全 文 ：福建林学院学报　 2001, 21( 3): 245～ 248
Journal of Fujian Colleg e of Fo restr y
凹叶厚朴杉木混交林的水文特征
刘 寿 强
(明溪县林业总公司 , 福建 明溪 365200)
摘要: 对凹叶厚朴杉木混交林各经营模式林分的林冠层、灌木层、草本层和枯枝落叶层以及林地
土壤贮水性能研究分析结果表明: 混交林各模式林分涵养水源能力均优于杉木纯林 , 其中以行
间混交模式最好 , 地上部分持水量 36. 30 t· hm- 2 , 0～ 60 cm土层最大贮水量 217. 26 mm , 林
分涵养水源效益 153. 1元· hm- 2· a- 1 , 0～ 20 cm土层稳定渗透系数 8. 9 mm· min- 1.
关健词: 凹叶厚朴 ; 杉木 ; 混交林 ; 水源涵养
中图分类号: S771, S714. 6　　　　文献标识码: A　　　　文章编号: 1001-389X ( 2001) 03-0245-04
The Hydrology of Mixed Forest of
Magnolia biloba and Cunninghamia lanceolata
LIU Shou-qiang
( Fo res try commi t tee of M ingxi Cou nt , M ingxi 365200, China)
Abstract: This paper presented th e hydrolog ic cha racte ristics o f canopy , shrub lay er , h erbaceous lay er and litter o f differ-
ent mixed pa tterns about Magnolia biloba and Chinese fir by m ea suring their w ater-ho lding. the r esults show ed that the ca-
pacity o f w ater conserv ation in mixed stands w as better than in the pure stands o f Chinese fir. And that th e to tal wa ter-
holding above g round, the total wa ter-sto ring of soil and w ater-conserv ation effect in th e line-mixed stand w ere higher than
tho se o f any o th ers, reached to 36. 30 t· hm- 2 , 217. 26 mm and 153. 1 yuan· hm- 2· a- 1 respec tively.
Key words: Magnolia biloba; Cunninghamia lanceolata; mixed stands; w ater conse rv a tion
森林群落结构、 层次复杂 , 能截留降雨量 , 有利于降水量的再分配 , 削弱降雨及地表径流对林地的
侵蚀作用 . 具有较好的涵养水源、 保持水土的功能 . 杉木 [Cunninghamia lanceolata ( lamb. ) Hook. ]是
我国南方最主要的速生用材树种 , 传统的杉木纯林营林方法 , 导致地力衰退等一系列生态问题 , 给林地
的持续利用造成严重的威胁 [1 ] . 为改变人工造林的树种单一化、针叶化 ,保持人工林生态系统持续生产力
和稳定性 , 选择合适的阔叶树种与杉木混交造林的研究 , 倍受林学专家的重视 [2 ] , 凹叶厚朴 [Magnol ia
biloba ( Rehd. et wils. ) Cheng et Law. ]是我国特产的木本药用树种 , 其树皮、 根皮、 花均为常用的重
要中药材 , 经济价值高 . 但它天然更新能力较差 , 天然资源少 , 无法满足市场需求 , 必须通过人工栽培
扩大资源 . 为了探讨凹叶厚朴杉木人工混交林的水源涵养机制 , 正确评价其混交效益 , 针对各混交林的
水文特征进行了比较研究 , 便于从森林水文角度为推广凹叶厚朴造林提供理论依据 .
1　试验地概况
试验地设在福建省明溪县胡坊乡林场 , 属武夷山山脉延伸支脉 , 为亚热带季风性气候地带 , 年降水
量 1 744 mm , 平均气温 18. 0℃ , 降雨日数 165 d, 年平均蒸发量 1 510 mm , 7～ 9月份蒸发量最大 , 年
平均相对湿度 78% , 土壤为花岗岩发育的山地红壤 , 海拔高度 540 m, 前茬为马尾松 ( Pinus massoniana
Lamb. ) 天然林 , 1986年皆伐后于 1987年经炼山工程造林 , 林地植被较为丰富复杂 .
2　研究方法
2. 1　标准地设置
凹叶厚朴杉木混交林按混交比例、方式不同 ,设置 3个处理: A. 1∶ 1行间混交 ; B. 1∶ 1株间混交 ;
基金项目: 福建省科学技术委员会科学基金资助项目 ( 95-Z-110) .
