全 文 ：观光木杉木混交林水文特征研究⒇
郑郁善　张炜银
(福建林学院资源与环境系 ,南平 353001)
摘要　对观光木杉木混交林和杉木纯林的林分持水量、土壤渗透性能、贮水性能等水
文效益的研究结果表明:各混交林的林分涵养水源能力均优于杉木纯林 ,其中以观光
木杉木行间混交最好 ,地上部分持水量 32. 95t /hm2 , 0～ 40cm土层最大贮水量
130. 26mm.
关键词　杉木 ;观光木 ;混交林 ;水源涵养
中图分类号　 S715
森林群落由乔木层、灌木层、草本层和枯枝落叶层等形成多层次林分结构 ,有利于降雨的
再分配 ,截留降雨 ,削弱降雨侵蚀力 ,降低径流冲刷力而表现出森林的涵养水源和保持水土功
能 .杉木 (Cunningham ia lanceolata )是我国南方特有的速生用材树种 ,而传统的杉木栽培制
度 ,导致地力衰退等一系列生态问题 ,严重威胁林地的持续利用 [1 ] .为了改变树种单一化 ,保持
人工林生态系统持续生产力和稳定性 ,保护生物多样性 ,寻找合适阔叶树种与杉木混交的研究
陆续在南方林区各地展开 ,作为防止杉木连栽地力衰退的一种尝试 ,近年来更加引起有关专家
的重视 .观光木 ( Tsoongiodenron odorum )是我国特有的古老孑遗树种 ,生长迅速、材质优良、树
形优美 ,是优良用材树种和庭园绿化树种 ,因天然更新能力较差 ,分布范围逐渐缩小 ,天然大树
已陷入濒危境地 ,被列为国家二级保护植物 [2 ] .为发展观光木造林 ,于 1983年采种育苗 ,营造
观光木与杉木混交林 , 1996年对各混交林水文学特征进行研究 ,旨在从森林水文学角度为推
广观光木造林提供理论参考 .
1　试验地概况
试验地设在福建省建瓯市芝城镇东安村林场 ,属亚热带季风湿润气候 ,年平均气温
18. 8℃ ,年平均降雨量 1665. 7mm ,降雨日 170天 ,平均蒸发量为 1499. 2mm , 7～ 9月份蒸发量
最大 ,年平均相对湿度 79% ,日照总时数 1829. 3h.土壤为山地红壤 ,前茬植被为马尾松天然
林 .
2　研究方法
2. 1　试验设计
按随机区组法进行试验设计:杉木×观光木混交比例为 1∶ 1的行间混交 ( A) , 3∶ 1的行
带混交 ( B) , 1∶ 1株间混交 ( C) ,杉木纯林 ( D) .每个处理的标准地面积 20m× 20m ,三个重复 .
福建林学院学报　 1998, 18( 3): 215～ 218
Journa l o f Fujian Co lleg e of For estry　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
⒇第 1作者简介:郑郁善 ,男 , 1960年 5月出生 ,副教授 .收稿日期　 1997— 10— 21　　修回日期　 1998— 01— 04
DOI : 10. 13324 /j . cnki . jfcf . 1998. 03. 006
2. 2　调查与分析方法
对标准地内林木进行每木检尺 (胸径、树高、枝下高、冠幅 ) .并调查土层厚度、腐殖质层厚
度、坡度、坡向、坡形、坡位和植被状况 (盖度和高度 ) .根据调查材料计算平均树高和平均胸径 .
林分生物量采用 Monsi分层切割法 [ 3] ,根据每木检尺 ,选择平均标准木 ,按 2m为一段称取每
段各器官鲜重以及地下部分根桩、粗根、细根的鲜重 ,随机抽取各部分样品 ,带回室内测定其含
水量 ,求算干物质重 ,用单位面积上的林木株数和平均木的干重推算林分生物量 .用样方收获
法 [3 ]测定林下植被和凋落物生物量 ;样品持水量用浸水法 [4 ] ;土壤水分物理性质用环刀法 [ 4] .
