全 文 ：第 !" 卷 第 " 期
# $%$ 年 " 月
林 业 科 学
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2345!# $%$
小兴安岭低质林采伐改造后枯落物持水特性变化分析!
郭6辉%6董希斌%6蒙宽宏#6范煜婷=
"%1东北林业大学森林持续经营与环境微生物工程黑龙江省重点实验室6哈尔滨 %< $$!$# #1黑龙江林业科学研究所6哈尔滨 %<$$ 9%# =1中国科学院新疆生态与地理研究所6乌鲁木齐 9= $$%%$ 关键词&6低质林# 采伐方式# 枯落物# 持水性能 中图分类号! &8%!18666文献标识码!,666文章编号!%$$ % A8!99"#$%$#$" A$%!" A$9 收稿日期& #$$7 A%$ A#8# 修回日期& #$%$ A$! A%!% 基金项目&黑龙江省重大科技攻关项目)低质林结构优化与功能调控技术研究与示范*"I,$8B=$% A$<$和东北林业大学研究生论文资助 项目% !董希斌为通讯作者% =$#-/’,’#>(7*!"#$%&()a#*&15"(-4,$% !"#1#0*&1,’*,0()[,*&1[#/&1#)*&1[(%%,$% ;&)(1J,$[(@5S7#-,*/ 6(1&’*+*#$4’()[&’’&1?",$%#$;#$%&
I3/P3H%6C/4F@H^H4%6QM4FD3E4L/4F#6gE4 G3WH4F=
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#1H$-3/+4@-&+4 !’/<-+($1/’$%,>(-$+($#$%$&’() *+%,-,.,$6H&’;-+ %< $$!$# =1C-+@-&+4 *+%,-,.,$/02(/3/45&+6 K$/4’&E)5! 7)-+$%$8(&6$=5/0>(-$+($%6J’.=e-9=$$ %% $=>’*1#0*&6-HWMUEO/34WE4V WLMZEWMU]L/0VH4FYLEUEYWMUHKWHY/T0HWMU0EXMUKZMUME4E0XaMV ETWMU0/FFH4FH4 0/Z]R3E0HWX T/UMKWKH4 -MKKMUDLH4FE4 NE4FMZHWL VHTMUM4W0/FFH4FKWX0MK5+LMUMK30WKKL/ZMV WLEW& WLM0HWMUEO/34WE4V WLMOE_HO3O ZEWMU]L/0VH4FYE\EYHWX/TWLM4/4VMY/O\/KMV 0HWMUZMUMFUMEWMUWLE4 WLMKMOH]VMY/O\/KMV 0HWMUH4 WLML/UHa/4WE0Y0MEU] Y3WH4Fa/4M5,W%$WL OMWLMU/T^E4V ZHVWL! WLM0HWMUEO/34WZEKWLM0EUFMKW! ^3WWLMUM4/KHF4HTHYE4WVHTMUM4YMH4 WLM
OE_HO3OZEWMUL/0VH4FYE\EYHWX5+LM0HWMUEO/34WE4V WLMOE_HO3OZEWMU]L/0VH4FYE\EYHWX/TWLM4/4]VMY/O\/KMV 0HWMU
ZMUMFUMEWMUWLE4 WLMKMOH]VMY/O\/KMV 0HWMUH4 WLM[MUWHYE0Y0MEU]Y3WH4Fa/4M! ^3WWLMUMZEK4/KHF4HTHYE4WVHTMUM4YMH4
WLM0HWMUEO/34WE4V WLMOE_HO3OZEWMU]L/0VH4FYE\EYHWX^MWZMM4 VHTMUM4W^ E4V ZHVWLK5+LM0HWMUEO/34WE4V WLM
OE_HO3OZEWMU]L/0VH4FYE\EYHWXZEK0EUFMH4 WLM0HFLWKM0MYWH[M]Y3WH4Fa/4M5+LMW/WE0EO/34W/T0HWMUZEK#$1"9!%$18=!
%=1=!!%1!7 W.LOA# H4 WLML/UHa/4WE0Y0MEU]Y3WH4Fa/4M!WLM[MUWHYE0Y0MEU]Y3WH4Fa/4M!WLMKM0MYWH[M]Y3WH4Fa/4ME4V WLM
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4/4VMY/O\/KMV 0HWMU& WLML/UHa/4WE0a/4M>WLMYLMY‘ a/4M>WLMKM0MYWH[M]Y3WH4Fa/4M>WLM[MUWHYE0a/4M! WLMKMOH]
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WLMOE_HO3OZEWMU]L/0VH4FYE\EYHWXZEK& WLM[MUWHYE0a/4M>WLMYLMY‘ a/4M>WLML/UHa/4WE0a/4M>WLMKM0MYWH[M]
Y3WH4Fa/4M! WLM4/4VMY/O\/KMV 0HWMU& WLM[MUWHYE0a/4M>WLMYLMY‘ a/4M>WLML/UHa/4WE0a/4M>WLMKM0MYWH[M]Y3WH4F
a/4M! WLMKMOH]VMY/O\/KMV 0HWMU& WLMYLMY‘ a/4M>WLM[MUWHYE0a/4M>WLML/UHa/4WE0a/4M>WLMKM0MYWH[M]Y3WH4Fa/4M5
,KWHOMZM4W/4 ZEWMU]L/0VH4FYE\EYHWX/T0HWMUH4YUMEKMV! L/ZM[MUZEWMUE^K/U\WH/4 K\MMV UMV3YMV5(4 K3OOMUX-/FFH4F
