摘 要

马尾松作为荒山造林的先锋树种，研究它的水土保持效应对恢复和提高苏南丘陵区的整体生态环境功能及社会经济价值有重要的指导意义。本文从林冠层，枯枝落叶层，土壤层研究了马尾松人工林的水文功能和保土功能，再选取另外一个树种麻栎作对比。研究结果表明，在前30分钟内，马尾松林地枯落物的吸水速率小于麻栎。而在同一土壤深度下，除了马尾松林地的土壤容重大于麻栎，在其他方面，例如土壤总孔隙度，土壤毛管孔隙度以及非毛管孔隙度等都是马尾松小于麻栎，总结为马尾松的水土保持效应小于麻栎。

关键词：马尾松；吸水速率；毛管孔隙度；非毛管孔隙度

The effect of soil and water conservation about Pinus massoniana forest

Abstract Pinus massoniana is the pioneer species for forestations. Studying the effect of soil and water conservation about Pinus massoniana is vital to restoration and improvement of the overall ecological environment function and social economic value in the hilly region of South of Jiangsu province.This paper researches on hydrological function and soil conservation function based on the canopy layer, litter layer, soil layer of Pinus massoniana and compared with Quercus acutissima at the same time.Research results show that the water absorption rate of Masson Pine is litter than oak in the first 30 minutes.However, in the same soil depth, the soil bulk density of Pinus massoniana is greater than that of Quercus acutissima. But on the other hand, total soil porosity, soil capillary porosity and non capillary porosity of Pinus massoniana are smaller than these of Quercus acutissima.In summary,the effect of water and soil conservation of Pinus massoniana is smaller than Quercus acutissima.

Key words: Pinus massoniana; Water absorption rate；Capillary porosity；Non-capillary porosity

目 录

1研究目的及国内外研究现状 - 1 -

1.1马尾松林水土保持效应对经济生态社会的意义 - 1 -

1.1.1经济价值 - 1 -

1.1.2生态价值 - 2 -

1.1.3社会价值 - 2 -

1.2森林植被水土保持功能研究 - 2 -

1.2.1林冠层研究现状 - 2 -

1.2.2枯落物层研究现状 - 3 -

1.2.3土壤层研究现状 - 5 -

2研究内容和方法 - 7 -

2.1研究内容 - 7 -

2.2研究方法 - 7 -

2.2.1 标准地的设置及概况 - 7 -

2.2.2枯落物持水量和吸水速率的测定 - 7 -

2.2.3土壤物理性质测定 - 8 -

2.2.4 土壤入渗测定 - 8 -

3结果与分析 - 9 -

3.1枯落层持水过程 - 9 -

3.2不同林分土壤蓄水特性 - 10 -

3.2.1土壤容重 - 10 -

3.2.2土壤总孔隙 - 11 -

3.2.3土壤毛管孔隙与非毛管孔隙 - 11 -

3.2.4土壤毛管持水量与饱和含水量 - 12 -

3.3不同林分土壤入渗特征 - 13 -

4结论 - 14 -

致谢 - 15 -

参考文献 - 16 -

1研究目的及国内外研究现状

众所周知，森林与水是人类生存发展的重要物质基础，也是全球生态系统的重要组成部分,与人类密切相关,是人类亲密的伙伴。森林，有减少泥沙流失,改善空气质量,涵养水源,减少风沙危害,减轻噪音污染,美化自然环境等作用。然而由于长期以来利用上的局限性，使得生态环境急剧恶化，水土流失严重，土壤退化明显，这种掠夺式的生产方式使得人类与环境的关系处于恶性循环的状态。现今，人们已经意识到环境的重要性，开始注重生态效益与经济社会的协调发展。而水土流失严重现状的缓解需要依靠森林类型地被层的水源涵养水土保持功能。

马尾松属高大乔木,是我国南方地区分布最广的森林类型(20世纪80年代初马尾松分布面积已达 1424. 37万hm2，占全国森林面积的14. 9%)^[1]。且木材极耐水湿，有“水中千年松”之说，喜光，喜温暖湿润气候，对土壤要求不严，耐干旱，瘠薄，因此，马尾松作为荒山造林的先锋树种而广泛使用，是丘陵红壤地区的建群树种,具有绿化荒山,美化环境,抗御自然灾害,提供用材,松脂及燃料等多种效益。

1.1马尾松林水土保持效应对经济生态社会的意义

1.1.1经济价值

马尾松是发展综合利用的典型树种，经济效益很高。

最简单来说，马尾松柴易燃且火力旺，是一种十分好用的薪柴。其次，在我国南北方主要商品用材就有马尾松，杉木，红松，而马尾松的用材程度，弯曲弹性模量，顺纹压力，端面硬度四种指标都超过其他两种^[2]，因此，马尾松木材广泛应用于建筑，桥梁等工程。同时，马尾松木材还是良好的纤维工业原料，是上等造纸原料。另外，马尾松也是我国主要的产脂树种，产物松脂的主要成分为松香和松节油，松香主要用于造纸工业，合成橡胶，电器工业。松香还是国防，治金，水泥，医药，火柴，酿造，塑料工业上不可缺少的重要原料。松节油是一种重要的化工原料，应用于油漆颜料，皮革，印染和制药工业等方面，还是合成樟脑，人造薄荷脑以及其他人造香料的重要原料。

