林地苔藓层与林地枯落物积极参与了林地的水分循环过程,但常被研究者所忽略。森林水文试验研究过多的关注于林冠层位的水文效应,在地被物的试验研究方面,习惯于用测算的容水性、持水性、抗侵蚀性、糙率等指标来评价地被物在蓄水、保土方面的作用,忽视了地被物对林地土壤水分动态和林地产流影响的研究,在水文模拟研究中也将地被物的作用忽略。为此,项目选择长江上游典型森林地被物为研究对象,设计研究试验分析地被物与林冠层对降水截留的分配格局;明确地被物截留降水的水文化学效应;分析地被物对林地土壤水分消耗及林地植物用水格局的影响;揭示典型林地在特定演替阶段内,地被物-林冠层结构-林地土壤三者之间各自属性上的耦合对应关系,探索这种关系在森林水文过程模拟研究中的应用前景。
forest floor;moss layers;litter layer;soil water dynamic;runoff generation of forest
项目选择长江上游典型森林地被物为研究对象,设计研究试验分析地被物与林冠层对降水截留的分配格局;明确地被物截留降水的水文化学效应;分析地被物对林地土壤水分消耗及林地植物用水格局的影响;揭示典型林地在特定演替阶段内,地被物—林冠层结构—林地土壤三者之间各自属性上的耦合对应关系,探索这种关系在森林水文过程模拟研究中的应用前景。 研究结果表明,同一林型,其地被物分布与林龄相关不大。研究所选样地的地被物在林冠下厚度较大,林隙下较薄。地被物厚度在土壤厚度大、郁闭度较大、坡度较小的地段是比较大的,其中苔藓地被物的分布厚度在郁闭度0.6~0.8林地内是较大的,可达5~15cm。针叶林样地的苔藓层在饱水时,有效蓄水量在5.2~99.3 t/hm2 之间,相当于存蓄0.5~11.5mm的水量。室内人工降水实验表明,充分降水条件下,3~5cm厚度的苔藓层可截留10.2~20.3%的降水量,截留的水量在室外阴天通风条件下,1~2天风干,8~10cm的苔藓层可截留16.4~30.7%的降水量,截留的水量在室外阴天通风条件下,3~5天风干,10~14cm的苔藓层可截留21.4~34.6%的降水量,截留的水量在室外阴天通风条件下,4~6天风干。限于这些研究数据仍然是是基于传统试验获得的,还未能深入探讨地被物对土壤水分动态,对林地植物水分利用格局及林地产流的影响。 在有苔藓或枯枝落叶覆盖的情形下,土壤日蒸发小于0.8mm。在晴朗无降雨条件下,观测到苔藓层内接近地表处的气态水凝结,说明土壤水在从下向上传输到苔藓层的过程中,土壤水分可能存在液态-气态-液态的相变过程。地温观测表明,地表分布有5~10cm厚度的地被物,与林内裸露土壤温度比较,前者对林地浅层土壤的温度变幅影响较小,后者温度变幅比前者高1~3.6度。前者的土壤湿度与后者相比是比较大的,但前者的土壤容重与后者相比是较小的。观测表明,林地融雪水易在地被物下土壤浅层内再冻结,形成不连续的隔水层;在隔水层上积聚的融水可快速产流,当隔水层完全融透后,才影响深层土壤的水分动态。 室温下浸泡水样经水质常规分析,发现即使是同一地被物的多个重复,其常规离子浓度差异很大,未有明显相关关系,说明室内浸泡的设计方案不理想。