/\MUEWH/4KLEV EFUMEWMUVHKW3U^E4YM/4 WLM0HWMUZEWMU]L/0VH4F\U/\MUWHMK!^3WWLM[MUWHYE0Y0MEU]Y3WH4FE4V WLM0/ZY3WH4F
H4WM4KHWXZMUME^0MW/MTMYWH[M0XUMV3YMWLMHO\EYW/T0/FFH4FH4 WMUOK/TLXVU/0/FHYE0T34YWH/4 /T0HWMU5
?&/ @(14’&60/Z]R3E0HWXT/UMKWKWE4VK# 0/FFH4FKWX0M# 0HWMU# ZEWMU]L/0VH4FYLEUEYWMUHKWHY
66枯落物层是由林分落下的茎’叶’枝条’芽’鳞
片’花’果实’树皮等的凋落物及动物残体组成"杨
吉华等!# $$=$!是森林地表的重要覆盖层和保护 层!它对林地土壤的水热状况和林地水文生态特性 有重要的影响"吴钦孝等!%779# 祁萃萃等!#$$ 9#
+EOEH$,&35!%779# o4VE$,&35!%77!$% 枯落物不但 具有防止雨滴击溅土壤’改良土壤’拦蓄渗透降水’ 分散滞缓地表径流’补充土壤水分等作用!而且影响 6第 " 期 郭6辉等& 小兴安岭低质林采伐改造后枯落物持水特性变化分析 林地土壤营养元素的循环’林地生物种群的类型和 数量以及植物水分的供应等!在整个土壤植被大气 连续体中均起着非常重要的作用"高人等!#$$## 刘 少冲等!#$$<$% 张振明等"# $$<$分析八达岭林场 ! 种林分枯落物层的蓄积量’持水能力’阻滞径流速度 和减流减沙的效应# 时忠杰等"#$$ 7$研究宁夏六盘 山主要森林类型枯落物的水文功能# 张远东等 "#$$<$分析川西亚高山林区天然次生桦木林的林
地水文效应% 以上研究只是针对不同林分类型枯落
物水文功能!目前对于低质林采伐后枯落物层持水
特性变化的研究还很少% 由于多次过量采伐干扰及
自然灾害!小兴安岭林区形成大面积郁闭度较低!林
相衰败的残次林!造成该地区林分经济和生态效益
降低"杨学春等!# $$7# 张泱等!#$$ 7$% 本研究以小 兴安岭林区低质林为研究对象!在低质林区采用不 同的采伐方式和采伐强度!探讨低质林采伐 % 年后! 不同采伐方式和采伐强度对枯落物层水文功能的影 响!从枯落物角度探讨合理的采伐方式和采伐强度! 为低质林分的改造和经营以及森林水文生态研究提 供新的参考% CD研究区概况 试验区设置在黑龙江省伊春林区铁力林业局马 永顺林场 <$$林班内% 该林场座落在小兴安岭南麓! 南高北低!除南端分水岭稍有斜坡外!其他地势平缓! 平均坡度 %$b!海拔在 %%8 ;#9! O左右% 水系为松花
江支流水系!属大陆性季风气候!冬长夏短!冬季气候
寒冷干燥!夏季降水集中’气候温热湿润!春秋 # 季天
气多变!年降水量 "!% OO!作物生长季节降水量为
<<% OO!年平均温度 %1% c!早霜为 7月中旬!晚霜为
<月中旬!年无霜期 %%= ;%#" 天左右% 年日照时数
# !88 L%林种为用材林!土壤为暗棕壤%
公里坐标"$!<"#!7!<##89$!共分为 = 个试验<br小区!分别为水平带皆伐试验区!垂直带皆伐试验 区’择伐试验区% 其中 % 作业区 ! 个试验地块为垂 直带设置! # 作业区 ! 个试验地块为水平带设置!= 作业区 8 块试验区为择伐带设置% 水平皆伐带设置 原则为每条皆伐带均处于同一海拔!每条皆伐带长 %$$O!皆伐带宽共设置"&%$" O!"&#$9 O!"&=$%$O!"&!$%< O! 种% 垂直皆伐带设置原则为每条皆
伐带均沿不同海拔!每条皆伐带长% $$O!皆伐带宽 共设置"P%$" O!"P#$9 O!"P=$%$ O!"P!$%< O! 种% 水平带和垂直带皆伐带内每段栽植红松"!-+.% P/’&-$+%-%$’落叶松":&’-G4=$3-+-$’红皮云杉"!-($& P/’&-$+%-%$幼苗!栽植苗木时!与上下林带距离 % O% 每条皆伐带之间为保留带!保留带林分类型为阔叶 混交林!树种组成为 = 白 = 椴 # 色 % 枫榆 % 枫平均 林龄 <= 年!平均胸径 %" YO!平均树高 %! O!密度 <=! 株.‘OA#!蓄积 88 O=!林分郁闭度 $1=% 土壤为 暗棕壤!平均厚度 !< YO% 择伐试验区属于典型低质林分!林分类型阔叶 混交林!平均林龄 "# 年!平均胸径 %9 YO!平均树高 %9 O!密度 % 株.LOA#!蓄积 97 O=.LOA#!林分郁<br闭度 $1!% 不同采伐强度的 8 个小班!每个小班的 面积为 $1< LO#% 每个小班的采伐强度分别为"f%$ ##:!"f# $=%:!"f= $!%:!"f! $!8:!"f< $ <<:! "f"$"":!"f8$88:% 采伐后仍保持针阔混交林% 各试验地立地和林分概况见表 %% 表 CD实验地概况 9#>ICD:&$&1#-’,*7#*,($()NL2&1,J&$*#-/ 小班号 */5 坡度 &0/\Me"b$ 坡向 d/KHWH/4 /TK0/\M 坡位 ,K\MYW 土壤厚度 &/H0WLHY‘4MKKeYO 地下植被覆盖度 m4VMUFU/34V [MFMWEWH/4 Y/[MUEFMe: 优势种 C/OH4E4W K\MYHMK 林龄 ,FM/T T/UMKWeE &% = 北*/UWL 下-/Z !< %< + + &# ! 北*/UWL 下-/Z !< %$ + + &= < 北*/UWL 下-/Z !