全 文 ：林 业科 学研 究 2010, 23( 2) : 259 ～ 265
Forest Research
文章编号: 1001-1498( 2010) 02-0259-07
闽北毛竹林枯落物层持水功能研究 *
张昌顺1, 范少辉2, 谢高地1
( 1. 中国科学院地理科学与资源研究所 , 北京 100101; 2. 国际竹藤网络中心 , 北京 100102)
摘要: 以杉木林和常绿阔叶林为对照, 对闽北典型毛竹林( 杉竹混交林、毛竹纯林、竹阔混交林) 林下枯落物储量、持
水特性及其对降雨的拦蓄能力进行研究, 结果表明: ( 1) 各林分未分解层、半分解层和已分解层枯落物储量、最大持
水量和有效拦蓄差异较大, 但均以半分解层最高, 分解层次之, 未分解层最小; 杉木纯林枯落物总储量、最大持水量
和有效拦蓄均最高, 分别为 14. 6 t·hm- 2、2. 668 mm和 1. 43mm, 竹阔混交林次之, 分别为 7. 0 t·hm- 2、1. 298 mm
和 0.76 mm, 毛竹纯林最低, 分别仅为 4.7 t·hm- 2、0. 916 mm和 0. 58 mm。( 2) 5 种林分各层枯落物持水量与浸泡
时间的关系为: S= k ln( t) + p, 在0 ～2 h 内, 枯落物持水量迅速增加, 此后增加速度逐渐减缓; 其吸水速率与浸泡时
间的关系为: V= at - 1 + b, 在 0 ～ 1 h内, 枯落物吸水速率迅速下降, 2 h后下降速度逐渐减缓。( 3) 竹阔混交林枯落
物持水能力虽小于杉木纯林但在竹林中最强, 对此, 在竹林改造和竹林经营过程中应加以重视。
关键词: 毛竹; 枯落物; 持水量; 吸水速率; 有效拦蓄
中图分类号: S795.7 文献标识码: A
收稿日期 : 2008-09-07
基金项目 : 国家 973 课题 ( 2009CB421106 ) 、“十一五”科技支撑项目 ( 2006 BAD19B0103、2006BAD19B0104 和 2006BAD19 B0302) 、国际
竹藤网络中心基本科研业务费专项资金项目 ( 06 /07-C28) 资助
作者简介 : 张昌顺 ( 1977— ) , 男 , 江西吉安人 , 博士 , 主要从事生态系统功能及其服务研究 .
* 福建洋口国有林场在外业调查时提供了协助 , 特此致谢 !
Study on Function of Litter Water Interception Capacity under Different
Bamboo ( Phyllostachys edulis) Plantations in the North of Fujian Province
ZHANG Chang-shun1 , FAN Shao-hui2 , XIE Gao-di1
(1. Institute of Geographical Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China;
2. International Centre for Bamboo and Rattan, Beijing 100102, China)
Abstract: The litter amount and its water holding characteristic parameters, such as the maximum water holding
capacity, water absorption rate and the modified interception amount under different typical bamboo plantations
( Cunninghamia lanceolata and Phyllostachys edulis mixed stands, P. edulis pure stands and P. edulis and
hardwood mixed stands) were studied by regarding C. lanceolata stands and evergreen broadleaved forests as
contrasts in northern Fujian Province. The results were as follows: ( 1) The total amount, maximum water holding
capacity and modified interception of litter under different stands were different in undecomposed, half-decomposed
and decomposed litters, they were all biggest in half-decomposed litter and the least in undecomposed litter for all
the five testing stands, and they were also all the biggest in C. lanceolata pure plantation which followed by P.
edulis and hardwood mixed stands and the least in P. edulis pure stands. The total amount, maximum water holding
capacity and modified interception of litter were 14. 6 t·hm- 2 , 7. 0 t·hm- 2 and 4. 7 t·hm- 2, 2. 668 mm, 1. 298
mm and 0. 916 m, 1. 43 mm, 0. 76 mm and 0. 58 mm respectively in C. lanceolata stands, P. edulis and hardwood
mixed stands and P. edulis stands. ( 2) By analyzing, the relationsip between water holding capacity of litter and
immersion time followed the equation of: S= kln( t) + p in five stands, and the litter water capacity increased rapidly
林 业 科 学 研 究 第 23 卷
within the first two hours, then it increased slowly. While, the equation of the litter absorption rate and immersion
time was: V = at - 1 + b, and the litter water absobtion rate dropped rapidly within the first hour, then it decreased
slowly. ( 3) Although the litter water holding capacity in P. edulis and hardwood mixed stands was lower than that in
C. lanceolata stands, it was the highest among bamboo forests, so it must be fully considered in stands improvement
and ecological management of bamboo stands.
