全 文 ：Vol. 33 No. 3
Mar. 2013
第 33卷 第 3期
2013年 3月
中 南 林 业 科 技 大 学 学 报
Journal of Central South University of Forestry & Technology
收稿日期：2012-12-10
基金项目：林业公益性行业科研专项 (201104003)； 国家林业局公益性行业科研专项 ( 200904045) ；国家自然科学基金（31060114）；
云南省自然科学基金（2008ZC094M）
作者简介：赵知渊（1987-），男，硕士研究生，主要从事森林生态等研究； E-mail: zzyuanbo@126.com
通讯作者：杜阿朋（1979-），男，博士，助理研究员，主要从事森林生态等研究；E-mail: dapzj@163.com
桉树 Eucalyptus是我国华南地区最主要的纸
浆用材林树种之一 ,主要栽培于南方的广东、广西、
海南、福建、云南、贵州、湖南、江西等省区，
截止到 2011年 12月在中国种植面积已达 380万
hm2，仅次于巴西和印度 [1]，带来了巨大的社会经
济效益，已成为我国南方重要的造林树种。但由
于桉树人工林的发展和我国其他人工林一样都存
在树种单一、短轮伐期、多代连作等特点 [2-4]，桉
树林分被称为“抽水机”[5]，桉树人工林的经营中
也出现了土壤侵蚀加重 [6]、河川径流减少 [7-11]等许
多生态环境问题，这也已成为森林与环境、林业
可持续发展中备受关注的重大问题。
枯落物层作为地上生态系统及地下生态系
统的耦合部分，是森林生态系统中的重要结构，
对林内的水量分配和循环有着不可忽视的作用。
枯落物结构疏松，它不仅具有水源涵养能力、养
分供应能力、促进土壤生物活动强度、改善森林
土壤结构等重要作用，而且还能起到减小雨滴功
尾叶桉人工林枯落物及土壤持水性能的研究
赵知渊 1,2，舒清态 1，杜阿朋 2
（1.西南林业大学 林学院，云南 昆明 650224；2.国家林业局 桉树研究开发中心，广东 湛江 524022）
摘 要：通过对 10年生尾叶桉 Eucalyptus urophyla人工林林下枯落物的持水量、持水速率和土壤物理性质的取
样分析，研究了林下枯落物和土壤的持水性能。结果表明：该林分的枯落物储量为 14.15 t·hm-2，最大持水量为 3.07
mm，有效拦蓄水量为 1.90 mm，半分解层的最大持水率、最大持水量、有效拦蓄率和有效拦蓄水量均大于未分
解层；整个持水过程中，半分解层的持水量和持水速率一直大于未分解层；随着林下土壤深度的增加，土壤容
重逐渐增大，孔隙度减小，持水量也随之减小，其土壤持水能力与土壤容重和土壤层深度基本呈反比；由于人
工林内抚育经营活动较频繁，使枯落物分解迅速，而同时生物圈的活动对土壤的物理性质也产生着重要影响。
关键词：尾叶桉人工林；枯落物；土壤；持水性
中图分类号：S792.39 文献标志码：A 文章编号：1673-923X(2013)03-0098-05
Study on water holding capacity of litter and soil
in Eucalyptus urophylla plantations
ZHAO Zhi-yuan1, 2, SHU Qing-tai1, DU A-peng2
(1.College of Resources, Southwest Forestry University, Kunming 650224,Yunnan, China; 2. China Eucalypt Research Centre,
Zhanjiang 524022, Guangdong, China)
Abstract: Through sampling and determination of the litter’s water holding rate, water holding quantity and the physical properties of
the soil, the water holding capacity of 10-year-old Eucalyptus urophylla plantation’s litter and soil was studied. The results show that
the stands’ litter reserve was about 14.15 t • hm-2, maximum water holding quantity was 3.07 mm, effective impoundment of water was
1.90 mm, and semi-decomposed layer’s maximum water holding rate, maximum water holding quantity, effective impoundment rate and
effective impoundment quantity of water were greater than un-decomposed layer’s; the semi-decomposed layer’s water holding quantity
and water-holding rate has been being greater than the un-decomposed layer’s during the whole process of water holding; gradually, the
stands’ soil bulk density increased, the soil’s porosity reduced, the soil’s water holding capacity also decreased as the depth increased,
soil’s water holding capacity was inversely proportional with soil bulk density and soil layer’s depth basically; the tending operations
of the plantation was frequent, so its litter decomposed rapidly, while the biosphere activities also had an important impact on soil’s
physical properties.