< %$ + + &! ! 北*/UWL 下-/Z !< %$ + + P% " 东北*/UWLMEKW 下-/Z !< <$ + + P# " 东北*/UWLMEKW 下-/Z !< !< + + P= " 东北*/UWLMEKW 下-/Z !< !$ + + P! < 东北*/UWLMEKW 下-/Z !< =< + + f% " 北*/UWL 下-/Z !< =$ 水曲柳1’&G-+.%=&+6%).’-(& <9 f# 8 北*/UWL 下-/Z !" !$ 水曲柳1"=&+6%).’-(& 99 f= 8 北*/UWL 下-/Z !$ !$ 紫椴I-3-& &=.’$+%-% "< f! 9 北*/UWL 下-/Z !# !$ 紫椴I"&=.’$+%-% "< f< 9 北*/UWL 下-/Z !< << 紫椴I"&=.’$+%-% "# f" 9 北*/UWL 下-/Z !" =< 水曲柳1"=&+6%).’-(& <# f8 9 北*/UWL 下-/Z !< =< 黑桦?$,.3& 6&<.’-(& <# ’D " 北*/UWL 下-/Z !< << 水曲柳1"=&+6%).’-(& <9 8!% 林 业 科 学 !" 卷6 AD试验方法 水平皆伐带和垂直皆伐带随机设置 9 个 #$ YO j#$ YO样方# 每个择伐小区各随机设置 < 个样方# 在未采伐的林分中选择 = 块 #$ Oj#$ O的对照样 地!然后在每个对照样地中选择 < 块样方% 每个样 方的大小为 #$ YOj#$ YO% 在每块样方内!按未分 解层’半分解层分层收集枯枝落叶!将收取的未分解 层和半分解层的枯落物带回实验室% 因寻找作业在 冬季进行!地面积雪覆盖无法进行枯落物采样!故以 未采伐林地样品作对照% 用电子天平称枯落物的鲜质量!然后用烘箱烘 干"采用温度 9< c恒温烘 9 L$!称其各自的干质 量!以干物质质量计算枯落物量% 采用室内浸泡法 测定枯枝落叶层的持水量和持水率&将烘干后的枯 落物装入网袋!将其放入盛有清水的容器中浸泡 #! L!称重!计算最大持水量和最大持水率% 采用室内 浸泡法测定枯落物的持水速度&取未分解层’半分解 层试样!称重后分别装入网袋!测定浸入清水 $1#<br$1%!#!!!9!%#!#! L 以及悬干后的前后质量变化<br以测定其吸水速度% ED结果与分析 =1%6不同采伐方式的枯落物量及持水量6%$ 水平 皆伐带枯落物层量及持水量6水平皆伐带不同带宽 的枯落物量和最大持水量的方差分析显示& ! 种带 宽的枯落物量和最大持水量的显著性水平均大于 $1$水平皆伐带不同带宽处的枯落物量和最大持<br水量没有明显的差异!&= "带宽 %$ O$处未分解’半 分解和总的枯落物量最大"表 #$% &% 至 &! 的未分 解层 所 占 的 比 例 依 次 为& 8#1%%:! 8818!:! 8!19$:!891=8:# 半分解层所占的比例依次为& #8197:!##1#":!#<1#$:!#%1"=:# 每条皆伐带 未分解层枯落物量所占比例远大于半分解层的枯落 物量% 对于最大持水量!&!"带宽 %< O$处未分解层 最大持水量和总的最大持水量最大!&# "带宽 9 O$ 处半分解层最大持水量最大!但是带宽与最大持水 量之间没有明显的相关性% 各皆伐带宽未分解层最 大持 水 量 所 占 的 比 例 为& <918%:! !819$:! <"1!#:!<91=":!略大于半分解层最大持水量!这 与分解层枯落物量有关!说明枯落物的分解程度对 其持水能力有较大影响% 表 AD水平皆伐带枯落物量与最大持水量 9#>IAD9"&-,*&1#J(7$*#$4*"&J#L,J7J@#*&15"(-4,$% 0#2#0,*/ ,$*"&"(1,Z($*#-0-ף*,$% Z($& 编号 */5 &% &# &= &! 未分解层 */4VMY/O] \/KMV 0HWMU 半分解层 &MOH]VMY/O] \/KMV 0HWMU 未分解层 */4VMY/O] \/KMV 0HWMU 半分解层 &MOH]VMY/O] \/KMV 0HWMU 未分解层 */4VMY/O] \/KMV 0HWMU 半分解层 &MOH]VMY/O] \/KMV 0HWMU 未分解层 */4VMY/O] \/KMV 0HWMU 半分解层 &MOH]VMY/O] \/KMV 0HWMU 枯落物量-HWMUEO/34We"W.LOA#$ %!1%# <1!" %!1=# !1%$ %81"= <17! %"1<" !1<8 枯落物总量 +/WE00HWMUEO/34We"W.LOA#$ %71<9 %91!# #=1<8 #%1%= 最大持水率 QE_HO3O ZEWMU]L/0VH4FUEWMKe:666平均QME4 #"!18! %#=1!# #7719! %#81%9 =%"18! <71"" ==91#= 7=187 %7!1$9 #%=1<% %991#$ #%"1$% 最大持水量 QE_HO3OZEWMU] L/0VH4FYE\EYHWXe"W.LOA#$666合计+/WE0 #<19! %91%8 ##1%$ #!1%= #!1$$ %91!91#$!!1$% !"1#= !#166
66#$垂直皆伐带枯落物量及持水量6随皆伐带 宽增加未分解层枯落物量增加!但总枯落物量和半 分解层枯落物量却未呈现这种趋势"表 =$% P% 至
P! 的未分解层枯落物量所占的比例依次为&
<81!!:!!"1%":!9%17":!8%1#!:# 半分解层枯
落物量所占的比例依次为& !#1<":! <=19!:!
