陕西榆林樟子松人工林土壤及枯落物水文效应

王 谦，孙保平，丁国栋，赵国平，邓继峰，高广磊，王新星，李 旭

(1 北京林业大学 水土保持学院，水土保持与荒漠化防治教育部重点实验室，北京 100083；2 陕西省治沙研究所，陕西 榆林 719000)

陕西榆林樟子松人工林土壤及枯落物水文效应

王 谦1，孙保平1，丁国栋1，赵国平2，邓继峰1，高广磊1，王新星1，李 旭1

(1 北京林业大学 水土保持学院，水土保持与荒漠化防治教育部重点实验室，北京 100083；2 陕西省治沙研究所，陕西 榆林 719000)

【目的】 研究不同密度樟子松人工林土壤及枯落物的水文效应。【方法】 以陕西榆林不同密度(550，800，1 250，1 750，2 050，2 250，3 850株/hm2)樟子松人工林为研究对象，在林下设置标准地采集土壤及枯落物，通过室内试验研究不同密度林地土壤物理性质、土壤持水量及枯落物的持水特性。【结果】 7种林分密度樟子松人工林中，密度为800株/hm2林地土壤的含水率最大(6.88%)，土壤体积质量最小(1.51 g/cm3)，总孔隙度最大(42.99%)，土壤有效持水能力最强(147.55 t/hm2)。随着林分密度的增大，林下枯落物总蓄积量不断增加，其值为16.23～27.99 t/hm2，枯落物有效拦蓄量表现为3 850株/hm2>2 250株/hm2>2 050株/hm2>1 750株/hm2>1 250株/hm2>800株/hm2>550株/hm2，其中以林分密度为3 850株/hm2林地的最强，达45.14 t/hm2，是林分密度为800株/hm2林地的1.8倍。不同林分密度下，枯落物持水量与浸泡时间呈对数关系，吸水速率与浸泡时间呈幂函数关系。【结论】 在一定范围内，樟子松人工林分密度越大，枯落物总蓄积量越高，持水能力越强；但其土壤含水率、总孔隙度呈先增大后减小趋势，土壤持水能力先增强后减弱。因此，人工林水文功能的充分发挥应综合考虑土壤含水率、孔隙度等土壤物理性质以及林地枯落物蓄积量等持水特性，从而确定最适种植密度。

樟子松人工林；林分密度；土壤；枯落物；水文效应

森林作为陆地生态系统的主体，是降雨和径流之间的调节者，具有消减洪峰、涵养水源等功能[1-3]，人们形象地称之为“森林水库”[4]。森林枯落物层作为森林水文效应的第二活动层，既能有效拦截降雨、防止土壤溅蚀，又对拦蓄地表径流、减少土壤水分蒸发、增加土壤水分入渗发挥着重要作用[5-7]。土壤层作为森林水文效应的第三活动层，林下降水量在这里进行第三次分配，即通过林冠层和枯落物层的水分沿土壤毛管孔隙和非毛管孔隙下渗，一部分供植物蒸腾和土壤蒸发，另一部分则贮存起来或通过渗透汇入溪流，从而起到森林涵养水源和保持水土的作用。

樟子松(Pinussylvestrisvar.mongolica)，松属，阳性深根性树种，喜光，耐寒，抗旱，耐贫瘠，在土壤水分较少、养分较贫瘠的风沙土上亦能生长良好，有防风固沙、涵养水源、改良土壤、保持水土等作用，是我国“三北”防护林及北方干旱、半干旱风沙区的主要造林树种，更是毛乌素沙地针叶树造林的首选树种[8]。20世纪50年代，我国西北地区首批樟子松在陕西榆林成功引种栽植，截至2013年，全市樟子松造林总面积达到4.67万hm2，固沙覆盖率由最初的2%提高到了42.9%，有效地改善了当地的生态环境。

