山东砂石山区不同林分类型土壤的蓄水效益_胡建朋
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2011 年 10 月 9 （ 5 ） ： 6772
中 国 水 土 保 持 科 学 Science of Soil and Water Conservation
Vol． 9
No． 5
Oct． 2011
山东砂石山区不同林分类型土壤的蓄水效益
胡建朋，杨吉华 ，罗明达，李星辰
（ 山东省土壤侵蚀与生态修复重点实验室 山东农业大学林学院 ， 271018 ， 山东泰安） 摘要 以山东省临朐县辛庄水土保持试验站营造的 5 种林分为研究对象， 研究不同林分类型土壤蓄水效益 。 结果
林龄 / a 14 14 14 14 14 胸径 / cm 9. 35 8. 72 8. 16 6. 87 6. 51 树高 / m 10. 27 8. 73 8. 06 7. 32 7. 15 冠幅 / m2 5. 59 5. 31 4. 75 4. 38 4. 11 枝下高 / m 4. 31 3. 69 3. 57 3. 42 3. 49 郁闭度 0. 90 0. 80 0. 75 0. 70 0. 65
N36° 辛庄小流域， 地处 E118°33'21″ ～ 118°36'28″， 16'18″ ～ 36°19'46″之间， 属暖温带大陆性季风气候， 春季干旱多风， 夏季炎热多雨， 秋季雨量减少， 冬季 2 寒冷干燥。流域面积 8. 34 km ， 试验区海拔 310 ～ 431 m， 岩石为片麻岩， 土壤为棕壤， 坡向为西南坡， 坡度 18° ～ 20° ， 坡位属于低山丘陵的中上部， 土壤 厚度 30 ～ 40 cm， 多年平均气温 12 ℃ ， 多年平均降水 量 798. 4 mm， 降水多集中在 6 —9 月， 多年平均无霜 期 191 d。 试 验 材 料 为 刺 槐 （ Robinia pseudoacacia Linn） 、 五角枫（ Acer mono Maxim. ） 、 黄连木 （ Pistacia chinensis Bunge. ） 、 黑松 （ Pinus thunbergii Parl ） 和侧 柏（ Platycladus orientalis （ Linn. ） Franco ） 5 种林分类 型。1996 年冬季进行穴状整地， 整地规格长宽深为 50 cm × 50 cm × 40 cm， 1997 年春季植苗造林， 密度 2 1 667 / hm ， 为 株 在各林分类型附近立地条件相同 的荒坡设置对照小区。 造林后采取封育措施， 禁止 砍灌、 搂树叶和放牧等活动。2010 年 11 人为割草、 月调查每个林分类型的林木生长量 （ 表 1 ） 。
Abstract
The study on soil water storage of five stand types were conducted in Soil and Water
Conservation Experiment Station of Linqu County． The results show that： Robinia pseudoacacia Linn． ， Acer mono Maxim． and Pistacia chinensis Bunge． stands of more litter layer， which improved soil physical and chemical properties and increased soil water storage capacity after decomping． Compared to control， the increased saturated water storage in Robinia pseudoacacia Linn． was the largest by 549. 8 m3 / hm2 ， followed by Acer mono Maxim． and Pistacia chinensis Bunge． ，416. 9 and 392. 3 m3 / hm2 respectively， and in conifers species such as Pinus thunbergii Parl． ，Platycladus orientalis （ Linn． ） Franco were relatively not so much by 257. 9 m3 / hm2 and 223. 