作者简介: 刘寿强 ( 1962-) , 男 , 福建莆田人 , 工程师 , 从事林业森林培育研究 .
收稿日期: 2000-12-22; 修回日期: 2001-02-16
DOI : 10. 13324 /j . cnki . jfcf . 2001. 03. 013
C. 1∶ 4朴杉行带混交 ; 杉木纯林设 1个处理 ( D) . 每个处理的标准地面积 25. 8 m× 25. 8 m , 2个重复 .
不同标准地概况 , 见表 1 (坡位为中下坡 ) .
2. 2　调查与分析方法
1998年底对各处理每个标准地进行调查分析 , 标准地进行每木检尺 (胸径、 树高、 枝下高、 冠幅 ) ,
分别以林分平均高和平均胸径选择杉木、 凹叶厚朴的平均标准木 , 按 Monsi分层切割法 [3 ]调查各模式林
分内乔木层生物量 , 以 1 m区分段为单位称取标准木的每段各器官鲜重及地下部分根桩、 粗根、 细根的
鲜重 , 随机取各部分样品进行烘干 , 测定其含水量 , 计算干物质量 , 用单位面积上的林木株数和平均木
的干重推算林分总生物量 . 用样方收获法 [3 ]测定林下植被和凋落物生物量 ; 用浸水法测定样品持水量 ; 土
壤水分、 物理性质则用环刀法 [ 4]分层取样测定 .
表 1　不 同 模 式 林 分 标 准 地 概 况
Table 1　 A survey of sample plot in di ff eren t patterns
模
式
密度
/株· hm- 2
叶面积
指数
胸径 /cm
1 2
树高 /m
1 2
枝下高 /m
1 2
冠层
高度 /m 郁闭度 坡度 坡向
A 3 067 8. 17 9. 95 10. 97 9. 24 9. 56 6. 04 6. 42 3. 00 0. 97 32° WN19°
B 2 867 7. 76 7. 92 10. 73 8. 19 8. 61 3. 25 4. 23 4. 66 0. 85 35° WN26°
C 3 000 7. 96 8. 53 11. 62 8. 49 9. 83 3. 55 4. 09 5. 34 0. 88 30° WN 30°
D 2 800 7. 54 9. 28 7. 34 3. 80 3. 54 0. 86 33° WN 20°
　　注: 表头胸径、 树高、 枝下高中: 1表示凹叶厚朴数据、 2表示杉木数据 .
3　结果与分析
3. 1　地上部分生物量与持水能力
降雨首先被林冠层截留 , 而林冠层的截留能力 , 主要取决于林分的树种组成和结构 . 林下植被层是
森林截留降雨的第二作用层 . 枯枝落叶层具有吸收雨水 , 调节和过滤地表径流作用 , 凹叶厚朴杉木混交
林与杉木纯林的林分结构和树种组成的不同导致了林分水文特性的较大差异 (表 2) .
表 2　不同模式林分地上部分生物量及持水能力 /g, t· hm- 2
Table 2　 Biomas s and w ater-holding capaci ti es abov e ground on dif ferent stands
模式 合计生物量 持水量
林冠层枝叶
生物量 持水量
灌木层
生物量 持水量
草本层
生物量 持水量
枯枝落叶
生物量 持水量
A 41. 67 36. 30 30. 00 21. 94 2. 24 1. 60 2. 54 2. 29 6. 89 10. 47
B 36. 43 31. 33 27. 65 21. 42 1. 18 0. 66 2. 94 2. 21 4. 66 7. 04
C 31. 91 26. 30 20. 62 16. 00 4. 80 1. 68 2. 28 2. 31 4. 21 6. 31
D 21. 13 18. 05 15. 83 12. 49 0. 92 0. 48 1. 10 1. 37 3. 28 3. 71
　　混交林各林冠层持水量均高于杉木纯林 , 其中最好的是凹叶厚朴杉木行间混交类型 , 林冠层的降雨
截留量为 21. 94 t· hm- 2 ; 其次为株间混交 21. 42 t· hm- 2 ; 第三是行带混交 16. 00 t· hm- 2 , 经方差分
析 ,混交林各林冠层持水量均显著高于杉木纯林 ,关键在于混交林枝叶生物量大及凹叶厚朴冠层多且厚 ,
叶面宽大 , 持水能力强且时间长的缘故 .