%91$!:!#818":# 半分解层枯落物量在带宽 " 和 9 O的所占的比例较大!在带宽 %$ 和 %< O处所占的
比例则较小% P!"带宽 %< O$处半分解层最大持水 量和总的最大持水量最大!P#"带宽 9 O$处未分解
层最大持水量最大% 各皆伐带宽未分解层最大持水
量 所 占 比 例 为& <<179:! "%1=9:! "$1%%:! <=17$:!大于半分解层最大持水量%
=$择伐带枯落物量及持水量6如图 % 所示& 各 层枯落物量的变化趋势呈现一定差异性!未分解层枯 落物量在低采伐强度较大!半分解层枯落物量在采伐 强度 ##:;!8:范围内随采伐强度增加枯落物量逐 渐增加!之后则波动性较大% 总枯落物量’半分解层 枯落物量最大值出现在采伐强度 !8:处!未分解层 枯落物量最大值在 ##:处# = 者的最小值均出现在 采伐强度 <<:处% 从采伐强度 ##:至 88:!未分解 层枯落物量所占的比例依次为&""1"<:!<71=9:! !81!#:!!91$!:!!=1=7:!<<19%:!!=188:#半分解
层枯落物量所占的比例依次为&==1=<:!!$1"#:! <#1<9:!<%17":!<"1"%:!!!1%7:!<"1#=:% 在低 采伐强度未分解层枯落物量较多!这是因为低采伐强 9!% 6第 " 期 郭6辉等& 小兴安岭低质林采伐改造后枯落物持水特性变化分析 度林分保留木较多!保留木枯枝落叶的凋落增加未分 解层枯落物的含量% 表 ED垂直皆伐带枯落物量与最大持水量 9#>IED9"&-,*&1#J(7$*#$4*"&J#L,J7J@#*&1d"(-4,$% 0#2#0,*/ ,$*"&<&1*,0#-0-ף*,$% Z($& 编号 */5 &% &# &= &! 未分解层 */4VMY/O] \/KMV 0HWMU 半分解层 &MOH]VMY/O] \/KMV 0HWMU 未分解层 */4VMY/O] \/KMV 0HWMU 半分解层 &MOH]VMY/O] \/KMV 0HWMU 未分解层 */4VMY/O] \/KMV 0HWMU 半分解层 &MOH]VMY/O] \/KMV 0HWMU 未分解层 */4VMY/O] \/KMV 0HWMU 半分解层 &MOH]VMY/O] \/KMV 0HWMU 枯落物量-HWMUEO/34We"W.LOA#$ <1!! !1$= "1$% 81$# "1!< %1!# 917! =1"% 枯落物总量 +/WE00HWMUEO/34W"W.LOA#$
71!8 %=1$# 8198 %#1<< 最大持水率QE_HO3O ZEWMU]L/0VH4FUEWMKe:666平均QME4 =%#1<# 98177 =%!1=$ "71=! ==!1<8 "91=# #881<# %$917$
# $$1#" %7%19# #$%1!< %7=1#% 最大持水量QE_HO3OZEWMU] L/0VH4FYE\EYHWXe"W.LOA#$666合计+/WE0 =81<$ #71!7 <%1=# =#1#7 !717! =#1!8 <%1$< !=1"8 ""177 9=1"% 9%1!% 7!18# 66 图 %6不同采伐强度的枯落物各层枯落物量 gHF5%6+LM0HWMUEO/34WH4 VHTMUM4WY3WH4FH4WM4KHWX 66不同采伐强度枯落物层最大持水率及最大持水 量见表 !!随采伐强度增加最大持水量呈现不同的 变化!未分解层最大持水量在采伐强度 ##:和 =%: 的值较大!半分解层最大持水量在中度和强度采伐 强度的值较大!总的最大持水量则呈现较大波动!最 小值在采伐强度 ##:!最大值在 !8:% 66!$ 不同采伐方式枯落物量及持水量比较6试 验地均处于同一林班!海拔高度无明显差异!林班内 土壤为暗棕壤平均厚度 !< YO!地被物主要为山茄 子"#&6-G&+-%/6-$’三棱草 "75E$’.%-’-&$!下木层 666表 OD不同采伐强度枯落物层最大持水率及最大持水量 9#>IOD9"&J#L,J7J@#*&1d"(-4,$% 1#*&’#$40#2#0,*/ ,$4,)&1&$*07*,$% ,$*&$’,*/ 采伐强度 ’3WH4F H4WM4KHWXe: 最大持水率 +LMOE_HO3OZEWMU]L/0VH4FUEWMKe: 最大持水量 +LMOE_HO3OZEWMU]L/0VH4FYE\EYHWXe"W.LOA#$ 未分解层 */4VMY/O\/KMV 0HWMU 半分解层 &MOH]VMY/O\/KMV 0HWMU 平均值 QME4 未分解层 */4VMY/O\/KMV 0HWMU 半分解层 &MOH]VMY/O\/KMV 0HWMU 平均值 QME4 ## ##91=! 8"1#< %<#1=$ %81!$ 81=$ #!18$ =% =%<1<8 %=!19! ##<1#% %71%$ %#18< =%19< !% =$91!" 7<1=< #$%17% %=1"< %!1#< #817$ !8 #=<18! %<91!! %781$7 %!1#< %819< =#1%$ << =#=1%% %"81!9 #!<1=$ %!1#$ %"1=% =$1<% "" #$$ 19# #$"1$# #$=1!# %#1=< %91!$ =$18< 88 #8!1$# %"91%8 ##%1%$%=1$< %"1#$#71#< 主要为白丁香 " >5’-+4& /;3&,& [EU5E0^E$’刺五加
"#&6-G&(&+,)/E&+&(-%$# 由于试验地不同采伐带的 坡度和植被盖度不同!进行水平带’皆伐带’择伐带 坡度和植被盖度方差分析!发现不同采伐方式林地 的坡度检验统计量1为 #91#9%!!为$!植被盖度 1
为 #71!!!!!为 $!水平带’皆伐带和择伐带的坡度 和植被盖度存在差异% 通过坡度’植被盖度与枯落 物量’最大持水量的相关性分析可知& 坡度’植被盖 度与枯落物’最大持水量的相关系数较小!相关系数 的双尾检验!值也大于$1$即水平带’垂直带’择<br伐带坡度和植被盖度虽存在差异!但不同采伐方式 林地的坡度和植被盖度对枯落物的影响并不显著 "!>$1$<$%
