全 文 ：第 ww卷 第 tt期
u s s {年 tt 月
林 业 科 学
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冰雪灾害后粤北杉木林冠残体和凋落物的持水特性
薛 立 冯慧芳 郑卫国 傅静丹 曹 鹤
k华南农业大学林学院 广州 xtsywul
摘 要 } 对冰雪灾害后杉木林的林冠残体和凋落物的储量 !持水量 !持水率和吸水速率进行研究 ∀结果表明 }杉
木林冠残体的干 !枝 !叶和皮的干质量分别为 tt1wu oz1sv ox1zy和 t1z{·#«°pu o凋落物干质量为 x1|v·#«°pu ~各组分
的最大持水量表现为干ktt1{v·#«°pul 叶ktt1uw ·#«°pul 凋落物kts1{{·#«°pul 枝ky1zv ·#«°pul 皮ku1v{ ·#
«°pul ~各组分中叶的最大持水率居首位 o达 u|x h o凋落物为 uzu h o皮为 uvw h o枝和干分别为 t|y h和 t|v h ~浸泡
时间在 s1x ∗ y «之间 o各组分的吸水速率随浸泡时间的增长急剧下降 o此后缓慢下降 ~各组分的持水量和持水率随
着浸泡时间的增加按照自然对数方程增加 o各组分的吸水速率随浸泡时间的增长按负指数方程下降 ∀
关键词 } 杉木 ~林冠残体 ~凋落物 ~持水量 ~持水率 ~吸水速率
中图分类号 }≥ztx1v 文献标识码 }„ 文章编号 }tsst p zw{{kuss{ltt p ss{u p sx
收稿日期 }uss{ p sy p tu ∀
基金项目 }广东省林业局资助项目kwwss p ƒszswt owwss p ƒsysxtl ∀
Ωατερ Χαπαχιτψ Χηαραχτεριστιχ οφ τηε Βροκεν Χροων ανδ Λιττερ ιν α Χυννινγηαµια
λανχεολατα Στανδ Συφφερεδ φροµ Ιχε2Σνοω ∆αµαγειν Νορτη Γυανγδονγ Προϖινχε
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¤±§¯¬·¨µº¨ µ¨ tt1wu oz1sv ox1zy ot1z{ ox1|v ·#«°pu oµ¨¶³¨¦·¬√¨ ¼¯ q ׫¨ ²µ§¨µ²© °¤¬¬°∏° º¤·¨µ«²¯§¬±ª¦¤³¤¦¬·¼ ²©·«¨
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¬°°¨ µ¶¨§¬± º¤·¨µq
Κεψ ωορδσ} Χυννινγηαµιαλανχεολατα~¦µ²º± §¨¥µ¬¶~ ¬¯·¨µ~º¤·¨µ«²¯§¬±ª¦¤³¤¦¬·¼~º¤·¨µ«²¯§¬±ªµ¤·¨~º¤·¨µ¤¥¶²µ³·¬²±µ¤·¨
uss{年 t月上旬至 u月上旬 o我国 t|个省k市 !区l发生了近 xs 年来最大的冰雪灾害 o受雨雪冰冻危害
的林地面积达 s1us|亿 «°u ∀杉木k Χυννινγηαµια λανχεολαταl广泛分布于我国南方 tz个省区 o其面积约占我
国人工林面积的 uw h o是我国主要的造林和用材树种之一 o受灾非常严重 ∀大面积的杉木树冠集中折断后 o
大量的林冠残体覆盖林地 o造成森林生物量减少 o改变了林地的涵养水源功能 ∀这次雨雪引起的灾害是冻雨
降到树木枝叶上冷却后形成的冰柱引起的 ∀雪灾期间持续不断的冻雨使冰柱逐渐增大 o当超过树干本身的