7 m3 / hm2 correspondingly． The correlation analysis between the amount of decomposed litter layer and 0 － 20 cm soil physical and chemical properties shows that： the amount of decomposed litter layer were extremely significant correlated with soil organic matter content and soil noncapillary porosity， significantly associated with soil bulk density and total soil porosity，but not significantly related to the soil capillary porosity． The soil water storage efficiency of the five different stands decreased in the order of Robinia pseudoacacia Linn． ，Acer mono Maxim． ，Pistacia chinensis Bunge． ，Pinus thunbergii Parl． ，Platycladus orientalis （ Linn． ） Franco． Key words Shandong 山东省砂石山区面积较大， 岩石的物理风化快，
五角枫、 黄连木等阔叶树种林分的枯落物多 ， 枯落物腐烂分解后改善土壤理化性状良好 ， 增加了土壤蓄 表明： 刺槐、 3 种阔叶树种林分与对照 （ 各林分类型附近立地条件相同的荒坡 ） 相比增加的土壤饱和贮水量以刺槐林的最 水量，
3 2 3 2 3 2 大（ 为 549. 8 m / hm ） ， 其次是五角枫林（ 为 416. 9 m / hm ） 和黄连木 （ 为 392. 3 m / hm ） ； 而黑松、 侧柏等针叶树种 3 2 分别仅为 257. 9 和 223. 7 m / hm 。 通过对枯落物已分解层蓄积量与 0 ～ 林分相应地增加土壤饱和贮水量较少 ，
2
2. 1
试验方法
2. 3
土壤物理性状和土壤蓄水性能的测定
3 在每个林分类型的标准地内， 用 50 cm 的环刀
标准地布设 2010 年 11 月， 在临朐县辛庄水土保持试验站 选择 1997 年营造的刺槐、 五角枫、 黄连木、 黑松、 侧
10 ～ 20 、 20 ～ 30 、 30 ～ 40 cm 土壤内均匀采 在 0 ～ 10 、 集土壤样品， 倒入铝盒， 用烘箱烘干测定土壤含水
Soil water storage efficiency of different stand types in Sandy Mountain of Shandong Province
Hu Jianpeng，Yang Jihua，Luo Mingda，Li Xingchen
（ Shandong Province Key Laboratory of Soil Erosion and Ecological Restroration， College of Forestry， Shandong Agricultural University， 271018 ， Tai'an， Shangdong，China）
68
中国水土保持科学
2011 年
陡、 坡长短、 土层薄， 夏季降雨集中， 多以暴雨形式出 现， 流速大， 汇流快， 土壤蓄水能力差。 营造水源涵 养林可起到林冠截持降雨， 枯落物拦蓄地表径流， 改 善土壤理化性状， 促进水分下渗， 增强土壤蓄水能 力。水源涵养林可以通过乔灌层、 枯落物层和土壤 “大气水—植物 在 层 3 个水文层次对降水进行调蓄， 水—土壤水” 的循环系统中起着重要作用， 是一个良 ［ 12 ］ 。以往的研究注重单因子对林分 好的天然蓄水库 蓄水功能的影响， 忽视了多因子条件下对水源涵养林 ［ 2 ］ 蓄水效益的综合评价 ； 为此， 笔者通过对山东砂石 山区不同林分类型土壤蓄水功能的定量分析， 揭示各 因子影响下的不同林分类型土壤蓄水效益的数量关 系， 探索山东砂石山区蓄水效益良好的林分类型， 为 山东砂石山区水源涵养林的营造， 计算不同林分类型 土壤蓄水效益提供理论依据和技术指导。
20 cm土壤理化性状的相关分析表明 ， 不同林分类型的枯落物已分解层蓄积量与土壤有机质质量分数 、 土壤非毛管 孔隙度呈极显著相关性 ， 与土壤密度、 土壤总孔隙度呈显著相关性 ， 与土壤毛管孔隙度相关但不显著 。 计算结果显 5 种林分类型的土壤蓄水效益表现为刺槐林 ＞ 五角枫林 ＞ 黄连木林 ＞ 黑松林 ＞ 侧柏林。 示， 关键词 林分类型； 土壤饱和贮水量； 土壤蓄水效益； 山东砂石山区
0315 收稿日期： 2011-
forest types； soil water storage capacity； soil water storage efficiency； Sand Mountain in
地面土质松散， 土体粗砂多， 保水能力弱， 而且坡度
0711 修回日期： 2011“ （ SEAPkr1P112759 ） 项目名称： 世界银行贷款山东生态造林项目 干旱瘠薄山地造林树种及造林模型选择研究 ” mail： hujianpeng1205@ 163． com 第一作者简介： 胡建朋（ 1985 —） ， 男， 硕士研究生。主要研究方向： 林业生态工程。E 责任作者简介： 杨吉华（ 1957 —） ， mail： jhyang@ sdau． edu． cn 男， 教授。主要研究方向： 林业生态工程。E-
