2024年3月18日发(作者：曲露)
雾灵山自然保护区不同森林
一 步综合评价该区的森林生态服务功能提供了科学依据。
关 键 词：水文生态功能；枯落物层；雾灵山
枯枝落叶层是森林结构中重要的组成部分，是
森林水文效应的第 2活动层。枯枝落叶层是森林发
挥良好水文效益的重要层次，它通过对地表的覆盖，
防止雨滴击溅对地表的破坏，具有很强的持水能力，
而且增加了地表的粗度和径流阻力，减缓了地表径
流速度，从而明显地降低l『径流侵蚀力。此外，枯落
物的分解 ，增加了土壤有机质吸收，改善土壤结构和
理化性质，增强了土壤的蓄水性和抗侵蚀能力，起到
了过滤泥沙和增加入渗的作用，因此，枯枝落叶层在
涵养水源 、水土保持及森林生态系统物质循环中，具
有独特的作用。大量的实验表明：枯枝落叶的水文
作用，主要体现在枯枝落叶的吸水方面，吸水量的多
少，与其林地现存量、分解状况以及自身的含水量、
天气状况等多种因子有关。林地枯落物的贮量，对
其持水量有重大影响。枯枝落叶层吸水作用的大
小，取决于其本身的厚度和性质。树种不同，枯落物
的吸水能力及分解情况有很大差异，枯落物分解程
度不同，其持水能力有很大区别。枯落物的持水机
理由于受枯落物性质影响，含水量的时空变化比较
复杂，坡位、坡向、坡形、坡度和海拔高度，都会影响
下垫面水热状况的分配和交换。
国内外许多学者在不同区域，对多种森林类型
下的枯落物特性作了研究 j，在枯落物的凋落量、
凋落动态、分解速率、对土壤结构的改变、对养分元
素循环的影响、截持降水、抑制土壤水分蒸发、增强
土壤入渗、影响地表径流和土壤侵蚀机理等方面，都
取得了一定成果。本文对雾灵山自然保护区内的各
种森林类型枯落物的水文作用进行了分析，为研究
森林枯落物层的水土保持、水源涵养功能以及进一
步综合评价该区的森林生态功能，提供 _『科学依据。
l 试验 区自然概况
雾灵山自然保护区坐落在河北省兴隆县北部，
位于东经 1 17。27 ～117。35 ，北纬 40。30 ～40。36 ，
东西长 24 km，南北宽 17 km。雾灵山地处温暖带
大陆性季风气候区，年降水量 700～900 I'13／-O，年平
均温度7．6℃，年日照2 872 h，无霜期 141 d，年平均
湿度 60％。雾灵山在东北、华北、蒙古三大植物区
系的交汇处，三大区系植物兼而有之。
雾灵山自然保护区面积 14 247 hmz，有林地面
积 12 019．2 hm2，其中针叶林 2 172．1 hm ，阔叶林
8 454．6 hm2，针阔混交林 l 392．5 hm ，保护区的主
要树种有山杨、白桦、华北落叶松、油松、蒙古栎、辽
东栎等。
2 试验研究方法
2．1 枯落物生物量的测定
根据该区的地形、植被、土壤、水文特征和土地
利用，选出标准地，分别对不同林分的环境因子做了
详细的调查。然后在标准地对角线上，选定 5个
100 crrlX 100 C1TI的样方，对枯落物的厚度进行测量
并记载，将取得的枯落物收集带回，称重风干，以干
物质重计算生物量。所有样地均设置在基本未受干
扰破坏的地段。
2．2 枯落物持水量的测定和吸水率的测定
用室内浸泡法测定林下枯落物的持水量及其吸
水速率。首先，对所采集的枯落物进行风干并称其
重量，然后将枯落物浸入水中后，分别记录 1、2、4、
8、12、24 h后的湿重。每次所称得的枯落物湿重与
其风干重差值，即为枯落物浸泡不同时间的持水量，
该差值与浸水时间的比值，即为枯落物的吸水速率
测定值。
2．3 枯落物有效拦蓄量的测定
最大持水量并不代表枯落物对降雨的截留量，
它只能反映枯落物层的持水能力大小，用最大持水
率来估算枯落物层对降雨的拦蓄能力则偏高，不符
合它对降雨的实际拦蓄效果。有效截留量才是反映
枯落物对一次降水拦蓄的真实指标 ，其与枯落物数
量、水分状况、降雨特性有关。据资料记载，降雨达
