全 文 ：福建林学院学报　 1999, 19( 2): 170～ 173
Jou rnal of Fu jian College of Fo res try
突脉青冈林分水文效应研究
陈礼光　郑郁善　林金国　陈新兴
(福建林学院 , 南平 353001)
摘要　对突脉青冈林分结构各层次持水能力及其林地土壤的持水能力和渗透性能的分析 , 结果
表明: 突脉青冈纯林中 , 密度为 3000株 hm- 2的林分林冠层持水量最大为 9. 404t hm- 2 ; 若以林
分的持水能力即地上部分与土壤的持水能力总量为指标 ,以 4050株 hm- 2的林分为最好 ,总持水
量最大 , 为 149. 572 t hm- 2 .并进行了涵养水源的效益估算 .
关键词　突脉青冈 ; 水源涵养 ; 密度效应
中图分类号　 S712. 7
森林植被主要是通过在降雨时实现拦蓄和调节地表径流 , 来实现其水源涵养的功能 , 而不同森林植
被 ,由于其具有各自的生物学特性和生态学特性 ,从而构成森林群落的水文效应的差异性 .突脉青冈 (Cy-
clobalanopsis elevat icostata )系珍贵的常绿阔叶用材树种之一 , 长势好 , 树体高大 , 主干端直 , 材质坚重 ,
具有耐腐、 耐磨等优良材性 ; 并且枯枝落叶量大 , 凋落物易分解 .森林群落中 , 林分的涵养水源的功能大
小取决于林分的树种组成和结构〔1〕 ; 森林的水源涵养 ,主要表现为林冠层持水、林地枯枝落叶层持水及林
地土壤渗透能力和持水能力这三个方面 ; 研究突脉青冈森林群落中的三个层次即林冠层、 林下植被层和
死地被物层 (枯枝落叶层 ) 持水能力 , 以及土壤渗透能力和持水能力 , 来揭示其涵养水源的功能 , 对于
挖掘和开发这个阔叶造林树种意义重大 , 同时本文也试图通过对森林水源涵养的分析 , 为突脉青冈的生
产栽培提供科学依据 .
1　试验地自然条件与研究方法
1. 1　试验地自然条件
试验地设置于福建省尤溪县 , 地理坐标位于北纬 25°48′～ 26°24′, 东经 117°48～ ′118°36′之间 .属亚热
带大陆性和海洋性兼东南季风气候 , 年平均降雨量 1460～ 1780mm , 年平均蒸发量为 1326. 6mm , 相对湿
度为 83%左右 ,年平均气温在 18. 90℃ ,年平均日照时数为 1764. 6h,年太阳辐射总量为 95～ 102kcal cm- 2 ,
无霜期 299～ 333d.地质土壤属侏罗系下统陆相盆地岩浆岩、 沉积岩和变质岩 , 母岩主要为酸性岩 ; 土壤
为山地红壤 .其植被系统属中国东部湿润森林区常年温暖的照叶林地带 , 南岭东部山地常绿槠类照叶林
区 , 闽中东戴云山鹫峰山脉常绿照叶小区 , 植物种类繁多 , 资源极其丰富 .
1. 2　研究方法
1. 2. 1　试验设计　试验地分不同密度 ,在山体下坡采用随机区组试验设计 ,于 1989年设置在福建省尤溪
县 .以 2400、 3000、 3600和 4050株 hm- 2 4种造林密度 , 每个处理面积为 0. 067hm2 , 5个重复 , 荒山为对照 ,
进行造林试验 .
1. 2. 2　试验调查分析　林分各层次的持水能力: 林冠层按随机原理抽取标准枝条 (带叶 ) , 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” 来称量求算 .土壤渗透能力
和持水能力〔 2～ 5〕: 采用环刀法分层〔6〕取土样测定 , 测得土壤渗透速度和系数 , 以及 0～ 40cm土层的排水能
力和最大持水量 .
第 1作者简介: 陈礼光 , 男 , 1974年 8月出生 , 硕士研究生 .
收稿日期　 1998— 08— 27　　修回日期　 1998— 10— 30
DOI : 10. 13324 /j . cnki . jfcf . 1999. 02. 019
2　结果分析
2. 1　地上部分涵养水源作用
2. 1. 1　林冠层　林冠层的水源涵养作用是由林分枝叶的生物量、 叶面积指数和持水率所决定 .不同密度
的持水量差异与林分特性 (包括林冠层的生物量、 枝叶比和枝叶表面粗糙度等 )有关 .不同密度的林冠层
均有较好的持水能力 , 总持水量为 7. 799～ 9. 404t hm- 2 , 密度为 3000株 hm- 2的林分林冠层持水性能最
好 , 持水量为 9. 404t hm- 2 .而密度最大的 4050株 hm- 2林分林冠层持水量最低 .密度过大 , 林冠层的冠长
相对比较小 , 叶面积指数相对较小 , 所以持水性能较低 ; 而且 , 各种密度的林分的持水量均大于荒山 .由
此可见 , 确定适当的造林密度能提高林分地上各部分的持水性能 , 从而表现出更好的涵养水源和保持水
土功能 .
