全 文 ：基金项目:福建省自然科学基金项目(2008J0116、2011J0117)资助。
作者简介:郑晓文(1965 －) ，男，福建上杭人，助理工程师，从事林学方面研究。 收稿日期:2012 － 04 － 26
天宝岩天然长苞铁杉林枯落物蓄积量与水文特性研究
郑 晓 文
(永安市林业局，福建永安 366000)
摘 要:对天宝岩天然长苞铁杉林枯落物的蓄积量与水文特性进行研究，结果表明:天然长苞铁杉林枯落物蓄积量并
不大，仅为 21． 38t /hm2;枯落物持水过程中增加幅度随着时间延长而减小，前 1h 内，枯落物吸水量增加幅度较大，但
随时间延长吸水量增加幅度呈减小趋势，到 12h 后基本达到动态平衡，二者之间的关系模型为:Y = 0． 457ln(t)+
0． 895(r = 0． 6153＊＊)。枯落物吸水速率也是随着时间延长而减小，在前 15min 内，枯落物吸水速率下降速度呈直线
趋势，在 1h 后，随着时间延长，枯落物吸水速率逐渐变小，到 24h 时，趋近于零，二者之间的关系模型为:V =
29． 957t － 2． 0443(r = 0． 935＊＊)。
关键词:长苞铁杉;枯落物;蓄积量;水文特性;天宝岩
中图分类号 S791. 27 文献标识码 A 文章编号 1007 － 7731(2012)11 － 23 － 02
Study on the Volume and Hydrological Characteristics of Withered falling Objects in the Natural
Tsuga longibracteata Forests in Tianbaoyan National Nature Reserve
Zheng Xiaowen
(Forestry Bureau of Yong’an，Yong’an 366000，China)
Abstract:The storage and hydrological characteristics of forests litter in natural Tsuga longibracteata forest in Tianbaoyan Na-
tional Nature Reserve were studied in this paper． The results showed that the storage of litter is only 21． 38t /hm2;during the
process of water holding of litter layer，the water holding capacity of the first 1h were superior to the rest of time，then de-
creased gradually with prolong of soaking time，and leveled off after 12 h;the equation between the water holding capacity of
the litter layer and the immerse time is Y = 0． 457ln(t)+ 0． 895(r = 0． 6153＊＊) ;the water absorption rates of litters de-
creased with prolong of soaking time，it showed a remarkably direct linearity tendency in the first 15 min，drop the speed to
slow down gradually after 1 h，and fell to zero after 24 h;the equation between the water absorption speed of the litter layer
and the immerse time is V = 29． 957t － 2． 0443(r = 0． 935＊＊)．
Key words:Tsuga longibracteata;Withered falling;Volume;Hydrological characteristics;Tianbaoyan
森林是陆地生态系统的主体，作为降雨和径流之间的
调节者，在自然调节江河流量，增加土壤蓄水和减少地表
径流，防止土壤侵蚀等方面发挥了重要的水文生态功
能［1］。据观测统计，我国主要森林生态系统的林冠降水截
留率在 10% ～ 20%。枯落物层是森林生态系统重要组成
部分，也是森林水文效应的第二活动层［2］，相关试验研究
表明地表枯落物的存在是减少土壤侵蚀的主要因素［3 － 7］。
因此，以整个森林生态系统为对象，探讨森林枯落物的水
源涵养、水土保持效应，对全面认识森林植被在防灾减灾
中的作用具有十分积极的意义。
天宝岩国家级自然保护区中的原始长苞铁杉(Tsuga
longibracteata)林是我国亚热带地区扁平叶型的常绿针叶
林之一，为我国特有的濒危种，也是第四纪冰川期遗留下
