水特性研究表明，凋落物持水量和凋落物持水率随着浸泡时间的增加按照对数方程增加，5种林分中尾叶桉林的凋落物吸水速率在各浸泡时间后居首位，杉木林和马占相思林中等，湿地松林较小，而马尾松林最小。林观土等[18]的研究也表明，马占相思林的凋落物持水能力较马尾松大很多，具体的顺序是：马占相思>鸭脚木>杉木>荷木>藜蒴>尾叶桉>马尾松，说明落叶植物的凋落物持水量较常绿植物的大。陈水莲等[19]的研究也认为马占相思林凋落物持水性能较好，7种林分凋落物的持水性能大小顺序为马占相思>尾叶桉>湿地松>毛竹>黎蒴>马尾松>杉木。廖军等[20]在对竹阔混交林的研究中发现，随着混交比例的增加，在25%～35%时，林分的总含水量最高，表现出较好的水源涵养功能。但有人认为针叶树的水源涵养能力优于阔叶树，纯林优于混交林，原因在于阔叶树较针叶树分解快，混交林较纯林分解快。耿玉清等[21]在的研究中发现，针叶树如落叶松、油松和侧柏的枯枝落叶层水源涵养作用优于阔叶树种。高明等[22]研究发现，落叶松纯林蓄水量大于落叶松水曲柳混交林，落叶松纯林、红松纯林蓄水量大于水曲柳纯林。陈玉生等[23]的研究认为，在连峡河小流域不同森林类型中，凋落物的持水性能力大小顺序是柏木林>针叶混交林>针阔混交林>马尾松林>阔叶林>灌木林。有学者对不同竹林凋落物的涵养水源功能研究表明，持水量大小顺序为慈竹林>苦竹+光皮桦木混交林>苦竹林>杂交竹林，综合凋落物层蓄积量和持水量两个方面的结果，混交林应当是比较适当的植被恢复模式[24]。张显松等[25]对以贵州省溶岩区4种人工林凋落物及土壤涵养水源能力研究表明，凋落物及土壤的持水量均呈现桤木林>杜仲林>刺槐林>滇柏林。陈美高[26]的研究表明，林分组成结构的不同导致了其持水功能的差异，不同林分的持水量大小排序为：细柄阿丁枫—杉木混交林>木荷—杉木混交林>建柏—杉木混交林>杉木纯林。因此，不同林地下凋落物的持水性不同，对于凋落物水源涵养功能还有待进一步研究。

2 凋落物持水性能影响因子研究进展

许多对不同林型凋落物涵养水源能力的研究表明，不同的林型凋落物涵养水源能力有所差异，其与很多因素有关，主要包括凋落物的组成、特性、质地和分解程度等[27-28]。

2.1 凋落物的组成对森林涵养水源功能的影响研究

不同林分的凋落物组成由很大差异，纯林凋落物组成比较单一，混交林凋落物比较复杂。针叶树种凋落物含有较多的油脂，其吸水率往往没有阔叶树种的凋落物大[29]。川西亚高山地区针叶林凋落物由苔藓、软阔叶、硬阔叶、乔木枝干、针叶等等组成，其不同的凋落物组成分间的吸水差别很大[30]。

2.2 凋落物储量对森林涵养水源功能的影响研究

枯落物层持水效果除了与枯落物本身特性，如最大拦蓄率、有效拦蓄率、单位质量持水量等密切相关外，还与枯落物蓄积量有直接关系[31]。森林凋落物的持水量与凋落物的现存量密切相关[17]。由于我国森林凋落物的现存量由北向南递减，故森林凋落物的持水量呈现由北向南减少的趋势[32]。有些学者研究认为，凋落物浸泡一昼夜后的持水率为最大持水率[33-35]。同一林型不同郁闭度条件下，凋落物的数量及持水量随着郁闭庄的增加相应增大，但持水率降低[16]。罗新萍[36]的研究表明，不同林型凋落物储量及其蓄水能力大小顺序为：落叶阔叶林>落叶阔叶-常绿针叶混交林>常绿针叶林，凋落物储量大的旱冬瓜纯林的涵养水源功能最佳。雷瑞德[37]认为，寒温带和西部亚高山针叶林和落叶阔叶林凋落物的持水能力大于热带亚热带森林，原因在于在水分条件适宜的情况下，温度越高，越有利于凋落物的分解，凋落物的积累量越少持水性能越弱。

