苏北山体不同植被类型蓄水分布格局初步探究

苏北山体不同植被类型蓄水分布格局初步探究　　摘要本文对江苏北部丘陵地区的个别山体植被次生松树、竹林的蓄水分布格局进行了研究，结果表明，松林和竹林的透流量、径流量与降雨量的关系最为密切，它们随着降雨的增加而增加；透流量、茎流量与林分的郁密度越大，林分的透流量与径流量反而越小，另外，径流量与树干胸径有关；松林地表径流量比松林地径流量少；地表径流量比降雨量滞后2—3个小时。关键词径流；透流；树冠；林冠截流；天然次生松林中图分类号：Q948.15+6文献标识码：A文章编号：9 松树是我国著名的硬阔叶用材树种，以松树占优势的天然落叶阔叶混交林是我国山体的主要地带性植被的一种，竹则是我国森林资源的重要组成部分，要分布于华东、中南及西南地区[2]，从森林群落角度对竹林进行水文效应的研究，目的在于鉴定竹林的水源涵养价值，为水源涵养林优化设计提供科学依据。二者在苏北丘陵地区占有很大的比例，为合理经营这两种林分，并充分发挥其多种效应，必须首先了解它们结构和功能，研究水分循环的特征，是认识其功能的一个重要方面，建立起以发挥本地区有代表性的经营体系和生态系统，一提高森林生产力，积极维护生态平衡，实现持续利用的目的[3]。一、研究区概况研究工作在泉山森林公园中进行，该山体位于江苏省徐州市，属暖温带季风气候区，徐州市由于东西狭长，受海洋影响程度有差异，东部属暖温带湿润季风气候，西部为暖温带半湿润气候，受东南季风影响较大。年日照时数为2284至2495小时，日照率52％至57％，年气温14℃，年均无霜期200至220天，年均降水量800至930毫米，雨季降水量占全年的56％。。实验地共有5块，松林径流场（100M2）；松林透流、径流实验区；松林迹地径流场（用来测地表径流的为100M2，而测地下径流只有40M2）；竹林透流、径流实验区。二、研究方法：1.降雨量（P）的测定在距松林50米的对照地内，用遥测雨量计测定每次降雨量。2.林内透流（T）的测定在实验地内随即地布置5个“V”型雨量槽（竹林地为100CM×25CM，松林地为200×25CM），收集和测量透流量，收集方法为把“V”型槽内的水用皮管连接至一桶内，桶上已安装水表，当雨量过大，桶不能承受时，水便会从水表流出，透流量由表的读数和桶内水量即可求出。9 3.径流量（S）的测定在实验区内选择10棵有代表性的树木，将割开的塑料管绕在树干底部3—5圈，收集和测量每次降雨的径流量，方法同林内透流量（T）的测定。4.地表径流的测定在实验区内建5×20M2的径流场，周边用水泥预制板围边梗，以防径流内外相侵，场下部呈三角形，水由此流入盛水槽，在池边安装了自计水位计，并在一个大池上安装了水表，在径流量超过盛水池体积时，超出部分的水量可由水表读出。5.地下径流量的测定在松林迹地两个径流小区内分别设置了地下径流观察室，在距地表60cm,120cm,180cm处各插入钢板6块，长度为50cm，承接地下径流水，并分别引入三个桶内，桶上分别标明上、中、下。三、结果与分析今年上半年降雨量少、干旱比较严重，4月份降水量为38.3mm;5月份为73.7mm。6月份雨量显著增加，到6月4日为止，降水已达154.6mm。详见资料请参照附表1，2，与1996年同期相比，降雨量相似，1996年4月份为32.0mm，5月为79.7mm。1.降雨量对其分配格局的影响1.1松林径流、透流与降雨量的关系同一个林分，不同降雨量时的透流、径流、地表径流、地下径流是不一样的。总体说来，在郁闭度、地表情况相似的情况下，降雨量越大、径流量、透流量、地表径流与地下径流也就越大。9 由表可知降雨量分别为7.8＜8.2＜11.8＜19.8＜32.1时，径流量分别为3.0＜14.0＜39.03＜47.31＜118.6，透流量分别为2.0＜13.5＜18.0＜45.25＜32.03。可见随着降雨的增大，各种分配也在增大。这是我们所得出的一般性的结论。由于随着降雨的增大，各种分配也在增大。这是我们所得出的一般性的结论。由于不同时期环境要素的不同，也会有特殊情况，如4月4日的降雨量19.8显然大于5月9日的11.8，5月9日地下径流为0.71（上层），而4月4日地下径流则为0.0。这就是由于4月份以前干旱少雨，使得土壤上层干燥缺水，渗透水都被土壤吸收的原故。松林内透流量与降雨量之间存在着良好的直线关系，随着降雨量的增大，林内透流量增加，并可用方程表示为T=a+kp（其中k为林冠透流系数）。可求出k=1.25a=3.25∴回归方程为：T=3.25+1.25p，p——降雨量，T——透流量。1.2竹林的径流量与降雨量关系在同一标准地林分中，径流量随着降雨量增加而增加，二者并非简单的一次函数关系。2.不同林分对降雨的分配[5]不同林分，在相同时期，降雨量相同时林分对降雨的分配存在明显差异。9 观测可知，4月份时松林与竹林的径流量差1.7＞0，透流量差14.27＞0，5月15日时，径流差和透流差仍大于0，由于松林在4月初时，树叶刚刚发芽，枝叶不够茂盛，对降水的截留作用不强，而竹林由于原本枝叶茂盛，树冠体积大，对降水截留功能强，因此松林的透流量与径流量比竹林大。