负荷极限时发生折干 ∀因为这样特殊的天气非常罕见 o国内外对雨雪冰冻引起的森林灾害研究极少 ∀许多
研究者对不同森林的凋落物水源涵养功能进行了研究 ∀郝占庆等kt||{l对辽东山区主要森林类型的土壤涵
蓄水性能进行了研究 o申卫军等kusstl测定了马占相思kΑχαχια µανγιυµl与湿地松k Πινυσ ελλιοττιιl枯落物层的
最大持水率和最大持水量 o程金花等kussv¤~ussv ~ussyl报道了三峡库区的松栎混交林 !栓皮栎k Θυερχυσ
ϖαριαβιλισl纯林 !马尾松k Πινυσ µασσονιαναl纯林下的枯落物持水特性 o张洪江等kussvl 对冷杉kΑβιεσφαβριl纯林
枯落物的持水特性 !王玉光kussvl对杉木混交林的水源涵养效应进行了研究 ∀薛立等kussxl对杉木 !马尾
松 !湿地松 !马占相思和尾叶桉k Ευχαλψπτυσ υροπηψλλl的凋落物持水量 !持水率和吸水速率的变化进行了数学模
拟 o彭耀强等kussyl研究了火力楠k Μιχηελια µαχχλυρειl !木荷k Σχηιµα συπερβαl和黎蒴k Χαστανοπσισφισσαl的凋落
物持水动态 ∀目前还没有见到雨雪冰冻引起的森林地表涵养水源功能变化的报道 ∀作者对雨雪冰冻后杉木
林地表的林冠残体和凋落物的涵养水源功能进行研究 o可以为灾后杉木林生态系统的恢复和重建提供参考 ∀
t 研究区概况
研究区位于始兴县马市镇 o地处南岭山脉南侧kttwβswχ ∞ouwβxzχ ‘l o属中亚热带气候 o全年热量充足 o冷
暖交替明显 o春季低温阴雨 o夏季高温多湿 o秋季昼暖夜凉 o冬季寒冷干燥 ∀年均气温 t|1y ε o月均最低气温
|1w ε kt月l o月均最高气温 u{1w ε kz月l ∀全年无霜期 u|y §o年降雨量 t {ux °° o多集中于 w ) y月 ∀土壤
为紫红土 ∀
试验林分为 tu年生杉木人工林 o密度 u tss 株#«°pu ∀由于林分密度较大 o林下植物零星生长 o以狗脊
蕨k Ωοοδωαρδιαϕαπονιχαl !钩藤k Ραµυλυσ υνχαριαεl !光枝葜叶柃k Ευρψα χυνεατα √¤µq γλαβραl !暗色拔葜k Σµιλαξ
λανχεαεφολιαl为主 ∀杉木人工林全部折干 o残干的平均胸径为 |1y ¦°o平均高为 x1s °∀
u 研究方法
uss{年 u月在林分内设置 us ° ≅ us °的样地 ∀样地海拔 yz{1u ° o坡向西北 wsβ o坡度 uxβ ∀在样地内调
查每木的胸径和树高 o并设置面积为 u ° ≅ u °的样方 y个 o调查样方内林冠残体的枝 !叶 !果 !干 !皮和凋落
物鲜质量 ∀将样方内林冠残体的枝干全部取样 o并各取部分样品带回实验室 o在 {s ε 恒温下烘干至恒质量 o
测定含水率 ∀
另取各样方的部分凋落物装入网袋后分别浸入水中 s1x ot ot1x ou ow oy o{ ots otu oty和 uw «后 o捞起并静
置到凋落物不滴水时称量 o做 v个重复 ∀凋落物持水量 Ω‹k·#«°pul !凋落物持水率 Ω• k h l和凋落物吸水速
率 Ω„kª#®ªpt«p tl计算公式如下k薛立等 oussxl }
Ω‹ € ≈ Ωº p Ω§  ≅ ts ktl
Ω• € k Ω‹ΠΩ§l ≅ tss kul
Ω„ € Ω•Πτ kvl
式中 } Ωº 为凋落物湿质量k®ª#«°pul oΩ§为凋落物干质量k®ª#°pul oτ为吸水时间k«l ∀
v 结果与分析
311 凋落物储量与持水量