3　结果与分析
3. 1　地上部分持水能力
表 1　不同模式林分地上部分水文效应 ( t /hm2 )
TABLE 1　 Hydro lo gic effect in diffe rent stands
模式 合　计 林冠层枝叶 林下植被 枯枝落叶生物量 持水量 生物量 持水量 生物量 持水量 生物量 持水量
A 30. 66 32. 95 28. 10 28. 26 0. 76 0. 80 1. 80 3. 89
B 28. 50 26. 88 26. 20 22. 92 0. 68 0. 72 1. 62 3. 24
C 21. 06 23. 62 17. 70 15. 51 0. 66 0. 68 2. 70 7. 43
D 15. 37 16. 19 13. 90 12. 67 0. 47 0. 52 1. 00 3. 00
森林涵养水源功能的大小取决于林分的树种组成和结构 .树种不同 ,林冠截留量也不同 ,
同一树种 ,结构愈稠密 ,截留量就愈大 ,同样数量的枝叶量 ,因排列与分布规律不同 (如均匀的
结构与簇状的结构不同 )也
可能影响到截留的数量 [ 5] .
观光木杉木混交林及杉木纯
林的林分结构和树种特性的
不同导致了其林分水文学特
性的较大差异 (表 1) .
混交林各林冠层持水量
均高于杉木纯林 ,其中最好
的是观光木杉木行间混交林 ,林冠层截留量为 28. 26t /hm2 ,是杉木纯林 ( 12. 67t /hm2 )的 2. 23
倍 ;其次是行带混交 ( 22. 92t /hm2 ) ,第三是株间混交 ( 15. 51t /hm2 ) .这是因为混交林枝叶生物
量大于杉木纯林且观光木树冠紧密 ,叶片表面粗糙 ,吸水力大于杉木针叶 .
各混交林的林下植被生物量和持水量均高于杉木纯林 ,说明通过混交 ,改善林内小环境 ,
有利于林下植被的生长 ,从而减少地表径流 .枯枝落叶层是森林涵养水源的重要组成部分 ,枯
枝落叶层覆盖林地表面 ,除了有截留降水、避免地表土壤遭雨滴直接打击和降低径流速度外 ,
还起着阻滞径流和阻挡径流对土壤的冲刷作用 ,从而改善土壤结构、孔隙状况和渗透性能 .株
间混交的枯枝落叶层持水量最大 ( 7. 43t /hm2 ) ,其后依次是行间混交林> 行带混交> 杉木纯
林 .
3. 2　土壤涵养水源功能
林地具有大量腐根所形成的粗大孔隙、动物孔穴和其它非毛管孔隙 ,又有较多的有机质和
水稳性团聚体 ,降雨时大量雨水沿着土壤孔隙下渗 ,暂时贮存于土壤孔隙 .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 (渗透能
力 )和静态调蓄能力两个方面 .
3. 2. 1土壤渗透力　土壤渗透性能是土壤的重要水分物理性质之一 .它与土壤质地、结构、孔
隙度、有机质含量、土壤湿度以及水湿有关 .渗透性能良好的土壤 ,在一定的降水强度下 ,水分
可以被充分贮存起来或变为土内径流 ,不易形成地表径流 ,不使水分损失 .各种杉木观光木混
交模式的土壤渗透速度和渗透系数均大于杉木纯林 , 其中观光木与杉木行间混交林稳定渗透
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表 2　不同模式林分土壤 ( 0～ 20cm )渗透性能
TABLE 2　 pe rmeation capacity o f so il
in different stands
模 渗透速度 ( mm /min) 渗透系数 (m m /min)
式 初渗 稳渗 初渗 稳渗
A 93. 8 56. 4 44. 1 26. 5
B 64. 4 43. 1 30. 3 20. 4
C 56. 0 40. 3 26. 4 19. 0
D 56. 0 35. 0 26. 4 16. 5
速度和稳定渗透系数均最大 ( 56. 4mm /min和
26. 5mm /min) ,分别是杉木纯林 ( 35. 0mm /min
和 16. 5mm /min)的 1. 61倍和 1. 60倍 ;第二是
行带混交 ,然后是株间混交 (表 2) .可见混交林
具有比杉木纯林更好的渗透性能 ,有利于保持
水土 .
