全 文 ：第 25 卷第 11 期
2005 年 11 月
生　　态　　学　　报
A CTA ECOLO G ICA S IN ICA
V o l. 25,N o. 11
N ov. , 2005
川西亚高山桦木林的林地水文效应
张远东1, 刘世荣13 , 马姜明1, 史作民1, 刘兴良2
(11 中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所, 北京　100091; 21 四川省林业科学研究院, 成都　610081)
基金项目: 国家基础研究重点规划资助项目 (2002CB111504) ; 国家自然科学基金杰出青年基金资助项目 (30125036) ; 国家“十五”科技攻关资助
项目 (2001BA 510B06) ; 国家林业局 948 资助项目 (200424266) ; 第 35 批中国博士后科学基金资助项目 (20040350374)
收稿日期: 2004212218; 修订日期: 2005205226
作者简介: 张远东 (1973～ ) , 男, 新疆霍城人, 博士, 副研究员, 主要从事森林生态系统经营管理和景观生态学研究. E2m ail: zyd@fo restry. ac. cn3 通讯作者A utho r fo r co rrespondence. E2m ail: liusr@fo restry. ac. cn
Foundation item: N ational Key P ro ject fo r Basic Research (N o. 2002CB111504) ; N ational Key P ro ject fo r the T enth F ive Year P lan (N o.
2002CB111504) ; SFA 948 P rogram (N o. 200424266) ; Ch ina Po stdocto ral Science Foundation (N o. 20040350374)
Rece ived date: 2004212218; Accepted date: 2005205226
Biography: ZHAN G Yuan2Dong, A ssociate p rofesso r, m ain ly engaged in fo rest eco system m anagem ent and landscape eco logy. E2m ail: zyd
@fo restrg. ac. cn
摘要: 川西亚高山森林是我国西南亚高山林区水源涵养林的重要组成部分, 原生的亚高山暗针叶林在经历大规模采伐利用后,
天然更新的次生桦木林已成为该区域的主要森林类型之一。前人对原始暗针叶林水文学的研究已相当丰富, 内容涉及冠层截
留、地被物持水特征、森林蒸发散、土壤入渗、根土作用层等诸多方面; 而对于采伐后人工林和天然次生林的研究较少, 仅有的结
论也以人工林为主。通过对林地苔藓、枯落物和土壤的野外调查与室内实验, 分析了川西亚高山次生桦木林在不同林龄和海拔
梯度间的林地水文效应, 这对于丰富亚高山森林水文学的研究、确定长江上游水源涵养林的恢复与重建模式, 都具有重要的意
义。研究表明: 桦木林苔藓蓄积量及最大持水量在不同林龄间差异显著, 随林龄增大而显著增加; 而在不同海拔间差异不显著。
枯落物蓄积量及最大持水量在不同林龄及海拔间均差异显著, 随林龄的增大而增加; 在林龄相同的条件下, 在中海拔 (3200m、
3400m )较高, 在较高 (3600m )、较低 (3000m )海拔偏低。苔藓最大持水率平均为 945% , 在林龄和海拔间差异不显著; 枯落物最大
持水率平均 573% , 在林龄和海拔间均差异显著。各林龄和海拔梯度上的桦木林, 随土壤深度的增加土壤容重均显著增大, 最大
持水量显著下降, 但毛管持水量和最小持水量仅在部分类型下降显著。土壤 0～ 40cm 最大持水量在不同林龄间差异不显著, 而
在不同海拔间差异显著; 这种差异主要表现在林龄 10～ 25a 的林分, 随海拔升高土壤 0～ 40cm 最大持水量增大。在大规模采伐
后, 苔藓层的恢复是一个长期过程, 可以作为次生林地水文效应向原始暗针叶林恢复程度的一个指标。
关键词: 桦木林; 苔藓; 枯落物; 土壤; 最大持水量
文章编号: 100020933 (2005) 1122939208　中图分类号: S71513　文献标识码: A
W oodland hydrolog ica l effects of b irch forests in sub-a lp ine reg ion of western
Sichuan , Ch ina
ZHAN G Yuan2Dong1,L IU Sh i2Rong13 ,M A J iang2M ing1, SH I Zuo2M in1,L IU X ing2L iang2　 (1. Institu te of F orest
E cology , E nv ironm en t and P rotection, Ch inese A cad emy of F orestry , B eij ing 100091, Ch ina; 2. S ichuan A cad emy of F orestry , Cheng d u 610081,
Ch ina). A cta Ecolog ica S in ica , 2005, 25 (11) : 2939～ 2946.