表 1 林冠残体和凋落物的储量
Ταβ . 1 Αµουντσ οφ χροων δεβρισ ανδ λιττερ
组分 ≤²°³²±¨ ±·
鲜质量
ƒµ¨¶« °¤¶¶Π
k·#«°pul
干质量
⁄µ¼ °¤¶¶Π
k·#«°pul
含水率
• ¤·¨µ
¦²±·¨±·Πh
干 ≥·¨° t|1{| tt1wu v{1s
枝 …µ¤±¦« |1vs z1sv tw1w
叶 ¨¤© |1u| x1zy wu1y
皮 …¤µ® u1xw t1z{ vs1t
凋落物层 ¬·¨µ¯ ¤¼¨ µ |1|w x1|v ws1v
表 t 表明 o林冠残体的鲜质量为 v|1v ·#
«°pu o而凋落物的鲜质量仅为 |1|w ·#«°pu o林
冠残体各部分的鲜质量表现为干 枝 叶 
皮 ∀林冠残体的干质量为 ux1|| ·#«°pu o凋落
物为 x1|v·#«°pu o仅为前者的 uv h o林冠残体
的干 !枝 !叶和皮的干质量分别为 tt1wu oz1sv o
x1zy和 t1z{·#«°pu ∀
在 s1x ∗ ty «浸泡时间段 o持水量表现为
干 凋落物 叶 枝 皮 ~当浸泡时间达 uw «
时 o叶的持水量超过凋落物持水量 o表现为干 叶 凋落物 枝 皮k图 tl ∀浸水 uw «后各组分达到最大持
水量 o干 !叶和凋落物分别为 tt1{v ott1uw和 ts1{{·#«°pu o枝和皮较小 o分别为 y1zv和 u1v{·#«°pu ∀随着浸
泡时间增加 o各组分的持水量迅速增长 ∀浸泡时间达到 w «后 o皮的持水量达到饱和 ~干和凋落物浸泡到 { «
后 o持水量达到饱和 ~枝和叶浸泡 ty «后 o持水量达到饱和 ∀
各组分持水量 Ω‹ 和浸泡时间 τ的关系按照自然对数方程 Ω‹ € α¯ ±τ n β变化 o式中 α和 β为系数 ∀用
自然对数方程对各组分的持水量进行模拟 o并与实测结果进行了比较 o发现各组分持水量模拟的决定系数
k Ρul大于 s1{{s o各组分持水量的实测值与模拟值极显著相关k Π s1sstlk表 ul ∀
v{ 第 tt期 薛 立等 }冰雪灾害后粤北杉木林冠残体和凋落物的持水特性
ο 干 ≥·¨° τ 枝 …µ¤±¦« ϖ 叶 ¨¤© ρ 皮 …¤µ® ≅ 凋落物 ¬·¨µ
图 t 持水量 !持水率与浸泡时间的关系
ƒ¬ªqt • ¨¯¤·¬²±¶«¬³¥¨·º¨¨ ± º¤·¨µ«²¯§¬±ªoº¤·¨µ«²¯§¬±ªµ¤·¨o¤±§¬°° µ¨¶¨§·¬°¨
表 2 各组分持水量与浸泡时间关系的模拟方程
Ταβ . 2 Σιµ υλατεδ εθυατιον οφ ρελατιονσηιπ βετωεεν ωατερ ηολδινγ
οφ εαχη χοµ πονεντ ανδ ιµ µερσεδ τιµε
组分 ≤²°³²±¨ ±· 方程 ∞´ ∏¤·¬²± Ρu Π
干 ≥·¨° Ω‹ € s1w{t w¯ ±τ n ts1wty s1|{|  s1sst
枝 …µ¤±¦« Ω‹ € s1yxs x¯ ±τ n w1xxv { s1|{z  s1sst
叶 ¨¤© Ω‹ € s1{ss w¯ ±τ n {1wtv | s1|wv  s1sst
皮 …¤µ® Ω‹ € s1uw{ x¯ ±τ n t1yyy z s1|{v  s1sst
凋落物 ¬·¨µ Ω‹ € s1v|{ z¯ ±τ n |1ysv z s1{|w  s1sst
表 3 各组分持水率与浸泡时间关系的模拟方程
Ταβ . 3 Σιµ υλατεδ εθυατιον οφ ρελατιονσηιπ βετωεεν ωατερ ηολδινγ
