祁连山地区林下地被物持水量与采样方法的关系研究.docx资源-CSDN文库

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地处西北半干旱区祁连山中部北坡的青海云杉林（Picea crassifolia）具有

良好的生态系统结构，以苔枯层为主的林下地被物层发育完整。苔枯层具有疏

松多孔介质特征

［ 1］

，具备强大的表面能和海绵物的力学特性，使其在寒区森

林生态系统水分再分配过程的降水截持、动能消减和地表产流调节中发挥重要

作用

［ 2-4］

，近期研究还发现其对青海云杉林生态系统的呼吸同样起着重要作用

［ 5］

。苔枯结构分为上层的苔藓层和下层的枯落物层，根据研究，苔枯层对降

水的截持能力受雨型、降雨量和降雨强度等诸多因素影响

［ 6］

，不同降雨事件

有不同的截留量，特别是降雨量与雨强较小的降雨事件，该截持作用更加突出

［ 7］

，因此，寒区森林地表苔枯层的持水能力与流域产、汇流形成过程间关系

密切。

陈邦杰等

［ 8-9 ］

、高谦等

［ 10-11］

前辈开创并奠定了我国苔藓研究的基础，总

结已有关于苔藓水文特性的研究，发现存在以下两方面问题。其一，已有研究

主要关注苔藓或枯落物层的最大持水量

［ 12-13］

，且多独立对两者进行研究，苔

藓和枯落物层的持水特征经常被分别量化

［ 14-15］

，该做法能否真实评价林下地

被层的水文特征有待进一步验证，苔枯层作为一整体与剥离开独立计算其间的

区别有待进一步分析；其二，已有关于苔藓的研究中，苔藓样本的采集和运输

大多以采样袋（尼龙网袋或密封袋）散装（简称为散状采样）运输并进行实验

［ 16-17］

，研究结果间差异显著可对比性差

［ 18］

，鲜有研究采用基于 PVC 的原状

采样法（简称为原状采样），散状与原状两种采样方法对苔藓水文特征量化究

竟会产生多大差异目前尚不清楚。为了更为科学、准确地获取林下地被物水文

特征参数

［ 19］

，我们亟需对这些内容展开深入研究。

针对以上两方面问题，本研究以青藏高原北麓祁连山青海云杉林地被物为

研究对象，拟探讨以下两个问题。第一，量化并对比苔枯层、苔藓层两种地被

物的持水特征，实现对林下地被物生态水文功能的客观分析；第二，量化并对

比基于尼龙网袋的散状苔藓与基于 PVC 管的原状苔藓间的水文特征差异，探

讨不同采样方法对苔藓水文特征参数量化的影响。祁连山青海云杉林面积占当

地水源涵养林约 21.7%，而林下苔藓覆盖率高达 99.3%

［ 20］

，是流域水文功能

实现的重要组成分，因此对林下地被物持水特征的研究，为典型寒区林地水文

功能的认识具有一定理论意义，研究结果能够为青海云杉林地被物水分传输过

程和机理的研究提供重要的参数和理论支持。

1 研究区概况

研究区位于青藏高原北麓祁连山中段北坡的西水林场自然保护区，排露沟

流域（100°17′6″~100°18′26″ E，38°31′26″ ~38°33′37″ N）海拔在 2 700~3 300

m，该区属于大陆性高寒半湿润山地森林草原气候。据 1994—2015 年地面气

象站记录， 2 700 m 处年均气温为 0.5 ℃ ，最低温为 -27.6 ℃ ，最高温

25.6 ℃，水热同期。年均降水量为 376 mm，根据何志斌等

［ 21］

对流域不同海

拔降雨量的统计发现，随海拔升高降水量先呈增加趋势，最大值出现在 3 600

m 处，随后趋于减小，海拔每升高 100 m 降水量增加约 4.3%。降水量年内分

配不均匀，约 60%的降水集中在每年 7—9 月之间。年均蒸发量为 1 005 mm，

干旱指数为 2.7。相对湿度为 60%，流域平均产流系数为 0.22。研究区植被和

土壤类型随海拔和地形变化呈明显的垂直分带，2 700~3 200 m 阴坡半阴坡以

郁闭度为 0.6~0.8 的青海云杉林为主，林下地被物以苔藓为主，山羽藓

（Abietinella abietina）为优势种，平均盖度达 85%以上，人为干扰少的区域，

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