不同林分结构影响了林下灌木层、 草本层、 枯枝落叶层的种类和数量 , 使得不同林分林下植被的生
物量和持水量存在明显差异 . 各混交林的林下植被生物量和持水量均显著高于杉木纯林 , 特别是行间混
交林 , 其作为涵养水源的最主要组成部分的枯枝落叶层生物量和持水量均最大 (分别为 6. 89 g和
10. 47 t· hm- 2 ) , 其后依次为株间混交> 行带混交> 杉木纯林 .
3. 2　林地土壤涵养水源功能
林地土壤涵养水源功能主要表现在林地土壤对降雨的动态调蓄能力 (渗透性能 ) 和静态调蓄能力
(贮水性能 )两方面 . 由于林地土壤具有大量的林木根系和腐根构成粗大孔隙、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 , 能下渗大量地表雨水并进行暂时贮水作用 .
3. 2. 1　土壤渗透性能　土壤渗透性能是林分涵养水源和保持水土的重要指标之一 . 它能在一定范围内 ,
246 福　建　林　学　院　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　　第 21卷
将降雨充分贮存起来或转变为土内径流 , 减少地表径流 , 降低水分损失 , 各混交模式林分中 0～ 40 cm
土壤的渗透速度和渗透系数均大于杉
木纯林 (表 3) ,其中凹叶厚朴杉木行间
混交林稳定渗透速度和稳定渗透系数
均最大 ( 0～ 20 cm土壤为 36. 3 mL·
min
- 1、 8. 9 mm· min- 1; 20～ 40 cm土
壤 为 22. 3 mL· min- 1、 5. 4 mm·
min
- 1 ) , 分别是杉木纯林的 3. 13、 3. 18
倍和 5. 19、 2. 35倍 . 第二是株间混交 ,
再次为行带混交 (表 3) . 说明凹叶厚朴
杉木混交林比杉木纯林具有更佳的渗
透、 贮存降雨的功能 , 尤其是行间混交
类型更有利于涵养水源和减少林地土
壤水分的损失 (表 4) .
表 3　各模式林分 0～ 40cm渗透性能
Table 3　 Permeation capacity of soil in di f ferent s tands
模式 土层 /cm 渗透速度 /m L· min
- 1
初渗 稳渗
渗透系数 /mm· min- 1
初渗 稳渗
0～ 20 53. 5 36. 3 13. 1 8. 9
A 20～ 40 40. 0 22. 3 11. 8 5. 4
0～ 20 51. 0 26. 9 12. 5 7. 6
B 20～ 40 34. 8 13. 9 8. 6 3. 4
0～ 20 43. 2 22. 3 10. 6 5. 5
C 20～ 40 23. 1 5. 7 7. 1 3. 2
0～ 20 32. 5 11. 6 8. 0 2. 8
D 20～ 40 18. 9 4. 3 6. 4 2. 3
表 4　各模式林分土壤 ( 0～ 60cm ) 贮水性能
Table 4　 Water-h olding capacity in s oi l in dif f erent stand s
模
式 土层 /cm
容重
/g· cm-3
非毛管
孔隙 /%
通气
度 /%
自然含
水率 /%
最大持
水量 /%
田间持
水量 /%
最大贮
水量 /mm
60土层最大
贮水量 /mm
0～ 20 1. 490 3. 16 6. 85 13. 39 29. 45 20. 46 87. 76
A 20～ 40 1. 546 2. 62 4. 53 18. 51 22. 56 16. 92 69. 76 217. 26
40～ 60 1. 554 1. 93 4. 21 10. 14 19. 22 13. 91 59. 74
0～ 20 1. 487 2. 74 7. 95 12. 44 28. 65 21. 37 85. 21
B 20～ 40 1. 568 1. 66 4. 43 11. 79 19. 16 16. 81 60. 80 189. 58
40～ 60 1. 566 1. 76 3. 84 10. 16 16. 76 14. 14 44. 29
0～ 20 1. 489 3. 77 6. 37 23. 08 28. 70 20. 10 85. 47
C 20～ 40 1. 529 3. 63 4. 90 19. 40 22. 07 18. 29 67. 49 206. 88