目前，国内关于樟子松的研究多集中于对其个体生长特性的探讨[9-12]、造林技术的优化[13]及病虫害防治[14-15]等方面，而对其不同密度林地水文功能的研究相对较少。为此，本研究对陕西榆林地区不同密度樟子松人工林的土壤及枯落物水文效应进行定量分析，旨在了解不同密度樟子松人工林土壤和枯落物的特点和水文功能，进而探讨樟子松人工林的水源涵养功能，同时为确定其适宜的种植密度提供依据。

1 研究区概况

研究区位于陕西榆林红石峡沙地植物园(38°16′N，109°12′E)，海拔1 100 m，总面积178.3 hm2。该区距榆林市区6 km，地处毛乌素沙地南缘，属暖温带干旱半干旱大陆性季风气候。主要特点为春季干燥，日照充足；夏季炎热，降水集中；秋季阴雨，温差明显；冬季寒冷，风沙肆虐。年平均气温 7.9 ℃，极端最低气温-32.7 ℃，冬夏昼夜温差较大，最冷月(1月)和最热月(7月)平均气温分别为-10 和24 ℃，全年无霜期130～150 d，年日照时数2 900 h。年平均降水量415 mm，主要集中在7-9月，占全年降水量的60%～70%，多暴雨，年蒸发量是年降水量的4～10倍。土壤类型为我国西北干旱地区常见的风沙土，土壤结构松散，质量较差。主要天然植被类型为沙蒿(Artemisiaordosica)、沙柳(SalixPsammophila)。研究区内樟子松为20世纪50年代引种栽植，80年代大面积补植的沙地先锋树种，此外经过多年搜集引种栽植试验，还培育出大量造林树种，包括油松(Pinustabuliformis)、紫穗槐(Amorphafruticosa)、花棒(Hedysarumscoparium)、沙棘(Hippophaerhamnoides)等。

2 研究方法

2.1 样地设置及样品采集

通过对樟子松人工林进行全面踏查，选择7块生长在平坦丘顶的25年生的中龄樟子松人工林作为研究对象，各林地林下灌草等植物种类较为相似，林分状况见表1。在各密度人工林内分别选择1块20 m×20 m的标准地，并设1处无林地作为对照(CK)，每块标准地设3个1 m×1 m的小样方，将小样方内的枯落物按未分解层和半分解层分别装入布袋中封好。同时，在各密度标准地中随机挖取3个土壤剖面，按0～20，20～40，40～60，60～80，80～100 cm自下而上逐层采集环刀土。将封好的环刀土和枯落物带回实验室，进行分析测定。

表1 陕西榆林不同密度樟子松人工林样地的基本情况
Table 1 Basic characteristics of sample plots inPinussylvestrisvar.mongolicaplantations with different stand densities in Yulin,Shaanxi

样地编号Plot林分密度/(株·hm-2)Standdensity平均胸径/cmAverageDBH平均树高/mAverageheight第一活枝下高/mFirstheightunderbranch枝夹角/(°)Branchangle郁闭度/%Canopydensity枯落物厚度/cmLitterdepth155016.019.91.1900.61.9280013.019.90.9850.62.23125014.549.80.9850.72.64175016.1010.31.5850.72.95205013.6510.40.2800.83.16225013.009.80.7800.83.27385013.299.80.2800.93.9

2.2 土壤水分含量测定

将采集的环刀土迅速带回实验室进行分析测定。土壤含水率采用烘干法测定[16]，土壤体积质量、土壤孔隙度采用环刀法测定[17]。通过以下公式计算各密度林地的土壤最大持水量、土壤毛管持水量和土壤有效持水量[18]，即：

Wt=10 000Pth，

(1)

Wc=10 000Pch，

(2)

Wo=10 000Poh。

(3)

式中：Wt为土壤最大持水量(t/hm2)，Pt为土壤总孔隙度(%)，h为土层厚度(cm)，Wc为土壤毛管持水量(t/hm2)，Pc为土壤毛管孔隙度(%)，Wo为土壤有效持水量(t/hm2)，Po为土壤非毛管孔隙度(%)。