来的古老树种，有着重要的保护和研究价值。本文主要通
过对天宝岩国家级自然保护区天然长苞铁杉林枯落物的
蓄积量、持水过程、持水能力等水文特性进行研究，旨在研
究长苞铁杉天然林枯落物层的水源涵养能力，进而为维持
森林生态系统的生态平衡和森林的可持续利用提供科学
指导意义。
1 研究区概况
福建天宝岩国家级自然保护区位于福建省中部的永
安市境内，属戴云山余脉。地理坐标为东经 117°283″ ～
117°3528″，北纬 25°5051″ ～ 26°120″，保护区核心距离永
安市区 36km。保护区总面积 11015. 38hm2，其中核心区
3401 hm2、缓冲区 2679 hm2、实验区 4935 hm2。最高处海
拔 1604. 8m，最低处海拔 580m。区内森林覆盖率达
96. 8%，是闽江的重要水源涵养林区，闽江干流—沙溪的
支流苏坑溪、桂溪、薯沙溪三条溪流的源头均在保护区内。
32安徽农学通报，Anhui Agri. Sci. Bull. 2012，18(11)
DOI:10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2012.11.078
保护区属中亚热带海洋性季风气候区。地带性土壤为花
岗岩和砂岩风化发育成的红壤。
长苞铁杉(Tsuga longibracteata)天然林在福建主要分
布于海拔 700 ～ 1600 m的山地，其中天宝岩国家级自然保
护区内长苞铁杉分布面积达 186. 7hm2，纯林 20 hm2，居全
国第一，其所构成的群落是大面积的原始森林，在生态系
统与全球气候变化等研究上有重要意义。
2 研究方法
在天宝岩国家级自然保护区天然长苞铁杉林中选择
具有代表性的地段设置 3 块 20m × 30m样地，记录各样地
的海拔、坡度、坡向等因子。在每块样地内随机设置 3 ～ 5
个 1m × 1m 的样方，调查枯落物的厚度，测定自然状况下
重量;并在样地内随机设置 3 ～ 5 个 20cm × 25cm 的样方，
收集样方内的枯落物烘干后称重，以干物质重计算其蓄
积量。
采用室内浸泡法，将原状枯落物分层采集，装入尼龙
袋进行浸水试验，分别在浸水 0. 25、0. 5、1、1. 5、2、4、6、8、
10、12、14 和 24 h 后捞出静置 5 min，不滴水时称重，计算
持水率和吸水速率，重复 5次。对采集的枯落物带回室内
进行风干、测干重，烘干校正;将称量后的枯落物原状放入
土壤筛，置于盛有清水的容器中，水面高于土壤筛上沿，在
水中浸泡，记录其不同时段的持水量，直至其质量不变为
止，计算不同森林类型枯落物最大持水量和最大持水率。
在室温 20℃条件下用室内浸泡法测定枯落物的持水
量及其吸水速率。对所收集的枯落物烘干称重后放入尼
龙网袋中，然后再置入盛有清水的容器中，依据降雨时间
规律，样品在浸泡 5min、10min、15min、30min、1h、2h、4h、
6h、8h、10h、12h时称其湿重，计算其吸水速率;待浸泡 24h
后，称湿重，计算枯落物的最大持水量(饱和持水量)。从
水中取出枯落物样品，静置 5min左右，直至枯落物不滴水
为止，迅速称量枯落物的湿重并进行记录。每次从浸泡容
器中取出称重所得的枯落物湿重与其风干重差值，即为枯
落物浸泡不同时间的持水量，该差值与浸水时间的比值即
为枯落物的吸水速率测定值。
3 结果与分析
3. 1 枯落物的蓄积量 枯落物的蓄积量主要取决于枯落
物的输入量、分解速度和累积年限，森林的树种组成不同、
林分所处的水热条件不同都对枯落物蓄积量有较大的影
响［8］。枯落物现存量(干重或鲜重)的高低是决定枯落物
持水量的重要指标。枯落物储量越高，持水量越大，水源
涵养功能越强。而不同植被类型枯落物现存量的高低受
到物种生物学特性(如生长速度、落叶状况、自然整枝强度
等)、造林地立地质量、枯落物分解速度及人为活动等因素
的影响［9］。天宝岩自然保护区地处偏僻，受人为活动影响
较少，且长苞铁杉天然林处于海拔最高处的上坡位置，坡
度大，在水力作用下，枯落物会随之减少，调查结果显示长
苞铁杉天然林枯落物蓄积量相对较少，仅为 21. 38t /hm2。
3. 2 枯落物的水文特性 林下植物层主要是将林冠的穿
透雨量进行再分配，其自身有一定的持水能力，同时降低
雨滴到达地表的速率，为枯落物层更有效地截留降雨提供
条件［10］。枯落物层最大持水率因立地条件、海拔位置不
同而有很大区别。最大持水量(率)一般只能反映枯落物
层持水性能的优劣，不能反映对降雨实际的截持情况。因
为最大持水量(率)的测定是将枯落物试样浸水 24h 后测
定的结果。实际上，森林的坡面一般不会出现较长时间的
浸水条件，落到枯落物层上的雨水，一部分被它拦蓄，一部
分通过孔隙很快入渗到土壤中去［11］。所以在自然条件
下，枯落物最大持水量不等于其对降雨的有效调蓄量。据
研究报道枯落物的实际持水量约为最大持水量的
85%［12］，因而其有效调蓄量用下式加以求算，即采用 W =
0. 85R × M (其中W为有效调蓄量，R为最大持水率，M为
枯落物生物量)［13］来计算枯落物的有效持水能力。研究
结果显示，长苞铁杉天然林枯落物层的持水量为 47. 510t /