Key words: Phyllostachys edulis; litter; water capacity; water absorption rate; modified interception
枯落物层是森林水文效应的第二层次, 其水源
涵养功能大小与其储量、组成、分解状况和自然含水
量有关 [ 1 - 2 ] 。枯落物层不仅对林地土壤发育和改良
有重要意义, 还因其结构疏松、透水性和持水性能良
好, 对降水 - 径流 - 侵蚀过程起缓冲器作用。它一
方面削弱雨滴对土壤的直接溅击和土壤侵蚀, 另一
方面吸收部分降水, 减少了到达土壤表面的降水量,
同时由于凋落物层的机械阻拦而大大降低地表径流
速率和侵蚀强度, 起到保持水土和涵养水源的作
用 [ 3 - 4 ] 。因此, 枯落物水文效应研究成为森林生态
功能研究的重要内容。目前国内外许多学者在不同
区域对多种森林类型枯落物特性作了研究, 并在枯
落物的现存量、凋落动态、分解速率、土壤结构改善、
养分元素循环影响、截持降水、抑制土壤蒸散、增强
入渗、影响地表径流和土壤侵蚀机理等方面都取得
了一定成果 [ 5 - 11 ] 。
我国是世界上竹类资源最丰富的国家之一, 竹
林面积占世界总数的 1 /3 以上, 且竹林种植面积每
年以 13% 的速度递增。在众多竹种中, 毛竹 ( Phyl-
lostachys edulis ( Carr. ) H. de Lehaie) 是我国分布
最广、面积最大、经济价值最高的竹种, 对我国竹产
业的发展起着举足轻重的作用。然而, 以往竹类研
究主要集中于竹类生物学特性、造林培育、经营和利
用, 虽 有 竹 林 枯 落 物 储 量 及 其 持 水 特 性 的 报
道 [ 12 - 1 3] , 但未见毛竹林不同枯落物分解层储量及其
持水功能的研究。本文以南方杉木林和常绿阔叶林
为对照, 按枯落物分解状况对闽北不同类型毛竹林
枯落物储量及其持水功能进行定量研究, 旨在为南
方红壤丘陵区水土流失防治、竹林发展及毛竹林生
态经营提供理论和技术指导, 同时为定量评价竹林
生态系统服务做准备。
1 研究区概况
试验地设在素有“竹子之乡”和“杉木之乡”之
称的福建省顺昌县, 顺昌县地处福建省西北部, 地理
坐标为 117°30′～ 118°14′E, 26°39′～ 27°12′N, 气
候类型为中亚热带海洋性季风气候, 年平均气温
18. 5 ℃, 最高温 40. 3 ℃, 最低温 - 6. 8 ℃, 无霜期
305 天, 雨日 164 天, 年 降水量 1 756 mm, 日照
1 740. 7 h。具体研究地点为福建顺昌洋口国有林
场, 海拔 240 ～ 400 m, 土壤为红壤或山地红壤, 土层
深厚, 土壤肥沃。常见的 植被群落有毛竹、秃杉
( Taiwania flousiana Gaussen) 、杉木 ( Cunninghamia
lanceolate ( Lamb. ) Hook. ) 、木 荷 ( Schima superba
Gardn. et Champ. ) 、马 褂木 ( Liriodendron chinense
( Hemsl. ) Sarg. ) 、马尾松( Pinus massoniana Lamb. )
等人工林以及毛竹-杉木、毛竹-阔叶树混交林等。
2 研究方法
2.1 样地设置及枯落物采集
2007 年 3 月下旬, 在福建省洋口国有林场选择有
代表性的毛竹林类型: 杉竹混交林 ( B) 、毛竹纯林
( C) 、竹阔混交林( D) , 同时以杉木林( A) 和常绿阔叶
林( E) 为对照, 共 5 种林分类型( 表 1) , 对照林分各建
2 块标准样地, 每种竹林大小年各设 3 块 20 m×20 m
的标准样地。各样地土壤类型、气候、坡度等条件基
本一致。3 种竹林经营强度大, 林下植被破坏严重, 而
对照林分人为干扰小, 林下植被保存较好。
表 1 各林分概况
林分 树种组成 起源 林龄 / a 林分密度 / ( 株·hm - 2 ) 平均胸径 / cm 平均树高 / m 郁闭度 坡度 / ( °)
A 10 杉 Ⅲ 32 1 050 23 . 46 18. 09 0. 68 29 . 0