Key words: Eucalyptus urophyla plantations; litterfall; soil; water holding capacity
99第 33卷 中 南 林 业 科 技 大 学 学 报
能、增强渗透能力、提高地表粗糙程度、降低地
表径流等，作为水分循环的一个环节维系着森林
水文生态的平衡 [12]。已有学者在不同区域对多
种森林类型枯落物的特性做了研究 [13-20]，桉树人
工林内有着丰富的枯枝落叶层，对林内的水量平
衡起着不可或缺的作用，周永文等 [13]对尾叶桉
Eucalyptus urophyla和马占相思 Acacia mangium等
几种林分内的枯落物和土壤的持水能力进行了对
比研究。林内土壤中的水分状况对林木的生长发
育 [21]和森林的生态功能都有重要影响，而土壤结
构和持水能力直接关系着林木根系生长及水肥吸
收 [22]。而相关研究表明了在生产过程中桉树人工
林内土壤物理性质发生的变化 [23]。
本研究以雷州半岛 10年生尾叶桉人工林为研
究对象，旨在揭示其枯落物层和土壤持水性能，
为桉树人工林大面积发展区域水资源承载能力评
价、林水调控提供理论指导和科学依据，以保障
桉树人工林及其产业的健康顺利发展。
1 研究区概况
试验地位于广东湛江南方国家级林木种苗示
范基地内。地理位置为 N21°16，E110°05，属北
热带湿润大区雷琼区北缘，海洋性季风气候，年
均气温 23.1℃，年降水量 1 567 mm，多集中在 5
～ 9月 (降水量约占全年 85.5%)，年相对湿度达
80.4%。该地区地势平坦，属台地及低丘陵缓坡地
形，螺岗岭为最高峰，海拔 220.8 m，山体呈扇状，
向东、南、西三面倾斜。土壤为玄武岩风化发育的
砖红壤，pH值在 5.4～ 5.7之间，肥力中等 [24]。在
基地内所选尾叶桉人工林林分信息见表 1。
表 1 南方种苗基地内10年生尾叶桉人工林林分信息
Table 1 Information of 10-year-old E. urophylla plantation in south China experiment nursery
林分类型 海拔 /m 坡度 /(° ) 林龄 /a 密度 /(株·hm-2) 郁闭度 /% 树高 /m 胸径 /cm 冠幅 /m
尾叶桉 97 3° 10 600 65 24.90 22.11 2.74
2 研究方法
2.1 枯落物采集及持水性能的测定
在南方种苗基地内 10年生尾叶桉人工林中设
立 20 m×20 m的样地，在样地内分别取 3个 1 m
×1 m的枯落物样方，按未分解层和半分解层分
别收集，记录各层枯落物厚度并带回室内，80℃
烘干称质量，推算枯落物储量。然后分层取样，
称质量后置于尼龙袋内，浸水，每隔 0.25、0.25、
0.5、0.5、1、1、2、2、2、2、11 h取出静置 5～
10 min，直至不滴水后，称质量（用精度 0.01的
电子秤）。由此分别计算枯落物的持水速率、持
水率和持水量。计算公式 [25] 如下：
Ht=(Mt-M0)/M0×M0s/1000；
Vt=Ht/t；
Rmax=(Mmax-M0)/M0×100％；
R0=(M-M0)/M0×100％。
式中：M为样本的鲜质量（g）；M0为烘干后用
于试验的样本质量（g）；M0s为烘干后的样本质
量（g）；t为样本在水中浸泡的时间（t=0.25、
0.5、1、1.5、2.5、3.5、5.5、7.5、9.5、11.5、22.5 h）；
Mt为泡水 t 后样本的湿质量（g）（减去尼龙网的
湿质量）；Ht为泡水 t后样本的持水量（mm）；
Vt为泡水 t 的平均持水速率（mm·h-1）；Rmax为样
本的最大持水率（%）；R0为枯落物新鲜样本的
持水率（%）。
2.2 土壤水文物理性质的测定
在尾叶桉地内挖掘土壤剖面 3个，利用 100 cm