3. 2. 2土壤贮水能力　土壤对降雨的贮存能
力 ,主要取决于土壤非毛管孔隙的数量和质量 .
土壤非毛管孔隙愈多、质量愈好 ,则贮存降水的
能力就愈大 .混交林地的土壤容重下降 ,而非毛管孔隙度、通气度均比杉木纯林大 .其中株间混
交非毛管孔隙度最大 , 0～ 20 cm土层 12. 13% , 20～ 40cm土层 9. 45% ,分别是杉木纯林的 2. 04
倍和 3. 12倍 ,行间混交林 0～ 20cm和 20～ 40cm通气度分别比杉木纯林大 9. 26%和 8. 46% .
可见混交林的林地表层土体结构较为疏松 ,通气性得到明显地改善 ,林地孔隙状况均优于杉木
纯林 ,从而有利于林地水土保持和林木生长 .
表 3　各模式土壤 ( 0～ 40cm)贮水性能
T ABLE 3　Wate r_ holding capacity o f soil in differ ent stands
模 土层 容重 非毛管孔 通气度 自然含 贮水量 最大贮
式 /cm /g· cm- 3 隙度 /% /% 水率 /% /mm 水量 /mm
A 0— 20 1. 129 7. 58 27. 33 28. 15 63. 56 130. 26
20— 40 1. 192 6. 68 21. 06 27. 98 66. 70
B 0— 20 1. 165 7. 34 20. 62 26. 34 61. 37 127. 98
20— 40 1. 228 3. 94 12. 59 27. 12 66. 61
C 0— 20 1. 114 12. 13 26. 28 27. 66 61. 63 130. 04
20— 40 1. 253 9. 45 21. 21 27. 30 68. 41
D 0— 20 1. 142 5. 92 18. 07 23. 74 54. 22 114. 92
20— 40 1. 324 3. 03 12. 60 22. 92 60. 70
土壤最大贮水量以行间混
交为最大 ( 130. 26mm ) ,是杉
木纯林的 1. 13倍 .其次是株间
混交 ( 130. 04mm) ,第三是行
带混交 ( 137. 98mm).混交林
地土壤保水能力比杉木纯林
大 ,这与混交林土壤中更多的
根系穿透和扩展而形成较多的
土壤孔隙有关 .同时 ,营造混交
林改善林地土壤水分状况随着
土层加厚而更加明显 .