B 8 杉 2 竹 Ⅲ 15 3 363 9 . 59 9. 48 0. 75 27 . 0
C 10 竹 Ⅲ 10 3 688 8 . 76 10. 72 0. 78 28 . 0
D 8 竹 2 阔 Ⅱ 10 3 304 9 . 61 12. 28 0. 75 28 . 8
E 10 阔 Ⅰ 1 463 19 . 62 22. 34 0. 85 32 . 0
注 : A: 杉木林 , B: 杉竹混交林 , C: 毛竹纯林 , D: 竹阔混交林 , E: 常绿阔叶林 ; I: 天然林 , II: 次生林 , III: 人工林。
062
第 2 期 张昌顺等: 闽北毛竹林枯落物层持水功能研究
于 2007 年 4 月和 7 月份, 在各标准地内沿对角
线“S”型布设面积为 100 cm ×100 cm样方 5 个, 根
据分解状况将枯落物分为 3 层: 未分解层、半分解层
和分解层 [ 14] 。收集后测其鲜质量 M1。最后用四分
法取每种类型的枯落物 M2 ( 2 kg 左右) 在 80 ℃烘箱
中烘至恒质量( M0 ) , 以计算其储量和持水性试验。
2. 2 枯落物持水量及其吸水速率测定
将尼龙网兜( 装有质量 M3 ( 约 200 g) 的烘干枯
落物) 浸入盛有清水的容器中, 每隔 0. 25、0. 25、
0. 5、0. 5、1、1、2 、2、2 、2 、8. 5 h 和 4 h将枯落物连同
网兜一并取出, 静置 10 min 左右, 直至枯落物不滴
水为止, 用精度为 0. 1 g 的电子天平称枯落物连网
兜的湿质量, 最后取出枯落物, 洗净尼龙网兜并称其
湿质量 M4 , 持水性实验重复 3 次。研究枯落物持水
性随时间的动态变化, 包括持水量( 以累积持水量表
示) 和吸水速率 ( 以累积吸水速率表示 ) 的时间变
化。计算公式如下:
R0 = ( M2 - M0 ) /M0 ×100% ; M = M1 /( 1 + R0 ) ;
Rmax = ( M24 - M0 ) /M0 ×100% ; Ryx = 0. 85Rmax - R0 ;
H0 = R0 ×M/10; Hmax = Rmax ×M/10; Hyx = Ryx ×M/
10; Ht = Mt /M3 ×M/10; Vt = Ht /t
公式中: M0、M2、M3 和 M24 为枯落物样品烘干
质量( g) 、自然状态鲜质量( g) 、用于浸泡实验枯落
物干质量 ( g) 、浸水 24 h 后质量( g) ; M1 和 M 是枯
落物鲜质量储量和干质量储量( t·hm - 2 ) ; R0、Rmax、
Ryx为枯落物自然持水率、最大持水率和有效拦蓄率
( % ) ; Mt 为浸水 t 小时后 M3 的持水量 ( mm) ; H0、
Hmax、Hyx、Ht 和 Vt 为枯落物层自然持水量 ( mm) 、最
大持水量 ( mm) 、有效拦蓄水量( mm) 和浸水 t 小时
后的累积持水量 ( mm) 和累积持水速率 ( mm·
h
- 1
) 。
3 结果与分析
3.1 枯落物储量
从表 2 可知, 不同林分枯落物储量差异较大, 杉木
纯林枯落物储量最大, 达 14. 6 t·hm- 2; 其次是常绿阔
叶林,达 8. 3 t·hm- 2; 再次为竹阔混交林, 为7. 0 t·
hm- 2; 毛竹纯林枯落物储量最小,仅为 4. 7 t·hm- 2。
分析发现( 表 2) : 不同森林类型枯落物各层储
量所占比例不同, 总体表现为半分解层所占比例最
高, 平均 为 46. 0% , 未分解层比例最低, 平均为
20. 9% 。其中常绿阔叶林未分解层枯落物所占比例
最低, 仅为 12. 0% ; 而杉木纯林枯落物未分解层所
占比例最大, 为 29. 5% 。这主要是由于阔叶林枯枝
落叶和竹叶分解较快, 而杉木林枯落物分解缓慢。
而半分解层枯落物比例以常绿阔叶林的最高, 竹阔
混交林次之, 杉木纯林的最低, 这主要与林分组成、
竹林经营活动和枯落物分解特性有关, 竹林每年有
两次劈山、除灌活动, 且每年夏、秋砍伐各 1 次, 致使
竹林枯落物分解迅速, 而杉木中龄林没有抚育措施,
杉木枯枝落叶分解缓慢有关。各林分分解层枯落物
所占比例相差不大。
表 2 不同林地枯落物储量
