福建柏不同密度人工林水源涵养功能研究

王庭雄

摘 要：对初植密度为1260、1665、2505、3330株/hm2的福建柏人工林持水量进行测定，结果表明：林冠层的持水量大小顺序为2505株/hm2>3330株/hm2>1665株/hm2>1260株/hm2，活地被物层的持水量为1260株/hm2>1665株/hm2>2505株/hm2>3330株/hm2，枯枝落叶层的持水量为3330株/hm2>2505株/hm2>1665株/hm2>1260株/hm2，土壤层和林分的持水量均为2505株/hm2>1665株/hm2>3330株/hm2>1260株/hm2。林分持水量主要由土壤层持水量决定，从水源涵养角度考虑，福建柏造林密度以1665～2505株/hm2为宜。

关键词：福建柏;造林密度;持水量;水源涵養

中图分类号 S791.43文献标识码 A文章编号 1007-7731（2020）22-0080-02

森林不仅具有吸碳释氧、净化空气的作用，而且由于森林拥有庞大的地下根系，可以吸收、贮藏水分，具有强大的涵养水源和保持水土的功能，既能有效降低泥沙流、滑坡和水土流失等自然灾害的发生，又能提供充足的水源满足人类的饮用、灌溉和发电等用途[1]。森林的密度和组成不同，林冠层、下木活地被物层和凋落物层结构会存在差异，从而引起森林群落涵养水源功能的差别[2]。福建柏是福建中南部山区主要的造林树种，具有生长快、干形好、材质优良和树体优美等特征，被当地林业生产部门和林农广泛栽种[3]。密度是影响森林生长及其环境的主要因素，不同密度的森林，其地上部分和地下部分结构及生物量均不同，从而造成森林的水源涵养能力的差别。笔者在福建省罗源国有林场开展福建柏不同密度人工林水源涵养功能研究，筛选出涵养水源能力强的密度，为福建柏人工林的合理经营提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况 试验地位于福建省罗源国有林场罗汉洋工区001林班07大班040小班，属于亚热带海洋性季风气候，年平均气温19.0～21.0℃，年平均降雨量1645mm左右，年平均相对湿度85%，有霜天数极少。试验地土壤为山地红壤，土层厚度约80cm，土壤pH<7，立地类型为Ⅲ类地，海拔560～610m，坡度20°，坡向东北。林下植被主要有福建青冈、狗脊、野牡丹、芒萁骨、黄瑞木、桃金娘等。

1.2 试验设计 设置4种福建柏造林密度，分别为1260、1665、2505、3330株/hm2;试验小区沿上、中、下坡随机设计，3次重复，每个小区400m2，共12个小区。

1.3 测定项目及方法 地上部分涵养水源功能测定：林冠层按随机原理抽取带叶的标准枝条，采用浸水法称量求算;林下植被层和死地被物层采用样方收获法和浸水法称量求算[4]。地下部分涵养水源功能测定：每样地按“之”字形路线随机确定5个土壤剖面，采取环刀法采集0～20cm和20～40cm的原状土测定水分物理性状[5，6]。

2 结果与分析

2.1 不同密度的福建柏人工林地上部分水源涵养功能 森林生态系统中的地上部分垂直空间由林冠层、活地被物层和枯枝落叶层组成。当降雨进入林冠层时，该层的枝叶和树皮会吸收部分水分。

2.1.1 林冠层 由表1可知，不同密度的福建柏林分，林冠层所吸收的水分存在一定差别，密度为2505株/hm2的林分林冠层持水量最大，达到17.036t/hm2;其次是密度为3330株/hm2的林分，林冠层持水量为16.616t/hm2;密度为1260株/hm2的林分林冠层持水量最小，为15.653t/hm2。

2.1.2 林下活地被物层 林下活地被物层由灌木和草藤本组成，该层的持水量包括了灌木枝叶和草茎叶的持水量2个部分。由表2可知，随着密度的增大，林下植被层的持水量降低。造林密度为1260株/hm2的林分林下植被层的持水量最大，达到1.025t/hm2;造林密度为3330株/hm2的林分林下植被层的持水量最小，仅为0.769t/hm2。密度大的林分中林下植被的生物量小，因此持水量也小;密度小的林分中林下植被发育茂盛，植被的数量和生物量都比较多，因此持水量大。

2.1.3 枯枝落叶层 从不同密度林分的枯枝落叶层持水情况来看（见表3），密度大的林分枯枝落叶层的持水量大，如密度为3330株/hm2的林分中枯枝落叶层的持水量达0.206t/hm2;而密度小的林分枯枝落叶层的持水量比较小，如密度为1260株/hm2的林分中枯枝落叶层的持水量为0.107t/hm2。随着密度的增大，林分中枯枝落叶层的持水量增大，这是由于密度大的林分中枯枝落叶的量要多于密度小的林分，因此枯枝落叶层的持水量也就比较大。

2.2 不同密度福建柏人工林土壤的水源涵养功能 由表4可知，随着林分密度的增大，土壤的毛管持水量、非毛管持水量和饱和持水量均逐渐增加，到密度为2505株/hm2时，土壤持水量达到最大，然后密度再增加，林分土壤的持水量开始下降。密度为2505株/hm2的林分土壤层的持水量达到1596.21t/hm2，跟土壤层持水量最小的林分（密度为1260株/hm2）相比提高了28.8%。低密度林分地上林木数量少，降雨会直接冲击土壤，土壤表层容易发生径流，使土壤板结，破坏土层结构，进而影响了土壤涵养水源的功能，因此持水量较小;随着密度的增大，地上林木数量增多，降雨对土壤的直接冲击力变小，因此土层的持水量随之增加。但密度过大，不利于土壤中有益生物活动及其对土壤良好结构形成的促进作用，也影响了土壤的持水能力。

2.3 不同密度福建柏人工林持水能力 由表5可知，不同密度福建柏人工林持水量的大小顺序为2505株/hm2>1665株/hm2>3330株/hm2>1260株/hm2，说明造林密度为2505株/hm2的林分水源涵养功能最强，造林密度为1260株/hm2的林分水源涵养功能最弱。

3 结论与讨论

通过对造林密度为1260、1665、2505、3330株/hm2的福建柏人工林的林冠层、植被层、枯枝落叶层和土壤层的持水量进行测定，结果表明：造林密度为2505株/hm2的林分持水量最大、水源涵养功能最强，造林密度为1260株/hm2的林分持水量最小、水源涵养功能最弱。

在林分持水量中，土壤的持水量占比最大，达到98%以上，而地上部分的持水量占比不到2%，因此土壤的水源涵养能力就反映了林分的持水能力。林分密度不同，地上部分结构、地下空间根系分布均存在差别，影响了对降雨的吸收、储藏，进而导致水源涵养功能存在差别。从涵养水源、保持水土的角度考虑，福建柏人工造林的初植密度以1665～2505株/hm2较为适宜。

参考文献

[1]沈国舫.森林培育学[M].北京：中国林业出版社，2001.

[2]郑郁善.杉木毛竹混交林水文效应研究[J].福建林学院学报，1995，5（4）：325-330.

[3]高兆蔚.珍贵用材树种—福建柏[J].福建林业科技，1994，21（2）：62-66.

[4]郑郁善.福建含笑杉木混交林水源涵养功能差异研究[J].福建林学院学报，1997（2）：126-130.

[5]张万儒.森林土壤定位研究方法[M].北京：中国林业出版社，1986：1-45.

[6]国家标准局.森林土壤标准分析方法[M].北京：中国标准出版社，1987：1-28.

（责编：徐世红）