2.3 枯落物持水量、拦蓄量测定

称取收集到的枯落物质量，通过以下公式计算枯落物的最大持水量、最大拦蓄量、有效拦蓄量[19]，即：

W=RmM，

(4)

Wm=(Rm-R0)M，

(5)

W0=(0.85Rm-R0)M。

(6)

式中：W为枯落物最大持水量(t/hm2)，Rm为枯落物最大持水率(%)，M为枯落物水分蓄积量(t/hm2)，Wm为枯落物最大拦蓄量(t/hm2)，R0为枯落物自然含水率(%)，W0为枯落物有效拦蓄量(t/hm2)。

2.4 枯落物持水过程、吸水速率分析

将称取质量后的风干枯落物按未分解层、半分解层分别装入纱布袋中进行浸泡试验，在浸泡0.5，1，2，4，6，8，24 h后将枯落物取出控干，至枯落物不再滴水为止，迅速称取其质量。对其持水过程进行回归分析，并得出浸泡时间与该时间段内持水量、吸水速率的关系式。

3 结果与分析

3.1 不同密度樟子松人工林土壤持水特性的变化

3.1.1 土壤含水率 由图1可知，不同密度樟子松人工林0～20 cm土层土壤含水率为3.65%～5.64%，20～40 cm土层为4.79%～6.27%，40～60 cm土层为3.86%～7.24%，60～80 cm土层为3.23%～7.48%，80～100 cm土层为2.98%～7.75%。对各土层不同密度林地的土壤含水率进行方差分析可知，在0～20，20～40 cm土层各林分密度林地之间的土壤含水率无显著差异；在40～60 cm土层，林分密度为800与2 250，3 850株/hm2林地土壤含水率存在显著差异；在60～80 cm土层，林分密度为800与3 850株/hm2林地之间土壤含水率存在显著差异；在80～100 cm土层，林分密度为800与2 250，3 850 株/hm2林地之间土壤含水率存在显著差异。这说明林分密度对土壤含水率具有显著影响，林分密度为800株/hm2时林地土壤平均含水率最高，密度为3 850株/hm2时林地土壤平均含水率最低。

由图1还可知，随着土层的加深，小密度(550～800株/hm2)林地土壤含水率呈上升趋势，中密度(1 250～2 250株/hm2)林地土壤含水率先升高后降低，大密度(3 850株/hm2)林地土壤含水率呈明显下降趋势。根据不同林地林分密度土壤含水率的变化情况可以发现：小密度(550～800株/hm2)林地和无林地(CK)土壤水分变化呈现相同趋势，即随着土层的加深，温度下降，土壤蒸发逐渐减小，土壤含水率逐渐增大，说明土壤蒸发仍是小密度林地土壤耗水的主要因素；对于中密度(1 250～2 250 株/hm2)樟子松人工林，表层土壤仍受温度的影响较大，土壤蒸发量大，且由于林地密度增大及樟子松的深根性特点，下层根系发达，耗水能力强，因此土壤含水率呈现中层较高而表层和深层较低的趋势；对于大密度(3 850株/hm2)樟子松人工林，林内逐渐形成小气候，林冠层叶片表面积增大，枯落物增多，对于土壤表层的蒸发有明显的抑制作用，同时下层根系更发达、数量更多、分布更广，加强了下层根系的吸水作用，因此随着土层深度增加，土壤含水率呈现逐渐减少的趋势。

图1 陕西榆林不同密度樟子松人工林土壤含水率的比较Fig.1 Comparison of soil moistures of Pinus sylvestris var.mongolica plantations with different stand densities in Yulin,Shaanxi

从土壤含水率的均值(图1)来看，土壤含水率随林分密度增加呈先增大后减小的趋势，小密度(550～800株/hm2)及中密度(1 250～2 250株/hm2)林地土壤含水率均大于无林地(CK)，而大密度(3 850 株/hm2)林地小于无林地，说明樟子松林有明显的土壤涵水能力，但当林分密度过大时，由于根系吸收大量的土壤水分，土壤含水率明显下降。张继义等[20]认为，控制林分密度是调控干旱半干旱区人工林稳定性的重要途径。过大密度必然导致林地水分过量的消耗，使生长环境的水分条件恶化，群落会逐渐衰亡[21]。由图1可知，樟子松人工林土壤含水率平均值在林分密度为800株/hm2时达到最大，即800株/hm2为该地区樟子松土壤最适宜的种植密度。