2.3 凋落物分解度对森林涵养水源能力的影响研究

张胜三等[38]对马尾松人工林近自然经营过程中不同阶段森凋落物数量及其持水量等水文特征进行了研究，结果表明：不同阶段半分解层和未的凋落物持水量依次为恒续林阶段>竞争选择阶段>质量形成阶段>建群阶段。阔叶林的持水量及持水率以半分解层为最大，而针叶林以半分解层持水功能为最强[16]。罗新萍[36]对云南泸水县生态公益林不同林型凋落物研究表明，半分解层中凋落物储量最大的是栎类-旱冬瓜混交林，然后分别是旱冬瓜天然次生林、栎类-云南松混交林、冷杉天然次生林、云南松-冷杉混交林，基本呈现落叶阔叶林>落叶阔叶-常绿针叶混交林>常绿针叶林，认为凋落物分解度对其持水性有较大影响。从长远来看，生态公益林的凋落物量会随着树龄的增加而增加，通过凋落物分解形成的大量土壤腐殖质，显著改善了土壤结构，增加土壤非毛管孔隙度，提高了土壤的持水能力[39]。而常雅军等[40]对4种主要针叶林林地凋落物进行研究后认为各种持水特性与森林类型和凋落物的分解程度无关。

2.4 其他因素对凋落物持水能力影响研究

除凋落物组成、分解程度等因素外，还有其他因素也对林分凋落物的持水能力有一定的影响。凋落物的持水能力与地形因素有关，坡位、坡面、坡形、海拔高度等都会影响到凋落物的持水能力。阳坡蒸发量大，凋落物的含水量小于阴坡，故其持水能力强于阴坡。在坡地上，会产生沿坡向下的重力分力，促使水分沿坡向下运动，从而降低了凋落物的持水能力[29]。梁远楠[41]的研究认为坡向对林分凋落物持水量及持水率由不同程度的影响，西江中上游人工次生林不同坡向林分凋落物最大持水率的大小顺序为：东南坡>东北坡>北坡>西南坡>西北坡>东坡>西坡)>南坡；而不同坡向林地的最大持水量的大小顺序为：东南坡>东北坡>西北坡>东坡>北坡>西南坡>西坡>南坡。惠淑荣等[42]认为，不同林龄、坡向也对林分凋落物的持水性由不同程度的影响，近熟林阴坡的林下凋落物持水率最大，幼龄林阳坡的林下凋落物持水率最小。不同演替阶段的森林凋落物有所差异，在鼎湖山自然保护区，凋落物持水量大小顺序为内处于演替前期的马尾松针叶林>处于演替中期的马尾松针阔混交林>和处于演替顶极阶段的季风常绿阔叶林[43]。森林年龄也对其凋落物的持水性能有一定影响，湖北省京山县太子山林场内，柏木近熟林的最大持水量和有效拦蓄量均为最大，其次为柏木中龄林、马尾松近熟林和麻栎近熟林，说明柏木中龄林和近熟林凋落物对降水的拦蓄能力最强[44]。天然林随森林的正向演替其蓄水功能先增加后减少[45]。

3 凋落物涵养水源生态功能研究的意义

凋落物层的持水能力主要受凋落物本身持水性能和凋落物蓄积量的综合影响，凋落物的持水性能，因植被物种组成、蓄积量和最大持水率的不同而有所差异。因此，在退耕还林、恢复植被、改善生态环境过程中，在保护好现有植被类型的同时，需要采取有效措施进行林分改造[46]。建议根据植被演替规律，因地选择适宜的凋落物蓄积量大、持水性能好的乡土阔叶树种进行人工种植或林分改造，以增强土壤拦蓄能力，起到防止土壤侵蚀和涵养水源的作用。

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AdvancesinWaterConservationEcologicalFunctionofForestLitter

WANG Shaozhong

(Forestry Station of Nanzhuang Town in Jianshui County，Jianshui 654303，Yunnan，China)

Forest litter is the generic terms of all organic matter from plant components and returned to the ground in the forest, as material and energy sources of disintegrator, so as to maintain the ecosystem function.Water conservation function of foret litter is very important. There were different water storage capacities of litters from different forest or the trees, and the water storage capacities were influenced by different factors. This paper summarized water binding capacities of litters from different forest and influence factors to water holding capacities of litters, it provided a scientific basis for tree species selection, tree species collocation and forest litter processing in forestry construction.

forest litter；water holding capacity；influence factor；research advance

2014 — 05 — 19

王绍忠(1976 — )，男，云南建水人，工程师，主要从事林业调查工作。

S 714.7

A

1003 — 6075(2014)03 — 0043 — 04