Abstract: R ainfall in tercep tion of mo ss and lit ters, a long w ith so il w ater2sto rage capacity, has impo rtan t effect on hydro logical
p rocess in sub2alp ine fo rest in w estern Sichuan, Ch ina. T he physical characterist ics of w ater fo r mo ss, lit ters and so il have
been studied ex tensively in p rim ary con iferous fo rests; how ever, very few w ere repo rted fo r natu ral secondary b irch fo rests,
w h ich becom e dom inan t after overexp lo ita t ion of con iferous fo rests from 1950s to 1980s. W e m easu red the cum ulated m ass
(CM , töhm 2 ) of mo ss and lit ters, a long w ith their m ax im al w ater ho lding capacity (MW HC, töhm 2 ) and m ax im al w ater
ho lding rate (MW HR , % ) , in b irch stands w ith differen t stand ages at differen t elevat ions. T he physical characterist ics of
w ater in the so il included so il bu lk density, MW HC, cap illary w ater ho lding capacity (CW HC) and least w ater ho lding capacity
(LW HC). T hey w ere also m easu red by soak ing and discharging experim en ts w ith samp les of so il from differen t so il dep th s in
all studied stands. T he resu lt show ed that CM and MW HC increased sign ifican tly w ith increasing stand age. Fo r stands from
differen t elevat ions, how ever, the CM and MW HC disp layed differen t ly fo r lit ters and in sign ifican tly fo r mo ss. In the stands
w ith sam e age, CM and MW HC of lit ters w ere h igher at m iddle elevat ions (3200m & 3400m ) than that at a h igher (3600m )
and low er (3000) elevat ions. T he m ean MW HR of mo ss w as 945% and there w as no sign ifican t difference among stands w ith
differen t ages and located at differen t elevat ions. T he m ean MW HR of lit ters w as 573% , bu t sign ifican t difference w ere found
among stands w ith differen t ages and located at differen t elevat ions. So il bu lk density increased and MW HC decreased
sign ifican tly w ith the increasing so il dep th in all stands, bu t cap illary w ater ho lding capacity (CW HC) and least w ater ho lding
capacity (LW HC) decreased sign ifican tly on ly in som e of stands. T heMW HC in 0～ 40cm of so ilw as no t sign ifican tly differen t
among stands w ith differen t ages, how ever, sign ifican t difference w as found among the stands located at differen t elevat ions.
T he difference appeared m ain ly among the stands from 10 to 25 years of age 2 they increased w ith increasing elevat ion in the
0～ 40cm of so il. T he mo ss needs a long2period to resto re after large scale logging. D uring th is p rocess, the CM and MW HC
can serve as an index to reflect the resto rat ion degree tow ards p rim ary con iferous fo rests.
Key words: b irch fo rest; mo ss; lit ters; so il; m ax im al w ater ho lding capacity
　　地处青藏高原东南缘的川西亚高山林区, 地形复杂, 新构造运动活跃, 岩体松散, 地震频繁, 是一个生态环境非常脆弱的地
区。亚高山暗针叶林是该区原有的主要森林类型, 这些森林集中分布于金沙江、雅砻江、岷江、大渡河流域, 是我国西南亚高山林
区水源涵养林的重要组成部分。随着 20 世纪 50～ 80 年代川西亚高山森林的大规模开发利用, 以冷杉为主要优势树种的原始暗
针叶林被大面积采伐, 随后进行了以云杉为主要树种的人工更新[1 ]; 同时, 桦木等阔叶先锋树种的天然更新也普遍而大量的发
生, 形成大面积的天然次生林[2 ]。目前, 次生桦木林已成为川西亚高山林区的主要森林类型之一。
