抚育对刺槐林地枯落物层最大持水量和最大持水率的影响

朱丽军，白 冰，周丽丽

(淄博市鲁山林场，山东 淄博 255205)

林地枯落物层在森林生态系统中对促进生物活动、加快能量转化和保持水土等方面具有重要作用。枯落物层的持水能力(含水量、最大持水量、最大持水率等)是反映枯落物层水文作用的重要指标之一。通过森林抚育可以使林木及林下植被有所变化，因而林下枯落物层的理化性质也会随之发生变化。本课题主要研究了开展人工抚育对刺槐林地枯落物层持水能力的影响，为进一步提高刺槐林地生产力，制定刺槐中幼龄林科学抚育措施提供理论参考。

1 试验区概况

试验地设在山东省淄博市鲁山林场第五营林区，地理坐标:36°19'28″N，118°09'56″E。该地区季风气候明显，属暖温带季风区域大陆性气候。低山地貌，土壤类型为棕壤和褐土。该林场自2000 年开始，每年对部分中幼龄刺槐林进行人工抚育［1］。

2 试验方法

2.1 样地设置

在立地类型、林分密度、林相相对一致的6 a 生刺槐人工林中设置样地，共设置标准地6块，在抚育林分和未抚育林分各布设3 块，每块标准地面积667 m2。抚育样地内对林木进行修枝抚育，对照样地不做任何处理。

2.2 调查方法

分别在2002 年、2006 年、2010 年和2014年，按5 点选样法进行调查，设置面积为20 cm×20 cm 的小样方5 个，即在每个样地中心点及四角处各设置1 个。在小样方内完全收集枯落物的未分解层和半分解层，分别装入塑料袋中，即刻扎紧袋口，做好标记，带回试验室进行测定［2，3］。

2.3 测定指标

2.3.1 枯落物层的含水量

在室内，称量所采集枯落物样品的自然湿重，然后放入烘干箱(80℃)中烘干8 h，充分干燥后称重，计算其单位面积干物质储量。

2.3.2 枯落物层的最大持水量和最大持水率

采用室内浸泡法测定。将枯落物烘干称重后全部装入备好的细纹纱布袋中，再将纱布袋完全浸泡于清水中24 h，取出枯落物称重，计算枯落物最大持水量和最大持水率［4～7］。

枯落物最大持水量 =浸泡24 h 后枯落物质量－枯落物烘干重

枯落物最大持水率(%)=(浸泡24 h 后枯落物质量－枯落物烘干重)/枯落物烘干重×100%

2.3.3 数据处理

根据测定数据，计算出对照样地和抚育样地分别在2002 年、2006 年、2010 年、2014 年林地枯落物层最大持水量和最大持水率，采用SPSS13.0 统计分析程序对数据进行分析处理，P ＜0.05 为差异显著，具有统计学意义。

3 结果与分析

3.1 抚育对刺槐林地枯落物层最大持水量的影响

3.1.1 抚育对未分解层最大持水量的影响

根据各样地、各年份枯落物未分解层最大持水量的测定数据作直方图，结果见图1。

图1 刺槐林抚育样地与对照样地枯落物未分解层最大持水量Fig.1 The litter undecomposed layer maximum water holding capacity of Robinia pseudoacacia forest tending and control sample plot

图2 刺槐林抚育样地与对照样地枯落物半分解层最大持水量Fig.2 The litter half decomposed layer maximum water holding capacity of Robinia pseudoacacia forest tending and control sample plot

从图1 中可以看出，2002 年对刺槐林进行抚育后，随着林木的生长，抚育样地和对照样地枯落物未分解层的最大持水量均呈现梯度升高趋势，而抚育样地升高幅度更明显。与2002 年相比，2014 年时，抚育样地最大持水量升高了44.47%，而对照样地最大持水量仅升高了18.32%。对抚育样地和对照样地枯落物未分解层最大持水量的统计结果表明，2002 年和2006 年时，抚育样地和对照样地的最大持水量均无显著性差异;2010 年时，抚育样地的最大持水量为9.17 t·hm－2，高于对照样地的7.78 t·hm－2，两 者 差 异 达 到 显 著 水 平(P ＜0.05);2014 年时，抚育样地和对照样地的最 大 持 水 量 分 别 为 10. 59 t·hm－2和8.33 t·hm－2，两 者 差 异 呈 现 极 显 著 水 平(P ＜0.01)。开展森林抚育可有效提高刺槐林地枯落物未分解层的最大持水量。3.1.2 抚育对半分解层最大持水量的影响