40～ 60 1. 573 1. 40 3. 05 17. 46 19. 15 17. 14 53. 92
0～ 20 1. 472 2. 94 6. 51 19. 08 21. 58 18. 52 63. 53
D 20～ 40 1. 580 3. 15 3. 42 18. 05 18. 67 16. 54 59. 00 180. 81
40～ 60 1. 626 1. 52 3. 31 17. 98 17. 92 15. 84 58. 28
3. 2. 2　 林地土壤贮水性能　森林土壤是水分贮存的主要场所 , 其贮存能力的大小主要取决于土壤非毛
管孔隙的数量和质量 , 土壤非毛管孔隙越多质量越好 , 则贮存降雨的能力就越大 . 混交林林地的土壤容
重有所下降 , 非毛管孔隙度和通气度比杉木纯林有所增加 , 但其差异不显著 (表 4) , 这与林分处于幼林
期 ( 12年生 ) , 林地土壤状况没有充分改善 , 以及造林前采用高强度的整地等工程造林措施有关 , 其中以
行带混交的非毛管孔隙度最大 , 分别比杉木纯林增加 28. 23%和 15. 24% (表 4) . 说明混交模式林地土壤
的水分、 物理性质得到了一定程度改善 , 林地土壤较为疏松、 通气性较好、 保水保肥能力较强 , 有利于
林木生长和林地水源涵养 . 60 cm土层最大贮水量以行间混交为最大 ( 217. 26 mm) , 比杉林纯林大 1. 20
倍 ; 其次是行带混交 ( 206. 88 mm); 第三是株间混交 ( 189. 58 mm) . 这是由于混交林林地土壤中有较多
且分布层次不同的根系穿透形成了土壤较强的保水性能 .
3. 3　各模式林分水源涵养能力
林分地上部分持水量比土壤持水量小得多 . 但林冠枝叶截留 , 林下植被和枯枝落叶在减少地表径流
和保持水土中起着重要作用 . 各模式林分的总水源涵养量有较大差异 (表 5) , 其中以行间混交的总水源
涵养量最大 ( 2 208. 94 t· hm- 2 ) , 比杉木纯林大 378. 71 t· hm- 2; 其次是行带混交 ( 2 094. 73 t· hm- 2 ) ;
第三是株间混交 ( 1 929. 65 t· hm- 2 ) .说明混交林在保持水土、 涵养水源、 维持生态平衡等方面有着更大
的作用 , 应大力推广 .
3. 4　各模式林分涵养水源效益
凹叶厚朴杉木混交林除了能提供木材、 药材外 , 还有较好的保持水土、 涵养水缘、 调节气候、 维持
247第 3期　　　　　　　　　　　　　　刘寿强: 凹叶厚朴杉木混交林的水文特征
生态平衡等作用 .现仅对各模式林分中增加
水源涵养部分的间接效益进行分析比较 ,以
期加深对凹叶厚朴杉木混交林的水源涵养
的经济价值的认识 .混交林比杉木纯林能更
好地改良土壤结构和渗透性能 ,使林地涵养
水源能力增强 ,不同模式林分土壤涵养水源
功能不同 (表 6) ,以行间混交方式最好 , 它
们 分别比杉木纯林增加 2 3 3 6、 1 6 7 1、
表 5　各 模 式 林 分 总 持 水 量
Table 5　 The total water-h olding of dif f erent s tands
模式 总涵养量
/t· hm- 2
地上部分持水量
/t· hm- 2
比例
/%
土壤持水量
/t· hm- 2
比例
/%
A 2 208. 94 36. 30 1. 64 2 172. 64 98. 36
B 1 929. 65 33. 78 1. 75 1 895. 87 98. 25
C 2 094. 73 26. 25 1. 25 2 068. 48 98. 75
D 1 826. 23 18. 05 0. 98 1 808. 18 99. 02
562 t· hm- 2· a- 1 .凹叶厚朴杉木混交林各模式地上部分涵养水源功能也不同 ,其功能依次为行间混交>
株间混交> 行带混交> 杉木纯林 . 根据水利部门自流灌溉收费 0. 01元· m- 3标准计算 , 行间混交涵养水源
效益为 153. 1元· hm- 2· a- 1 , 株间混交为134. 5元· hm- 2· a- 1 ,行带混交为 142. 7元· hm- 2· a- 1 , 杉木
纯林为 123. 2元· hm- 2· a- 1 .
