兴隆山原始青杄纯林凋落物量及其持水性能研究

兴隆山森林位于黄土高原最西端与祁连山东延余脉的交汇处，是以黄土和石质山地为主要成土母质、在降水量不足条件下发育而成的隐域森林，是我国青杄林的集中分布区之一。青杄纯林为地带性顶极森林群落，主要分布在坡度较大（＞25 ）的阴坡，大多以纯林形式存在，林下草本和灌木很少，而凋落物层很厚，森林生态系统稳定，水土保持与水源涵养功能极强。目前，该森林自我维持机制是什么，水土保持与水源涵养机理是什么，凋落物在其过程中发挥怎样的作用，凋落物凋落节律和持水性能与其它寒温性针叶林有何不同等问题还不清楚，急需对其进行研究。本项目采用野外、室内观测试验方法，对凋落物凋落量、累积量、持水性能进行研究，阐明凋落物凋落节律、累积量、最大持水量和持水过程，分析林地主要因子对凋落物凋落量和累积量的影响关系，揭示原始青杄纯林保持水土和水源涵养机理，为黄土高原相同类型区次生林抚育改造及其它水源涵养林的可持续经营提供理论依据。

以兴隆山主要森林为研究对象，采用野外与室内观测法，对苔藓生物量、凋落物量、苔藓及凋落物持水性能、优势树种演变以及土壤理化性质等进行了研究，阐明了苔藓凋落物量及其持水性能、凋落物凋落节律、优势树种更新以及土壤理化性质的变化规律，揭示了苔藓及凋落物在森林生态系统中所扮演的重要角色，以期为黄土高原相同类型区次生林抚育改造及水源涵养林可持续经营提供理论依据。结果表明：（1）苔藓及凋落物厚度和质量随森林正向演替而增加，苔藓为0.41~3.63 cm和0.30~3.27 t•hm-2，凋落物为5.03~5.59 cm和51.44~57.08 t•hm-2；青杄近熟林苔藓及凋落物量随海拔高度升高而增加；凋落物累积量存在已分解＞半分解＞未分解；苔藓生物量及凋落物累积量是众多因子共同作用的结果。（2）森林年凋落量4.957~6.673 t• hm-2，山杨-白桦-青杄林＞青杄中龄林＞青杄近熟林；凋落量季节动态为双峰型，针叶呈双峰型模式，叶、阔叶呈单峰型模式，杂物、枝和花呈单峰型模式；森林凋落量、凋落量组成及凋落动态不仅与森林类型有关，而且与树种生物学特性有关。（3）青杄针叶分解速率0.15~0.16 ，95%分解期19.08 ~19.98 a；木质素/N是影响乔木树种叶分解速率的关键质量指标，初始木质素/N越高，分解速率越低；分解袋孔径大小对分解速率有重要影响。（4）苔藓及凋落物最大持水率410.60~419.20 %和185.47~303.60 %；苔藓及凋落物吸水速率与浸水时间成幂函数关系，在浸水前1 h内，吸水速率均呈直线下降趋势，浸水1.0 h后吸水速率较小，浸水10 h后基本趋于某一稳定值；凋落物持水量高于苔藓层，凋落物层在森林地被物中具有重要位置；苔藓及凋落物吸持降水是一个缓慢的过程，只有在小强度、长历时降水条件下，才有可能使其达到饱和状态。（5）在森林总蓄水量中，土壤层所占比例大于80.0%，是林地蓄水功能的主要场所；天然林蓄水功能随正向演替先增加后减少。（6）随森林正向演替，阳性树种逐渐退出森林群落，阴性树种青杄逐渐演变成优势树种和建群树种；兴隆山山杨-白桦-青杄林逐渐向青杄纯林方向演替。（7）随森林正向演替，天然林容重不断减少，孔隙度明显改善，土壤渗透性逐渐增强；土壤有机质在改善土壤理化性质和促进养分循环方面具有重要作用，成为植被恢复过程中土壤变化的一个重要标志。