青海云杉造林密度与水源涵养功能的响应关系①

周有林

（青海省海东市互助县林木种苗站 青海海东 810599）

造林是一项需要长期维护的工程，所以要熟练掌握种植树木的特点。如青海云杉的种植，其生长周期较长，喜欢湿润、清凉的地区，由于固土能力较强，所以土地贫瘠、轻酸度的土壤都可以种植云杉。在其涵养水源与造林时，只要掌握好个中关系，掌握相应种植技术，造林效果就会非常明显，利用价值很高。

水源涵养是探究森林生态系统的重要参数，在我国部分干旱地区，水源涵养功能主要为森林蓄水、保水能力。然而在雨水较充沛的林地，其水源涵养功能可以参考其保水及固沙功能[1]。本文通过样本对树木、森林进行长期的检测及测量，将对青海云杉的水源涵养与不同林种配置进行多角度的研究。

1 材料与方法

1.1 青海研究区域概况

本文将对青海玉树县内的云杉林进行研究。青海为大陆性高原气候，年均气温为3.8 ℃，平均风速2.3 m/s，年降水量为500 mm，全年无霜，多地土壤为山地，主要是棕褐土与栗钙土。将该流域内的林龄为15～17年的青海云杉林作为研究对象，其多数分布在海拔2 500～2 600 m的地区，长势较良好，极少数出现枯木现象，因此，青海云杉林是高寒山区造林的代表。

1.2 研究方法

选取不同密度的树木，记录样地的地理条件，包括相关经纬度、山地坡度、植被覆盖情况等信息，对树木进行林龄的测量，如树木高度、冠幅、株数等，利用相关的草木面积，记录不同林木中的持水能力。需在不同的样地中挖入2个50～60 cm深的土壤坑，分3次进行土壤测试。样地基本情况见表1。

表1 样地基本情况

1.3 土壤性质测试

利用不同的林木对其进行挖坑处理，按照0～20、20～40、40～60 cm进行3层取样测试，常规方式是利用烘干称量及浸水烘干等方式，测量土壤中饱和水的能力、其中包括容重能力、土壤孔隙密度等。

1.4 植被持水能力测评

根据不同落物蓄积能量测定，其样地可以选取3个1 m×1 m的草本样，对其枯落物的厚度进行测量，再用烤箱对其进行8～12 h烘干，保持温度为80 ℃左右，称其重量，才能确保相关枯落物的蓄积量，在烘烤结束后装置尼龙袋中，用清水浸泡24 h，测出最大的持水量。具体计算公式如下。

说明：Wt为土壤饱和蓄水量（m3/hm2）；Wo为土壤非毛管蓄水量（m3/hm2）；Wc为土壤毛管蓄水量（m3/hm2）；Pt为土壤总孔隙度（%）；Po为土壤非毛管孔隙度（%）；Pc为土壤毛管孔隙度（%）；h为土层厚度。

2 结果与分析

2.1 枯落物层及林下草本水源涵养功能

根据枯落物进行水源涵养功能的测试，其主要测试原因，是根据枯落物的类型、组成、分解状况等因素，对目前草本的降水、土壤水分蒸发等内容进行测算。由表2可知，持水能力的强弱与森林类型及枯落物蓄积量有很大关系，根据7种青海云杉不同的造林密度，得出相应枯落物蓄积量范围为0.73～2.45 t/hm2，其中，1 725株/hm2密度下的枯落物蓄积量最大，2 319株/hm2密度下的枯落物蓄积量最小；枯落物最大持水率的变化范围为165.43%～326.76%；不同造林密度下的枯落物最大持水量范围为 1.78～7.65 m3/hm2。因此，枯落物蓄积量与造林密度有密不可分的关系，不同造林密度下的枯落物持水率随之增加，枯落物最大持水量的变化与枯落物蓄积量不尽相同。这说明枯落物最大持水依旧受枯落物蓄积量与枯落物持水率的影响[2]。

表2 青海云杉不同造林密度的枯落物持水性测试

由表3可知，不同造林密度下，草本生物量变化范围为0.63～2.34 t/hm2，密度为1 475株/hm2的林地拥有最高的草本生物量，而密度为2 319株/hm2的林地其草本生物量最低，这说明，草本持水能力与造林密度有着极大的关系；草本最大持水率的变化范围为185.43%～362.53%，持水率最高的造林密度为2 319株/hm2；草本最大持水量变化范围为1.93～7.21 m3/hm2。因此，草本持水率与草本种类有极大的关系，随着造林密度的增加，草本层的最大持水量会逐渐减小。

表3 青海云杉不同造林密度下的草本持水特性

2.2 土壤物理性质与水源涵养功能

土壤的性质与土壤的渗透与贮水有重要的关系，土壤的水源涵养功能则与相关的物理性质有更紧密的关系[3]。通过土壤的容重与孔隙度可以反映出相关土壤性质，这对于土壤蓄水与通气有更直接的作用，其好坏将直接呈现在土壤所含的肥力与作物生长情况上，不同的土壤由于性质的变化，所以造林密度也随之变化。由表4可知，不同造林密度下，土壤容重间的差异计算可根据F=7.54，p=9.32×10-4＜0.05，土壤容重的变化范围为1.46～1.14 g/cm3，容重最小的造林密度为1 575株/hm2，而容重最大的造林密度为1 350株/hm2；不同造林密度下的土壤总孔隙度间显著性差异F=4.48，p=0.01＜0.05，总孔隙度的变化范围为45.54%～55.13%；毛管孔隙中的水分在土壤中可以长期保存，更利于植物根系的吸收与蒸发，不同造林密度下，土壤毛管孔隙度间也有显著性差异F=4.36，p=0.01＜0.05，毛管孔隙度变化范围为43.23%～52.43%，2 319株/hm2造林密度下的土壤毛管孔隙度最大，1 350株/hm2密度土壤下的毛管孔隙度最小；非毛管孔隙能较快吸收降水并及时下渗，有利于水源涵养，非毛管孔隙度随造林密度的变化也存在显著性差异F=8.60，p=4.81×10-4＜0.05，变化范围为2.02%～5.26%，1 575株/hm2造林密度下的土壤非毛管孔隙度最大，1 350株/hm2密度下的土壤非毛管孔隙度最小。

表4 青海云杉不同造林密度与土壤物理性质

3 结论

林区中枯落物蓄积量是随着密度变化而变化的，其中，草本生物量会跟随造林密度增加而减小，高密度造林中，不同造林密度下的青海云杉林水源涵养功能，密度在1 575株/hm2的青海云杉林中，享有最好的水源涵养能力，其密度相当于当地2×3m2的造林规格。建议在今后造林中，合理规划造林密度，考虑造林技术，便于更好的发挥青海云杉林地的水源涵养能力。