对于川西亚高山森林水文学的研究, 原始暗针叶林一直是重点, 内容涉及冠层截留、地被物持水特征、森林蒸发散、土壤入
渗、根土作用层等诸多方面[3～ 12 ]。已有结果表明: 川西亚高山森林在调节水分、涵养水源方面作用巨大, 增加年径流量、减缓洪
峰、减少水分无效蒸发等效能显著, 这是由于其具有浓密的林冠层, 较厚的苔藓、枯枝落叶层和蓄水性能良好的森林土壤[13, 14 ];
森林采伐虽尚不足以引起普遍的严重的土壤冲刷[15 ] , 但是已经使林地苔藓层衰退, 枯落物与有机质加速分解, 表土层变薄、变
干, 蓄水效能降低[16 ] , 径流量和枯水流量下降[13 ]。
对于暗针叶林采伐后人工林和天然次生林的水文效应, 已有研究相对较少, 仅有的结论也以人工林为主, 包括人为干扰引
起川西亚高山人工林土壤持水性能下降[17 ]; 人工云杉林地水文效应的增强快于自然恢复过程, 主要表现在人工云杉林苔藓与
枯落物蓄积量及最大持水量的增加快于自然恢复过程等[18 ]。本文既以川西亚高山桦木林为研究对象, 分析其在不同林龄和海
拔梯度上林地水文效应变化, 这对深入认识森林与水的关系、确定长江上游水源涵养林恢复与重建模式, 都具有重要意义。
1　研究区概况
研究区位于四川省理县米亚罗林区, 地理坐标N 31°24′～ 31°55′, E102°35′～ 103°4′。该区位于青藏高原东缘褶皱带最外缘
部分, 具有典型的高山峡谷地貌。气候受着高原地形的决定性影响, 属冬寒夏凉的高山气候。以海拔 2760m 的米亚罗镇为例, 全
年降水量 700～ 1000mm , 年蒸发量 1000～ 1900mm , 1 月均温～ 8℃, 7 月均温 1216℃, ≥10℃的年积温为 1200～ 1400℃。
米亚罗林区植被垂直成带明显, 其类型和生境随海拔及坡向而分异[19, 20 ]。原生森林分布于海拔 2400～ 4200m 之间, 以亚高
山暗针叶林为主, 主要优势树种为岷江冷杉 (A bies f ax on iana)。1950～ 1978 年间进行过大规模采伐, 之后采伐量逐年减少, 至
1998 年停采封育。伐区主要位于 2800～ 3600m 之间, 迹地初期多形成悬钩子 (R ubus spp1)或箭竹 (S inarund inaria n itid a)灌丛。
1955 年以后, 迹地上陆续开展了以粗枝云杉 (P icea asp era ta)为主的人工更新①。同时, 以桦木为主的次生阔叶树种的天然更新
也普遍而大量的发生, 形成大面积的次生阔叶林。这类林分具有同龄单层的特征, 以红桦 (B etu la. a lbo2sinensis)、糙皮桦 (B .
u tilis ) 为优势树种, 并混生有槭树 (A cer spp )、椴树 (T ilia ch inensis) , 以及许多较高大的灌木, 如野樱桃 (P runus spp. )、花楸
(S orbus spp. )等; 原生针叶树种的更新均处于更新层、演替层, 或是刚开始发生。次生桦木林主要分布在阴坡、半阴坡, 采伐前是
亚高山原始冷杉林的集中分布区。
2　研究方法
2. 1　样地选设
在复杂的高山峡谷地形条件下, 为便于采伐运输, 川西亚高山林区实行沿沟槽采伐, 并设有林线保留带②。分别选择 20 世
0492　 生　态　学　报 25 卷
①
② 杨玉坡. 论川西高山林区的森林采伐方式问题. 见: 四川省林业科学研究所, 四川高山林业研究资料集刊, 第二集. 1979, 11～ 25.
阿坝州川西林业局志编辑委员会. 阿坝州川西林业局志. 2000
纪 50、60、70、80 年代采伐的沟槽, 沿阴坡在海拔 3000、3200、3400 和 3600m 附近选择坡度相近的桦木林, 设置 20×20m 2 样地进
行群落调查; 并在林线保留带 3800m 附近选择同样坡度的原始林, 设置 30×40 m 2 样地调查。
20 世纪 50、60 年代多沿主沟采伐, 以便水运木材。主沟起使海拔低, 可选择 3000、3200、3400、3600m 和 3800m 五个梯度。20
世纪 70、80 年代主沟采伐完毕, 伐区向支沟、尾沟推移, 起使海拔升高。20 世纪 70 年代采伐坡面选择 3200、3400、3600m 和
3800m 四个梯度; 80 年代仅能选择 3400、3600m 和 3800m 三个梯度。各年代伐区均选择 3 个沟槽进行调查, 以使同一林龄和海
拔的林分至少有 3 个重复。
表 1　米亚罗桦木林各类型及原始林的基本情况
Table 1　Outl ine of B etula spp. forests and pr im itive forest in M iyaluo, west Sichuan
采伐时间
Cutting tim e
海拔 (m )
E levation
优势树种
Dom inance species
林龄 (a)
A ge
坡向
Slope direction
坡度 (°)
Gradien t
平均树高 (m )
T ree m ean heigh t
郁闭度
Canopy density
1980’s 3350～ 3450 B . a lbo2sinensis 12～ 16 N , NW 25～ 40 4～ 5 0. 8～ 0. 9
1980’s 3550～ 3650 B . u tilis 12～ 16 N , NW 25～ 40 4～ 5 0. 7～ 0. 8
1970’s 3150～ 3250 B . a lbo2sinensis 21～ 25 N , NW 25～ 40 8～ 10 0. 8～ 0. 9
1970’s 3350～ 3450 B . a lbo2sinensis 21～ 25 N , NW 25～ 40 7～ 9 0. 8～ 0. 9
1970’s 3550～ 3650 B . a lbo2sinensis
B . u tilis
21～ 25 N E, N , NW 25～ 40 6～ 8 0. 7～ 0. 8
1960’s 2950～ 3050 B . a lbo2sinensis
A . lax if lorum 32～ 36 N E, N 25～ 40 12～ 14 0. 7～ 0. 8
1960’s 3150～ 3250 B . a lbo2sinensis
A . lax if lorum 32～ 36 N E, N 25～ 40 13～ 16 0. 8～ 0. 9
1960’s 3350～ 3450 B . a lbo2sinensis
B . u tilis
32～ 36 N E, N , NW 25～ 40 13～ 16 0. 8～ 0. 9
1960’s 3550～ 3650 B . u tilis 32～ 36 N E, N , NW 25～ 40 13～ 14 0. 7～ 0. 9
1950’s 2950～ 3050 B . a lbo2sinensis
A . spp
42～ 47 N E, N , NW 25～ 40 15～ 20 0. 6～ 0. 8
1950’s 3150～ 3250 B . a lbo2sinensis B .
