浅谈林地水分的植被承载力

【摘要】在多年内维持较高土壤水分的水平衡，是成功恢复多年生森林植被的基本前提。所以，土壤水分的植被承载力计算要建立在长期土壤水分平衡基础上进行土壤水分平衡评价，是合理设计和科持续经营森林植被的一个途径，这个原则目前在国内已得到普遍理解和广泛接受。

【关键词】林地水分；植被承载力；浅谈

一、植被与林地水分含量及其动态的关系

土壤是森林生态系统的基本组成部分之一。土壤水分状况是森林形成和生产力的限制因子；同时植被也影响着林分水分状况。因此，查明不同植被下土壤水分含量极其物理性质，有利于深入了解生态系统，也可为我们的经营措施和方向提供依据。据研究，樟子松人工林对土壤含水率的影响主要发生在根系大量分布的30-70cm土层，不同密度樟子松中龄林土壤含水率则存在明显的差异。密度为625-1250株/hm3的林分土壤含水率较高，为11.67-13.25%。不同的森林采伐作用方式将影响林下土壤水分的含量，利用对比试验方法对小兴安岭主要森林类型采伐后的土壤水分及物理性能进行分析，认为森林采伐后土壤容重增加，孔隙度减少，土壤持水性能降低，皆伐影响大于择伐，集材道的破坏最大。森林在涵养水源过程中，枯枝落叶起到较大的作用，研究指出，枯枝落叶不仅可以调蓄2-5mm的降雨，更重要的可使土壤增加下渗21.3-50.3%，减少地表蒸发222.0%，

二、林地水分的植被承载力

把土壤水分承载力表述为在较长时间内不会导致土壤水分消耗过度和能够保证土壤水分得到入渗降水补给的特定植物被群落的密度。但是，不同植物种类的耗水特征差别很大，植物密度并不能反映植株个体大小的影响，因此植被密度不能再不同植被类型和植物种类之间作为广泛有效的土壤水分植被承载力的指标。此外，在计算水分承载力和设计森林植被恢复时，不能忽视产水功能的要求。

林地生态用水量随着叶面积指数变化而有不同的明显变化。在叶面积指数3时，年蒸散量则基本稳定，随叶面积指数增加没有明显变化；当叶面积指数介于2-3之间时，不同样地的表现不太一致。年蒸散量LAI增加的变化方式发生转折的临界值位于2.1-2.7之间，LAI大于2.7时年蒸散量随叶面积指数的平均变率为6.3mm/LAI，小于2.7时年蒸散量随叶面积指数的平均变率为6.3mm/LAI，小于2.7时年蒸散量随叶面积指数的平均变率为56.7mm/LAI。各样地的临界值有所差异，如陡坡杨树林为2.1，缓坡刺槐林为2.4，陡坡刺槐林为2.4，这说明当叶面积指数超过临界值时，由于所在立地的水分限制，年蒸散量无法继续增加，导致植物处于程度不同的缺水状态（图1），并会做出相应的生理、生态变化，如落叶、枯萎甚至死亡等，以减少叶面积，进而适应水分的亏缺。此临界值可以被看作不考虑产流要求的水分承载力。

在叶面积指数达到临界值后，年产流量也基本稳定，不再随叶面积指数增加而出现大幅减少（表1），即在平均年降水条件下，不论叶面积指数多大，样地都会有一定的产流量，这和人们平常的理解似乎有所不同。但这说明，有一部分径流是基本不受植被控制的，而是由样地坡度、地形、土壤等其他特征所决定的的，如坡度为5°的缓坡刺槐样地的年径流为5mm/a左右，而坡度为30°的陡坡刺槐的年径流为17mm/a左右。然而，如若期望增加样地产流量进而增加流域净流量时，需降低叶面积指数。

利用前面研究成果，可根据年耗水量和产流功能要求，确定对应的植被结构，即叶面积指数。多某一坡向，虽然土层厚度对径流和蒸散有一定影响，在不同土壤厚度时的最大耗水量对应的叶面积指数基本一致，如在阴坡（坡向0°）时，叶面积指数在2，7时年蒸散量便接近了最大值；在阳坡（坡向180°）时，叶面积指数在1.5-1.8时之间便接近了年蒸散量的最大值，且具有一定产流能力，这样既能保证植被生长又能产生一定径流，同时又不会造成严重水土流失。当如，如果土层太薄，其承载力要较厚层土壤差，但这不能从耗水量与叶面积的关系上来反映，还需多考虑植物的水分稳定性，尚需进一步研究。

表1 小叶杨林土壤水分的植被承载力随坡向变化

在林业生产实践中，人工调控能够做到的只能是通过调控林木密度而调控乔木层的叶面积指数，很难做到人工调控草本的叶面积指数。草本叶面积指数可能只能更多地基于土壤水分平衡而自然调节。这样，就需要依据同时受坡向、土壤厚度、叶面积指数等影响的具体立地的水分承载力构建稀树草原式的库区森林植被。

三、结论

1.林分叶面积指数变化对生态用水量的影响比较复杂，首先表现在不同蒸散分量的不同反应。随着林分叶面积指数下降，植被蒸腾量以低于叶面积指数下降的速度减少，但同时土壤蒸发迅速大幅增加；冠层截留以接近或小于叶面积指数减少的速度减少，几种过程综合作用的结果，导致生态需水量的下降速度远低于叶面积指数的下降速度。

2.林地生态用水量随林木叶面积指数的变化有阶段性。在叶面积指数3时，年蒸散量基本稳定不变；年蒸散量变化方式转折的临界值随样地不同位于2.1-2.7之间，各个样地有所差异。超过这个临界值，植物遭受水分亏缺胁迫。此临界值可以被看作不考虑产流要求的水分承载力。

参考文献

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