全 文 ： 5 卫i
第 17卷 第 3期
1 997年 5月
生 态 学 报
ACTA BC0LOG A SIN A
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Vo1．17．No．3
M ay， l997
黄土高原残塬沟壑区坡地刺槐不同皆伐
更新幼林地土壤水分动态’
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(西北林学院承保系，陕西拓陵 ， 1
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抽叠 坡地刺槐林成熟后便须进行皆幔更新，更新方式可果取萌芽更新和带状混交更新两种方式．分析
了刺槐林更新改造后林地土壤水分动态和空间变异规律及林地耗水特征的变化，结果表明，刺槐林皆伐
更新促进了200 cⅢ 下探层土壤水分向根层的补给、导致更新幼林地土壤湿度较未更新林地明显提高t
而苒林地耗水总t却较未更新林地并未减少，甚至增加，表现出富足型的耗水特征。此外，辫檀韩更新改
造后不会因逢流量的增加而引起新的水土流失t保证了坡地刺槐皆伐更新的可行性。
美■调 串 新改造 董
W ATER TRENDS 0F YOUNG
0F BLACK LoCUST oN GULLY SLoPE
Liu Zengwen Yu~agahu Wang Jinxin
( 细 ”硎 S罐 aml Water C 却 N 脯 F肝e晰 c 增 Y瓤 gH s 犯 i，71Z1O0,ch 娘)
A~tract The Blacklocust(Rab／n／a pseudoacacia L．)forest on gully slope need regeneration
improvement when they get ruature．Two regeneration methods：germination and mix—affore—
ration with other species in strips may be adopted．The water trends and its spatial variation as
wel as the waer consumption characteristics of regenerated forestland have been analysed．The
resuks show that the regenaration of black locust forest would encourage the water supply
from deep soil zone below 200 cm to roots so il zone and lesd to the soil moisture of regenerated
forestland being higher tha n that of no-regenerated forestland，akhough the water consump—
tion of regenerated forestland might not derease．In additon，the regeneration would not lesd
tO advanced soil and loss although the runoff increase and this ensure the feasibility of regener-
atiO13．
Key words： black locust on gully slope，regenerated improvement，water of forestland
· 章研究属国家 八五 科技攻关子专题内容之一，编号：85—0,9 01—04(3 d)
收稿日期；1995—11—04，修改稿收到 日期{1996 06—18
缈
几
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期 刘增文等：黄土高原残塬沟壑区坡地刺槐不同皆伐更新幼林地土壤水分动态 235
在黄土高原残源沟壑区，为了防止水土流失恢复植被，60~70年代先后在淳化、长武、永寿、句邑、
彬县、泾阳和三原等地营造了约 0．95 hm 的刺槐水保林 ．蓄积量 目前可达 161．4万m [1]，这些刺槐林目
前已成熟或接近成熟．生长量下降，急待进行改造、更新，一般采用的方法是皆伐萌芽更新口‘ 。为了改
变林地村种单一的现象和充分发挥林地的生产潜力 皆伐后可引起新的针叶树种与萌生刺槐形成针罔混
交林．但究竟引进什么树种和采取什么样的混交方式才最能发挥其生态技瞻需要通过试验来确定。奉文