到20～30 ITI／TI以后，各种林型不论枯落物层含水量
高或低 ，持水率约为最大持水率的 85％左右，所以，
用最大持水率来估算落物层拦蓄降雨的能力失之偏
高，通：过参考国内外专家对各种林分枯落物的有效
拦蓄量的研究及专家认定，本研究认为，雾灵山森林
枯落物的有效拦蓄量只有最大含水量的8l％。即
W ：0．81R M
w 为有效拦蓄量(t／hm )，尺 为最大持水率
(％)，M 为枯落物储量。
3 结果与分析
3．1 枯落物现存量
3．1．1 不同森林类型枯落物的现存量及其动态分
析
①不同森林类型枯落物的现存量 不同森林类
型的枯落物生物量积累数量的多少，受气候因子、林
分因子、树种生物学特性以及人为经营活动的影响
有较大的差异 J。表 l说明，各类型森林的枯落物
现存量积累总量差异。其排列顺序为油松林、针叶
混交林、落叶松林、针阔混交林 、桦木林 、杂木林、山
杨桦林、栎林、山杨林。
维普资讯 第 3期 白顺江等：雾灵山自然保护区不同森林类型枯落
物水文作用研究 5l
②不同森林类型枯落物的动态分析 在森林
中，枯落物总是处于不断分解、周转之中。周转的快
慢，决定于分解强度。枯落物的分解率等于年枯落
量与枯落物总量之比。由于本次研究未作全年枯落
物量的收集，所以不能计算出周转的分解率。但依
据未分解量占枯落物总量的比率，可近似的反映枯
落物分解强度。由表 I所列比率可以看出，不同森
林类型的枯落物分解强度有明显差异，由大到小的
顺序是：山杨桦林、杂木林、栎林、针。阔混交林、桦木
林、山杨林、针叶混交林、落叶松林、油松林。这是由
于阔叶树种较针叶树种的枯落物易于分解 ，而针阔
混交林的分解速度又比针叶纯林快。
3．2 枯落物的持水能力
研究林地枯落物层的水文性质，可以用它的最
大持水量来评价。枯落物层最大持水量约为自身干
重的2—4倍。枯落物层的最大持水量，与林分的树
种组成有很大关系。树种组成不同，枯落物吸水能
力及分解情况有很大差异。
3．2．1 不同森林类型枯落物的持水特性 由表 2
可以看出，桦木林内枯落物的最大持水量最大，为
71．32 t／hm2，油松林内枯落物最大持水量最低 ，仅
为 35．89 t／hm 。雾灵山自然保护区各林分最大持
水量的大小顺序为：桦木林、针阔混交林、落叶松林 、
落叶阔叶杂木林、山杨桦木林、山杨林、栎林、针叶混
交林、油松林。同一林型的最大持水率与最大持水
量呈现出不同的规律，这是因为最大持水率还与枯
落物本身的生物量和结构有关。此外，枯落物的分
解程度，也影响枯落物层的持水能力。枯落物分解
程度越高，表现为半分解层枯落物量越大，枯落物层
的持水能力越高。
表 2 不同森林类型枯落物的持水特性
Table 2 Litter water—holding ofdifferent forest types
3，2．2 不同林地枯落物持水过程分析 采用浸水 吸水的动态过程，其结果见图 1。
试验的方法 u ，观测不同林分枯落物层在24 h内
交林
时同 ／h Time
图 1 不同森林类型枯落物的持水特性分析
Fig．1 Litterwater—holding 0fdifferent forest types
由图 1可知：随着浸泡时间的延长，持水量逐渐
增大，同时，在浸入水中前期，持水速率较大，之后持
水速率逐渐降低，持水量的增加也逐渐变小。枯落
物的持水量在浸水实验开始的 2 h内迅速增加，持
水量也逐渐增大，以后随着时间的延长而有不断增
加的趋势，但增加的速度放慢，增加的持水量也越来
越小。24 h后，持水量达最大值，持水速率逐渐趋
近于0。因此，枯落物的持水作用主要发生在前 4 h
内，尤其是前 2 h之内。从枯落物持水过程曲线可
以看出：山杨林的持水能力最强，其次是针阔混交
林、杂木林、落叶松林，油松林的持水能力最小。