林分
总储量 /
( t· hm - 2 )
未分解层
储量 / ( t· hm - 2 ) 占总储量比 / %
半分解层
储量 / ( t·hm - 2 ) 占总储量比 /%
分解层
储量 / ( t· hm - 2 ) 占总储量比 /%
A 14. 6 4. 3 29. 5 5. 4 37. 0 4 . 9 33. 6
B 5 . 6 1. 5 26. 8 2. 5 44. 6 1 . 6 28. 6
C 4 . 7 0. 9 19. 1 2. 2 46. 8 1 . 6 34. 0
D 7 . 0 1. 2 17. 1 3. 5 50. 0 2 . 3 32. 9
E 8 . 3 1. 0 12. 0 4. 3 51. 8 3 . 0 36. 1
3. 2 枯落物持水性
3. 2. 1 不同层次枯落物持水能力 从表 3 中可以
看出, 杉木林枯落物持水能力最强, 其未分解层、半
分解层和分解层最大持水量在 5 种林分中均最大,
竹阔混交林和常绿阔叶林次之, 毛竹纯林最小。杉
木林、竹阔混交林、常绿阔叶林和毛竹林枯落物最大
持水量分别为: 2. 668、1. 298、1. 213、0. 916 mm。对
5 种林分不同层次枯落物持水量研究发现, 半分解
层持水量最高, 其次是分解层持水量, 未分解层持水
量最低, 这与林下不同层次枯落物储量呈现相同的
规律, 说明枯落物持水量与其储量密切相关。
3. 2. 2 枯落物持水量与浸泡时间关系 用 SPSS 统
计软件对试验林分各层枯落物持水量与浸泡时间关
系分析拟合, 发现枯落物持水量与浸泡时间的动态
关系为:
S = klnt + p
式中: S 为枯落物持水量 ( mm) , t 为浸泡时间
( h) , k 为方程系数, p为方程常数项。
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林 业 科 学 研 究 第 23 卷
表 3 不同林地枯落物持水量 mm
林分 枯落物层次
浸泡时间 /h
0. 25 0. 5 1. 0 1. 5 2. 5 3 . 5 5. 5 7. 5 9 . 5 11 . 5 20 24
A 未分解层 0. 347 0 . 427 0. 447 0. 482 0 . 525 0. 561 0. 607 0 . 646 0. 663 0. 671 0. 715 0 . 716
半分解层 0. 711 0 . 763 0. 812 0. 836 0 . 887 0. 898 0. 910 0 . 928 1. 024 1. 030 1. 073 1 . 076
分解层 0. 724 0 . 754 0. 797 0. 806 0 . 816 0. 826 0. 836 0 . 838 0. 840 0. 868 0. 874 0 . 876
B 未分解层 0. 145 0 . 161 0. 182 0. 185 0 . 211 0. 214 0. 233 0 . 242 0. 244 0. 254 0. 269 0 . 270
半分解层 0. 363 0 . 431 0. 462 0. 485 0 . 498 0. 511 0. 532 0 . 565 0. 574 0. 577 0. 592 0 . 593
分解层 0. 165 0 . 223 0. 232 0. 238 0 . 244 0. 249 0. 254 0 . 258 0. 262 0. 264 0. 266 0 . 268
C 未分解层 0. 126 0 . 131 0. 147 0. 154 0 . 169 0. 170 0. 176 0 . 181 0. 196 0. 200 0. 207 0 . 208
半分解层 0. 247 0 . 270 0. 287 0. 303 0 . 323 0. 336 0. 343 0 . 349 0. 356 0. 361 0. 375 0 . 378
分解层 0. 233 0 . 250 0. 266 0. 276 0 . 293 0. 305 0. 320 0 . 322 0. 323 0. 325 0. 328 0 . 330