u tilis A . lax if lorum 42～ 47 N E, N , NW 25～ 40 18～ 20 0. 6～ 0. 9
1950’s 3350～ 3450 B . a lbo2sinensis
B . u tilis
42～ 47 N E, N , NW 25～ 40 15～ 20 0. 7～ 0. 9
1950’s 3550～ 3650 B . a lbo2sinensis
B . u tilis
42～ 47 N E, N , NW 25～ 40 15～ 18 0. 7～ 0. 9
未采伐
N o cutt ing
3750～ 3850 A bies f ax on iana 160～ 200 N E, N , NW 25～ 40 18～ 22 0. 5～ 0. 8
2. 2　苔藓、枯落物及土壤样本的采集
在各样地所在林分上部、下部各设 2 个、中部设 1 个 1×1m 2 的样方, 分别收集地表苔藓和枯落物, 现场称量并换算成单位
林地面积鲜重 (M 1, töhm 2) , 同时用密封袋取样带回。考虑到该区域林木根系集中分布于 0～ 40cm 土层③④, 在各林分相同位置
各挖一个土壤剖面, 用环刀分别 0～ 20、10～ 20、20～ 30、30～ 40cm 取 4 层原状土壤样本。
213　苔藓、枯落物蓄积量及最大持水量测定
从各样方苔藓及枯落物样品中取出一部分称重 (m 1, g) , 装入布袋后在清水中浸泡 24h 称重 (m 2, g) ; 同时另取一部分 (m 3,
g)在 65℃条件下烘干 24h 测定干重 (m 0, g)。计算样品最大持水率 (P )和单位林地面积苔藓 (枯落物)最大持水量 (M , töhm 2)。计
算公式如下:
P =
m 2
m 1
×m 3
m 0
- 1 × 100% ;M = M 0 × P = m 0
m 3
×M 1 × P
　　式中,M 0 ( töhm 2)表示单位林地面积苔藓 (枯落物)干重。
214　土壤容重和持水量测定
土壤容重和持水量使用环刀法一次取样连续测定, 将装有原状土壤的环刀在水中浸泡 12h 称重 (m s1, g) , 计算最大持水量
(Cm in , göcm 3) ; 然后放于干砂上 2h, 此时环刀中土壤的非毛管水已全部流出, 称重 (m s2, g) 计算毛管持水量 (C cap , göcm 3) ; 再将其
149211 期 张远东　等: 川西亚高山桦木林的林地水文效应 　
③
④ 曾平江, 刘和林, 余群洲, 等. 紫果云杉生物学特性的研究. 见: 四川省林业科学研究所. 四川高山林业研究资料集刊, 第 2 集, 1979. 87～ 99.
杨玉坡, 钟荣松. 峨眉冷杉根系的初步研究. 见: 四川省林业科学研究所. 四川高山林业研究资料集刊, 第 2 集, 1979. 157～ 172.