随着时间的推移，季节的转换，松林枝叶不断繁茂，对降水的截留功能不断增强，松林与竹林的径流差在5月30日为-12.5＜0，透流差在6月3日为-17.0＜0。3.林冠截留对地面径流的影响裸地的地面径流的小池为52.15×101.8cm2，大地101.2×102.1cm2裸地的降水分配与竹林的比较。观测可知，在几乎相等降雨时，裸地的地面径流明显大于松林。由于裸地地表裸露，雨水直接降到地面，除部分渗透和蒸发外，其余雨水都流集水池，因此地面径流量大，而松林由于林冠截留作用显著，使降到地表的雨水减少，地表枯枝落叶层也吸持了大量的水分，因此，松林地表径流量明显比裸地少。4.影响地下径流的因素地下径流路线依据土壤中径流通路聚集的方向和程度而变化，据对土壤入渗剖面观察，上层径流通道是从裂隙、蚯蚓、动物洞穴及植物根系孔洞发展而来。下层地下径流的产生，主要由于相对不透水层的存在。土壤容重从表土层至下层逐渐增大的特点表明土壤愈来愈紧密，透水性越来越差。松林地与松林迹地的地下径流也由此而有了差异。9 因为松林地植物种类、数量繁多，土壤理化性能好，疏透性强、水份易渗透，而松林迹地正好相反，因此每次降雨，松林地下径流都比迹地大，0.65＞0.40，22.20＞19.25，4.70＞3.13。5.影响水土流失的因素本次实验，将每次降雨时各部分水样收集带回实验室，用过滤、烘干、称重的方法，称出各种水样的泥沙含量值，从而求出泥沙含量。引起土壤水蚀的能量来源一是水滴的功能，二是径流的功能，两者都是由降雨形成的，衡量降雨侵蚀潜在能力的指标是降水侵蚀力。由于松林表面的枯枝落叶层比较厚，这也减少了雨水对土壤的侵蚀，而松林地土壤的理化性能好，土壤疏松，所以一有雨水，也会带走部分泥沙，而松林迹地由于没有林冠层的截流缓冲，雨水直接打击地面，而迹地地面板结也会减少土壤的冲蚀。　　5月9日至6月4日松林地水土流失总量为：0.6702t/km2，同理可得松林迹地水土流失量为：0.3814t/km2，裸地水土流失量为：0.3650t/km21991年李土生对该地区5—12月份各径流小区内土壤侵蚀量实测数据为：松林238.4t/km2，松林迹地537.9t/km2，裸地为14414.59 t/km2。松林与松林迹地水土流失量两次都在允许流失量值范围之内。1991年裸地水土流失量超标，那时由于裸地地表裸露，水土流失严重，而这多年来，裸地的地表已长满了地被植物，覆盖度高达90%，因此，今年裸地水土流失量在允许范围之内。6.地表径流量相对降雨量的后延降雨时，由于林冠截留、地表枯落物滞留、蒸发等各种因素的影响，地表径流往往在降水一段时间后才会出现。6月2日泉山地区降水高达114.7mm。当降雨从2：28开始到6：16时，由于持续降雨使得地表径流在9：50时出现了第一个最高值，地表径流比降雨明显后延3个多小时。而在6：16到7：46这一段时间，降雨非常小，此时地表径流在9：50至10：10分减小至最低值。地表径流最低值也后延2个多小时，这是由于在降雨很小时，林分中截持的水分继续流出。从7：46到13：37分连续暴雨使地表径流不断增大，水位计上反映这一情况则在10：10到3：03，地表径流在13：03出现了第二次高峰，此时，高峰的出现几乎与降雨同时发生，因为在次之前林分内各部分的持水量都达到饱和，除了降雨，林分内的雨水也随着流出，因此地表径流的流量达到顶峰几乎没有后延时间。四、结论9 1.在同一林分内，松林和竹林内透流量、径流量与降雨量关系最为密切，它们随着降雨量的增加而增加。其中松林内的降雨量与透流量具有良好的直线关系，回归方程为T=3.25+1.25P，P=降雨量；T=透流量；竹林径流量随着降雨量增加而增加，二者并非简单的一次函数关系。2.林内透流量、径流量随着郁密度的增大而减小。其中，松林的透流、径流变化量比竹林显著。3.相同降雨时，由于林冠截留和地表枯枝落叶吸持水的作用，使松林比裸地的地表径流少，而影响地下径流的因素是多方面的。4.地面径流泥沙含量出除了与森林结构有关，与土壤理化性质有关。2000年4—6月初松林地的水土流失量为0.6702t/km2，松林迹地为0.3814t/km2，裸地为0.3650t/km2。5、地表径流的产生往往是在降雨一段时间后才出现。在暴雨时，径流量比降雨量滞后2—3小时。五、几点建议1）水文观测是一项长期的、系统的工作，影响降雨分配的因素很多，利用特定的计算机软件技术处理这些繁杂多变的数据，增加科技含量，从而直观、全面地反映这一地区的水文状况。2）水文观测具有很强的时间性，一般雨季不能错过，操作过程要具有科学性，数据记录注意准确性。3）加强管理，对定位站的仪器要定期检查，确保实验顺利进行。4）对于水样中泥沙含量的测定，应有一套完整的实验过程，确保可行性、准确性。参考文献9 1、姜志林1992，下蜀森林生态系统定位研究论文集，中国林业出版社2、周芳纯，1983，我国竹类生产和研究的历史现状和展望竹类研究，No.13、林业部科技司编，1994，中国森林生态系统定位研究4、《中国森林生态系统结构与功能规律研究》项目组边著，1993，森林生态系统定位观察测提纲及数据库设计，科学出版社。9