表 6　各 模 式 林 分 涵 养 水 源 效 益
Table 6　 Th e water-conservation benef it in dif f erent stand s
模式
地上部分
水源涵养量
/t· hm- 2
价 值
/元· hm- 2· a- 1
土壤部分
水源涵养量
/t· hm- 2· a- 1
价 值
/元· hm- 2· a- 1
合计
水源涵养量
/t· hm- 2· a- 1
价 值
/元· hm- 2· a- 1
　 A 1 388 13. 9 13 920 139. 2 15 308 153
* B 1 303 13. 0 12 146 121. 5 13 449 134. 5
　 C 1 015 10. 2 13 255 132. 6 14 270 142. 7
　 D 738 7. 4 11 584 115. 8 12 322 123. 2
4　小结
林分树种组成、 结构的不同导致了其涵养水源功能的较大差异 . 本文针对闽北林区凹叶厚朴杉木不
同混交模式的涵养水源功能进行较为全面的调查分析研究得出以下结论:
林分总持水量及林地土壤 ( 0～ 60 cm ) 的持水量: 行间混交> 行带混交> 株间混交> 杉木纯林 ; 林
分地上部分持水量及林地土壤 ( 0～ 40 cm ) 的稳渗速度和稳渗系数: 行间混交> 株间混交> 行带混交>
杉木纯林 ; 林分不同层次的持水量: 土壤层> 林冠层> 枯枝落叶层> 草本层> 灌木层 . 土壤层是森林涵
养水源的最主要场所 , 可占到林分总涵养水源量的 98%以上 . 混交林土壤的容重、非毛管孔隙、 通气度、
田间持水量、 最大贮水量等指标均表现出比杉木纯林更好的趋势 , 尤其是行间混交类型改善土壤程度最
好 , 涵养水源的经济效益也最大 .
本文承蒙福建农林大学林学院林锦仪教授的审阅并提出修改意见 , 谨此致谢 .
参 考 文 献:
[ 1] 俞新妥 . 杉木人工林地力和养分循环研究进展 [ J]. 福建林学院学报 , 1992, 12 ( 3): 264-275.
[ 2] 郑郁善 , 张炜银 . 观光木杉木混交林水文特征研究 [ J]. 福建林学院学报 , 1998, 18 ( 3): 215-218.
[ 3] Monsi. M. 植物群落的数学模型 (植物生态学译丛第 1集 ) [M ]. 北京: 科学出版社 , 1974. 12-144.
[ 4] 中科院南京土壤研究所 . 土壤理化分析 [M ]. 上海: 上海科技出版社 , 1981.
[ 5] 林锦仪 , 陈登雄 , 刘寿强 . 凹叶厚朴杉木混交林生物量及分布格局研究 [ J]. 福建林学院学报 , 1999, 19 ( 4): 314-317.
[ 6] 洪伟 . 林业试验设计技术与方法 [M ] . 北京: 北京科学技术出版社 , 1993.
[ 7] 张炜银 , 郑郁善 . 用 AHP法筛选观光木杉木混交模式的研究 [ J]. 福建林学院学报 , 1998, 18 ( 4): 331-334.
[ 8] 林锦仪 , 兰金奖 . 肉桂树皮量及影响因子的研究 [ J]. 中草药 , 1998, 29 ( 10): 698-700.
[ 9] 林锦仪 , 刘寿强 , 李荣生 . 肉桂薏苡复合经营模式结构与生物量的研究 [ J]. 经济林研究 , 2000, 18 ( 1): 34-35.
[ 10 ]陈礼光 , 郑郁善 , 林金国 . 突脉青冈林分水文效应研究 [ J]. 福建林学院学报 , 1999, 19 ( 2): 170-173.
(责任编校: 卢风美 )
248 福　建　林　学　院　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　　第 21卷