3．2．3 枯落物对降雨的有效拦蓄 通过各林种的
最大持水量，可以得出其对降雨的拦蓄量。根据表
2可以得出如下结论：在雾灵山不同类型森林对降
雨有效拦蓄的顺序为：桦木林、针阔混交林、落叶松
林、落叶阔叶杂木林、山杨桦木林、山杨林、栎林、针
叶混交林、油松林。枯落物层的截留作用及截留量
的大小，除去枯枝落叶层的数量和质量外，主要跟树
种组成有关。枯落物对降雨的拦蓄，受枯枝、落叶的
组织结构和它们在地面的堆积状态的影响。油松林
内凋落的针叶数量很大，其针叶细长，坚挺，相互交
错堆积，形成蓬松的结构，空隙较大，水分在重力的
作用下下渗，附着水量也较少。栎林的叶较硬，挺
括，叶片与叶片彼此不易贴近，空隙较大，附着水量
很少。而山杨，桦木等阔叶树种，其叶片大小适中，
质地柔软，叶片彼此问容易贴近，形成适度空隙，且
它们的表皮细胞组织很容易分解，形成叶脉的网络，
就更有利于附着水的留存。因此，油松对降雨的拦蓄
量比较低，而山杨桦木等阔叶林的拦蓄量比较高。
4 结论与讨论
1)枯落物层是保障森林充分发挥涵养水源功能
的一个极其重要的水文层次，具有明显的蓄水、保水
作用。林地枯落物的存在，有利于保持水分，抑制地
表蒸发，提高地表层土壤水分的有效性，并能改善土
体结构、增加水分入渗速度，减少地表径流，减少土壤
流失量，从而有效发挥水土保持和水源涵养的功能。
2)雾灵山自然保护区不同森林类型枯落物生物
量现存量排序为：油松林 、针I1卜混交林、落叶松林、针
阔混交林、桦木林、杂木林 、山杨桦林、栎林、山杨林。
从这一结果看，针叶林类枯落物现存量较大，主要因
为针叶难以分解，枯落物循环较慢。
3)枯落物持水性能因林分类型、枯落物构成及生
物量大小不同而变化。不同森林类型枯落物最大持
水量排序为：桦木林、针阔混交林、落叶松林、落叶阔
叶杂木林、山杨桦木林、山杨林、栎林、针叶混交林 、油
松林 针I1。f．林枯落物分解慢，持水量较少，阔叶林特
别
2024年3月18日发(作者：曲露)
雾灵山自然保护区不同森林
一 步综合评价该区的森林生态服务功能提供了科学依据。
关 键 词：水文生态功能；枯落物层；雾灵山
枯枝落叶层是森林结构中重要的组成部分，是
森林水文效应的第 2活动层。枯枝落叶层是森林发
挥良好水文效益的重要层次，它通过对地表的覆盖，
防止雨滴击溅对地表的破坏，具有很强的持水能力，
而且增加了地表的粗度和径流阻力，减缓了地表径
流速度，从而明显地降低l『径流侵蚀力。此外，枯落
物的分解 ，增加了土壤有机质吸收，改善土壤结构和
理化性质，增强了土壤的蓄水性和抗侵蚀能力，起到
了过滤泥沙和增加入渗的作用，因此，枯枝落叶层在
涵养水源 、水土保持及森林生态系统物质循环中，具
有独特的作用。大量的实验表明：枯枝落叶的水文
作用，主要体现在枯枝落叶的吸水方面，吸水量的多
少，与其林地现存量、分解状况以及自身的含水量、
天气状况等多种因子有关。林地枯落物的贮量，对
其持水量有重大影响。枯枝落叶层吸水作用的大
小，取决于其本身的厚度和性质。树种不同，枯落物
的吸水能力及分解情况有很大差异，枯落物分解程
度不同，其持水能力有很大区别。枯落物的持水机
理由于受枯落物性质影响，含水量的时空变化比较
复杂，坡位、坡向、坡形、坡度和海拔高度，都会影响
下垫面水热状况的分配和交换。
国内外许多学者在不同区域，对多种森林类型
下的枯落物特性作了研究 j，在枯落物的凋落量、
凋落动态、分解速率、对土壤结构的改变、对养分元
素循环的影响、截持降水、抑制土壤水分蒸发、增强
土壤入渗、影响地表径流和土壤侵蚀机理等方面，都
取得了一定成果。本文对雾灵山自然保护区内的各
种森林类型枯落物的水文作用进行了分析，为研究
森林枯落物层的水土保持、水源涵养功能以及进一
步综合评价该区的森林生态功能，提供 _『科学依据。
l 试验 区自然概况
雾灵山自然保护区坐落在河北省兴隆县北部，
