浑河上游典型森林植被水源涵养功能研究

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水源涵养功能是森林生态系统服务功能的重要组成部分。浑河流域的上游主要分布在辽东山区,是辽宁省大伙房水库的重要水源地(占大伙房水库入库水量的近52.7%),对区域水生态功能的维持与发挥至关重要。为了解该区域不同类型森林植被水源涵养功能的差异,以浑河上游的落叶松与阔叶树的混交林(落叶松混交林)、红松与阔叶树的混交林(红松混交林)、阔叶混交林、红松人工林和落叶松人工林等五种典型森林植被类型为研究对象,于2014年5-10月测定不同林型林冠层对降雨的再分配、枯落物层持水和土壤层的蓄水能力,以期为浑河上游水源涵养林建设和水生态功能恢复提供科学依据。主要结论如下:  林冠层对降雨的再分配特征:(1)各林型穿透雨量随林外降雨量的增大而增大,二者呈显著的线性相关关系(Y=aX+b),其中红松混交林与红松人工林的穿透雨量最大,其次是阔叶混交林,落叶松混交林与落叶松人工林的穿透雨量最低;同时各林型穿透雨率均随林外降雨量的增大而增大,但二者呈显著的对数函数关系(Y=alnX+b),同样是红松混交林、阔叶混交林与红松人工林的穿透雨率较大,落叶松混交林与落叶松人工林的穿透雨率较低。  (2)各林型树干茎流量均随林外降雨量的增大而增大,二者呈显著的线性相关关系(Y=aX+b),表现为红松混交林>阔叶混交林>落叶松混交林>红松人工林>落叶松人工林;各林型树干茎流率均与林外降雨量呈显著的对数函数关系(Y=alnX+b),随林外雨量的增大而增大,各林型树干茎流率分别为红松混交林(32.12%)、落叶松混交林(15.44%)、阔叶混交林(15.25%)、红松人工林(5.33%)、落叶松人工林(4.40%)。  (3)各林型林冠截留量均随林外降雨量的增大而增大,呈显著的线性相关关系,表现为落叶松人工林>红松人工林>落叶松混交林>阔叶混交林>红松混交林;研究期间,该区域的降雨多为小雨和中雨,各林型林冠截留率均较高,针叶人工林的林冠截留能力(77.47~80.66%)高于落叶松混交林(69.91%)和阔叶混交林(65.17%),红松混交林的林冠截留能力最低(37.35%),修枝处理后,相同降雨条件下,树干茎流量增大。  枯落物层持水特征:不同林型枯落物现存量为16.1~37.7 t/hm2,有效拦蓄量为36.31~83.39 t/hm2;针阔混交林(落叶松混交林和红松混交林)枯落物有效拦蓄量高于阔叶混交林、人工针叶林(落叶松人工林和红松人工林),针阔混交林的半分解枯落物现存量及持水量(持水率)所占比例明显高于人工针叶林、阔叶混交林,枯落物未分解层和半分解层持水量与浸泡时间呈显著的对数函数关系:W=Alnt+B;枯落物的持水能力受季节因素影响,人工针叶林夏季持水能力最强,针阔混交林秋季持水能力最强。  土壤层的蓄水特征:针阔混交林的土壤非毛管孔隙度、总孔隙度、非毛管蓄水量均高于阔叶混交林、人工针叶林;各林型土壤层的持水能力受季节因素影响,各林型均表现为春季和夏季的持水能力大于秋季;土壤入渗速率随着土层深度的增加而逐渐减小,各层土壤入渗速率和时间关系符合幂函数方程:F=at-b。  水源涵养功能评价:采用综合评价法,利用林冠截留量、枯落物持水量和土壤蓄水量等特征量化水源涵养功能的高低;依据枯落物有效拦蓄量与土壤非毛管蓄水量评价五种典型水源涵养林的水源功能:针阔混交林的总蓄水量最高(1025~1341 t/hm2),其次是阔叶混交林(823.36 t/hm2),人工针叶林最低(422~609t/hm2)。  综上所述,浑河上游水源地保护区内不同林型的水源涵养功能具有较大的差异,针阔混交林具有较好的涵养水源能力,因此建议在水源涵养林培育过程中将针阔混交林作为培育目标林分,并采取适当的结构调控措施,将现有人工针叶水源涵养林调整为针阔混交林,以充分发挥森林的水源涵养功能。
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