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樟子松固沙林水量平衡特征

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《辽宁林业科技杂志》2015年第二期

1研究方法

1.1测定项目与测定方法测定项目包括林外降水量、林冠下降水量、树干径流量、0~30cm内土壤蒸发散(土壤、枯落物、林下草本)、土壤30cm处入渗量。林外降雨观测:利用设置在林外350m远的CAWS600型自动气象站配置的SL3型雨量传感器直接测定。林冠下降雨量观测:在各试验地林内垂直于行的两株树之间等距布设3个直径为20cm的雨量筒测定林内透过雨量和滴落量,在每次降雨后测量,并计算其平均值。树干径流量观测:在试验地林内选3株平均木,将自制的两个半圆型金属罐套扣在平均木上,位置距地面约1.0m处,金属罐下部焊有流水管口与胶管相连,胶管另一头接到地面的塑料桶内,通过测量桶内的水量来测定树木径流量(树干径流装置)。计算其平均值做为单株树干径流量,再根据林分密度推算单位面积树干径流量。土壤蒸发散(土壤、枯落物、林下草本)的测量:用自制的小型蒸渗仪进行测量。小型蒸渗仪圆柱型,由里筒(盛放原位土壤柱体)、里筒底、漏斗渗漏器(用于采集土壤柱体渗漏水)、底座(用于放置土壤柱体和漏斗渗漏器)组成,材料为白钢。5月初,将装入原状土的自制小型蒸渗仪埋入待测土壤中,上口略高出地面一些,使周围土壤基本保持原状。每个测量地点安置2个自制蒸渗仪。在5-10月每5d或每10d定期用精度为1g的ACS-30型电子秤称量带原状土的里筒重量,如有入渗产生,用雨量器直接测量。气象资料来源于辽宁省固沙造林研究所气象观测站。观测时间为2010-2011年、2013-2014年共4a,每年观测时间段为5-10月份。

1.2主要计算公式式中:Plb为林内水分补供量(林内穿透雨量);Pln为林内降雨量;Pjl为树干径流量。式中:ET为土壤水分蒸发散;P为降雨量;D为渗漏量;ΔS为土壤持水量变化量。

2结果与分析

2.1林冠截留对林内穿透雨的影响林冠对降雨的截留是樟子松固沙林水分循环中的重要分支,是降雨在空间上的第一次分配。林冠层对降雨的截留,受降雨量、降雨强度、降雨时间、林龄、林分密度等多种因素的影响和制约。由表2可知,在密度为404株•hm-2林分内,试验测得树干径流所占降雨量很少,这说明林内补充雨量主要取决于降雨量和冠层截留量的多少。降水量与林内穿透雨的关系式(图1)为。

2.2林分内、外土壤蒸发散的比较受降雨影响,土壤蒸发散不同年际间变动很大(表3)。观测结果为林内土壤蒸发散约占林外土壤蒸发散的88.5%。林外土壤蒸发散为284.8~428.4mm,占同期降水量的67.0%~101.2%,同一时期,林外土壤蒸发散平均值占降水量平均值的85.4%。林分内土壤蒸发散226.2~369.6mm,占同期林内水分补供量的75.1%~105.2%,同一时期,林内土壤蒸发散平均值占林内水分补供量平均值的84.0%。2011年、2014年土壤蒸发散明显高于降雨量,这是因为原来土壤中贮水减少增加到蒸发散中所致,也只有在极干旱的年份才会出现这样的结果。

2.3林内、林外30cm以下土壤入渗量的比较从图2可以看出,林内入渗量比林外入渗量高。林内入渗量大于10mm的情况多是发生在林内降雨量大于50mm的时候,林外入渗量大于10mm的情况多发生在林外降雨量大于60mm的时候,2011年是干旱年,低于10mm的入渗量林内比林外多,说明降雨后,林外土壤表层的水分很快就被蒸发掉,而林内有林冠遮荫,水分散失的较慢,入渗多于林外。

3结论与讨论

3.1试验中,自制蒸渗仪里长出的草本与周边的草本植被基本一致,种类有野艾蒿、披碱草、龙牙草、展枝唐松草等,说明试验具有代表性。试验结果表明,林内蒸发散为226.28~369.6mm,占同期林外降雨量的64.0%~91.9%。该地区干旱年份里,土壤水分是会损失的,这只能由干旱年份的前一年或后一年的丰沛降水来补充。

3.2本试验测得的土壤蒸发散占降雨量的比例与焦树仁先生测得的林地内土壤蒸发散(土壤蒸发+草蒸腾+枯落物截持)占降水量的比例13.8%~35.8%和18.0%~38.0%[2]不完全一致。焦先生测量时间为1983-1984年,试验地为林龄25a、林分密度859株•hm-2和林龄27a、林分密度1250株•hm-2的樟子松固沙林,所用自制仪器测量深度为40cm,而本试验所测林龄为32a,林分密度为404株•hm-2,由于林分密度相差较大和所测深度不同,因此测量结果不完全一致。林冠截留量测量的准确度直接影响林内土壤蒸发散的数值,降低林分密度,适度修枝均能提高林内水分补供量。本试验没有考虑降雨时溅出桶外的土壤损失量和溅出与溅入桶内雨水的量,自制的小型蒸渗仪也有待进一步改进。根据水量平衡原理,土壤中增加的水量和渗漏的水量应为樟子松林木蒸腾最能充分利用的水量。

作者:韩辉张素清李振宇马鹏程冯双霞单位:辽宁省固沙造林研究所辽宁省林业科学研究院西丰县林业局辽宁省实验林场辽宁省林业调查规划院

辽宁林业科技杂志责任编辑:杨雪    阅读:人次
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