D 未分解层 0. 132 0 . 138 0. 155 0. 166 0 . 177 0. 184 0. 194 0 . 200 0. 206 0. 208 0. 215 0 . 215
半分解层 0. 353 0 . 432 0. 461 0. 484 0 . 501 0. 518 0. 542 0 . 562 0. 582 0. 590 0. 630 0 . 633
分解层 0. 358 0 . 384 0. 398 0. 405 0 . 412 0. 415 0. 418 0 . 422 0. 425 0. 434 0. 449 0 . 450
E 未分解层 0. 043 0 . 055 0. 060 0. 068 0 . 079 0. 083 0. 087 0 . 094 0. 103 0. 107 0. 114 0 . 114
半分解层 0. 393 0 . 436 0. 480 0. 486 0 . 543 0. 561 0. 605 0 . 618 0. 648 0. 661 0. 699 0 . 701
分解层 0. 210 0 . 256 0. 296 0. 305 0 . 323 0. 334 0. 348 0 . 364 0. 384 0. 396 0. 398 0 . 398
拟合得到不同林分各层枯落物持水量 S与浸泡
时间 t 的关系( 表 4) 。由图 1 可见, 枯落物未分解层
和半分解层浸入水中 0 ～ 2 h 内, 枯落物分解层浸
入水中 0 ～ 1 h内, 其持水量有个急速上升过程, 此
后随着浸泡时间延长枯落物持水量增加变缓。杉木
林未分解层枯落物约 8 h 后, 其持水量基本不再随
浸泡时间发生变化, 而半分解层和分解层枯落物和
其余林分林下枯落物在浸泡 2 ～ 4 h 后基本达到饱
和, 这表明枯落物持水量的时间变化过程不仅与林
分类型有关, 还与枯落物分解状态有关。
表 4 林地枯落物持水量与浸泡时间的关系
林分
未分解层
关系式 R2
半分解层
关系式 R2
分解层
关系式 R2
A S= 0. 083 6lnt + 0. 461 9 0. 990 S = 0. 081 1 lnt + 0. 810 1 0. 960 S =0 . 031 3lnt + 0 . 781 8 0. 957
B S= 0. 000 8lnt + 0. 181 5 0. 997 S = 0. 048 4 lnt + 0. 453 6 0. 976 S =0 . 017 8lnt + 0. 221 2 0. 815
C S= 0. 019 2lnt + 0. 147 8 0. 980 S = 0. 028 9 lnt + 0. 290 9 0. 991 S =0 . 022 7lnt + 0 . 269 0 0. 959
D S= 0. 020 0lnt + 0. 157 3 0. 988 S = 0. 057 01lnt + 0. 452 1 0. 985 S =0 . 017 6lnt + 0 . 392 0 0. 957
E S= 0. 016 3lnt + 0. 063 5 0. 988 S = 0. 070 9 lnt + 0. 480 2 0. 992 S =0 . 040 8lnt + 0 . 028 3 0. 974
图 1 持水量与浸泡时间的关系
3. 2. 3 枯落物吸水速率与浸泡时间关系 由表 5
和图 2 可知, 枯落物在前 1 h 内, 枯落物吸水速率随
时间急剧下降, 约 2 h 后下降速度明显减缓并趋于
动态平衡。杉木纯林与毛竹林和竹阔混交林浸入水
中刚开始时其吸水速率相差较大, 而毛竹林和竹阔
混交林浸入水中刚开始时其吸水速率相差较小, 这
是因为这些林分中都有毛竹落叶成分, 因此具有一
定的相似性。随着浸泡时间的延长, 5 种林分枯落
物吸水速率趋向一致, 其原因是随着浸泡时间增加,
不同种类枯落物吸水趋于饱和。同时, 在一定程度
上也反映出, 杉木林枯落物吸水速率及其最大持水
量均高于其他林分。
262
第 2 期 张昌顺等: 闽北毛竹林枯落物层持水功能研究
表 5 不同林下枯落物吸水速率 mm·h - 1
林分 枯落物层次
浸泡时间 /h
0. 25 0. 5 1 1. 5 2. 5 3 . 5 5. 5 7. 9 9 . 5 11 . 5 20 24