2. 1. 2　林下植被层　穿过林冠层的降雨通过
林下植被层 ,又一次被截留下来 ,从而使降雨溅
击土壤能力第 2次被削弱 .密度为 3000株 hm- 2
的林分林下植被层持水量最大 , 而 4050
株 hm- 2林分因密度大 , 活地被物少 , 为 0. 324
t hm- 2 ,其持水量最小 (表 1) .
2. 1. 3　枯枝落叶层　枯枝落叶层是森林涵养水
源的重要组成部分 ,降水通过林冠层、林下植被
层的截留其冲击力已大大削弱 .枯枝落叶层覆
盖林地表面 , 除了具有截留降水和使地表土壤
表 1　各林分地上部分持水量表 ( 8年生 )
　　　 T ABLE 1　Water-s torage capacity of ab ove-ground
in the di fferen t t reatmen t s tand ( 8a)
密度
/株 hm- 2
林冠层
/ t hm- 2
活地被物层
/t hm- 2
枯枝落叶层
/t hm- 2
总计
/ t hm- 2
2400 6. 574 0. 413 1. 012 7. 099
3000 7. 895 0. 483 1. 023 9. 404
3600 6. 054 0. 459 1. 286 7. 799
4050 5. 728 0. 324 2. 910 8. 962
荒山 —— 1. 600 0. 812 2. 412
免遭雨滴直接打击和降低径流强度外 , 还进一步起着阻滞径流流速和阻止径流对土壤的冲刷作用 ,而且 ,
通过腐殖质的形成 , 使土壤颗粒团聚体化 , 从而改善土壤的结构、 孔隙状况和渗透性能〔 6〕 .不同密度的枯
枝落叶层持水性能不同 , 突脉青冈纯林枯枝落叶层具有良好的持水性能 .密度为 4050株 hm- 2林分枯枝落
叶量最大 , 持水量最大 (表 1) .
2. 2　土壤层的涵养水源作用
大量林地腐根所形成的空穴中有较多的腐殖质和水稳性团聚体 ,林地土壤呈海绵状的多孔结构体 ,结
构疏松 .降雨时 , 由于经过林冠层、 林下植被层和枯枝落叶层的阻挡作用 , 雨水对土壤的冲击力极大地削
弱 , 因而对土壤结构的破坏微弱 , 大量雨水即沿着土壤孔隙下渗 , 转化为土壤贮水和地下径流 .因此 , 林
地土壤是森林涵养水源的重要场所 .林地土壤对降雨的调节能力 ,主要表现在对降雨的动态调蓄能力和静
态调蓄能力 (贮水能力 ) 两方面 .
2. 2. 1　土壤的渗透能力　土壤的渗透能
力主要取决于土壤结构的物理性质 ,而且
与土壤的容重、 非毛管孔隙度、 排水能力
的关系密切 .渗透性能良好的土壤 , 在一
定的降雨强度条件下 ,水分可充分进入土
壤贮存起来或变成地下径流 .土壤渗透能
力的大小 ,一般用 10℃时的土壤稳渗系数
K10来表示 .由各林地土壤的渗透试验结
果可看出 (表 2): 2400株 hm- 2的林地土
壤的稳渗速度和稳渗系数分别为
表 2　各林地土壤渗透性能
　　　 TABLE 2　 Soi l penet rating capacity in di ff eren t t reatmen t stands
林分密度
/株 hm- 2 土层厚度/cm
渗透速度
/mm min- 1
初渗值 稳渗值
渗透系数 K10
/mm min- 1
初渗值 稳渗值
2400 0～ 20 5. 60 2. 49 3. 27 1. 45
3000 0～ 20 2. 63 1. 72 1. 53 1. 00
3600 0～ 20 2. 45 1. 23 1. 43 0. 72
4050 0～ 20 2. 21 1. 09 1. 29 0. 63
荒山 0～ 20 1. 25 0. 97 1. 13 0. 43
2. 49mm /分和 K10= 1. 45为最大 ; 并随着林分的密度的加大而降低 , 荒山最小 .
2. 2. 2　土壤的贮水能力　土壤对降雨的贮存能力的大小是随土壤种类、土层厚度和土壤毛管孔隙度不同
而异 .土壤毛管孔隙度愈大 , 则贮存降雨的能力就愈强 , 持水能力愈大 .各林分贮水能力见表 3.