中 国 水 土 保 持 科 学 Science of Soil and Water Conservation
Vol． 9
No． 5
Oct． 2011
山东砂石山区不同林分类型土壤的蓄水效益
胡建朋，杨吉华 ，罗明达，李星辰
（ 山东省土壤侵蚀与生态修复重点实验室 山东农业大学林学院 ， 271018 ， 山东泰安） 摘要 以山东省临朐县辛庄水土保持试验站营造的 5 种林分为研究对象， 研究不同林分类型土壤蓄水效益 。 结果
林龄 / a 14 14 14 14 14 胸径 / cm 9. 35 8. 72 8. 16 6. 87 6. 51 树高 / m 10. 27 8. 73 8. 06 7. 32 7. 15 冠幅 / m2 5. 59 5. 31 4. 75 4. 38 4. 11 枝下高 / m 4. 31 3. 69 3. 57 3. 42 3. 49 郁闭度 0. 90 0. 80 0. 75 0. 70 0. 65
N36° 辛庄小流域， 地处 E118°33'21″ ～ 118°36'28″， 16'18″ ～ 36°19'46″之间， 属暖温带大陆性季风气候， 春季干旱多风， 夏季炎热多雨， 秋季雨量减少， 冬季 2 寒冷干燥。流域面积 8. 34 km ， 试验区海拔 310 ～ 431 m， 岩石为片麻岩， 土壤为棕壤， 坡向为西南坡， 坡度 18° ～ 20° ， 坡位属于低山丘陵的中上部， 土壤 厚度 30 ～ 40 cm， 多年平均气温 12 ℃ ， 多年平均降水 量 798. 4 mm， 降水多集中在 6 —9 月， 多年平均无霜 期 191 d。 试 验 材 料 为 刺 槐 （ Robinia pseudoacacia Linn） 、 五角枫（ Acer mono Maxim. ） 、 黄连木 （ Pistacia chinensis Bunge. ） 、 黑松 （ Pinus thunbergii Parl ） 和侧 柏（ Platycladus orientalis （ Linn. ） Franco ） 5 种林分类 型。1996 年冬季进行穴状整地， 整地规格长宽深为 50 cm × 50 cm × 40 cm， 1997 年春季植苗造林， 密度 2 1 667 / hm ， 为 株 在各林分类型附近立地条件相同 的荒坡设置对照小区。 造林后采取封育措施， 禁止 砍灌、 搂树叶和放牧等活动。2010 年 11 人为割草、 月调查每个林分类型的林木生长量 （ 表 1 ） 。
Abstract
The study on soil water storage of five stand types were conducted in Soil and Water
Conservation Experiment Station of Linqu County． The results show that： Robinia pseudoacacia Linn． ， Acer mono Maxim． and Pistacia chinensis Bunge． stands of more litter layer， which improved soil physical and chemical properties and increased soil water storage capacity after decomping． Compared to control， the increased saturated water storage in Robinia pseudoacacia Linn． was the largest by 549. 8 m3 / hm2 ， followed by Acer mono Maxim． and Pistacia chinensis Bunge． ，416. 9 and 392. 3 m3 / hm2 respectively， and in conifers species such as Pinus thunbergii Parl． ，Platycladus orientalis （ Linn． ） Franco were relatively not so much by 257. 9 m3 / hm2 and 223. 7 m3 / hm2 correspondingly． The correlation analysis between the amount of decomposed litter layer and 0 － 20 cm soil physical and chemical properties shows that： the amount of decomposed litter layer were extremely significant correlated with soil organic matter content and soil noncapillary porosity， significantly associated