ρατε οφ εαχη χοµ πονεντ ανδ ιµ µερσεδ τιµε
组分 ≤²°³²±¨ ±· 方程 ∞´ ∏¤·¬²± Ρu Π
干 ≥·¨° Ω• € v1|xy {¯ ±τ n t{t1x s1|{{  s1sst
枝 …µ¤±¦« Ω• € |1uwz |¯ ±τ n tyw1{ s1|{z  s1sst
叶 ¨¤© Ω• € tw1vv|¯ ±τ n uwy1s s1|w|  s1sst
皮 …¤µ® Ω• € tv1|yv¯ ±τ n t|v1{ s1|{v  s1sst
凋落物 ¬·¨µ Ω• € v1y|w t¯ ±τ n ux|1| s1z|s  s1sst
312 持水率
各组分的持水率有明显的差异 ∀在
s1x ∗ y «浸泡时间段 o林分各组分的持水
率表现为凋落物 叶 皮 干 枝 o在 {
∗ uw «浸泡时间段 o叶的持水率最大 o其次
是凋落物 o接下来是皮 ~在 { ∗ tu «浸泡时
间段 o干的持水率大于枝 o浸泡时间达 ty «
时 ou者相等 o到 uw «时 o枝的持水率超过
干k图 tl ∀浸泡时间到达 w «时 o干和凋落
物的持水率达到饱和 ~浸泡时间到达 ty «
时 o其他组分的持水率基本达到饱和 ∀各
组分中叶的最大持水率居首位 o达 u|x h o
凋落物为 uzu h o皮为 uvw h o枝和干分别
为 t|y h和 t|v h o说明叶和凋落物的持水
能力强 o皮中等 o干和枝的持水能力弱 ∀
各组分持水率 Ω• 与浸泡时间 τ的关
系按照自然对数方程k Ω• € α¯ ±τ n βl变
化 ∀林分各浸泡时间的凋落物持水率理论值与实测结果相近 o决定系数k Ρul大于 s1z|s o达到极显著相关水
平k Π s1sstlk表 vl ∀
313 吸水速率
在 s1x ∗ y «浸泡时间段 o各组分的吸水速率随浸泡时间的增长急剧下降 o此后缓慢下降k图 ul ∀在 s1x
∗ y «浸泡时间段 o各组分的吸水速率表现为凋落物 叶 皮 干 枝 o在 { ∗ tu «浸泡时间段 o则表现为叶
凋落物 皮 干 枝 o在 ty ∗ uw «浸泡时间段 o表现为叶 凋落物 皮 干或枝 ∀干 !枝 !叶 !皮和凋落物
的吸水速率从浸泡时间 s1x «后到浸泡时间 uw «后分别从 v xyv ª#®ªpt«pt下降到 {t ª#®ªpt«pt ov uus ª#®ªpt
«p t下降到 {u ª#®ªpt«p t ow zvt ª#®ªpt«p t下降到 tuv ª#®ªpt«p t ov yxx ª#®ªpt«p t下降到 |z ª#®ªpt«p t和 x uv{ ª
#®ªpt«p t下降到 ttv ª#®ªpt«p t ∀
w{ 林 业 科 学 ww卷
图 u 吸水速率与浸泡时间的关系
ƒ¬ªqu • ¨¯¤·¬²±¶«¬³¥¨·º¨¨ ± º¤·¨µ¤¥¶²µ³·¬²±µ¤·¨ ¤±§¬°°¨ µ¶¨§·¬°¨
表 4 各组分的吸水速率( ΩΑ)与浸泡时间(τ)关系的模拟方程
Ταβ . 4 Σιµ υλατεδ εθυατιον οφ ρελατιονσηιπ βετωεεν ωατερ αβσορπτιον
ρατε οφ εαχη χοµ πονεντ( ΩΑ) ανδ ιµ µερσεδ τιµε(τ)
组分 ≤²°³²±¨ ±· 方程 ∞´ ∏¤·¬²± Ρu Π
干 ≥·¨° Ω„ € t {tw1u#τp s1|z{ u s1|||  s1sst
枝 …µ¤±¦« Ω„ € t ywz1|#τp s1|wz s s1|||  s1sst