3. 3涵养水源效益
森林不仅能提供木材及其它林副产品的经济效益 ,而且还具有防风固沙、保持水土、涵养
水源、调节气候等生态效益 .降雨被林冠层、林下植被层和枯枝落叶层截留 ,混交林比杉木纯林
能更好地改善土壤结构和渗透性能 ,使林地涵养水源能力增强 ,地表径流减少 .各模式涵养水
源效益 (表 4) .不同模式土壤涵养水源效益不同 ,各混交林均比杉木纯林好 ,行间混交、行带混
表 4　各模式涵养水源效益表
T ABLE 4　Wate r- conserv ation effec t o f differ ent stands
模式 地上部分水源涵养量 价值
地上部分
水源涵养量 价值
合　　计
涵养量 价值
/ t· hm- 2· a- 1 /元· hm- 2· a- 1 / t· hm- 2· a- 1 /元· hm- 2· a- 1 /t· hm- 2· a- 1 /元· hm- 2· a- 1
A 1260 12. 6 8346 83. 4 9606 96. 0
B 1037 10. 4 8200 82. 0 9237 92. 4
C 918 9. 2 8332 83. 3 9250 92. 5
D 662 6. 6 7363 73. 6 8025 80. 2
217　 3期 　　　　　　　　　　　郑郁善等:观光木杉木混交林水文特征研究　　　　　　　　　　　　　
交、株间混交分别比杉林纯林增加 983t / (hm2· a)、 837t / (hm2· a)和 969t / ( hm2· a) .观光木
杉木各混交模式林冠层涵养水源效益不同 ,最大为行间混交〔1260t /( hm2· a)〕,其次为行带混交
〔1037t /( hm2· a)〕,第三为株间混交〔918t /( hm2· a)〕 ,最差为杉木纯林〔662t /( hm2· a)〕.根
据水利部门自流灌溉 0. 01元 /m3来计算 ,行间混交涵养水源效益为 96. 0元 / ( hm2· a) ,行带
混交为 92. 4元 /( hm2· a) ,株间混交为 92. 5元 / (hm2· a ) ,杉木纯林为 80. 2元 / ( hm2· a) .
4　小结
杉木各模式混交林林分的总持水量、林冠层持水量、林下植被及枯枝落叶层持水量均比杉
木纯林的好 ,其中以观光木杉木行间混交最好 ,分别达 32. 95t /hm2、 28. 26t /hm2、 0. 80t /hm2、
3. 89t /hm
2
.持水量大小顺序是行间混交> 行带混交> 株间混交> 杉木纯林 .
土壤渗透速度和渗透系数分析表明 ,混交林均比杉木纯林好 .行间混交渗透速度和渗透系
数最好 ,分别为 56. 4mm /min和 26. 5mm /min,然后是行带混交、株间混交 ,杉木纯林最差 ,说明
观光木凋落物量大 ,易分解 ,改善了林地土壤结构和孔隙状况 ,从而有利于水土保持和减少地
表径流 .
混交林土壤非毛管孔隙度、通气度、贮水量、最大贮水量等均表现出比杉木纯林好的趋势 ,
尤其是行间混交林位于各混交林之首 .
行间混交的水源涵养量最高〔9606t /( hm2· a)〕,经济效益为 96元 / (hm2· a ) ,然后依次是
株间混交、行带混交、杉木纯林 .
参 考 文 献
1　俞新妥 .杉木人工林地力和养分循环研究进展 .福建林学院学报 , 1992, 12( 3) : 264～ 275
2　傅立国等 .中国珍稀濒危植物 .上海:上海教育出版社 , 1987. 228～ 229
3　 Monsi. m.植物群落的数学模型 .植物生态学译丛 ,北京:科学出版社 , 1974. 123～ 144
4　张万儒等 .森林土壤定位研究方法 .北京:中国林业出版社 , 1986. 17～ 55
5　崔启武 .林冠对降水的截留作用 .林业科学 , 1980, ( 2): 141～ 146
Study on Hydrology of Mixed Forest of
Cunninghamia lanceolata andTsoongiodenron odorum
Zheng Yushan　　 Zhang Weiying
( Fujian Col leg e of Fores t ry, Nanping 353001)
ABSTRACT　 This paper dea ls with hydrologic effect of crow n of stands, unde rsto ry , Litte r and mineral soil in
differ ent kinds mixed stands of Chinese fir with Tsoongiodenron odorum and pure stand o f Chinese fir by mea-
suring their wa ter- ho lding The result show that the capacit y of wa ter conserv ation in mixed stands is bat ter
than the pure stand of Chinese fir. The to tal w ater- ho lding above g r ound and the to tal w ater- storing o f soil
in the stand by line mixed ar e highe r than those o f other s.
KEY WORDS　 Chinese fir, Tsoongiodenron odorum , mix ed stand, wa ter conserv ation
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