3.1.2 土壤体积质量与总孔隙度 陕西榆林不同密度樟子松人工林土壤体积质量、总孔隙度的比较见图2。

图2 陕西榆林不同密度樟子松人工林土壤体积质量、总孔隙度的比较Fig.2 Comparison of soil bulk density and total soil porosity of Pinus sylvestris var.mongolica plantations with different stand densities in Yulin,Shaanxi

由图2可知，随着林分密度的增大，土壤平均体积质量呈现先下降后上升的趋势，整体表现为800株/hm2<550株/hm2<1 250株/hm2<1 750株/hm2<2 050株/hm2<2 250株/hm2<3 850株/hm2，各密度林地土壤平均体积质量均小于无林地。其中林分密度为800株/hm2时的土壤平均体积质量最小，为 1.51 g/cm3，林分密度为3 850株/hm2时的土壤平均体积质量最大，为1.59 g/cm3。说明随着林分密度的增大，根系活动加剧，土壤中有机质不断减少，土壤团聚性逐渐降低，土壤的紧实度相应增加。

从土壤总孔隙度的均值(图2)来看，各林分密度林地土壤总孔隙度随林分密度的增加而呈先增大后降低的变化趋势，其与土壤体积质量的变化趋势相反，表现为800株/hm2>550株/hm2>1 250 株/hm2>1 750株/hm2>2 050株/hm2>2 250 株/hm2>3 850株/hm2，其中林分密度为800 株/hm2林地的土壤总孔隙度最大，为42.99%；林分密度为3 850株/hm2林地的土壤总孔隙度最小，为 40.11%。说明随着林分密度的增大，土壤总孔隙度减少，土壤紧实度提高，不利于土壤呼吸和根系吸收作用。一般认为，土壤体积质量小，土壤疏松，有利于拦蓄降水，减缓径流冲刷。上述研究证明，800株/hm2为当地樟子松人工林地土壤最适宜的密度。

3.1.3 土壤持水能力 林地土壤的蓄水能力是评价森林涵养水源功能的重要指标，其大小主要与土壤孔隙度和土壤厚度有关[22]。毛管孔隙中的水分长期存在于土壤中，有利于土壤蒸发、植物根系吸收及各种植物必需的生长活动；而非毛管孔隙能够有效吸收降水并及时下渗，对林地的水源涵养起到积极作用。因此，不同密度林地土壤的孔隙度不同，其林地的持水能力也不尽相同。

由图3可知，7种林分密度樟子松林土壤最大持水量的变化规律与土壤总孔隙度一致，随着林分密度的增大，土壤最大持水量呈现先增大后减小的趋势，变化范围为802.22～859.78 t/hm2。土壤有效持水量主要取决于非毛管孔隙度大小，不同林分密度下土壤有效持水量的排序为800 株/hm2>550株/hm2>2 050株/hm2>3 850株/hm2>1 750株/hm2>2 250株/hm2>1 250株/hm2，变化范围为93.33～147.55 t/hm2。上述结果表明，林分密度为800株/hm2的樟子松人工林林地持水能力最强。

图3 陕西榆林不同密度樟子松人工林土壤持水能力的比较Fig.3 Comparison of soil water holding capacity of Pinus sylvestris var.mongolica plantations with different stand densities in Yulin,Shaanxi

3.2 不同密度樟子松人工林枯落物持水和拦蓄能力的变化

3.2.1 持水能力 枯落物层是森林结构中的重要组成部分[23]，枯落物的持水性是反映枯落物层水文作用的重要指标，是直观了解枯落物在森林系统中涵养水源作用的有效方式。对榆林不同密度樟子松人工林枯落物持水和拦蓄能力的测定结果如表2～4所示。