叶 ¨¤© Ω„ € u wyu1t#τp s1|wz u s1|||  s1sst
皮 …¤µ® Ω„ € t |vx1z#τp s1|vv y s1|||  s1sst
凋落物层 ¬·¨µ Ω„ € u yss1t#τp s1|{y u s1|||  s1sst
凋落物吸水速率 Ω„ 与浸泡时间 τ的
关系按照方程 Ω„ € α#τp β变化 oα和 β为
系数 ∀各组分的吸水速率与浸泡时间的理
论值很好地拟合了实测结果 o决定系数
k Ρul大于 s1||| o达到显著相关水平k Π
s1sstlk表 wl ∀
w 结论与讨论
各组分中林冠残体的干的干质量最大
ktt1wu·#«°pul o其次是枝kz1sv·#«°pul o凋落物和叶相近 o分别为 x1|v和 x1zy·#«°pu o而皮的干质量仅 t1z{
·#«°pu ∀各组分中 o林冠残体中叶的最大持水率最大ku|x h l o凋落物较大kuzu h l o皮中等kuvw h l o而干
kt|v h l和枝kt|y h l较小 ∀各组分的持水量由其干质量和持水特性共同决定 ∀林冠残体中干的干质量达其
他组分的 t1y倍以上 o所以其持水量最大ktt1{v·#«°pul ~叶的干质量仅列第 w o但是其最大持水率最大 o所
以持水量略小于干 o达 tt1uw·#«°pu ~凋落物的干质量与叶相近 o最大持水率仅次于叶 o其最大持水量略小于
叶 o为 ts1{{·#«°pu ~枝的干质量较大 o但是最大持水率小 o最大持水量仅有 y1zv·#«°pu ~皮的最大持水率中
等 o干质量不到其他组分的 vs h o所以最大持水量最小 o仅 u1v{ ·#«°pu ∀林冠残体各组分的最大持水量为
vu1t{·#«°pu o为凋落物的 v倍 ∀各组分的持水率特性不同 ∀干的木质部导管多 o凋落物由于分解变得疏松 o
故 u者吸水速度快 o持水率较快达到饱和 ~枝 !叶和皮的细胞内含物较多 o吸水速度较慢 o持水率达到饱和所
需的时间长 ∀
目前 o尽管已有关于凋落物持水量 !持水率和吸水速率的研究k薛立等 oussx ~彭耀强等 oussyl o但是国内
外还没有林冠残体持水量 !持水率和吸水速率的报道 ∀本研究结果表明 o林冠残体持水量与浸泡时间 !林冠
残体持水率与浸泡时间的关系均按照自然对数方程变化 o而林冠残体吸水速率与浸泡时间的关系按照负指
数方程变化 ∀在今后的研究中可以用这 u个方程模拟林分林冠残体的持水量 !持水率和吸水速率的实际变
化 ∀本研究通过用模型模拟林冠残体不同组分的持水特性和分析各组分的持水特性出现差异的原因 o为今
后类似的研究奠定了基础 ∀今后对不同森林类型林冠残体的持水特性 !分解速度及其对土壤水分蒸发 !地表
径流和土壤侵蚀 !土壤养分和微生物的影响开展研究 o可以丰富该领域的理论并为森林管理提供依据 ∀
雪灾产生了大量林冠残体 o使林冠涵养水源的功能由林分转移到地表 o短期内强化了林地表面的水源涵
养功能 ∀但是林冠丧失了截留雨水的能力 o会造成森林林冠层水源涵养能力的急剧下降 ∀另一方面 o林冠残
体可以拦蓄雨水 o减少土壤表面水蒸发 o增加地面粗糙度 o减少地表径流 ∀另外 o林冠残体可以补充森林土壤
有机质 o有利于团聚体的形成 o会导致土壤孔隙增加 o改善土壤的透气透水性 ∀林冠残体分解后释放的养分
x{ 第 tt期 薛 立等 }冰雪灾害后粤北杉木林冠残体和凋落物的持水特性
可以提高土壤肥力 ∀鉴于林冠残体在涵养水源 !水土保持及森林生态系统养分循环中的重要作用 o应该对林