A 未分解层 1. 389 0 . 854 0. 447 0. 321 0 . 210 0. 160 0. 110 0 . 086 0. 070 0. 058 0. 036 0 . 030
半分解层 2. 844 1 . 526 0. 812 0. 557 0 . 355 0. 256 0. 165 0 . 124 0. 108 0. 090 0. 054 0 . 045
分解层 2. 897 1 . 509 0. 797 0. 537 0 . 326 0. 236 0. 152 0 . 112 0. 088 0. 076 0. 044 0 . 037
B 未分解层 0. 580 0 . 322 0. 182 0. 123 0 . 084 0. 061 0. 042 0 . 032 0. 026 0. 022 0. 013 0 . 011
半分解层 1. 452 0 . 862 0. 462 0. 323 0 . 199 0. 146 0. 097 0 . 111 0. 060 0. 050 0. 030 0 . 025
分解层 0. 660 0 . 446 0. 232 0. 159 0 . 098 0. 071 0. 046 0 . 034 0. 028 0. 023 0. 013 0 . 011
C 未分解层 0. 504 0 . 262 0. 147 0. 103 0 . 068 0. 049 0. 032 0 . 024 0. 021 0. 017 0. 010 0 . 009
半分解层 0. 990 0 . 540 0. 287 0. 202 0 . 129 0. 096 0. 062 0 . 047 0. 037 0. 031 0. 019 0 . 016
分解层 0. 931 0 . 499 0. 266 0. 184 0 . 117 0. 087 0. 058 0 . 043 0. 034 0. 028 0. 016 0 . 014
D 未分解层 0. 530 0 . 276 0. 155 0. 111 0 . 071 0. 053 0. 035 0 . 027 0. 022 0. 018 0. 011 0 . 009
半分解层 1. 413 0 . 864 0. 461 0. 322 0 . 200 0. 148 0. 099 0 . 075 0. 061 0. 051 0. 031 0 . 026
分解层 1. 434 0 . 767 0. 398 0. 270 0 . 165 0. 118 0. 076 0 . 056 0. 045 0. 038 0. 022 0 . 019
E 未分解层 0. 172 0 . 110 0. 060 0. 045 0 . 032 0. 024 0. 016 0 . 013 0. 011 0. 009 0. 006 0 . 005
半分解层 1. 572 0 . 872 0. 480 0. 324 0 . 217 0. 160 0. 110 0 . 082 0. 068 0. 057 0. 035 0 . 029
分解层 0. 840 0 . 512 0. 296 0. 203 0 . 129 0. 095 0. 063 0 . 049 0. 040 0. 034 0. 020 0 . 017
图 2 吸水速率与浸泡时间的关系
同样, 用 SPSS 统计软件拟合各类型林分各层枯
落物持水速率与浸泡时间的关系, 发现存在下列
关系。
V = at
- 1
+ b
式中: V 为枯落物吸水速率 ( mm·h - 1 ) , t 为浸
泡时间( h) , a 为方程系数, b 为方程常数项。
各林分各层枯落物与浸泡时间的关系见表 6,
模型的拟合优度达 0. 987 以上, 非常理想。
表 6 林下枯落物吸水速率与时间的关系
林分
未分解层
关系式 R2
半分解层
关系式 R2
分解层
关系式 R2
A V = 0. 350 6 t - 1 + 0. 052 9 0. 989 V = 0 . 710 8 t - 1 + 0. 048 2 0. 998 V = 0. 725 2 t - 1 + 0 . 027 0 0. 999