放于干砂上 24h, 此时环刀中土壤的水分为毛管悬着水, 称重 (m s3, g) 计算最小持水量 (Cm in , göcm 3) ; 最后对环刀中土壤再次取
样, 放入铝盒中烘干, 将环刀中的湿土质量转换成烘干土质量 (m s0, g)。该方法详见《森林土壤定位研究方法》[21 ]。容重与持水量
的计算公式如下:
D =
m s0
V ; Cm ax =
m s1 - m s0
V ; C cap =
m s2 - m s0
V ; Cm in =
m s3 - m s0
V
　　式中,m s0、m s1、m s2、m s3 (g)分别为环刀内土壤干重、浸泡 12h 后的饱和重量、失去非毛管水后的重量和仅持有毛管悬着水的
重量; D (göcm 3)为土壤容重; V (cm 3)为环刀容积; Cm ax、C cap、Cm in (göcm 3) 分别为土壤最大持水量、毛管持水量和最小持水量。单
位换算后将各层累计可求出单位林地面积 0～ 40cm 土壤最大持水量 ( töhm 2)。
3　结果分析
311　林地苔藓蓄积量和最大持水量
从图 1 可以看出, 随着林龄的增加, 桦木林苔藓蓄积量及最大持水量显著增加 (表 2) , 但林龄 42～ 47a 的林分还未及原始林
的一半。这表明苔藓层虽处于不断的恢复之中, 但其完全恢复仍需一个漫长的过程。林龄相同的林分, 苔藓蓄积量及最大持水量
在不同海拔间的差异并不显著。林地苔藓的最大持水率在 695%～ 1250% 之间 (图 2) , 平均 945% , 在不同海拔及林龄间差异不
显著 (表 2) , 这说明苔藓的恢复只是蓄积量的问题, 其水分物理性质并没有显著变化。
图 1　林地苔藓蓄积量及最大持水量
F ig. 1　T he cum ulated m ass (CM ) and the m axim al w ater ho lding capacity (M W H C )of mo ss
图 2　林地苔藓最大持水率
F ig. 2　T he m axim al w ater ho lding rate (M W H R )of mo ss
3. 2　枯落物蓄积量与最大持水量
从图 3 可以看出, 不同林龄间枯落物蓄积量及最大持水量
差异显著, 随林龄增加而显著增大 (表 2) , 经过近 50a 的恢复, 其
枯落物蓄积量及最大持水量已接近 3800m 处的原始林水平。在
恢复时间相同的条件下, 不同海拔的枯落物蓄积量及其最大持
水量也差异显著, 较高海拔 (3600m ) 和较低海拔 (3000m ) 处蓄积
量较低, 中海拔 (3200、3400m )蓄积量较高, 最大持水量也具有相
同的趋势。这可能是由于在低海拔处热量条件好, 枯落物分解与
循环较快; 而海拔过高, 则又导致林分生长缓慢, 年凋落物量下
降, 从而出现了枯落物蓄积量在中海拔 (3200～ 3400m ) 较高的现
象。从表 1 中可以看出, 林龄相同的次生林分, 在高海拔处平均
树高均有所下降, 这也表明热量的减少引起了林分生长的降低。
林地枯落物的最大持水率在 354%～ 857% 之间, 平均 573% , 远比苔藓的最大持水率要低。其在不同林龄及海拔间均差异
显著, 但和恢复时间不呈线性关系, 并不随林龄增加而增大或减少; 林龄相同的林分, 最大持水率多随海拔的升高而增大 (图
4)。这表明在恢复过程中, 枯落物水分性质变异性较大, 并和热量条件有关。海拔 3800m 的原始林枯落物以针叶为主, 最大持水
率为 511% , 低于次生林平均水平。
3. 3　土壤容重和持水量
从表 3 可以看出, 不同林龄和海拔的桦木林随土壤深度的增加, 土壤容重均显著增大, 最大持水量显著下降, 但毛管持水量
和最小持水量仅在部分类型显著下降。这与高山峡谷区土层浅薄, 土壤有机质、土壤动物形成的孔隙、植物根系、死亡根系形成
的根孔都随深度而降低有关。这种降低应当主要表现在容纳重力水的土壤大孔隙上, 而毛管孔隙则仅在部分类型受到影响。桦
2492　 生　态　学　报 25 卷
木林土壤 0～ 40cm 最大持水量在不同林龄间差异不显著, 而在不同海拔间差异显著 (表 2)。海拔上的这种差异主要表现在恢复
初期的 10～ 25a, 随海拔升高土壤 0～ 40cm 最大持水量增大 (图 5)。这可能与采伐或集材方式有关, 由于采伐时坡下部的土壤受
损较为严重, 导致森林恢复初期土壤也表现出恢复所致。
表 2　桦木林苔藓、枯落物和土壤指标的双因素方差分析 (F 值)
Table 2　The ANOVA (F value) of moss, l itters and so il index of natural secondary forest
因素
Facto rs
苔藓M o ss 枯落物 L itters
蓄积量
CM
最大持水量
M W H C
最大持水率
M W H R
蓄积量
CM
最大持水量
M W H C
最大持水率
M W H R
土壤 0～ 40cm 最大
持水量 So il
0～ 40cm M W H C
林龄 Stand age 7. 1293 3 3. 4713 1. 709 7. 3373 3 5. 7683 3 5. 5693 3 8. 3703 3
海拔 A ltitude 0. 211 0. 670 1. 407 3. 3953 3. 5203 10. 6633 3 3. 0343
林龄×海拔交互作用
In teraction