便是结台这项试验研究从水分角度来分析坡地刺槐林皆伐和采取不同更新方式 的对林地水分动态的影
响，为坡地刺槐林的改造更新提供科学依据。
1 研究区概况
试验地位于渭北残塬沟壑区陕西淳化县泥河沟流域的沟坡中部，海拔 1035 m，坡度 25。～30。，坡向
半阴，年雨量600．6 mm．土壤为自缮土．试验林为对成熟树槐纯林皆债后形成的萌生刺槐纯林和通过引
进油松而与萌生捌槐形成的各种方式混交林。试验混交方式有 1刺 2油(指 1行剌槐 2行油松．余类推)、
2捌 2油、2刺3油、3剌 3油，株行距 1．5I|×2I|，同时以未更新刺槐林为对照。本试验从 1992年开始，
至 1994年时各林分的林龄为：萌生捌槐3龄、油松 5龄、未更新刺槐(对照)30龄。各试验林均位于坡位、
坡度、坡向基本一致的同一坡面上．并均采取同样的林地管理措旆(包括整地、锄草、除萌等)，所以相互
有较强的可比性。
2 研究方法
2．1 林地水分的定位观测 水分的测定采用中子水分仪(503 DR，美国制造)探测的方法 在皆伐萌生林
地和未更新捌槐林地 ．由于林相均一，分别设置2个水分测点(其中一个为重复)，在其它皆伐后形成混交
林的林地，由于林相不均一(既有刺槐带又有经过重新整地造林的油松带)，所以每类地分别设置 4个水
分测点(刺槐带 2个，油松带 2个)，测定深度为0~200 cm，每同隔 20 cm为一测定层次，其中 0～20 cm
土层水分用烘干法测定。测定时阃为每年 5～】0月份，每月定期测定 3次．遇雨天后延 此外，还挖取若
干土壤剖面 ，对土壤窖重进行分层测定。
2．2 林木蒸腾耗水的测定 蒸腾强度的测定：蒸腾强度采用感量为0．001 g的精密扭力天平以离体快速
称重法测定。测定时问为1993年5～l0月，每月测定3个典型日。林木鲜叶量测定：对于捌槐和油梧分
别选4株标准株按计数标准枝的方法于每月中旬测定鲜叶量。蒸腾历时的计算：一以每月昼间时数减去昼
问降雨时数作为月蒸腾历时计算．夜间及降雨期间的蒸腾忽略不计。蒸腾耗水量计算 r首先采用下列公
式计算林术单株月蒸腾耗水量Ⅲ。 = ·W ·L·10叫 式中：E 一单株月蒸腾耗水量(kg)． 一月
平均蒸腾强度(g／ ．h) 一单株林木鲜叶量(kg)，L一月蒸腾历时(h)。然后按各地类林木的配置情
况(混交比例)将蒸腾耗水量换算成毫米数。
2．3 林地地表适流的观测，分别在混交林试验地(以1捌 2油为代表)、皆伐萌生林试验地和未更新捌槐
林地设置了3十 5×20m：的标准适流观测小区，测定每次的适流量。3个小区位置相郇，坡向坡度一致，
同时用 自记雨量计记录降雨量。
3 结果与分析 ‘
3．1 林木蒸腾耗水
林木蒸腾耗水是林地水分输出的主要途径之一 ，根据 1993年对林木蒸腾耗水的l测定结果表明(见表
1)，未更新刺槐、萌生刺槐、新植油松3种林术中以萌生剌槐蒸腾强度最大，未更新捌槐攻之，新植油松
最低，生长季节5～10月昼同蒸腾强度平均值分别为141．90 g／kg·h、128．04 g／kg·h和 104．38 e,ke·
h．根据蒸腾强度、鲜叶量和蒸腾历时计算各林地的总蒸腾耗水量，结果见表2，各种更新方式中5～10月
台计蒸腾耗水量的大小顺序为未更新捌槐林、皆伐萌生林、2刺 2油、3剌 3油、2刺 3油、1捌 2油。尽
管萌生刺槐的蒸腾强度较未改造刺槐蒸腾强度大(大 1O．83 )，但是由于未更新刺槐 的蒸腾叶量较萌生
刺槐大(大 86．88 )，所以其总蒸腾耗水量大于萌生捌槐林 。
从蒸腾耗水的季节动态看，3种林木的蒸腾强度均以 5月最高，以后有降有升，并均以 9月最低。而
林木蒸腾耗水总量则 5～7月陆续上升．7～9月陆续降低，10月又回升。
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3l 2 林地土壤水分的空间变异
带状更新幼林是由萌生刺槐带与新植油松带的不同带距间鞴组合而成，由于萌生刺槐较之新植油松
生长量太(萌生捌槐树高平均年生长量 1．82m，油扮 0．16m)蒸腾耗水强烈(单株蒸腾耗水量：萌生剃槐
645．O1 kg，新植油橙51．63 ks)+所以在同一混交林地内萌生刺槐带土壤湿度较之油松带稍显干燥(见表
3)，油捡带较刺槐带湿度增大o．33 ～8．36 。此外，从表4可以看出，造成两林带湿度差异的主要土壤
层次是 40~]20 cm说明萌生刺槐借助根部从此土层范围强烈吸水．导致该区域湿度下降。
3．3 林地土壤水分动态
根据连续3 a的定位观测资料结果表明(见表 5)．皆伐更新后形成的各种带状混交纳林地和萌芽更新
幼林地均较未更新林地湿度有明显的提高(平均提高17．42 )，各种林地的湿度太小顺序均为3刺 3油
>2刺 2油、1刺2油、皆伐萌生林>2刺 3油>未更新林地。而且各林地土壤湿度随季节动态变化趋势