位于东经 1 17。27 ～117。35 ，北纬 40。30 ～40。36 ，
东西长 24 km，南北宽 17 km。雾灵山地处温暖带
大陆性季风气候区，年降水量 700～900 I'13／-O，年平
均温度7．6℃，年日照2 872 h，无霜期 141 d，年平均
湿度 60％。雾灵山在东北、华北、蒙古三大植物区
系的交汇处，三大区系植物兼而有之。
雾灵山自然保护区面积 14 247 hmz，有林地面
积 12 019．2 hm2，其中针叶林 2 172．1 hm ，阔叶林
8 454．6 hm2，针阔混交林 l 392．5 hm ，保护区的主
要树种有山杨、白桦、华北落叶松、油松、蒙古栎、辽
东栎等。
2 试验研究方法
2．1 枯落物生物量的测定
根据该区的地形、植被、土壤、水文特征和土地
利用，选出标准地，分别对不同林分的环境因子做了
详细的调查。然后在标准地对角线上，选定 5个
100 crrlX 100 C1TI的样方，对枯落物的厚度进行测量
并记载，将取得的枯落物收集带回，称重风干，以干
物质重计算生物量。所有样地均设置在基本未受干
扰破坏的地段。
2．2 枯落物持水量的测定和吸水率的测定
用室内浸泡法测定林下枯落物的持水量及其吸
水速率。首先，对所采集的枯落物进行风干并称其
重量，然后将枯落物浸入水中后，分别记录 1、2、4、
8、12、24 h后的湿重。每次所称得的枯落物湿重与
其风干重差值，即为枯落物浸泡不同时间的持水量，
该差值与浸水时间的比值，即为枯落物的吸水速率
测定值。
2．3 枯落物有效拦蓄量的测定
最大持水量并不代表枯落物对降雨的截留量，
它只能反映枯落物层的持水能力大小，用最大持水
率来估算枯落物层对降雨的拦蓄能力则偏高，不符
合它对降雨的实际拦蓄效果。有效截留量才是反映
枯落物对一次降水拦蓄的真实指标 ，其与枯落物数
量、水分状况、降雨特性有关。据资料记载，降雨达
到20～30 ITI／TI以后，各种林型不论枯落物层含水量
高或低 ，持水率约为最大持水率的 85％左右，所以，
用最大持水率来估算落物层拦蓄降雨的能力失之偏
高，通：过参考国内外专家对各种林分枯落物的有效
拦蓄量的研究及专家认定，本研究认为，雾灵山森林
枯落物的有效拦蓄量只有最大含水量的8l％。即
W ：0．81R M
w 为有效拦蓄量(t／hm )，尺 为最大持水率
(％)，M 为枯落物储量。
3 结果与分析
3．1 枯落物现存量
3．1．1 不同森林类型枯落物的现存量及其动态分
析
①不同森林类型枯落物的现存量 不同森林类
型的枯落物生物量积累数量的多少，受气候因子、林
分因子、树种生物学特性以及人为经营活动的影响
有较大的差异 J。表 l说明，各类型森林的枯落物
现存量积累总量差异。其排列顺序为油松林、针叶
混交林、落叶松林、针阔混交林 、桦木林 、杂木林、山
杨桦林、栎林、山杨林。
维普资讯 第 3期 白顺江等：雾灵山自然保护区不同森林类型枯落
物水文作用研究 5l
②不同森林类型枯落物的动态分析 在森林
中，枯落物总是处于不断分解、周转之中。周转的快
慢，决定于分解强度。枯落物的分解率等于年枯落
量与枯落物总量之比。由于本次研究未作全年枯落
物量的收集，所以不能计算出周转的分解率。但依
据未分解量占枯落物总量的比率，可近似的反映枯
落物分解强度。由表 I所列比率可以看出，不同森
林类型的枯落物分解强度有明显差异，由大到小的
顺序是：山杨桦林、杂木林、栎林、针。阔混交林、桦木
林、山杨林、针叶混交林、落叶松林、油松林。这是由
于阔叶树种较针叶树种的枯落物易于分解 ，而针阔
混交林的分解速度又比针叶纯林快。
3．2 枯落物的持水能力
研究林地枯落物层的水文性质，可以用它的最
大持水量来评价。枯落物层最大持水量约为自身干
重的2—4倍。枯落物层的最大持水量，与林分的树