由表2可知，7种密度樟子松人工林枯落物总蓄积量为16.23～27.99 t/hm2，且枯落物总蓄积量与林分密度呈正相关，即随着林分密度的增大，枯落物的总蓄积量相应增加。

由表2还可知，随着林分密度的增大，半分解层枯落物蓄积量占总蓄积量的比例呈先增大后减小的趋势，以密度为2 050株/hm2时最大，为60.1%，密度为550株/hm2时最小，为51.3%；未分解层则相反，即随着林分密度的增大，枯落物蓄积量占总蓄积量比例先减小后增加，其中以密度为800株/hm2时最大，密度为2 050株/hm2时最小。这是因为随着林分密度的增大，森林的凋落物也随之增加，但由于不同林地自身分解速度的不同，不同密度林地未分解层和半分解层枯落物蓄积量所占的比例也不尽相同，这主要与林分的生长状况、林地内的水热条件、天气、地形等多种因素有关。

表2 陕西榆林不同密度樟子松人工林的枯落物蓄积量Table 2 Litter volume of Pinus sylvestris var.mongolica plantations with different stand densities in Yulin,Shaanxi

最大持水量和最大持水率是反映林地枯落物持水能力的重要指标[3]。由表3可知，7种密度樟子松人工林枯落物的最大持水量为30.55～65.33 t/hm2，表现为随林分密度的增大而呈上升趋势，当密度达到3 850株/hm2时，其枯落物最大持水量最大，达65.33 t/hm2，这主要由于林分密度增加，枯落物厚度不断增大，蓄积量不断增加，且林下灌草数量不断增多，故枯落物的持水能力也不断增强。7种林分密度林地枯落物的最大持水率为187.84%～264.21%，表现为2 250株/hm2>1 750株/hm2>2 050 株/hm2>3 850株/hm2>1 250株/hm2>800株/hm2>550株/hm2，枯落物最大持水率与其自身最大持水量呈现不同变化趋势，这不仅与林地枯落物的蓄积量、自然含水率有关，而且与枯落物的组成、分解状况、累计状况密切相关。

表3 陕西榆林不同密度樟子松人工林枯落物的持水能力Table 3 Litter water holding capacity of Pinus sylvestris var.mongolica plantations with different stand densities in Yulin,Shaanxi

3.2.2 拦蓄能力 最大持水量是枯落物最大程度持水能力的度量，用其来表示枯落物拦截降雨的能力往往结果偏高，因此通常用有效拦蓄率来表示枯落物的拦蓄能力。由表4可知，由于林分密度不同，各密度樟子松人工林枯落物的最大拦蓄量和有效拦蓄量也不尽相同。

从有效拦蓄率(表4)来看，不同林分密度下枯落物的未分解层和半分解层呈不同的变化规律，未分解层表现为2 050株/hm2>1 750株/hm2>800株/hm2>1 250株/hm2>550株/hm2>2 250株/hm2>3 850株/hm2；半分解层则表现为2 250株/hm2>2 050株/hm2>1 750株/hm2>3 850株/hm2>1 250株/hm2>800株/hm2>550株/hm2，这是主要由于枯落物的蓄积量、自然含水率不同所致。因此，未分解层和半分解层枯落物的有效拦蓄量变化规律也不尽相同。合计未分解层和半分解层可知，以密度为3 850株/hm2时枯落物的有效拦蓄量最大，为45.14 t/hm2，相当于拦蓄了 4.51 mm的降雨。

表4 陕西榆林不同密度樟子松人工林枯落物的拦蓄能力Table 4 Interception capacity Pinus sylvestris var.mongolica plantations with different stand densities in Yulin,Shaanxi

3.2.3 持水过程 枯落物的持水量与其浸泡时间具有一定关系。本试验发现，枯落物在最初0.5 h浸泡过程中，持水量迅速增加，而在之后的24 h内，随着浸泡时间的延长，持水量呈不断增加的趋势，但增加速度逐渐变缓。这一趋势与枯落物拦截降雨、地表径流的规律相似，即降雨初期，枯落物的拦蓄能力最强，能够大量拦蓄降雨，但随着降雨时间的延长，枯落物的湿润度逐渐增加，其吸水能力也逐渐减弱，当达到最大持水量时则不再增加[23]。

