梁世兴　孟祥嵩　刘海翔　杨新兵　郭建军

摘要 为了解坡位对枯落物持水特征的影响，采用样地调查和室内浸泡法对油松林不同坡位枯落物持水特性进行研究。结果表明：枯落物蓄积量和自然含水率坡下>坡上，枯落物持水量随时间呈对数关系，枯落物吸水速率随时间增加而减小，呈指数关系;枯落物最大持水量、有效拦蓄量和有效拦蓄率均为坡上>坡下。综合对比得出油松林坡下枯落物持水性能优于坡上。

关键词 冀西北;枯落物;坡位;枯落物水文

中图分类号：S791.254文献标识码：Adoi：10.13601/j.issn.1005-5215.2022.04.008

Effect of Slope Position on Water-holding Characteristics of Litter in Pinus tabulaeformis Forest in Northwest Hebei

Liang Shixing Meng Xiangsong Liu Haixiang Yang Xinbing Guo Jianjun

（1.Zhuolu Forest Farm of Zhangjiakou，Zhangjiakou 075600，Hebei;2. College of Forestry，Hebei Agricultural University，Baoding 071000，Hebei;3. Saibei Forest Farm of Zhangjiakou City （State-owned Forest Farm Administration Office of Zhangjiakou City），Zhangjiakou 075000，Hebei）

AbstractSlope position is an important factor affecting the characteristics of water holding capacity of litter. In this paper，the characteristics of water holding capacity of litter in different slope positions of Pinus tabulaeformis were studied by sampling investigation and indoor soaking method. The results showed that the volume and natural water content of litter under slope were higher than those of litter on slope. The water capacity of litter showed a logarithmic relationship with time. The water absorption rate of litter decreased exponentially with the increase of time. The maximum water holding capacity，effective storage capacity and effective storage rate of litter were up-slope>down-slope. The results showed that the water holding capacity of litter under slope was better than that on slope in P.  tabuliformis forest.

Key wordsnorthwest Hebei;litter;slope;litter hydrological

森林枯落物對降水的截持、水分的吸收、地表径流的减缓、土壤组成的改善等具有重要作用，是评价林分水土保持功能的重要指标[1]。由于树种组成、立地条件、干扰因素等的差异，形成不一样的森林枯落物水文特性。董辉等[2]对东莞市5种生态公益林的最大持水量、有效拦蓄量研究表明，湿地松-九节林>马占相思-岭南山竹子林>浙江润楠-豺皮樟林>木荷-油茶林>桉树-鹅掌柴林。杜雪等[3]研究表明，随采伐强度增加，枯落物未分解层和分解层最大持水量和有效拦蓄量均呈现降-升-降的规律，而半分解层则表现为升-降-升的趋势。王安宁等[4]对冀北木兰围场沙坡荒地不同坡位黄柳沙障内枯落物研究发现，不同坡位枯落物蓄积量、自然含水率差异不明显，枯落物持水和吸水随时间变化趋势相同。目前大多数有关枯落物持水性能的研究仍集中在不同林分之间的差异性研究上，但关于影响枯落物持水性能的坡位因素研究较少。为探究坡位对水源保护林枯落物持水性能的影响，本文选取张家口市涿鹿林场营造最多的水源保护林树种油松（Pinus tabuliformis）为对象，研究坡位对枯落物持水性能的影响，以期为当地水源保护林的经营提供科学依据。

1 研究区概况

涿鹿县地处39°40′—40°39′ N，114°55′—115°31′ E，位于张家口市东南部，属于太行山余脉与燕山山脉交汇处，是官厅水库主要汇水区和北京周边重要生态区。海拔500～2 800 m，属温带大陆性季风气候，年均降水量372.7 mm，夏季短暂炎热、多雨，秋冬季较长，有较长的霜冻期，年均气温9.1 ℃，极端高温39.2 ℃，极端低温-23.9 ℃。土壤类型以褐土为主。植被类型以落叶阔叶林、针阔混交林为主。主要造林树种以油松、华北落叶松（Larix principis-rupprechtii）为主。

2 研究方法

2.1 标准地设置

在涿鹿林场寇家沟林区选择人工油松纯林，样地规格50 m×50 m（垂直投影面积），记录样地的地理因子和测树因子（坡度32°，海拔1 420 m，平均胸径16.2 cm，平均树高9.4 m，郁闭度0.5）。在样地内坡上和坡下分别随机选取3个1 m×1 m的样方（坡上和坡下水平距离约为40 m），用钢尺测量枯落物分解层和半分解层厚度，并分别搜集装入塑封袋带回室内称质量。将取回的枯落物样品自然风干后用于测定枯落物持水性能。取部分样品置于80 ℃烘箱中烘干至恒质量，称量结果即为枯落物干质量，计算枯落物蓄积量。E19B0AF6-8299-42FC-A669-1A3563D4FA1A