　　森林土壤水分积极参与土壤中物质的转化过程 , 影响土壤结构的形成及稳定性 .从表 3可见 , 密度
为 3000株 hm- 2的林分最大持水量、毛管持水量和排水能力均优于其它各密度林分和荒山 ,与其它各
1712期　　　　　　　　　　　　　　　陈礼光等: 突脉青冈林分水文效应研究
表 3　各林地土壤贮水能力
T ABLE 3　 Water-s torage capaci ty in di f feren t t reatment s tands
密度 /株 hm- 2土壤层次 /cm
2400
0～ 20 20～ 40
3000
0～ 20 20～ 40
3600
0～ 20 20～ 40
4050
0～ 20 20～ 40
荒山
0～ 20 20～ 40
最大持水量 /% 42. 71 32. 10 48. 22 38. 43 35. 89 43. 56 28. 78 27. 11 35. 12 27. 42
最小持水量 /% 35. 55 26. 20 38. 27 31. 57 30. 22 36. 74 24. 41 23. 33 31. 61 25. 91
毛管持水量 /% 40. 81 30. 00 44. 41 36. 75 33. 84 42. 57 27. 51 26. 15 33. 05 26. 43
排水能力 /mm 13. 74 12. 54 16. 38 12. 43 12. 53 11. 83 11. 83 9. 60 8. 52 4. 06
0～ 40cm排水能力 /mm 26. 28 28. 81 24. 36 21. 43 12. 58
贮水量 /mm 49. 48 57. 91 46. 17 55. 68 57. 02 48. 43 79. 63 60. 98 50. 49 46. 55
0～ 40cm贮水量 /mm 107. 39 101. 85 105. 45 140. 61 97. 04
密度林分相比之下 , 有很大的水源涵养能力 . 2400～ 3600株 hm- 2林地土壤 0～ 40cm的最大持水量较大 ,
4050株 hm- 2的林地最大持水量较小 ; 2400株 hm- 2和 3000株 hm- 2的林地的土壤排水能力较强 , 而 4050
株 hm- 2林地土壤的贮水量最大 ,为 140. 61mm.各密度林分的各种涵养水源指标均大于荒山 ,有较显著的
涵养水源效益 .
2. 3　各林分涵养水源功能与效益的综合评价
2. 3. 1　功能评价　各密度林分的地上部分持水量均在 7. 799 t hm- 2以上 , 其中持水量最大的为 3000
株 hm- 2的林分 ,为 9. 404t hm- 2 ;而其它几种密度的突脉青冈纯林林分中 ,地上部分持水能力也较强 ,分
别比荒山大 3. 3倍 , 3. 9倍 , 3. 3倍与 3. 7倍 .土壤是森林涵养水源的主体 , 不同密度林地的土壤 0～ 40cm贮
水量均在 90mm以上 (表 3) .不同林分的涵养水源功能 , 以 4050株 hm- 2的林分较好 , 总持水量最大
149. 572 t hm- 2 (表 4) .
表 4　各林地土壤总持水量
TABLE 4　 Total w ater-s torage capacity in dif f erent t reatm en t stands
密度
/株 hm- 2
地上部分
持水量 /t hm- 2 占总 /%
土壤 ( 40cm厚 )
持水量 /t hm- 2 占总 /%
林分总持水量
/t hm- 2
2400 7. 099 6. 2 107. 39 93. 8 114. 489
3000 9. 404 8. 5 101. 85 91. 5 111. 254
3600 7. 799 6. 9 105. 45 93. 1 113. 249
4050 8. 962 0. 8 140. 61 99. 2 149. 572
荒山 2. 412 2. 4 97. 04 97. 6 99. 452
2. 3. 2　效益分析　突脉青冈森林群落中 , 林地的覆盖率大大提高 , 降雨量被林冠层、 林下植被层和死地
被物层 (枯枝落叶层 ) 截留 , 同时 , 荒山造林改善了土壤结构 , 提高了土壤的持水能力和渗透性能 , 使
林地地表径流减少 , 水源涵养能力增强 .不同密度的突脉青冈林分的水源涵养能力有所差异 .根据调查实
测总孔隙度和渗透性能 , 参考有关资料估算不同林地土壤下渗水量 , 其估算结果列入表 5.不同林分的水
源涵养作用均大于荒山 , 其中 3000株 hm- 2林地的涵养水源效益增加量最大 , 林地土壤每年比荒山增加
66. 12元 hm- 2 , 地上部分每年比荒山增加 25. 19元 hm- 2 , 其次为 2400株 hm- 2的林分 ; 最差的是密度为
4050株 hm- 2的林分 .