对0.5～24 h内不同林分密度下的枯落物未分解层、半分解层的持水量与浸泡时间的关系进行回归分析，得出该时间段内持水量与浸泡时间的关系为：

Q=alnt+b，R>0.90。

(7)

式中：Q为枯落物持水量(g/kg)，t为浸泡时间(h)，a为方程系数，b为方程常数项。

按照公式(7)，可得不同林分密度下樟子松人工林持水量与浸泡时间的关系如表5所示。

表5 陕西榆林不同密度樟子松人工林枯落物持水量(Q)与浸泡时间(t)的关系Table 5 Relationship of litter water holding capacity (Q) and soaking time (t) of Pinus sylvestris var. mongolica plantations with different stand densities in Yulin,Shaanxi

3.2.4 吸水速率 枯落物的吸水速度与其干燥度、浸泡时间有着一定关系。本研究发现，不同林分密度下枯落物的未分解层、半分解层枯落物在开始浸泡的0.5 h吸水速率最大，之后急速下降，4 h后下降速度明显变缓。虽然不同密度林分枯落物最初的吸水速率相差较大，但随着浸泡时间的延长，其吸水速率逐渐趋于一致。这主要由于随着浸泡时间的延长，枯落物的持水量逐渐接近其最大持水量，吸水能力趋于饱和，其吸水速率也随之变缓。对7种密度樟子松人工林未分解层、半分解层枯落物的吸水速率与浸泡时间的关系进行回归分析，得出吸水速率与浸泡时间的关系为：

V=ktn，R>0.99。

(8)

式中：V为枯落物吸水速率(g/(kg·h))，t为浸泡时间(h)，k为方程系数，n为指数。

按照公式(8)，可得不同林分密度下樟子松人工林吸水速率与浸泡时间的关系如表6所示。

表6 陕西榆林不同密度樟子松人工林吸水速率(V)与浸泡时间(t)的关系Table 6 Relationship of litter water absorption rate (V) and soaking time (t) of Pinus sylvestris var.mongolica plantations with different stand densities in Yulin,Shaanxi

4 结 论

1)对陕西榆林樟子松人工林的土壤水文特性进行研究，结果显示，随着土层深度的增加，小密度(550～800株/hm2)林地土壤含水率随之增加；中密度(1 250～2 250株/hm2)林地土壤含水率先增加后降低；大密度(3 850株/hm2)林地土壤含水率呈明显的下降趋势，土壤平均含水率为4.02%～6.88%，土壤平均体积质量为1.51～1.59 g/cm3，平均总孔隙度为40.11%～42.99%。不同林分密度相比，以密度为800株/hm2时林地的土壤含水率最大(6.88%)，土壤体积质量最小(1.51 g/cm3)，总孔隙度最大(42.99%)。这与康冰等[24]研究林分密度对人工林土壤物理性质影响的结果一致，即林分过密或过疏都不利于人工林群落的养分循环。

2)樟子松人工林的土壤最大持水量随林分密度的增加呈先增大后减小的趋势。这与陈莉莉等[25]对不同密度人工林土壤水源涵养功能研究的结果一致。本研究结果表明，7种林分密度樟子松人工林的土壤最大持水量为802.22～859.78 t/hm2，有效持水量为93.33～147.55 t/hm2，均以密度为800株/hm2时二者均达到最大值。综上所述，800株/hm2为当地樟子松人工林地土壤最适宜的密度。

3)对7种樟子松人工林枯落物蓄积量的调查结果显示，随着林分密度的增加，总蓄积量不断增大，其值为16.23～27.99 t/hm2，以密度为3 850 株/hm2时总蓄积量最大。从整个枯落物层持水能力来看，最大持水量为30.55～65.33 t/hm2，以密度为3 850株/hm2时的最大持水量最大，为65.33 t/hm2。但最大持水率与最大持水量呈现不同的变化规律，这不但与各密度林地枯落物的蓄积量有关，而且也与枯落物自然含水率及枯落物的组成、分解状况、累计状况密切相关。

