晋西黄土丘陵沟壑区不同森林植被生态水文功能研究

赵俊伟

(山西省林业和草原局核算中心，山西 太原 030001)

森林涵养水源的生态功能是森林植被与立地条件长期综合作用的结果，与其密切相关的因素主要有植被类型及郁闭度(盖度)、枯枝落叶层现存量及分解程度、土壤理化性质等[1]。晋西黄土丘陵沟壑区植被覆盖率低，水土流失严重，笔者对其主要植被类型的生态水文功能进行了研究，以期为该区域的植被建设和森林生态服务功能评估提供参考依据。

1 研究区概况

晋西黄土丘陵沟壑区位于山西省西部、吕梁山西侧，西以黄河为界与陕西省相邻，总面积约132.40×10 hm2。本研究根据不同植被类型在山西省临县布设5个标准地，标准地基本情况见表1。临县属温带大陆性季风气候，冬季寒冷少雪，春季干旱多风，夏季雨量集中。年均气温8.8 ℃，年均降水量450 mm～500 mm，年蒸发量2 149.8 mm，年日照时数2 807 h，无霜期160 d。植被分区属暖温带落叶阔叶林。

表1 标准地基本情况

2 研究方法

2.1 土壤样品采集及物理性质测定

2017年，在每块标准地内设置3个土壤剖面，按0 cm～20 cm、20 cm～40 cm、40 cm～60 cm、60 cm～80 cm、80 cm～100 cm深度分5层采集土样。用烘干法测定土壤含水量，用环刀法测定土壤容重和孔隙度[2]。

2.2 凋落物干重和持水量的测定

2017年，在每块标准地内沿对角线设25 cm×25 cm的小样方5个，测量枯落物层的厚度并收集样方中所有枯落物。带回实验室内烘干称重，用浸水法测定枯落物的最大持水量和最大持水率[3]。

2.3 数据处理方法

数据处理及统计分析在Excel软件和Forsta软件中完成。

3 结果与分析

3.1 不同植被类型样地的土壤生态水文功能

不同植被类型样地的土壤物理性质见第37页表2。

由表2可知，同种植被类型样地的土壤含水量随土层深度的增加而降低，同一土层深度不同植被类型样地的土壤含水量变化规律不明显。不同植被类型样地的土壤平均含水量差异显著(p<0.05)，其中，辽东栎样地土壤含水量最高，为32.8%；沙棘样地土壤含水量最低，为2.0%。不同植被类型样地的土壤容重差异较大，其中，华北落叶松样地土壤容重最小，为0.68 g/cm3；沙棘样地土壤容重最大，为1.43 g/cm3。就表层土壤容重来看，杨树样地最大，达1.42 g/cm3；沙棘样地次之，为1.41 g/cm3；华北落叶松样地最小，只有0.62 g/cm3。不同植被类型样地的总孔隙度相近，其中，油松样地最大，表层土壤总孔隙度达52.98%。辽东栎样地的非毛管孔隙度最大，沙棘样地的最小。

3.2 不同植被类型样地的枯落物生态水文功能

笔者以油松样地和辽东栎样地为例，研究了不同植被类型的枯落物持水能力，结果见第37页表3。

由表3可知，辽东栎样地的枯落物干重高于油松样地，两者分别为117.89 t/hm2和77.6 t/hm2；而枯落物厚度则是油松样地明显大于辽东栎样地，两者分别为7.0 cm和4.7 cm。2个样地的枯落物干重和厚度均表现为半分解层小于未分解层和完全分解层。油松样地和辽东栎样地的枯落物最大持水率分别为152.91%和199.16%，差异明显。油松样地和辽东栎样地的枯落物最大持水量分别为118.7 t/hm2和234.6 t/hm2，后者接近于前者的2倍。

4 结论与讨论

本研究结果表明，同种植被类型样地的土壤含水量随土层深度的增加而降低，同一土层深度不同植被类型样地的土壤含水量变化规律不明显。土壤容重以沙棘样地最大，杨树样地次之，华北落叶松样地最小；总孔隙度以辽东栎样地最大，油松样地次之，杨树样地最小；非毛管孔隙度以辽东栎样地最大，油松样地次之，华北落叶松、杨树和沙棘样地较小。整体来看，土层越深，土壤容重越大。

油松样地和辽东栎样地的枯落物最大持水率分别为152.91%和199.16%，这可能与不同植被的叶片质地有关。辽东栎样地和油松样地的枯落物最大持水量分别为118.7 t/hm2和234.6 t/hm2，说明枯落物层具有良好的含蓄水源作用。

表2 不同植被类型样地的土壤物理性质

表3 不同植被类型样地的枯落物持水能力