0. 976 1. 529 1. 708 0. 330 0. 241 1. 655 5. 7483 3
　　CM , Cum ulated m ass; M W H C ,M axim al w ater ho lding capacity; M W H R ,M axim al w ater ho lding rate; 下同 the sam e below; 3 p < 0. 05;3 3 p < 0. 01
图 3　枯落物蓄积量及最大持水量
F ig. 3　T he cum ulated m ass (CM ) and the m axim al w ater ho lding capacity (M W H C )of lit ters
图 4　枯落物最大持水率
F ig. 4　T he m axim al w ater ho lding rate (M W H R )of lit ters
4　结论与讨论
经过 20 世纪后半叶近 50a 的采伐与更新, 川西亚高山森林
目前正处于大规模的人工及自然恢复之中, 次生桦木林已成为
该区域的主要森林类型之一。与人工更新的云杉林相比, 对天然
更新的桦木林的研究十分匮乏, 仅有其更新特性方面的结论[2 ]。
桦木林在生长过程中生态系统服务功能如何变化, 尤其是森林
水文效应有何变化规律, 这是一个极具科学意义和实践价值的
问题。本文既以米亚罗林区为例, 对林地苔藓、枯落物和土壤持
水性能进行了分析, 得出了次生桦木林地水文效应方面的一些
初步结论。
桦木林苔藓蓄积量及最大持水量在不同林龄间差异显著,
随林龄增大而显著增加; 而在不同海拔间差异不显著。枯落物蓄积量及最大持水量在不同林龄及海拔间均差异显著, 随林龄的
增大而增加; 在林龄相同的条件下, 在中海拔 (3200m、3400m )较高, 在较高 (3600m )、较低 (3000m )海拔偏低。苔藓最大持水率平
均为 945% , 在林龄和海拔间差异不显著; 枯落物最大持水率平均 573% , 在林龄和海拔间均差异显著。各林龄和海拔梯度上的
桦木林, 随土壤深度的增加土壤容重均显著增大, 最大持水量显著下降, 但毛管持水量和最小持水量仅在部分类型下降显著。土
壤 0～ 40cm 最大持水量在不同林龄间差异不显著, 而在不同海拔间差异显著。这种差异主要表现在林龄 10～ 25a 的林分, 随海
拔升高土壤 0～ 40cm 最大持水量增大。
前人对采伐后 1～ 30a 的迹地调查显示, 其首先为喜光草本覆盖, 4a 后出现桦木幼苗, 10a 后开始进入桦木林阶段, 而原生
针叶树种的更新则在 15a 后开始出现; 并做出初步推断, 川西亚高山森林采伐后, 如不再继续受到人为干扰, 依靠自身的反馈系
统, 将经过草本、灌木、阔叶林、针阔混交林阶段向暗针叶林自然恢复[22 ]。亚高山林区糙皮桦、红桦寿命可达 160a 以上, 根据岷
349211 期 张远东　等: 川西亚高山桦木林的林地水文效应 　
　　　　　　
4492　 生　态　学　报 25 卷
图 5　土壤 0～ 40cm 最大持水量
F ig. 5　M axim al w ater ho lding capacity (M W H C )of so il in 0～ 40 cm
dep th
江冷杉与桦木幼苗出现的时间顺序及各自的生长方程[1 ] , 采伐
120a 后冷杉树高才能追上桦木, 因而向暗针叶林的恢复是一个
漫长的演替过程, 至少应当在 100a 以上。
在调查的样地中, 针叶幼树均处于更新层、演替层, 甚至刚
开始出现。经过近 50a 的恢复, 次生桦木林枯落物蓄积量及最大
持水量就已达到原始林的水平, 但在恢复过程中伴随着水分物
理性质的变化, 并与热量条件的变化有关, 这说明枯落物的恢复
虽然很快, 但却是一个相对复杂的过程, 与养分循环密切相连,
这方面的研究有待进一步深入。林地土壤持水性能在不同林龄
间没有显著差异, 森林采伐与恢复过程对其没有显著的影响, 只
有经常性的人为干扰才会引起川西亚高山人工林土壤持水性能
下降[17 ]。而经过近 50a 的恢复, 苔藓蓄积量仅接近原始林的一
半; 与暗针叶林的恢复一样, 苔藓层的恢复也是一个长期的过程; 并且其最大持水率在不同林龄和海拔间差异不显著, 因而可以
作为次生林地水文效应向原始暗针叶林恢复程度的一个指标。
References:
[ 1 ]　Yang Y P, L i C B. F orest in S ichuan. Beijing: Ch inese Fo restry P ress, 1992.
[ 2 ]　Zhou D Z, Yang Y P. T he p rim ary study on regeneration characterist ic of b irch of sub2alp ine fo rest region in w est Sichuan. S cien tia
S ilvae S in icae, 1980, 16 (2) : 154～ 156.
[ 3 ]　X ie C H , Guan W B, W u J A , et a l. In tercep tion capability of dark coniferous fo rest eco system in Gongga M ountain. J ou rna l of B eij ing
F orestry U niversity , 2002, 24 (4) : 68～ 71.