4)从7种樟子松人工林枯落物持水过程来看，枯落物持水量与浸泡时间呈对数关系(R>0.90)，吸水速率与浸泡时间呈幂函数关系(R>0.99)。枯落物在开始浸泡的前0.5 h内，持水量迅速增加，吸水速率最大，之后急速下降，4 h后下降速度明显变缓。不同层次枯落物的拦蓄能力不同。总体来看，以半分解层有效拦蓄量高于未分解层，7种林分密度林地枯落物的有效拦蓄量为21.22～45.14 t/hm2，以密度为3 850株/hm2时林地枯落物的有效拦蓄量最大，是密度为800株/hm2林地的1.8倍，可达到45.14 t/hm2，相当于拦蓄了4.51 mm的降雨。

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Hydrological effects of soil and litters inPinussylvestrisvar.mongolicaplantations in Yulin,Shaanxi

WANG Qian1,SUN Bao-ping1,DING Guo-dong1,ZHAO Guo-ping2,DENG Ji-feng1，GAO Guang-lei1,WANG Xin-xing1,LI Xu1

(1KeyLabofSoil&WaterConservationDesertificationCombatingMinistryofEducation,CollegeofSoilandWaterConservation,BeijingForestryUniversity,Beijing100083,China;2DesertControlResearchInstituteofShanxiProvince,Yulin,Shaanxi719000,China)

【Objective】 The study aimed to explore the influence of stand density on hydrological effects of soil and litters inPinussylvestrisvar.mongolicaplantations. 【Method】 TakingPinussylvestrisvar.mongolicaplantations with different stand densities (550,800,1 250,1 750,2 050,2 250 and 3 850 stem/hm2) in Yulin,Shaanxi as object,standard plots were set for collection of soil and litter samples to investigate soil physical properties,soil water holding capacity,and litter water holding characteristics.【Result】 In the sevenPinussylvestrisvar.mongolicaplantations with different stand densities,the plot with stand density of 800 stem/hm2had the largest soil moisture (6.88%),lowest soil bulk density (1.51 g/cm3),largest total soil porosity (42.99%),and the strongest modified water holding capacity (147.55 t/hm2).Litters reserves increased as the increase of stand density,ranging from 16.23 to 27.99 t/hm2.The modified interception capacity was in the order of 3 850 stem/hm2>2 250 stem/hm2>2 050 stem/hm2>1 750 stem/hm2>1 250 stem/hm2>800 stem/hm2>550 stem/hm2.The highest value (45.14 t/hm2) was 1.8 times of the lowest.Water holding capacity and soaking time had logarithmic relationship,while water absorption rate and soaking time had power function relationship.【Conclusion】 Litter volume and water holding capacity increased with the increase of stand density inPinussylvestrisvar.mongolicaplantations.However,soil moisture,total soil porosity,and soil water holding capacity firstly increased followed by a decreasing trend.Comprehensive consideration of soil physical properties,such as soil moisture,soil organic matter content,soil porosity and litter water holding characteristics is needed to determine optimal stand densities.

Pinussylvestrisvar.mongolicaplantation;stand density;soil;litter;hydrological effects

2014-01-27

国家林业局公益性行业科研专项(201304325)；国家重点基础研究发展计划(“973”计划)项目(2013CB429906)

王 谦(1989-)，女，天津人，在读硕士，主要从事水土保持与荒漠化防治研究。E-mail：yuanxi_blue@163.com

孙保平(1956-)，男，山西原平人，教授，博士生导师，主要从事水土保持与荒漠化防治研究。E-mail：sunbp@163.com

时间:2015-06-30 13:47

10.13207/j.cnki.jnwafu.2015.08.006

S715

A

1671-9387(2015)08-0123-10

网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20150630.1347.006.html