表 5　各林分涵养水源效益①
T ABLE 5　 Th e profi ts of w ater conservation in dif ferent s tands
密度
/株 h m- 2
年涵养水源量 /t h m- 2 a- 1
合　计 地上部分 土壤
涵养水源比荒山增加量 / t hm- 2 a- 1
合　计 地上部分 土壤
公顷增加量 /元 hm- 2 a- 1
合　计 地上部分 土壤
2400 2426. 5 291. 9 2134. 6 876. 5 241. 9 634. 6 87. 65 24. 19 63. 46
3000 2463. 1 301. 9 2161. 2 913. 1 251. 9 661. 2 91. 31 25. 19 66. 12
3600 2414. 6 293. 5 2121. 1 864. 6 243. 5 621. 1 86. 46 24. 35 62. 11
4050 2388. 4 278. 1 2110. 3 838. 4 228. 1 610. 3 83. 84 22. 81 61. 03
平均 878. 1 246. 3 631. 8 87. 81 24. 63 63. 18
①荒山年水源涵养量为 50. 00 t hm- 2 a- 1 (地上部分 ) , 1500t hm- 2 a- 1 (土壤 ) ; 水以 0. 10元 / t计 .
172 福　建　林　学　院　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　　 19卷
3　结论与讨论
突脉青冈林分 , 具有多层次的林分结构 .林冠系统庞大 , 叶面积指数大 , 不同密度的林分地上部分
(包括林冠层、 林下植被层和枯枝落叶层 ) 均有较好的持水能力 , 总体平均持水量为 8. 316t hm- 2 , 为荒
山的 3. 5倍 , 其中以密度为 3000株 hm- 2的林分持水量最大为 9. 404t hm- 2 .
突脉青冈林分中 , 由于其凋落物容易分解 , 其林地土壤也就有较多的腐殖质 , 土壤结构性好 , 有较
强的持水能力与渗透性能 .其中以密度为 4050株 hm- 2的林地土壤持水能力最大 , 为 140. 61t hm- 2 .不同
密度的林分其综合涵养水源功能 ,如以地上部分与土壤的持水能力总量为指标 ,以 4050株 hm- 2的林分为
最好 , 总持水量最大 , 为 149. 572t hm- 2.
以年涵养水源量对各种密度的林分水源涵养效益评价的结果表明 , 各种密度林分年地上部分水源涵
养量比荒山高 246. 3t hm- 2 a- 1 ,年土壤涵养水源量比荒山高 631. 8t hm- 2 a- 1 ,总的年水源涵养比荒山高
878. 1 t hm- 2 a- 1 .每吨水以 0. 10元的价格来估算效益 , 则每公顷增加经济效益量为 87. 81元 hm- 2 a- 1 ,
具有较高的经济效益 .
突脉青冈系为近期新发现的新种 , 由于试验时间的限制 , 只能局限于其纯林的涵养水源效应的研究 ,
将本试验拓展为各种混交模式下的水文效应是否优于突脉青冈纯林 , 有待于今后进一步探讨 .
参　考　文　献
1　 [日 ]中野秀章著 (李云森译 ) .森林水文学 .北京: 中国林业出版社 , 1983. 58～ 78
2　马祥庆等 .不同林地清理方式对林地水分动态影响研究 .福建林学院学报 , 1992, 12 ( 3): 296～ 301
3　张建列等 .国外森林水文研究概述 .世界林业研究 , 1988, ( 4): 41～ 47, 18
4　黄礼隆等 .试论四川西部高山原始森林的水源涵养性能 .全国森林水文学术讨论会文集 , 1989. 119～ 125
5　刘向东等 .六盘山林区森林树冠截留、 枯枝落叶层和土壤水文性质研究 .林业科学 , 1989, 25 ( 3): 220～ 227
6　郑郁善 .杉木毛竹混交林水文效应研究 .福建林学院学报 , 1995, 5 ( 4): 325～ 330
7　徐宏远等 .不同密度Ⅰ -72杨人工林生物量研究 .林业科学 , 1990, 26 ( 1): 22～ 29
Study on Hydrologic Effects of Cyclobalanopsis E levaticostata Forest
Chen Liguang　 Zhen Yushan　 Lin Jinguo　 Chen Xinx ing
( Fujian Fores t ry College, Nanping 353001)
ABSTRACT　 Based on analy zing the wa ter-stor age capacity of fo r est structure sto ries and the w ate r-ho lding capacity and
pene trating capacity o f each woodland soil sy stema tically , the r esults show tha t among pure Cyclobalanopsis elevaticostata
stands, crow n w ater-holding capacity of stand w hose density is 3000 culm hm- 2 , has the la rg est w ater-sto rag e capacity
9. 404t hm- 2 , if total w ater-sto rag e capacity both aboveg round and soil is rega rded as the evaluating index , tha t of stand
with 3000 culm hm- 2 density is the la rg est one 149. 572t hm- 2 . Mo reover the pro fits of stand w ater conserv a tion in soil is
estima ted.
KEY WORDS　Cyclobalanopsis elevaticostata, w ate r conserv ation, density effec ts
1732期　　　　　　　　　　　　　　　陈礼光等: 突脉青冈林分水文效应研究