[ 4 ]　Cheng J H , Zhang H J , Yu X X, et a l. W ater ho lding capacity characterist ic of ground cover and so il under pure A bies fabri fo rest on the
Gongga M ountain. J ou rna l of B eij ing F orestry U niversity , 2002, 24 (3) : 45～ 49.
[ 5 ]　Zhao Y T , Yu X X, Zhang Z Q , et a l. Study on w ater transpo rt in in terface of lit ters and mo ss in A bies fabri fo rest of upper reach of
Yangtze R iver. J ou rna l of S oil and W ater Conserva tion, 2002, 16 (3) : 118～ 121.
[ 6 ]　Gao J R , Yi J , N iu J Z, et a l. H ydro logical effects of fo restland in sub2alp ine dark coniferous fo rests of the upper reaches of Yangtze
R iver. J ou rna l of B eij ing F orestry U niversity , 2002, 24 (4) : 74～ 79.
[ 7 ]　Yu X X, Cheng GW , Zhao Y T , et a l. Evapo transp iration calcu lation of dark coniferous fo rest eco system in the upper reaches of Yangtze
R iver. J ou rna l of S oil and W ater Conserva tion, 2002, 16 (5) : 14～ 16.
[ 8 ]　Cheng G W , Yu X X, Zhao Y T , et a l. Evapo transp iration sim ulation of subalp ine fo rest area in Gongga M ountain. J ou rna l of B eij ing
F orestry U niversity , 2003, 25 (1) : 23～ 27.
[ 9 ]　Yu X X, Zhao Y T , Zhang Z Q , et a l. Characterist ics of so il w ater infiltrat ion in sub2alp ine dark coniferous eco system of upper reaches
of Yangtze R iver. Ch inese J ou rna l of A pp lied E cology , 2003, 14 (1) : 15～ 19.
[ 10 ]　Zhang B H , H e Y R , Zhou H Y, et a l. Structural p roperty and w ater effect of so ils from differen t subalp ine fo rests in the upper reach of
Yangtze R iver. J ou rna l of S oil and W ater Conserva tion, 2002, 16 (4) : 127～ 129.
[ 11 ]　Zu Q K, Chen L H , Zhang D S, et a l. M echanism s of so il2reinfo rcem ent by roo ts in fo rest eco logical system s in Gongga M ountain.
J ou rna l of B eij ing F orestry U niversity , 2002, 24 (4) : 64～ 67.
[ 12 ]　L iu S R , Sun P S, W ang J X, et a l. H ydro logical functions of fo rest vegetation in upper reaches of the Yangtze R iver. J ou rna l of N a tu ra l
R esou rces, 2001, 16 (5) : 451～ 456.
[ 13 ]　H uang L L. P relim inary studies on w ater conservative functions of alp ine fo rest in w estern Sichuan. In: L i C B ed. E colog ica l R esearch
of S ichuan F orest. Chengdu: Sichuan Science and T echno logy P ress, 1990. 87～ 99.
[ 14 ]　J iang Y X. Phytoceno logical ro le of fo rest floo r in subalp ine fir fo rests in w est Sichuan p rovince. A cta P hy toecolog ica et Geobotan ica
S in ica, 1981, 5 (2) : 89～ 98.
[ 15 ]　M a X H. Cutting and so il & w ater conservation of alp ine dark coniferous fo rest in w est Sichuan. S cien tia S ilvae S in icae, 1963, 8 (2) : 149
～ 158.
[ 16 ]　Fo rest Research institu te of Sichuan P rovince. T he change of eco logical condit ions on the cu tt ing areas in the w est subalp ine area of
Sichuan p rovince. S cien tia S ilvae S in icae, 1984, 20 (2) : 132～ 138.
[ 17 ]　Pang X Y, L iu Q , L iu S Q , et a l. Effect of hum an2inducted distu rbance on so il physical p ropert ies of subalp ine coniferous fo rests in
549211 期 张远东　等: 川西亚高山桦木林的林地水文效应 　
w estern Sichuan. Ch inese J ou rna l of A pp lied and env ironm en ta l B iology , 2002, 8 (6) : 583～ 587.
[ 18 ]　Zhang Y D , Zhao C M , L iu S R. W oodland hydro logical effects of sp ruce p lan tations and natural secondary series in sub2alp ine region of
w estern Sichuan. J ou rna l of N a tu ra l R esou rces, 2004, 19 (6) : 713～ 719.
[ 19 ]　J iang Y X. Comm unity characterist ic and classification p rincip le of alp ine dark coniferous fo rest in M iyaluo, w est Sichuan. A cta
P hy toecolog ica et Geobotan ica S in ica, 1963, 1 (1) : 42～ 50.
[ 20 ]　J iang Y X. T he p rim ary study on habitat type of alp ine fo rest in M iyaluo and M arkang, w est Sichuan. S cien tia S ilvae S in icae, 1963, 8
(4) : 321～ 335.