马尾松林中可采集到许多美味的松菌，如松口蘑，这是一种名贵的野生食用菌，鸡油菌，这是著名的世界性食用菌。

1.1.2生态价值

马尾松对气候的适应性很强，分布区广，对土壤要求也不严，能耐干旱，贫瘠，不论砂土壤土黏土，乃至失去表土的冲刷土，不论山坡山脊，阴坡阳坡，甚至峭壁，岩缝里也能成林，以先锋树种形成先锋群落。因此，利用马尾松喜光，耐旱，耐贫瘠等适应性强的特点，能在一些森林被破坏殆尽。稀草裸地阶段，恢复森林生态系统，促使生物群落进行演替，既能生产一定数量的中，小径材和新材，又能发挥一定的森林生态效益。

1.1.3社会价值

马尾松对SO2反应敏感，刘厚田等运用了开顶式熏气装置研究重庆南山大气SO2污染与马尾松衰亡关系^[3]。通过这个试验确定了SO2对马尾松急性和慢性伤害阈值和可见伤害症状，长期定点SO2浓度检测结果表明南山马尾松衰亡区的大气SO2浓度超过了马尾松的慢性伤害阈值。SO2浓度与马尾松衰亡程度的空间分布一致，衰亡中的马尾松叶上出现的可见症状与SO2熏气实验中所出现的症状相似。现场空间过滤实验证明SO2污染是马尾松针叶受害的原因。因此，可以将马尾松作为检测大气中有毒气体的指示植物。同时，马尾松林对结核病患者也有良好的医疗作用，所以可将其作为旅游区营造风景林和疗养地营造疗养林的好树种。

1.2森林植被水土保持功能研究

在林子中，当降雨到达林冠层上的时候，从林冠层向下运动的过程中就要被重新分配，总的趋势是到达土壤表面的降雨有所减少。其中相当一部分降雨要被植物冠层，枯枝落叶层截留。同时，对于这种从林冠层中，枯枝落叶上流下的雨滴的动能能起到一定的缓冲作用。

1.2.1林冠层研究现状

森林冠层的结构往往是复杂的，常有乔木层，灌木层和草层，以往对冠层的截留作用研究较多。冠层的截留量因冠层结构不同而有差异，不同树草种的截留量也不同。在黄土高原上，一般表现为乔木层gt;草冠层。乔木层一次最大截留量达到3-4mm,灌木 草层的一次最大截留量达到1-2mm^[4]。近年测定结果表明乔木冠层年截留量占大气降水量的15%一35%,其中针叶林的截留量占15.6%一38.6%,润叶林占15%一30%^[5]。其实冠层截留量在水文方面具有一定意义,影响水量平衡,但对保持土壤意义不大。一方面冠层截留绝对值不大,截留能力极有限。虽然相对值较高,但其中非侵蚀性降雨占的比重较大,随着雨量的增加,降雨历时的延长,这种作用就越小。像我国水土流失重要的区域黄土高原的水力侵蚀主要发生在暴雨过程中,在这种情况下冠层起的作用极小,如有前期降雨则更显得微不足道。另一方面,林冠层茂密的枝叶能够聚集雨滴,将透过冠层的降雨重新形成新的雨滴谱,雨滴的径级也会增大,所以反而会导致单个雨滴对土壤的破坏作用强于高空直接落向地面的单个小雨滴的破坏作用。据测定油松林和山杨林林内的最大雨滴直径分别为3.5mm和5.0mm,使得该林内单位面积的降雨动能分别增加3.8和3.7倍^[6]，即使扣除林冠层截留和树干径流(占大气降雨量的15%-19%),其总动能仍大于大气降雨。冠层与雨滴能量公式为E=mgh,(E为势能,m为雨滴质量,g为重力加速度,h为枝下高)。因此,从防止雨滴溅蚀的角度来看,人工植被的结构应实行乔、灌、草多层结合的立体结构。覆被层离地面的距离越小，溅蚀则越轻。保护乔木纯林下层的草被和枯落物十分重要。所以我们认为冠层,特别是乔木冠层发挥水土保持作用不是它的截留,而是它能提供丰富的枯落物。

1.2.2枯落物层研究现状

林地的枯落物层是由林木以及林下植被凋落下来的茎、叶、花、枝条、果实等等枯死的植物残体所形成的一层地面覆盖层。它是林地地表所特有的一个层次。根据分解程度，枯枝落叶层可分为上中下三层，上层为枯落物未分解层，中层为半分解层，下层为完全分解层。经过林冠和下层冠草层截留后降落到地表的雨水，一部分被枯落物截留吸收，随即蒸发回大气中去，这部分水量称为枯落物层截留量。由于受林内蒸发的限制，枯落物层截留量一般只有几毫米。枯落物截留降雨量的多少，可根据林地枯落物的数量和持水量进行估算。枯落物的持水量是指在自然状态下，单位干重的枯落物所能吸收的水量。枯落物的最大持水量是指枯落物吸水达到饱和状态时的重量与干重之差。