为分析水平皆伐带’垂直皆伐带和择伐带枯落
物枯落物量和最大持水量的差异!对 = 种采伐方式
的枯落物量和最大持水量做方差分析!结果见表 <
和表 "% 未分解层枯落物量’总枯落物量和半分解
层的枯落物量的显著性水平为 $1$89!即 = 种采伐
方式未分解层和总的枯落物量存在显著差别!这半
分解层枯落物量虽有差异却不显著!说明采伐方式
的不同影响枯落物的分布和分解速率% 将不同采伐
方式和对照带的枯落物量及持水量取平均值!见表
8!总枯落物量排列顺序为&对照带 >水平带 >择伐
>垂直带# 未分解层枯落物量顺序为&水平带 >对
7!%
林 业 科 学 !" 卷6
照带>择伐>垂直带# 半分解层枯落物量顺序为&
对照带>择伐>水平带>垂直带% 未分解层所枯落
物量占的比例排列顺序为&水平带"8<18=:$>垂 直带 " "#1<<:$ >择 伐 " <#1!":$>对 照 带 "!=1=8:$# 半分解层所占的比例顺序与此相反%
说明带状皆伐采伐剩余物含量多并且保留带的凋落
物更易落在采伐带上!所以未分解层所枯落物量占
的比例较高# 相比于对照带枯落物量!采伐后半分
解层枯落物量的分解速度加快!导致采伐区的半分
解层 枯 落 物 量 和 比 例 均 小 于 对 照 带 的 枯
落物量% 66
= 种改造方式最大持水量的方差分析结果见表
"!未分解层’半分解层和总的最大才持水量的差异
显著"!?$1$<$!即 = 种采伐方式的最大持水量存 在显著差别!不同的采伐方式对枯落物的持水能力 造成不同的影响% 总最大持水量排序排列顺序为& 垂直带>对照带>水平带 >择伐!未分解层最大持 水量为&垂直带>对照带 >水平带 >择伐# 半分解 层最大持水量排列为&对照带 >垂直带 >水平带 > 择伐% 与对照带最大持水量相比!垂直带的最大持 水量在各分解层的值都较大!水平带和择伐带的最 大持水量则较低% 表 PD水平皆伐带%垂直皆伐带和择伐带枯落物量方差分析 9#>IPDT#1,#$0&()-,*&1#J(7$*,$,$*"&"(1,Z($*#-0-ף*,$% Z($&$*"&<&1*,0#-0-ף*,$%
Z($&#$4*"&’&-&0*,<&507*,$% Z($&
变异来源
&/3UYM 层次 -M[M0
平方和
&3O/TKR3EUMK
自由度
VT
均方
QME4 KR3EUM
检验统计量1
+MKWKWEWHKWHY
显著性水平!
&HF4HTHYE4W0M[M0
组间变异
BMWZMM4 FU/3\K
未分解层 +LM4/4VMY/O\/KMV 0HWMU ##!188 # %%#1=9 ="1$"$1 $$半分解层 +LMKMOH]VMY/O\/KMV 0HWMU %!1$7 # 81$! =1%9 $1$89 总枯落物量+LMW/WE00HWMUEO/34W #%91"% # %$71=% #%1"! $1$$
组内变异
SHWLH4 FU/3\K
未分解层 +LM4/4VMY/O\/KMV 0HWMU =81!$%# =1%# 半分解层 +LMKMOH]VMY/O\/KMV 0HWMU #"1"% %# #1## 总枯落物量+LMW/WE00HWMUEO/34W "$1"% %# <1$<% 总变异 +/WE0 未分解层 +LM4/4VMY/O\/KMV 0HWMU #"#1%" %! 半分解层 +LMKMOH]VMY/O\/KMV 0HWMU !$18$%! 总枯落物量+LMW/WE00HWMUEO/34W #871#= %! 表 UD水平皆伐带%垂直皆伐带和择伐最大持水量方差分析 9#>IUDT#1,#$0&()*"&J#L,J7J@#*&15"(-4,$% 0#2#0,*/ ,$,$*"&"(1,Z($*#-0-ף*,$% Z($&$*"&<&1*,0#-0-
d07*,$% Z($&#$4*"&’&-&0*,<&507*,$% Z($&
变异来源
&/3UYM 层次-M[M0
平方和
&3O/TKR3EUMK
自由度
VT
均方
QME4 KR3EUM
检验统计量1
+MKWKWEWHKWHY
显著性水平!
&HF4HTHYE4W0M[M0
组间变异
BMWZMM4 FU/3\K
未分解层 +LM4/4VMY/O\/KMV 0HWMU # "8$1"< # % ==<1=# 9"1<9$1 $$半分解层 +LMKMOH]VMY/O\/KMV 0HWMU %$$ $1"% # <$$1=$ #"1"1 $$总枯落物量 +LMW/WE00HWMUEO/34W " 7!%1"" # = !8$19= 7#19= $1$$
组内变异
SHWLH4 FU/3\K
未分解层 +LM4/4VMY/O\/KMV 0HWMU %9<1$8# %# %<1!# 半分解层 +LMKMOH]VMY/O\/KMV 0HWMU ##<18! %# %919% 总枯落物量 +LMW/WE00HWMUEO/34W !!91"" %# =81=7 总变异 +/WE0 未分解层 +LM4/4VMY/O\/KMV 0HWMU # 9<<18# %! 半分解层 +LMKMOH]VMY/O\/KMV 0HWMU % ##"1=< %! 总枯落物量 +LMW/WE00HWMUEO/34W 8 =7$1=# %!
=1#6不同采伐方式的枯落物持水机理分析6%$不 同采伐方式下枯落物层持水量与浸泡时间的关系6 利用浸泡试验测定的枯落物持水量变化过程!按不 同采伐方式枯落物的未分解层和分解层!分别计算 其持水量"W.LOA#$随浸泡时间" L$的关系"如图 #$!并进行 # 者的相关性检验!拟合 # 者关系!对数
方程能较好模拟 # 者关系&> kE$lE%04,!式中&& 为 持水量"W.LOA#$#,为浸泡时间"L$# E$!E% 为参考
系数% 由此可见&枯落物持水量随时间延长而增加!