根据各样地、各年份枯落物半分解层最大持水量的测定数据作直方图，结果见图2。

从图2 中可以看出，2002 年对刺槐林进行抚育后，随着林木的生长，抚育样地和对照样地枯落物半分解层的最大持水量均呈现梯度升高趋势，而抚育样地升高幅度更明显。与2002 年相比，2014 年时，抚育样地最大持水量升高了36.29%，而对照样地最大持水量仅升高了14.30%。对抚育样地和对照样地枯落物半分解层最大持水量的统计结果表明，2002 年和2006 年时，抚育样地和对照样地的最大持水量均无显著性差异;2010 年时，抚育样地的最大持水量为9.34 t·hm－2，高于对照样地的8.08 t·hm－2，两者差异达到显著水平(P ＜0.05);2014 年时，抚育样地和对照样地的最大持水量分别为10.74 t·hm－2和8.63 t·hm－2，两者差异呈现极显著水平(P ＜0.01)。开展森林抚育可有效提高刺槐林地枯落物半分解层的最大持水量。

3.2 抚育对刺槐林地枯落物层最大持水率的影响

3.2.1 抚育对未分解层最大持水率的影响

根据各样地、各年份枯落物未分解层最大持水率的测定数据作直方图，结果见图3。

图3 刺槐林抚育样地与对照样地枯落物未分解层最大持水率Fig.3 The litter undecomposed layer maximum water holding ratio of Robinia pseudoacacia forest tending and control sample plot

从图3 中可以看出，2002 年对刺槐林进行抚育后，随着林木的生长，抚育样地和对照样地枯落物未分解层的最大持水率均呈现梯度升高趋势，而抚育样地升高幅度更明显。与2002 年相比，2014 年时，抚育样地最大持水率升高了20.99%，而对照样地最大持水率仅升高了14.52%。对抚育样地和对照样地枯落物未分解层最大持水率的统计结果表明，2002 年和2006年时，抚育样地和对照样地的最大持水率均无显著性差异;2010 年时，抚育样地的最大持水率为215.83%，高于对照样地的204.23%)，两者差异达到显著水平(P ＜0.05);2014 年时，抚育样地和对照样地的最大持水率分别为236.70%和218.46%，两者差异呈现极显著水平(P ＜0.01)。开展森林抚育可有效提高刺槐林地枯落物未分解层的最大持水率。

3.2.2 抚育对刺槐林地枯落物半分解层最大持水率的影响

根据各样地、各年份枯落物半分解层最大持水率的测定数据作直方图，结果见图4。

图4 刺槐林抚育样地与对照样地枯落物半分解层最大持水率Fig.4 The litter half decomposed layer maximum water holding ratio of Robinia pseudoacacia forest tending and control sample plot

从图4 中可以看出，2002 年对刺槐林进行抚育后，随着林木的生长，抚育样地和对照样地枯落物半分解层的最大持水率均呈现梯度升高趋势，而抚育样地升高幅度更明显。与2002 年相比，2014 年时，抚育样地最大持水率升高了23.12%，而对照样地最大持水率仅升高了13.78%。对抚育样地和对照样地枯落物半分解层最大持水率的统计结果表明，2002 年和2006 年时，抚育样地和对照样地的最大持水率均无显著性差异;2010 年时，抚育样地的最大持水率为226.75%，高于对照样地的209.93%)，两者差异达到显著水平(P ＜0.05);2014 年时，抚育样地和对照样地的最大持水率分别为247.32%和223.48%，两者差异呈现极显著水平(P ＜0.01)。由此可见，开展森林抚育可有效提高刺槐林地枯落物半分解层的最大持水率。

4 结论与讨论

本课题主要探讨了鲁山林场2002 ～2014年开展人工抚育对刺槐人工林地枯落物层持水能力的影响。通过对抚育样地和对照样地枯落物层调查资料进行整理汇总，分析十二年间刺槐林地枯落物层最大持水量和最大持水率的变化趋势，结果表明:随着林木的生长，抚育样地和对照样地枯落物层的最大持水量和最大持水率均呈现梯度升高趋势，而抚育样地升高幅度更明显。抚育当年与4 a 后，抚育样地和对照样地的枯落物层最大持水量和最大持水率相比均无显著性差异;抚育8 a 后，两者差异达到显着水平(P ＜0.05);抚育12 a 后，两者差异达到极显着水平(P ＜0.01)。

开展抚育可以有效地提高刺槐林枯落物层的持水能力，促进林分的健康发育，特别是在涵养水源、保持水土、减少地表径流、保持林内水分和湿度等方面的水文效应十分明显。开展抚育后使刺槐林内生长空间增大，林内透光度增加，林地枯落物逐年增多，使刺槐林枯落物层的持水能力有了较大提高。本研究为制定刺槐中幼龄林更加科学的抚育措施、进一步提高林地生产力提供理论依据和参考。

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