太体一致，即5～7月一般处于水分亏损状态+8～10月则因降水情况不同而各年相异+土壤水分时亏时
盈
3．4 林地水量平衡
由于林地水分动态是降水动态和林地耗水动态双重影响的结果，所以为了研究这种影响的机制．笔
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3期 刘增文等：黄土高原残塬沟壑区坡地刺槐不同皆伐更新幼林地土壤水分动态 237
衰3 带状更新幼林地水分的空间变异(水平方向) 衰4 带状更If幼林地水分空间变异(垂直方向)
Tible 3 $1~tial varlaUoa or v~tm-In str~-
哟 n emIed torestlaml(horizonta1)
Table 4 Slmtiml varfa~ ofmiter nr|P—
regenerated t~ flamt(verfiea1)
*土壤湿度系 20~200 cm土层 5～lo月的平均值 *土壤温度系 2刺 3油林地 1994年 ,S~IO月平均值
者计算了1992~1994年各种林地0~200 crn土层的水量平衡(见表6)。其中降水、林术蒸腾耗水、地表径
流、初期土壤贮水量和终期土壤贮水量均为实测资料，而!『卣出项中的 其它”为根据水量平衡式 推算而
得，这里暂且忽略了通过 200 cm深处土和深层界面之水分通量(包括渗漏层水补给)b
由表6水量平衡分析可见，更新后第1年(1992)，各林地土壤贮水量均发生盈余，且更新林地较未更
新林地多盈余 24．91～33．74ml1．水分 其原因主要是此时新生幼林个体发育尚弱，燕腾耗水量较步，仅
为未更新林分的 9．56 ～肌．68％，所以虽然由于林地皆伐作业及更新造林整地致使更新幼林地的其它
水分输出突然急剧增大(约为未更新林地的 8．7～9．7倍)，但其总的水分!『卣出较步。更新后第 2年(1993
年)，各林地均发生水分亏损，且除 1刺 2油林地外，其它更新幼林地均较未更新林地水分多亏损1．2
衰 s 不同更新改造方式幼林地水分动态
Table 5 Water trends of di~erent reg~erated for~flands
*土壤古水量系 80~gO0 c r【L土层的平均值。
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238 生 态 学 报 l7卷
-其它项包括林地物理蒸发、林下草棱蒸膏耗水和林冠截留蒸发等。
～19．4 mm，分析其原因主要是此时更新幼林迅速生长(萌生数量亦较多)．燕腾耗水量增大(约为未更新
林分的 22．7l ～58．73％)．林地杂草繁衍．幼林尚未郁闭，林地其它水分输出仍然较大(约为未更新林
地的3．78～5 17倍)．故其总的水分耗损较未更新林地多 更新后第三年(1994年)．未更新林地盈余较
多．皆伐萌生林地盈余次之．其它更新林地均亏损。这主要是因为此时更新幼林蒸腾耗水更加剧烈(约为
未更新林地的43．54％～105 03 )，其它水分输出除皆伐萌生林较步外(因其基本郁闭)．其它更新幼林
地均较未更新林地大(约 6．05～8．70倍)。
综上分析，坡地刺槐实行皆伐更新后，由于林地环境和林木生长的急剧变化，致使林地水分逐年盈
亏变化不一．林地耗水并未因幼林燕腾的减步而减少。从更新后第二年起．其总的水分输出甚至大于未
更新林地(1刺 2油林地例外)，导致土壤水分亏损超过未更新林地 那么．更新幼林地土壤湿度的提高只
能是 200 Cln以下撵层水分补给和非生长季节(5～10月以外月份)水分收入增多的缘故 。
4 结语
林地水分动态分析表明，对沟坡刺槐实行皆伐更新改造后，尽管林木蒸腾耗水有所下降．但由于其
它水分输出的增加使林地总耗水量不但没有减步．反超过未改造林地．然而更新幼林地土壤平均湿度仍
然较未改造林地有所提高，说明刺槐改造促进了200 Cln以下探层土壤水分向根层的运动。同时．适流观
测结果表明．皆伐改造后尽臂地表连泷有所增加．但由于通流系数很低．所以不会引起新的水土流失，保
证了沟坡刺槐皆伐改造的可行性。此外，林地水分空闻变异分析表明．由于萌芽刺槐借助老根从 40~120
Cln土层强烈暇水的缘故导致同一混交林地刺槐带土壤湿度较油橙带略显干燥 。
参 考 文 献
1 毛育福，任新昌．柚槐^工林的培育与利用．陕西林业科技，1988，(1)
2 齐长江．刺槐低产林改造技术的研究．辽宁林业科技．1984，(2)
3 张蚨柱等．对山地柚槐林皆伐更新方法的探讨．河北林业科技，1988(4)
4 王佑民，剂秉正著．黄土高原防护林生态特征．北京：中国林业出版社 1994．107
5 D·希蔓尔著．尉庚丰等译．土壤物理学概论．西安：陕西人民教育出版社，1988．1gg
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