[ 21 ]　Zhang W R , Xu B T. T he M ethod of L ong 2term R esearch on F orest S oil. Beijing: Ch inese Fo restry P ress, 1986. 30～ 36.
[ 22 ]　Sh i L X, W ang J X, Xu Y M , et a l. T he early succession p rocess of vegetation at cu t2over area of dark coniferous fo rest in M iyaluo, w est
Sichuan. A cta P hy toecolog ica et Geobotan ica S in ica, 1988, 12 (4) : 306～ 313.
参考文献:
[ 1 ]　杨玉坡, 李承彪. 四川森林. 北京: 中国林业出版社, 1992.
[ 2 ]　周德彰, 杨玉坡. 四川西部高山林区桦木更新特性的初步研究. 林业科学, 1980, 16 (2) : 154～ 156.
[ 3 ]　谢春华, 关文彬, 吴建安, 等. 贡嘎山暗针叶林生态系统林冠截留特征研究. 北京林业大学学报, 2002, 24 (4) : 68～ 71.
[ 4 ]　程金花, 张洪江, 余新晓, 等. 贡嘎山冷杉纯林地被物及土壤持水特性. 北京林业大学学报, 2002, 24 (3) : 45～ 49.
[ 5 ]　赵玉涛, 余新晓, 张志强, 等. 长江上游亚高山峨眉冷杉林地被物层界面水分传输规律研究. 水土保持学报, 2002, 16 (3) : 118～ 121.
[ 6 ]　高甲荣, 尹婧, 牛健植, 等. 长江上游亚高山暗针叶林林地水文作用初探. 北京林业大学学报, 2002, 24 (4) : 74～ 79.
[ 7 ]　余新晓, 程根伟, 赵玉涛, 等. 长江上游暗针叶林生态系统蒸散计算. 水土保持学报, 2002, 16 (5) : 14～ 16.
[ 8 ]　程根伟, 余新晓, 赵玉涛, 等. 贡嘎山亚高山森林带蒸散特征模拟研究. 北京林业大学学报, 2003, 25 (1) : 23～ 27.
[ 9 ]　余新晓, 赵玉涛, 张志强, 等. 长江上游亚高山暗针叶林土壤水分入渗特征研究. 应用生态学报, 2003, 14 (1) : 15～ 19.
[ 10 ]　张保华, 何毓蓉, 周红艺, 等. 长江上游典型区亚高山不同林型土壤的结构性与水分效应. 水土保持学报, 2002, 16 (4) : 127～ 129.
[ 11 ]　朱清科, 陈丽华, 张东升, 等. 贡嘎山森林生态系统根系固土力学机制研究. 北京林业大学学报, 2002, 24 (4) : 64～ 67.
[ 12 ]　刘世荣, 孙鹏森, 王金锡, 等. 长江上游森林植被水文功能研究. 自然资源学报, 2001, 16 (5) : 451～ 456.
[ 13 ]　黄礼隆. 川西高山林区森林水源涵养性能的初步研究. 见: 李承彪主编. 四川森林生态研究, 成都: 四川科学技术出版社, 1990. 87～ 99.
[ 14 ]　蒋有绪. 川西亚高山冷杉林枯枝落叶层的群落学作用. 植物生态学与地植物学丛刊. 1981, 5 (2) : 89～ 98.
[ 15 ]　马雪华. 川西高山暗针叶林区的采伐与水土保持. 林业科学, 1963, 8 (2) : 149～ 158.
[ 16 ]　四川省林业科学研究所. 川西亚高山云冷杉林采伐迹地生态因子的变化. 林业科学, 1984, 20 (2) : 132～ 138.
[ 17 ]　庞学勇, 刘庆, 刘世全, 等. 人为干扰对川西亚高山针叶林土壤物理性质的影响. 应用与环境生物学报, 2002, 8 (6) : 583～ 587.
[ 18 ]　张远东, 赵常明, 刘世荣. 川西亚高山人工云杉林和自然恢复演替系列的林地水文效应, 自然资源学报, 2004, 19 (6) : 713～ 719.
[ 19 ]　蒋有绪. 川西米亚罗高山暗针叶林的群落特点及其分类原则. 植物生态学与地植物学丛刊, 1963, 1 (1) : 42～ 50.
[ 20 ]　蒋有绪. 川西米亚罗、马尔康高山林区生境类型的初步研究, 林业科学, 1963, 8 (4) : 321～ 335.
[ 21 ]　张万儒, 许本彤. 森林土壤定位研究方法. 北京: 中国林业出版社, 1986. 30～ 36.
[ 22 ]　史立新, 王金锡, 宿以明, 等. 川西米亚罗地区暗针叶林采伐迹地早期植被演替过程的研究. 植物生态学与地植物学学报, 1988, 12 (4) :
306～ 313.
6492　 生　态　学　报 25 卷