3环刀按 0～ 10、10～ 20、20～ 30、30～ 40、
40～ 60、60～ 80 cm土层取样。带回室内，采用
环刀法 [26]测定土壤容重、孔隙度和持水量。
3 结果与分析
3.1 尾叶桉人工林枯落物储量
森林枯落物的储量取决于林木的生长特性与
环境，对森林的土壤发育及生态水文效应有重要
影响。研究 (见表 2) 表明，10年生尾叶桉人工林
内枯落物未分解层平均厚度为 2.2 cm，自然含水
率为 29.66%；半分解层平均厚度为 2.3 cm，自然
含水率为 70.53%，未分解层的厚度要小于半分解
层。这是因为枯落物厚度与林分组成、经营活动
以及枯落物分解特性有关，试验林内常有除杂、
除草、间伐等抚育经营措施，从而使枯落物分解
较快，致使半分解层较未分解层厚。另外，林内
枯落物总储量为 14.16 t·hm-2，其中未分解层储量
为 7.00 t·hm-2，所占比例为 49.43%；半分解层储
量为 7.16 t·hm-2，所占比例为 50.57%。
赵知渊，等：尾叶桉人工林枯落物及土壤持水性能的研究100 第 3期
表 2 枯落物储量及所占比例
Table 2 Litter-fall reserves and proportion
项目 平均厚度 /cm 自然含水率 /% 储量 /(t·hm-2) 比例 /%
未分解 2.2±0.37 29.66±2.90 7.00±1.38 49.43
半分解 2.3±0.10 70.53±5.40 7.16±1.26 50.57
3.2 尾叶桉人工林枯落物的持水性能
3.2.1 枯落物不同层次的持水能力与有效拦蓄能力
最大持水率与持水量反映的是枯落物处于饱
和持水状态时的状况，而实际降水过程中 , 降至凋
落物层的雨水 , 一部分被它拦蓄 , 一部分很快渗入
到土壤中。当降雨量达到 20～ 30 mm以后 , 不论
哪种植物群落的凋落物以及其自然含水率的高低 ,
实际持水率约为最大持水率的 85%左右，即有效
持水率 [27]，所以，在此用有效拦蓄率和有效拦蓄
量来表征凋落物对降雨的实际滞纳能力更为合适。
由表 3可知，尾叶桉人工林内未分解层枯落物最
大持水率为 192.35%，最大持水量为 1.32 mm，有
效拦蓄率为 133.84%，有效拦蓄水量为 0.92 mm；
林内半解层枯落物的最大持水率为 243.05%，最大
持水量为 1.75 mm，有效拦蓄率为 136.06%，有效
拦蓄水量为 0.98 mm。可见，半分解层的最大持水
率、最大持水量、有效拦蓄率和有效拦蓄水量均
大于未分解层。这再次印证枯落物的持水能力和
有效拦蓄降水的能力与其分解程度和储量存在一
定的相关性。
表 3 枯落物持水能力
Table 3 Water holding capacity of litters
项目 最大持水率/％
最大持水量
/mm
有效拦蓄率
/％
有效拦蓄水量
/mm
未分解 192.35±12.46 1.32±0.20 133.84±8.87 0.92±0.15
半分解 243.05±4.24 1.75±0.33 136.06±2.47 0.98±0.18
对所研究的尾叶桉人工林内枯落物未分解层
和半分解层持水量与浸泡时间的关系数据利用 spss
软件进行分析拟合，发现林下枯落物持水量与浸
泡时间之间存在如式 (1)所示的关系。
S=klnt+p。 （1）
式中：S为枯落物持水量（m）；t为浸泡时间（h）；
k为方程系数；p为方程常数项。由分析拟合得到
尾叶桉人工林下枯落物持水量 S与浸泡时间 t的关
系（见表 4）。
图 1为林下枯落物持水量实测值和浸泡时间
之间的关系图。由图 1可以看出，当枯落物浸到
水中开始的一段时间（未分解层 1 h，半分解层
1.5 h）内有个迅速吸水的过程，随后枯落物的持
水量随时间的延长增速减缓，到约 20 h枯落物的
持水量基本达到最大值，再增加浸泡时间其持水
也基本不再发生变化。
3.2.2 枯落物不同层次持水速率