在浸泡开始时!枯落物吸水量增加较快!这个阶段一
般在 # L以内!尤其是在 $1< L以内吸水最快# 随时 间延长!吸水速率逐渐减小!大约在 < ;9 L 时接近 饱和!基本趋于稳定% 各种采伐方式下枯落物随时 间的变化的趋势基本相同% 表 9 说明各种采伐方式 下枯落物持水量与浸泡时间的关系% 从枯落物不同层次看!除垂直皆伐未分解层持 水量小于半分解层!水平皆伐和择伐枯落物层未分 解层均大于半分解层%$<%
6第 " 期 郭6辉等& 小兴安岭低质林采伐改造后枯落物持水特性变化分析
表 VD不同采伐方式和对照带枯落物量及最大持水量
9#>IVD9"&-,*&1#J(7$*#$4*"&J#L,J7J@#*&1d"(-4,$% 0#2#0,*/ ,$4,)&1&$*-(%%,$% ’*/-&’
编号
*/5
水平带P/UHa/4WE0a/4M 垂直带.MUWHYE0a/4M 择伐带 &M0MYWH[MY3WH4Fa/4M 对照带’LMY‘ a/4M
未分解层
*/4VMY/O]
\/KMV 0HWMU
半分解层
&MOH]VMY/O]
\/KMV 0HWMU
未分解层
*/4VMY/O]
\/KMV 0HWMU
半分解层
&MOH]VMY/O]
\/KMV 0HWMU
未分解层
*/4VMY/O]
\/KMV 0HWMU
半分解层
&MOH]VMY/O]
\/KMV 0HWMU
未分解层
*/4VMY/O]
\/KMV 0HWMU
半分解层
&MOH]VMY/O]
\/KMV 0HWMU
枯落物量-HWMUEO/34We"W.LOA#$%<1"" <1$# "18% !1$# 81$# "1=# 71=7 %#1%$总枯落物量 +/WE00HWMUEO/34We"W.LOA#$
#$1"9 %$18= %=1=! #%1!7
最大持水率QE_HO3O
ZEWMU]L/0VH4FUEWMKe: 平均QME4
=$!197 %$%1$% =$718= 9=1"! #"71!! %!=187 ==71=7 %"!1!$#$#17< %7"1"7 #$"1"# #<%17$
最大持水量QE_HO3OZEWMU]
L/0VH4FYE\EYHWXe"W.LOA#$总计+/WE0 #<1$# #$1#= !81#$ =!1!9 %!19" %!18# =!1$" !%1<$
!<1#< 9%1"9 #71<9 8<1<"
表 GD不同采伐方式枯落物持水量与浸泡时间的关系
9#>IGD;&-#*,($’",2’>&*@&&$@#*&15"(-4,$% 0#2#0,*/ ()-,*&1#$4’(#R,$% *,J&,$4,)&1&$*-(%%,$% ’*/-&’
采伐方式
-/FFH4FKWX0M 层次 -M[M0
相关系数
’/UM0EWH/4 Y/MTHYHM4W
关系式
)R3EWH/4 #
#
水平皆伐P/UHa/4WE0Y0MEU]Y3WH4F 未分解层 +LM4/4VMY/O\/KMV 0HWMU %1 $$$ >k#$1#!" l%1!7" 04, $17"< 半分解层 +LMKMOH]VMY/O\/KMV 0HWMU $197= >k%71#!" l$1#!9 04, $19"7 垂直皆伐WLM.MUWHYE0Y0MEU]Y3WH4F 未分解层 +LM4/4VMY/O\/KMV 0HWMU $19#% >k!$1"$8 l#1$<9 04, $188= 半分解层 +LMKMOH]VMY/O\/KMV 0HWMU $18%! >k=81$%7 l#1!#9 04, $18%= 择伐 &M0MYWH[M’3WH4F 未分解层 +LM4/4VMY/O\/KMV 0HWMU %1$$ $>k%#1"8" l%1%<8 04,$17$9 半分解层 +LMKMOH]VMY/O\/KMV 0HWMU %1$ $$>k%!19%# l$1="9 04, $19!7 图 #6枯落物持水量随浸泡时间的变化"以水平皆伐带为例$ gHF5#6’LE4FM/TZEWMUAL/0VH4FYE\EYHWX/T0HWMUZHWL K/E‘H4FWHOM"H4 WLML/UHa/4WE0Y0MEUAY3WH4Fa/4MEKE4 M_EO\0M$ ,1水平 带未分解层+LM4/4VMY/O\/KMV 0HWMU/TWLML/UHa/4WE0a/4M#B1水平带半分解层+LMKMOH]VMY/O\/KMV 0HWMU/TWLML/UHa/4WE0a/4M 下同% +LMKEOM^ M0/Z5 66#$ 不同采伐方式下枯落物层吸水速率与浸泡 时间的关系6枯落物未分解层和分解层的吸水速率 与浸泡时间存在明显的关系!经相关性检验 # 者的 相关系数为 A%1$$ $!呈显著负相关# 经拟合!得出 关系为&fk^$ l^ %,
A%!式中&f为枯落物吸水速率!,
为浸泡时间"L$!^$!^% 为参考系数% 图 = 表明枯落
物吸水速率与浸泡时间的关系!随浸泡时间的增加!