冠残体加以保护 o并开展受损杉木林生态系统的水源涵养 !水土保持动态的长期研究 o以便为杉木林生态系
统恢复提供科学依据 ∀
参 考 文 献
程金花 o张洪江 o史玉虎 o等 qussv q三峡库区几种林下枯落物的水文作用 q北京林业大学学报 ouxkul }{ p tv q
程金花 o张洪江 o史玉虎 o等 qussv q三峡库区三种林下地被物储水特性 q应用生态学报 otwkttl ot{ux p t{u{ q
郝占庆 o王力华 qt||{ q辽东山区主要森林类型林地土壤涵蓄水性能的研究 q应用生态学报 o|kvl }uvz p uwt q
彭耀强 o薛 立 o曹 鹤 o等 qussy qv种阔叶林凋落物的持水特性 q水土保持学报 ouskxl }t{| p t|t ouss
申卫军 o彭少麟 o周国逸 qusst q马占相思与湿地松人工林枯落物层的水文生态功能 q生态学报 outkxl }{wy p {xs
王光玉 qussv q杉木混交林水源涵养和土壤性质研究 q林业科学 ov|k增刊 tl }tx p us q
薛 立 o何跃君 o屈 明 o等 qussx q华南典型人工林凋落物的持水特性 q植物生态学报 ou|kvl }wtx p wut
张洪江 o程金花 o余新晓 o等 qussv q贡嘎山冷杉纯林枯落物储量及其持水特性 q林业科学 ov|kxl }twz p txt q
k责任编辑 于静娴l
5中国木本植物病原总汇6正式出版
5中国木本植物病原总汇6由徐梅卿 !何平勋主编 o东北林业大学出版社出版 ∀该书编写历时十载 o数易
其稿 o已于 uss{年 ts月正式出版 ∀
5中国木本植物病原总汇6共收录了 t|zx ) ussx年的木本植物病原物 x wws个分类单位 o其中根肿菌 u
个 o卵菌 wt个 o真菌 w yxx个 o细菌 w|个 o难培养原核生物 xy个 o病毒 xy个 o线虫 vu{个 o螨类 tvu个 o寄生植
物 !藻类 tut个 ∀寄主植物 w x|x个分类单位 ∀全书共分五篇 ∀第一篇 o木本植物真核生物病原物 ∀第二篇 o
木本植物原核生物及其他病原物 ∀本篇完整地列出了各病原物分类单位 !真菌不同发育阶段和同种异名的
拉丁文名称和中文名 ~病害类型 !寄生部位 ~病原新种形态特征 o新病害症状 ~寄主植物拉丁文名称和中文名 o
以及地理分布 ∀第三篇 o木本植物病原物分类地位 ∀第四篇 o参考文献 t uvw条 ∀第五篇 o索引 w套 o包括寄
主植物中文名 !病原物中文名 !寄主植物 ) 病原物拉丁文名称和病原物拉丁文名称 ∀
5中国木本植物病原总汇6是我国迄今为止唯一的一部病原学 !木本植物病理学相结合的大型工具书 o是
vs年来科研成果的全面总结 o学术价值较高 o具有较强的综合性 !系统性 !新颖性 !科学性和实用性 o可供有
关专家 !学者 !科研人员 !农林大专院校师生 !植物检疫部门 o有关植物保护 !果树园艺 !园林绿化等生产管理
及技术推广部门的科技人员参考和应用 ∀
该书共 tzuw页 oty开本k精装l o书号 }Œ≥…‘|z{ p z p {tszy p tw{ p u o定价 }vys元 ∀
联系人 }徐梅卿 中国林科院林业研究所 北京市海淀区香山路 tsss|t
电话 }sts p yu{{|y{s otv{ts|vwu||k徐启聪l o¬∏°´ƒ ¦¤©q¤¦q¦±
姜俊清 东北林业大学出版社 哈尔滨市香坊区和兴路 uy号 txssws
电话 }swxt p {|zstvyv otx|wxt|tvyv o{|svv|{y ƒ tyv q¦²°
y{ 林 业 科 学 ww卷