with soil bulk density and total soil porosity，but not significantly related to the soil capillary porosity． The soil water storage efficiency of the five different stands decreased in the order of Robinia pseudoacacia Linn． ，Acer mono Maxim． ，Pistacia chinensis Bunge． ，Pinus thunbergii Parl． ，Platycladus orientalis （ Linn． ） Franco． Key words Shandong 山东省砂石山区面积较大， 岩石的物理风化快，
五角枫、 黄连木等阔叶树种林分的枯落物多 ， 枯落物腐烂分解后改善土壤理化性状良好 ， 增加了土壤蓄 表明： 刺槐、 3 种阔叶树种林分与对照 （ 各林分类型附近立地条件相同的荒坡 ） 相比增加的土壤饱和贮水量以刺槐林的最 水量，
3 2 3 2 3 2 大（ 为 549. 8 m / hm ） ， 其次是五角枫林（ 为 416. 9 m / hm ） 和黄连木 （ 为 392. 3 m / hm ） ； 而黑松、 侧柏等针叶树种 3 2 分别仅为 257. 9 和 223. 7 m / hm 。 通过对枯落物已分解层蓄积量与 0 ～ 林分相应地增加土壤饱和贮水量较少 ，
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试验方法
2. 3
土壤物理性状和土壤蓄水性能的测定
3 在每个林分类型的标准地内， 用 50 cm 的环刀
标准地布设 2010 年 11 月， 在临朐县辛庄水土保持试验站 选择 1997 年营造的刺槐、 五角枫、 黄连木、 黑松、 侧
10 ～ 20 、 20 ～ 30 、 30 ～ 40 cm 土壤内均匀采 在 0 ～ 10 、 集土壤样品， 倒入铝盒， 用烘箱烘干测定土壤含水
Soil water storage efficiency of different stand types in Sandy Mountain of Shandong Province
Hu Jianpeng，Yang Jihua，Luo Mingda，Li Xingchen
（ Shandong Province Key Laboratory of Soil Erosion and Ecological Restroration， College of Forestry， Shandong Agricultural University， 271018 ， Tai'an， Shangdong，China）
68
中国水土保持科学
2011 年
陡、 坡长短、 土层薄， 夏季降雨集中， 多以暴雨形式出 现， 流速大， 汇流快， 土壤蓄水能力差。 营造水源涵 养林可起到林冠截持降雨， 枯落物拦蓄地表径流， 改 善土壤理化性状， 促进水分下渗， 增强土壤蓄水能 力。水源涵养林可以通过乔灌层、 枯落物层和土壤 “大气水—植物 在 层 3 个水文层次对降水进行调蓄， 水—土壤水” 的循环系统中起着重要作用， 是一个良 ［ 12 ］ 。以往的研究注重单因子对林分 好的天然蓄水库 蓄水功能的影响， 忽视了多因子条件下对水源涵养林 ［ 2 ］ 蓄水效益的综合评价 ； 为此， 笔者通过对山东砂石 山区不同林分类型土壤蓄水功能的定量分析， 揭示各 因子影响下的不同林分类型土壤蓄水效益的数量关 系， 探索山东砂石山区蓄水效益良好的林分类型， 为 山东砂石山区水源涵养林的营造， 计算不同林分类型 土壤蓄水效益提供理论依据和技术指导。
20 cm土壤理化性状的相关分析表明 ， 不同林分类型的枯落物已分解层蓄积量与土壤有机质质量分数 、 土壤非毛管 孔隙度呈极显著相关性 ， 与土壤密度、 土壤总孔隙度呈显著相关性 ， 与土壤毛管孔隙度相关但不显著 。 计算结果显 5 种林分类型的土壤蓄水效益表现为刺槐林 ＞ 五角枫林 ＞ 黄连木林 ＞ 黑松林 ＞ 侧柏林。 示， 关键词 林分类型； 土壤饱和贮水量； 土壤蓄水效益； 山东砂石山区
0315 收稿日期： 2011-
forest types； soil water storage capacity； soil water storage efficiency； Sand Mountain in
地面土质松散， 土体粗砂多， 保水能力弱， 而且坡度
0711 修回日期： 2011“ （ SEAPkr1P112759 ） 项目名称： 世界银行贷款山东生态造林项目 干旱瘠薄山地造林树种及造林模型选择研究 ” mail： hujianpeng1205@ 163． com 第一作者简介： 胡建朋（ 1985 —） ， 男， 硕士研究生。主要研究方向： 林业生态工程。E 责任作者简介： 杨吉华（ 1957 —） ， mail： jhyang@ sdau． edu． cn 男， 教授。主要研究方向： 林业生态工程。E-