2.2 枯落物持水性能测定

运用室内浸泡法测定。将风干枯落物取样称质量，装入1 mm×1 mm孔隙的尼龙网袋中，做好标记，放入盛有清水的桶中，样品要完全浸没，分别测定浸泡0.5、1、2、4、6、8、24 h的质量变化，按文献[5]计算各浸泡时间枯落物持水量、持水率、有效拦蓄量、有效拦蓄率及吸水速率。

用Excel和SPSS 19.0软件对数据进行统计分析和制图。

3 结果与分析

3.1 不同坡位油松枯落物蓄积量和自然含水率差异

枯落物蓄积量受林分结构、枯落物分解速率、气象、人为活动等因素的影响[6]。由表1可知：不同坡位油松林枯落物的厚度坡下（6.40 cm）>坡上（5.93 cm），蓄积量坡下（5.2 t·hm^-2）>坡上（2.8 t·hm^-2），自然含水率坡下（11.02%）>坡上（8.58%）。坡下枯落物蓄积量和自然含水率均高于坡上枯落物。一般来说，枯落物层越厚，其蓄积量越大，坡下油松林枯落物厚度大于坡上，故其蓄积量也大于坡上。

3.2 不同坡位油松枯落物持水过程

3.2.1 枯落物持水量

枯落物持水量与浸水时间的关系也能反映出枯落物的持水特性，通常来说，枯落物持水量与浸水时间呈对数关系[7]。由图1可知，油松林坡下坡上枯落物持水量随浸水时间变化趋势均呈现对数关系，在0～24 h内持水量增长速度随时间增加逐渐变缓，但坡下枯落物持水量整体大于坡上枯落物。

3.2.2 枯落物吸水速率

枯落物的吸水速率能反映枯落物的水土保持、拦截径流的能力。由图2可知，不同坡位的枯落物吸水速率和浸水时间的变化趋势基本一致，即枯落物的吸水速率随时间增加逐渐降低，前4 h吸水速率下降强烈，随时间增加下降速度逐渐减缓。且枯落物吸水速率與浸水时间呈指数函数关系。坡下枯落物与坡上枯落物吸水速率几乎没有差异，但坡下枯落物稍微略高于坡上。

3.3 不同坡位油松枯落物持水能力比较

枯落物的持水能力通常由持水率和持水量体现。由图3可知，枯落物的最大持水率坡下>坡上，枯落物平均最大持水率坡下>坡上，枯落物最大持水量坡下>坡上，总最大持水量坡下>坡上。枯落物持水能力与蓄积量呈正相关关系，这符合枯落物蓄积量的变化规律。

3.4 不同坡位油松枯落物有效拦蓄能力比较

有效拦蓄量和有效拦蓄率可以反映枯落物的实际拦蓄能力。由图4可知，油松林枯落物有效拦蓄率坡下>坡上，枯落物有效拦蓄量坡下>坡上。坡下枯落物的拦蓄能力高于坡上。

4 结论与讨论

森林枯落物厚度和蓄积量与林分的生产能力和分解能力有关，一般来说，枯落物厚度越大，蓄积量越大，森林的水源涵养能力越好。本研究显示，涿鹿林场油松林坡下枯落物厚度大于坡上枯落物，坡下枯落物蓄积量大于坡上，和剪文灏等[8]的研究相似。可能原因是坡下草本植物更多，植被覆盖度更高，枯落物更易聚集。

枯落物自然含水率代表自然状态下枯落物的持水能力，其受气候、坡位、枯落物蓄积量等的影响。本研究显示，涿鹿林场油松林坡下枯落物自然含水率大于坡上，符合坡下枯落物自然含水率更大的规律。枯落物的持水量和吸水能力与枯落物蓄积量、自然含水率和分解速率有关[9]。本研究表明，涿鹿林场油松林坡下枯落物持水量和吸水速率均大于坡下，且持水量增长速度与吸水速率随时间增加逐渐减小，这与孙萌等[9]的研究结果相似。从拦蓄能力看，涿鹿林场油松林坡下枯落物有效拦蓄率和有效拦蓄量均大于坡上，符合前文坡下枯落物蓄积量和吸水能力均大于坡上的结论。

冀西北油松水源涵养林枯落物的蓄积量、自然含水率、最大持水量、有效拦蓄量、有效拦蓄率均为坡下>坡上。坡下的枯落物持水特性更好，可以更好地发挥枯落物的水文效应。且坡下距离人类活动场所更近，在今后的森林经营中要更加注重保护，减少人为活动的破坏，以期可以提供更好的森林水源涵养能力。

参考文献：

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[4] 王安宁，蔺鑫，穆枫，等. 冀北木兰围场沙荒坡地不同坡位黄柳沙障内枯落物的持水性能[J].北京林业大学学报，2018，40（1）：98-107

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[8] 剪文灏，李淑春，陈波，等. 冀北山区三种典型森林类型枯落物水文效应研究[J].水土保持研究，2011，18（5）： 144-147

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