hm2、最大持水率为 181. 9%。
3. 3 枯落物的持水特征 枯落物的持水能力多用干物质
的最大持水量和最大持水率来表示，其值与林分类型、林
龄、枯落物的组成、分解状况、累积状况等有关。枯落物持
水率是其在一定时段内截持(吸收)的水量所占自身(风
干)重量的百分数，是反映枯落物涵蓄水分能力的重要指
标，主要取决于枯落物的组成、质地、结构和分解程度等，
常用指标有最大(或饱和)持水率、最大拦蓄率和有效拦
蓄率等。蓄水量是反映枯落物涵蓄水分能力的综合指标，
与枯落物的性质(吸水率)和数量(蓄积量)密切相关，在
数值上等于蓄积量与持水率的乘积，常用指标有最大持水
量、最大拦蓄量和有效拦蓄量等。
3. 3. 1 枯落物的持水过程研究 由表 1 可以看出，在浸
水 24h后，长苞铁杉林枯落物持水量为 2. 92 t /hm2。枯落
物的持水量(Y)与浸水时段(t)之间存在着以下关系式:
Y = 0. 457ln(t)+ 0. 895(r = 0. 6153＊＊)。
表 1 长苞铁杉天然林枯落物持水过程与吸水率
观测时段
5min 10min 15min 30min 1h 1. 5h 2h 4h 6h 8h 10h 12h 24h
持水量(t /hm2) 1. 1 1. 27 1. 35 1. 41 1. 57 1. 59 1. 62 1. 71 1. 77 1. 82 1. 85 1. 96 2. 92
吸水率(%) 13. 25 7. 64 5. 38 2. 81 1. 57 1. 06 0. 81 0. 43 0. 3 0. 23 0. 18 0. 16 0. 08
进一步分析可以看出，天宝岩长苞铁杉林枯落物的持 水过程主要发生在浸水后的 1h内，特别 (下转 39页)
42 安徽农学通报，Anhui Agri. Sci. Bull. 2012，18(11)
表 5 模糊综合评价结果
年份 断面
污染因子
一级 二级 三级 四级 五级
评价
结果
2006
卧龙寺 0. 300 0. 233 0. 467 0 0 Ⅲ
常兴 0. 341 0. 219 0. 440 0 0 Ⅲ
2007
卧龙寺 0 0. 216 0. 784 0 0 Ⅲ
常兴 0 0. 216 0. 784 0 0 Ⅲ
2008
卧龙寺 0 0. 585 0. 415 0 0 Ⅱ
常兴 0 0. 586 0. 414 0 0 Ⅱ
2009
卧龙寺 0 0. 483 0. 517 0 0 Ⅲ
常兴 0 0. 516 0. 484 0 0 Ⅱ
2010
卧龙寺 0 0. 519 0. 481 0 0 Ⅱ
常兴 0 0. 513 0. 487 0 0 Ⅱ
3 结论
模糊综合评价法能够比较客观地综合评价水质污染
状况，在水质评价中具有广泛的应用前景。对卧龙寺和常
兴桥 2 个国控断面水质进行的模糊综评价结果显示，“十
一五”期间，宝鸡市渭河 2个国控断面水质达到 III级和 II
级标准，其中 2008 － 2010 年卧龙寺和常兴桥污染状况较
2006 － 2007 年有所改善。
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(责编:施婷婷)
(上接 24 页)是前 30min。在持水 2h 后，增加浸泡时间，
其持水量增加辐度很小，此时虽然枯枝落叶的吸水尽管没
有达到动态平衡状态，但因枯枝落叶中的空隙己被浸水占
据，枯枝落叶的吸水仍在进行，但速率显著减小，从数量上
看，吸水量和吸水率的增量都较小。12h 后枯枝落叶吸水
量基本上达到动态平衡，枯枝落叶吸水增量很小，表明此
时枯枝落叶的吸水量基本饱和，吸水率处于被动状态。
3. 3. 2 枯落物的吸水速率 由表 1 还可以看出，长苞铁
杉林枯落物吸水速率为 13. 247 t·hm －2·h －1，枯落物吸
水速率(V)与浸水时段(t)之间存在以下关系:V =
29. 957t － 2. 0443(r = 0. 935＊＊)。
枯枝落叶的吸水动态具有下列特点:开始浸入水中
时，吸水速率都很大，随着时间递增，吸水速率明显下降，
接近 24h时，吸水速率接近零。这主要是因为随着时间的
增长，枯落物持水量接近其最大持水量，也就是趋于饱和，
其持水量增加速度随之减缓。
4 小结
对天宝岩国家自然保护区长苞铁杉天然林枯落物的
蓄积量、最大持水性能、吸水速率等方面进行研究，研究结
果表明:长苞铁杉天然林枯落物蓄积量较小，仅为 21. 38t /
hm2;持水量为 47. 510t /hm2、最大持水率为 181. 9%。
天宝岩长苞铁杉林枯落物的持水过程主要发生在浸
水后的 1h内，特别是前 30min。12h后枯枝落叶吸水量基
本上达到动态平衡，枯枝落叶吸水增量很小。枯落物吸水
速率随着浸水时间的延长而逐渐减小，但至 24h时就不再
有明显的变化，这主要是因为随着时间的增长，枯落物持
水量接近其最大持水量，也就是趋于饱和，其持水量增加
速度随之减缓。
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9318 卷 11 期 王伟平 模糊综合评价法在宝鸡渭河两断面水质评价中的应用