B V = 0. 144 4 t - 1 + 0. 017 3 0. 998 V = 0 . 366 6 t - 1 + 0. 044 7 0. 991 V = 0. 171 7 t - 1 + 0 . 023 7 0. 987
C V = 0. 124 7 t - 1 + 0. 010 9 0. 998 V = 0 . 247 5 t - 1 + 0. 020 2 0. 997 V = 0. 232 5 t - 1 + 0 . 016 5 0. 998
D V = 0. 131 0 t - 1 + 0. 012 2 0. 998 V = 0 . 359 4 t - 1 + 0. 044 7 0. 988 V = 0. 360 4 t - 1 + 0 . 015 4 0. 999
E V = 0. 043 1 t - 1 + 0. 009 6 0. 990 V = 0 . 392 3 t - 1 + 0. 413 2 0. 998 V = 0. 212 6 t - 1 + 0 . 033 0 0. 993
3. 2. 4 枯落物对降水的拦蓄能力 从表 7 可以看
出, 不同林分不同层次枯落物最大持水率、自然持水
率差异较大, 其中未分解层最大持水率、自然持水率
分别以毛竹纯林和杉竹混交林最高, 半分解层分别
以杉竹混交林和杉木纯林最高, 已分解层以毛竹纯
林和杉木林最高, 枯落物 3 层最大持水率均以常绿
阔叶林最低, 3 层枯落物自然持水率分别以常绿阔
叶林、毛竹纯林和常绿阔叶林最低。而整体自然持
水量以杉木纯林最高 ( 0. 84 mm) , 常绿阔叶林次之
( 0. 40 mm) , 毛竹纯林最低 ( 0. 19 mm) 。各层枯落
物有效拦蓄率( 量 ) 在林分间差异明显, 其中未分解
层以毛竹纯林最高, 半分解层以杉竹混交林最高, 已
分解层以竹阔混交林最高, 但 3 层枯落物均以常绿
阔叶林最低; 而各层枯落物有效拦蓄量均以杉木纯
362
林 业 科 学 研 究 第 23 卷
林最高, 杉竹混交林次之, 未分解层以常绿阔叶林最
低, 其余两层枯落物以毛竹纯林最低。而各林分总
有效拦蓄大小依次为: 杉木纯林 ( 1. 43 mm) > 竹阔
混交林( 0. 76 mm) >杉竹混交林 ( 0. 67 mm) > 常绿
阔叶林( 0. 66 mm) > 毛竹纯林 ( 0. 58 mm) , 其中竹
阔混交林枯落物层有效拦蓄分别是杉木林、杉竹混
交林、毛竹纯林和常绿阔叶林的 0. 53 倍、1. 13 倍、
1. 31 倍和 1. 15 倍。结合各林分枯落物吸水速率可
得, 在各林分内, 当降水量和降水强度小于某一定值
时不会产生下渗地表径流, 杉木林、杉竹混交林、毛
竹纯林、竹阔混交林林和常绿阔叶林内降水量的定
值分别为: 1. 43、0. 67、0. 58、0. 76、0. 66 mm, 降水强
度的定值分别是: 7. 13、2. 69、2. 43、3. 38、2. 58 mm
·h - 1。
表 7 林下枯落物持水量与降水的关系
林分
最大持水率 ( 量 )
% % mm
自然持水率 ( 量 )
% % mm
有效拦蓄率 ( 量 )
% % mm
总有效拦蓄
mm
A 未分解层 166. 71 0. 72 42 . 43 0. 18 99. 27 0. 43
半分解层 197. 57 181. 48 1. 08 63 . 27 57 . 18 0. 34 104. 66 97. 08 0. 57 1. 43
分解层 180. 17 0. 88 65 . 84 0. 32 87. 3 0. 43
B 未分解层 176. 13 0. 27 43 . 45 0. 07 106. 26 0. 16
半分解层 230. 80 192. 79 0. 59 57 . 55 51 . 02 0. 15 138. 63 112. 85 0. 36 0. 67
分解层 171. 44 0. 27 52 . 06 0. 08 93. 66 0. 15
C 未分解层 220. 79 0. 21 36 . 50 0. 03 151. 17 0. 14
半分解层 175. 61 201. 55 0. 38 37 . 02 41 . 99 0. 08 112. 25 129. 33 0. 25 0. 58