吸水速率显著减少!特别在 # L 内呈直线下降!接着
趋于稳定!直到达到饱和% 表 7 为各采伐方式下枯
落物吸水速率与浸泡时间的关系!基本呈相同趋势%
从枯落物未分解层和半分解层看!半分解层的吸水
速率大于未分解层%
%<%
林 业 科 学 !" 卷6
图 =6枯落物吸水速率随浸泡时间的变化"以水平皆伐带为例$gHF5=6’LE4FM/TSEWMUE^K/U\WH/4K\MMV ZHWL K/E‘H4FWHOM"H4 WLML/UHa/4WE0Y0MEUAY3WH4Fa/4MEKE4 M_EO\0M$
表 HD不同采伐方式枯落物吸水速率与浸泡时间的关系
9#>IHD;&-#*,($’",2’>&*@&&$@#*&1#>’(12*,($1#*&’()-,*&1#$4’(#R,$% *,J&,$4,)&1&$*-(%%,$% ’*/-&’
采伐方式
-/FFH4FKWX0M
层次
-HWMU
相关系数
’/UM0EWH/4 Y/MTHYHM4W
关系式
)R3EWH/4 #
#
水平皆伐P/UHa/4WE0Y0MEU]Y3WH4F 未分解层 +LM4/4VMY/O\/KMV 0HWMU A%1 $$$ fk%1"$# l%81<9!,A% $1778 半分解层 +LMKMOH]VMY/O\/KMV 0HWMU A%1$$ $fk$1#"! l%91898,A% $1778 垂直皆伐.MUWHYE0Y0MEU]Y3WH4F 未分解层 +LM4/4VMY/O\/KMV 0HWMU A%1$ $$fk#1<$$ l="1!#7,A% $1778 半分解层 +LMKMOH]VMY/O\/KMV 0HWMU A%1$ $$fkA$1%8% l!!1$#$,A% $1779 择伐 &M0MYWH[MY3WH4F 未分解层 +LM4/4VMY/O\/KMV 0HWMU A%1$$ $fk%1= l%$1%"=,A% $177%<br半分解层 +LMKMOH]VMY/O\/KMV 0HWMU A%1$ $$fk$1"9! l%=17!$,A% $1779 OD讨论与结论 森林采伐作业对生物多样性’林地生产力及林 内小气候产生重要影响"谭辉等!#$$ 8# 赵康等!
%779# 郑丽凤等!# $$9$# 森林采伐后使森林局部环 境改变!林冠消失使地表的光照明显增加导致地表 温度和土壤水分及空气湿度的变化 "梁晓东等! #$$ %# 谭辉等!# $$8$% 所以林地枯落物量和持水能 力同样随林地生境的改变发生变化% dUMKY/W等 "#$$ $$比较英国哥伦比亚森林采伐后针叶林’白杨 "!/E.3.%4’&+6-6$+,&,&$林枯落物的变化!得出采伐 ! 年后针叶林枯落物量降低 <=: ;8<:!采伐 = 年 后白杨林枯落物降低 !7: ;8$:!并且认为采伐对 枯落物的影响与皆伐程度无关# BEWMK等"#$$ 8$分 析刺柏"d.+-E$’.%/((-6$+,&3-%$森林采伐前后枯落物
分解状况认为采伐 # 年后枯落物量减少 =8:!并且
认为微环境的不同是导致伐后枯落物分解加快的主
要原因# 苏芳莉等"# $$8$分析不同问伐强度对天然 次生林凋落物的性质的影响!结果表明&不同间伐强 度下年凋落物最大的为弱度间伐区% 枯枝落叶贮量 以弱度间伐区为最大!强度间伐区最小# 凋落物分 解转化率以强度间伐区最高!对照区最小% 另外也 有研究表明采伐降低枯落物的分解速率或对枯落物 的分解速率无影响"’/UWH4E$,&3"!%77!#GH4 $,&3"! %797#SE0EYM$,&3"!%79"$% 本文的研究结果表明& 未采伐区"对照带$的总枯落物量和半分解层枯落 物量高于采伐带!未分解层枯落物量水平皆伐带最 高!说明采伐后枯落物总量减少!枯落物的分解转化 速率加快% 与对照带最大持水量相比!垂直带的最 大持水量在各分解层的值都较大!水平带和择伐带 的最大持水量则较低# 垂直带与对照带相比!对照 带的新增植被比采伐带丰富!但新增植被的最大持 水量一般较低!加之垂直带采伐剩余物含量的增加 和垂直带的横向设置使垂直带枯落物的持水能力更 强# 水平带的设置为顺山坡方向!对降雨的拦截能 力较弱# 择伐带与水平皆伐和垂直皆伐相比采伐剩 余物含量少!使择伐带的整体持水能力较弱% 不同林分类型的枯落物半分解层的枯落物量与 未分解层枯落物量所占的比例各不相同"姜海燕 等!#$$ 8#张洪江等!# $$=#庞学勇等# #$$ <#宫渊波
等!# $$8$% 本研究中对照带半分解层枯落物量高 于未分解层枯落物量!采伐带未分解层枯落物量大 #<% 6第 " 期 郭6辉等& 小兴安岭低质林采伐改造后枯落物持水特性变化分析 于半分解层!这是由于对照带未受采伐干扰!原有林 分保持不变!采伐后枯落物的来源减少!使蓄积量自 然减少!同时采伐后林地光照强度增加!加速未半分 解层的转化% 垂直带和对照带的最大持水量总体持 水能力较好!这与各带的枯落物量并无一致性!说明 采伐后枯落物的持水能力受到强烈干扰% 水平与垂直皆伐带不同带宽之间的差别并不明 显!主要是带宽的距离相差不大所致% 由水平皆伐 带和垂直皆伐带比较可知& 带宽相同时!水平带总 的枯落物量和各分解层的枯落物量大于垂直带!水 平带半分解层枯落物量所占的比例除带宽 %$ O外! 其他均小于垂直带!水平带枯落物的持水能力也低 于垂直带# 这是由于水平皆伐带各条带顺山坡并且 保留带的凋落物更易落在采伐带上!另外水平带的 采光性好于垂直皆伐带!使得水平带枯落物半分解 层的分解速度较快!水平带枯落物含量较少% 不同 采伐强度之间枯落物量和最大持水量并未呈现良好 的相关性!说明不同采伐强度对林地微环境影响的 差异!导致枯落物的持水性能的强烈变化% 不同改造方式对枯落物的持水性能产生不同影 响!庞学勇等"#$$ <$对川西低效灌木林进行萌蘖更 新技术改造!发现改造 % 年后枯落物总量和最大持 水量明显增加# 周新年等"#$$9$研究天然林择伐