种组成有很大关系。树种组成不同，枯落物吸水能
力及分解情况有很大差异。
3．2．1 不同森林类型枯落物的持水特性 由表 2
可以看出，桦木林内枯落物的最大持水量最大，为
71．32 t／hm2，油松林内枯落物最大持水量最低 ，仅
为 35．89 t／hm 。雾灵山自然保护区各林分最大持
水量的大小顺序为：桦木林、针阔混交林、落叶松林 、
落叶阔叶杂木林、山杨桦木林、山杨林、栎林、针叶混
交林、油松林。同一林型的最大持水率与最大持水
量呈现出不同的规律，这是因为最大持水率还与枯
落物本身的生物量和结构有关。此外，枯落物的分
解程度，也影响枯落物层的持水能力。枯落物分解
程度越高，表现为半分解层枯落物量越大，枯落物层
的持水能力越高。
表 2 不同森林类型枯落物的持水特性
Table 2 Litter water—holding ofdifferent forest types
3，2．2 不同林地枯落物持水过程分析 采用浸水 吸水的动态过程，其结果见图 1。
试验的方法 u ，观测不同林分枯落物层在24 h内
交林
时同 ／h Time
图 1 不同森林类型枯落物的持水特性分析
Fig．1 Litterwater—holding 0fdifferent forest types
由图 1可知：随着浸泡时间的延长，持水量逐渐
增大，同时，在浸入水中前期，持水速率较大，之后持
水速率逐渐降低，持水量的增加也逐渐变小。枯落
物的持水量在浸水实验开始的 2 h内迅速增加，持
水量也逐渐增大，以后随着时间的延长而有不断增
加的趋势，但增加的速度放慢，增加的持水量也越来
越小。24 h后，持水量达最大值，持水速率逐渐趋
近于0。因此，枯落物的持水作用主要发生在前 4 h
内，尤其是前 2 h之内。从枯落物持水过程曲线可
以看出：山杨林的持水能力最强，其次是针阔混交
林、杂木林、落叶松林，油松林的持水能力最小。
3．2．3 枯落物对降雨的有效拦蓄 通过各林种的
最大持水量，可以得出其对降雨的拦蓄量。根据表
2可以得出如下结论：在雾灵山不同类型森林对降
雨有效拦蓄的顺序为：桦木林、针阔混交林、落叶松
林、落叶阔叶杂木林、山杨桦木林、山杨林、栎林、针
叶混交林、油松林。枯落物层的截留作用及截留量
的大小，除去枯枝落叶层的数量和质量外，主要跟树
种组成有关。枯落物对降雨的拦蓄，受枯枝、落叶的
组织结构和它们在地面的堆积状态的影响。油松林
内凋落的针叶数量很大，其针叶细长，坚挺，相互交
错堆积，形成蓬松的结构，空隙较大，水分在重力的
作用下下渗，附着水量也较少。栎林的叶较硬，挺
括，叶片与叶片彼此不易贴近，空隙较大，附着水量
很少。而山杨，桦木等阔叶树种，其叶片大小适中，
质地柔软，叶片彼此问容易贴近，形成适度空隙，且
它们的表皮细胞组织很容易分解，形成叶脉的网络，
就更有利于附着水的留存。因此，油松对降雨的拦蓄
量比较低，而山杨桦木等阔叶林的拦蓄量比较高。
4 结论与讨论
1)枯落物层是保障森林充分发挥涵养水源功能
的一个极其重要的水文层次，具有明显的蓄水、保水
作用。林地枯落物的存在，有利于保持水分，抑制地
表蒸发，提高地表层土壤水分的有效性，并能改善土
体结构、增加水分入渗速度，减少地表径流，减少土壤
流失量，从而有效发挥水土保持和水源涵养的功能。
2)雾灵山自然保护区不同森林类型枯落物生物
量现存量排序为：油松林 、针I1卜混交林、落叶松林、针
阔混交林、桦木林、杂木林 、山杨桦林、栎林、山杨林。
从这一结果看，针叶林类枯落物现存量较大，主要因
为针叶难以分解，枯落物循环较慢。
3)枯落物持水性能因林分类型、枯落物构成及生
物量大小不同而变化。不同森林类型枯落物最大持
水量排序为：桦木林、针阔混交林、落叶松林、落叶阔
叶杂木林、山杨桦木林、山杨林、栎林、针叶混交林 、油
松林 针I1。f．林枯落物分解慢，持水量较少，阔叶林特
别