分解层 208. 26 0. 33 52 . 45 0. 08 124. 57 0. 19
D 未分解层 176. 69 0. 22 41 . 83 0. 05 108. 36 0. 13
半分解层 181. 2 187. 82 0. 63 52 . 13 48 . 7 0. 18 101. 89 110. 95 0. 36 0. 76
分解层 205. 58 0. 45 52 . 15 0. 12 122. 59 0. 27
E 未分解层 114. 75 0. 11 33 . 93 0. 03 63. 61 0. 06
半分解层 163. 18 137. 58 0. 7 46 . 84 41 . 38 0. 24 91. 86 75. 57 0. 39 0. 66
分解层 134. 82 0. 4 43 . 37 0. 13 71. 23 0. 21
4 结论与讨论
在 5 种试验林分中, 杉木林林下枯落物储量最
大, 为 14. 6 t·hm - 2 , 常绿阔叶林次之, 为 8. 3 t·
hm- 2 , 其次为竹阔混交林, 为 7. 0 t·hm- 2 , 毛竹纯林
下的最低, 为 4. 7 t·hm- 2。各林分各层枯落物储量
所占比例不同, 但均以半分解层比例最高, 未分解层
比例最低。虽竹阔混交林枯落物最大持水能力劣于
杉木纯林, 但其持水能力在竹林中最佳, 其最大持水
量为 1. 30 mm; 毛竹纯林枯落物持水能力最低, 其最
大持水量为 0. 92 mm; 各林分各层枯落物最大持水
量呈现相似的规律, 即半分解层枯落物最大持水量
最大, 未分解层的最低, 说明枯落物持水量主要决定
于其储量。
森林枯落物储量不仅与林分树种组成、林龄、立
地等有关 [ 3, 15 ] , 还与纬度、海拔、温度、湿度和土壤生
物等密切相关 [ 16 - 17 ] 。枯落物持水量决定于枯落物
的质和量 [ 18] , 因此, 上述因素共同影响着林分枯落
物持水量。与前人研究结果相比, 本研究中竹林枯
落物储量和持水量偏小, 其原因主要有: ( 1) 毛竹生
物学特性。毛竹竹叶生物量小, 平均占总生物量的
5. 51% [ 19 ] , 且落叶集中, 分解迅速; ( 2) 试验点年均
气温较高, 降水充沛, 湿度大, 致使竹林枯落物分解
较迅速 [ 2 0] ; ( 3) 试验竹林为粗放经营, 每年劈草灌一
次, 使得林下植被稀少, 而且现有毛竹基本上是全株
利用, 使得竹林砍伐剩余物少。
各林分不同层次枯落物持水量和吸水速率随时
间变化的规律不尽相同, 未分解层和半分解层枯落
物在浸水 0 ～ 2 h 内、分解层枯落物浸水 0 ～ 1 h
内, 其持水量急速上升, 此后, 除杉木林未分解层枯
落物外, 其余枯落物持水量在 2 ～ 4 h 后基本达到
饱和。在浸水初期, 杉木林不同层次枯落物的吸水
速率明显高于各类竹林的相应枯落物的吸水速率,
不同竹林枯落物的吸水速率间相差不大。随着浸水
时间的增加, 各林分未分解层枯落物吸水速率在约
22 h 后趋于稳定, 而半分解层和分解层枯落物吸水
速率在约 8 h 后趋于较低值。
研究发现 5 种林分林下枯落物层持水量与浸泡
时间存在 S = klnt + p 的关系, 吸水速率与浸泡时间
存在 V = at - 1 + b 的关系, 与王云琦等 [ 21 ] 和陈金花
462
第 2 期 张昌顺等: 闽北毛竹林枯落物层持水功能研究
等 [ 1] 的研究结果相似。与张洪江等 [ 5] 和龚伟等 [ 14 ]
对枯落物吸水速率与浸泡时间的关系: V = ktn 有一
定差异。
综合分析枯落物储量、最大持水量和有效拦蓄
量可得, 5 种林分林下枯落物水文作用大小依次为:
杉木林 A > 竹阔混交林 D >杉竹混交林 B > 常绿阔
叶林 E > 毛竹纯林 C。竹阔混交林枯落物水文效应
虽小于杉木纯林, 但在竹林中最强。由此看来, 在南
方丘陵地区的竹林发展、竹林生态经营和水土流失
防治过程中, 应对竹阔混交林的经营及合理混交比
例加以重视。
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