枯落物不同层次的持水速率与浸泡时间的关
系见图 2。由图 2可知，不管是未分解层还是半分
解层的枯落物在前 2 h内持水速率最大，之后急剧
下降，5 h后下降速度明显减缓，15 h后枯落物持
水量都趋于饱和，持水速率趋于恒定（趋于 0）。
持水过程中，半分解层的持水速率大于未分解层，
但差异随浸泡时间延长而逐渐缩小。在浸水 0.5 h，
半分解层持水速率为 2.69 mm/h，未分解层为 2.00
mm/h，相差 0.69 mm/h；浸水 2.5 h半分解层持水
速率为 0.65 mm/h，未分解层为 0.41 mm/h，相差
缩减为 0.24 mm/h；5.5 h半分解层持水速率为 0.31
mm/h，未分解层为 0.21 mm/h，相差缩减为 0.10
mm/h。可见，在吸水的开始阶段枯落物的分解程
图 1 尾叶桉人工林内枯落物持水量与时间的关系
Fig.1 Relation between litters water holding capacity in
E. urophylla plantation and soaked time
表 4 枯落物持水量与浸泡时间的关系
Table 4 Relation between litter-fall water holding capacity
and soaked time
项目 关系式 R2
未分解 S=0.094lnt+0.973 0. 904
半分解 S=0.144lnt+1.436 0.873
图 2 尾叶桉人工林内枯落物持水速率与时间的关系
Fig.2 Relation between litter water holding rate
of E. urophylla plantation and soaked time
101第 33卷 中 南 林 业 科 技 大 学 学 报
度对各层的吸水速率有较显著影响，但当枯落物
吸水趋于饱和时各层枯落物的吸水速率也趋于相
同，枯落物的分解程度对其持水速率的影响也逐
渐失去。
对林下枯落物持水量与浸泡时间之间的关系
式 S=k l n t +p求导 ， 即可得到林下枯落物吸水速
率与浸泡时间之间的关系式，即：
V=Kt-1+b。 （2）
式中：V为枯落物吸水速率（mm·h-1）；t为浸泡
时间（h）；K为方程系数；b为方程常数项。利
用 spss软件拟合枯落物各层持水速率与浸泡时间
关系的数据，得到枯落物持水速率与浸泡时间的
关系式（见表 5）。
表5 持水速率与时间的关系
Table 5 Relation between litter water holding rate and
soaked time
项目 关系式 R2
未分解 S=0.863t-1+0.059 0.994
半分解 S=1.103t-1+0.166 0.985
3.3 尾叶桉人工林内土壤持水特性
林地土壤层是林内水分贮蓄的重要场所，土
壤持水能力反映了林地的水源涵养能力，土壤中
的水分状况对林木的生长有重要作用 [28]。由表 6
可以看出，尾叶桉人工林内土壤容重虽大体都在
1.1～ 1.3 g·cm-3区间内，但基本上随着深度的增
加而增加；由于操作误差和土壤中较大块颗粒物
的影响，总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度
等孔隙度指标出现了一些随土层深度增加而增加
的情况，但总体上这 3个孔隙度指标是随着土层
深度增加面减小的。这表明了随着土层深度的增
加，土壤越坚实、紧密，而土壤容重在第一层 0
～ 10 cm与第二层 10～ 20 cm之间变化较其它相
邻深度之间的变化较大，这应该是由于表层（0～
10 cm）因整地等抚育措施而相对其它层次更加疏
松。饱和持水量、毛管持水量以及田间持水量等
反映土壤持水性能的指标，也同样存在随深度的
增加而减小的趋势。
表 6 土壤物理性质及水分参数