%$年后凋落物现存量!结果表明&强度择伐和极强 度择伐 %$ 年后林地凋落物仍未恢复!但弱度择伐和
中度择伐与未采伐林地比较接近!说明弱度和中度
择伐林地凋落物在择伐 %$年后基本得到恢复% 不 同采伐方式枯落物量和最大持水量发生较大变化! 枯落物总量和半分解层枯落物量减少!未分解层枯 落物量除水平带增加外其他均减少# 采伐加速枯落 物的分解!有利于林地更新% 采伐作业对枯落物持 水性能产生较大扰动!采用垂直带皆伐和低强度择 伐方式可有效降低采伐对枯落物持水性能的影响! 为低质林分的改造和经营提供参考% 参 考 文 献 高6人! 周广柱5#$$#1辽宁东部山区几种主要森林植被类型枯落 物层持水性能研究5沈阳农业大学学报! =="#$& %%< A%%95
宫渊波!陈林武!罗承德!等5# $$81嘉陵江上游严重退化地 < 种森林 植被类型枯落物的持水功能比较5林业科学!!= "增刊 %$& %# A%"5 姜海燕!赵雨森!陈祥伟!等5#$$ 81大兴安岭岭南几种主要森林类型
土壤水文功能研究5水土保持学报!#%"=$& %!7 A%<=5 梁晓东! 叶万辉5#$$%1林窗研究进展5热带亚热带植物学报! 7 "!$& =<< A="!5
刘少冲!段文标!赵雨森!等5# $$<1莲花湖库区几种主要林型枯落物 层的持水性能5中国水土保持科学! ="#$& 9% A9"5 庞学勇!包维楷!张咏梅5#$$ <1岷江上游中山区低效林改造对枯落
物水文作用的影响5水土保持学报!%7"!$& %87 A%##5 祁萃萃!吴祥云!乔6玉!等5#$$91辽东山区森林枯落物持水性能研 究5能源与环境! =& #7 A=%5 时忠杰!王彦辉!徐丽宏!等5#$$71六盘山主要森林类型枯落物的水 文功能5北京林业大学学报!=%"%$& 7% A775
苏方莉!刘明国!迟德霞5# $$81间伐强度对天然次生林凋落物性质 的作用效果分析5土壤通报!=9""$&%$7" A%$775 谭6辉!朱教君!康宏樟!等5#$$ 81林窗干扰研究5生态学杂志!#"
"!$& <98 A<7!5 吴钦孝!赵鸿雁!刘向东!等5%7791森林枯枝落叶层涵养水源保持水 土的作用评价5土壤侵蚀与水土保持学报!!"#$& #= A#95
杨吉华!张永涛!李红云!等5# $$=1不同林分枯落物的持水性能及对 表层土壤理化性状的影响5水土保持学报!%8"#$& %!# A%!!5 杨学春!董希斌!姜6帆!等5#$$ 71黑龙江省伊春林区低质林林分评
定5东北林业大学学报!=8"% $$& %$ A%#5 张洪江!程金花!史玉虎!等5#$$ =1三峡库区 = 种林下枯落物储量及
其持水特性5水土保持学报!%8"=$& << A<95 张远东!刘世荣!马姜明!等5#$$<1川西亚高山桦木林的林地水文效 应5生态学报!#<"%%$& #7=7 A#7!"5
张振明!余新晓!牛健植!等5# $$<1不同林分枯落物层的水文生态功 能5水土保持学报!%7"=$& %=7 A%!=5 张6泱!姜中珠!董希斌!等5#$$ 71小兴安岭林区低质林类型的界定
与评价5东北林业大学学报!=8"%%$& 77 A%$#5
赵6康!戚继忠5%7791森林采伐作业的环境影响评述5吉林林学院
学报!%!"%$& %8 A#$5
郑丽凤!周新年5# $$91择伐强度对天然林树种组成及物种多样性影 响动态5山地学报!#"""$& "77 A8$"5 周新年!巫志龙!郑丽凤!等5#$$ 91天然林择伐 %$年凋落物现存量 及其养分含量5林业科学!!!"%$$& #< A#95 BEWMK2C!&[MhYEU+&!QH0MUNg5#$$81-HWMUVMY/O\/KHWH/4 H4 Y3WE4V 34Y3WZMKWMU4 h34H\MU6Z//V0E4VK52/3U4E0E4V ,UHV )4[HU/4OM4WK! 8$& ### A#="5
’/UWH4E2! .E0Mh/. N5%77!1)TMYWK/TY0MEUTM0H4F/4 T/UMKWT0//U
EYY3O30EWH/4 E4V 0HWMUVMY/O\/KHWH/4 H4 EUEVHEWE\H4M\0E4WEWH/45
g/U)Y/0QE4EFM!8$& #77 A=%$5
o4VEG! G3‘EZE*5%77!1+LMH4T03M4YM/T34VMUKW/UHMKE4V 0HWMU0EXMU/4
WLMH4TH0WUEWH/4 /TT/UMKWLH0K0/\MK5$dU/YMMVH4FK/TWLM(4WMU4EWH/4E0 &XO\/KH3O/4 g/UMKWPXVU/0/FX!+/‘X/!2E\E4! %$8 A%%!5
dUMKY/W’)! B0M[H4K--! &WE0MX’-5#$$$1)TMYWK/TY0MEU]Y3WH4F/4
VMY/O\/KHWH/4 UEWMK/T0HWMUE4V T/UMKWT0//UH4 T/UMKWK/TBUHWHKL
’/03O^HE%1’E4 2g/UNMK!=$& %8<% A%8<85
+EOEHD! ,^M+! ,UE‘HQ! $,&35%7791NEVHEWH/4 ^3VFMW!K/H0LMEWT03_
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YLU/4/KMR3M4YM/TLEUVZ//V KWE4VKH4 YM4WUE0*/[E&Y/WHE5’E4 2g/U
NMK!%"& #7= A=$#5
GH4 @! dMUX2,!CH_/4 ND5%7971(4T03M4YM/TYE4/\XUMO/[E0/4 /E‘
T/UMKWT0//UVMY/O\/KHWH/45’E4 2g/UNMK!%7& #$! A#%!5
!责任编辑6王艳娜"
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