Table 6 Soil physical properties and water parameters
土层深度 / cm 土壤容重 /(g· cm-3) 总孔隙度 /% 毛管孔隙度 /% 非毛管孔隙度 /% 饱和持水量 /% 毛管持水量 /% 田间持水量 /%
0～ 10 1.12±0.05 46.10±0.97 42.88±1.53 3.22±1.00 41.47±2. 49 38.53±2.17 37.59±2.12
10～ 20 1.21±0.03 43.09±0.59 41.53±0.40 1.56±0.20 35.57±1.23 34.28±1.05 33.54±1.01
20～ 30 1.28±0.03 39.83±1.49 37.55±1.73 2.27±0.56 31.24±1.61 29.44±1.55 28.38±1.20
30～ 40 1.23±0.07 39.74±1.18 37.43±0.45 2.31±1.17 32.54±2.37 30.58±1.43 29.84±1.42
40～ 60 1.26±0.12 39.54±3.01 36.34±1.33 3.20.±1.79 32.54± 5.81 29.66±4.02 28.70±3.87
60～ 80 1.31±0.02 40.36±1.70 38.61±1.45 1.75±0.32 30.95±1.60 29.61±1.36 28.71±1.37
4 结论与讨论
(1) 本研究中 10 年生尾叶桉人工林林内枯
落物储量约为 14.15 t·hm-2，由于人工林内抚育
经营活动较频繁，枯落物分解迅速，以致半分
解层储量较未分解层多。该储量值远超过同在
华南地区的广东高明县云勇林场的 8 年生尾叶
桉林（4 t·hm-2）[29]及中科院鹤山丘陵综合试验站
的柠檬桉林（2.6 t·hm-2）[30]，而接近处于温带的
京西百花山的刺槐林（15.1 t·hm-2）[31]和同属华南
地区的广东省高明县西南部的 8年生尾叶桉林（14
t·hm-2）[32]。由此可见枯落物的储量可能因为树种、
品种、气候、林龄、立地条件及抚育措施等因素
而存在巨大差异。
（2）本研究中尾叶桉人工林内枯落物的最大
持水量为 3.07 mm，有效拦蓄水量为 1.90 mm，半
分解层的最大持水率、最大持水量、有效拦蓄率
和有效拦蓄水量均大于未分解层。在整个持水过
程中，半分解层的持水量和持水速率一直大于未
分解层。林内枯落物的持水性能与其自身的分解
程度密切相关，持水量及持水速率均与其分解程
度有一定的正相关关系，分解程度更高的半分解
层，其持水量和持水速率也更大。从最大持水量
来看，本研究中 10年生尾叶桉人工林内的枯落物
持水性能是比较优越的，林分内枯落物的持水量
要大于广东鹤山丘陵的湿地松林（1.6 mm）和马
占相思林（2.8 mm）[16]，也大于西双版纳的橡胶
林（1.60 mm）[17]。
（3）本研究中尾叶桉人工林林下土壤层的物
理性质基本符合此规律：随着土层深度的增加，
土壤容重逐渐增大，孔隙度减小，持水量也随之
减小。而表层土壤（0～ 10 cm）由于经营活动、
动植物作用等因素，表现出更加疏松且持水能力
更强的特征。可见其土壤持水能力与土壤容重和
土壤层深度基本呈反比，而生物圈的活动对其物
赵知渊，等：尾叶桉人工林枯落物及土壤持水性能的研究102 第 3期
理性质也同时产生着重要影响。
不同地区和林分内的土壤物理性质可能存在
差异。薛立等 [32]对广东高明县尾叶桉、马占相思、
湿地松、杉木等华南树种进行测定，表明各树种
林分内土壤容重并无显著差异，尾叶桉林下土壤
的总孔隙度小于其它几个树种，毛管持水量与其
它几个树种无显著差异。与本研究中的尾叶桉林
比较，尾叶桉林下土壤容重、孔隙度较小，而毛
管持水量与之相当。
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[本文编校：谢荣秀 ]