华北土石山区典型林分枯落物层和土壤层水源涵养能力研究

摘要

华北土石山区作为京津冀重要水源涵养地，其基岩以碎石母质为主，土层浅薄、持水能力较弱，加剧了森林生态系统林分结构单一、人工林水源涵养功能退化等问题，难以有效满足区域水资源安全保障需求.本研究以河北省保定市黄路元流域为研究区，通过对比5种典型林分（板栗林、刺槐林、白杨林、油松林、侧柏林）枯落物层和土壤层的水源涵养能力，为提升生态系统稳定性、促进生态修复及水源涵养林营建提供科学依据.通过野外调查采集样品，采用称量法、室内浸泡法、环刀法测定枯落物层厚度、最大持水量、有效拦蓄量及土壤容重、总孔隙度、饱和蓄水量等核心水文指标，结合回归分析法分析枯落物层和土壤层持水动态特征，进一步运用熵权法对上述指标进行客观赋权综合评估不同林分水源涵养能力.结果显示：枯落物层中，板栗林总厚度（5.42 cm）和最大持水量(14.80 t·hm^-2)均显著高于其他林分（P<0.05），其未分解层持水量占比达60%以上；白杨林枯落物总厚度与刺槐无明显差异，但显著高于油松林（4.03 cm）和侧柏林（4.55 cm）,（P<0.05），最大持水量(14.45 t·hm^-2)仅次于板栗林. 5种林分枯落物持水量均随浸水时间呈对数增长（R²>0.9），且自然含水率与有效拦蓄量呈强负相关（r=-0.753,P<0.01）.土壤层中，板栗林总孔隙度最大（30.30%），饱和蓄水量达3 18.8 t·hm^-2；而刺槐林土壤容重最高(1.43 g·cm^-3)，显著抑制持水能力（P<0.05）；侧柏林、油松林的土壤有效蓄水量仅为板栗林的60%～70%；综合评估显示，水源涵养能力从高到低排序依次为板栗林（0.23）、白杨林（0.23）、刺槐林（0.20）、油松林（0.17）、侧柏林（0.16）.因此，可优先选择板栗和白杨作为核心树种，在浅山流域及坡耕地修复区推广，发挥其枯落物与土壤层的协同持水优势；侧柏和油松可作为乡土伴生树种，在石质山区混交种植，兼顾生态适应性与水源涵养功能.

关键词

水源涵养 / 枯落物层 / 土壤层 / 造林树种 / 华北土石山区

基金资助

京津冀环境综合治理国家科技重大专项资助项目（2025ZD1205103）; 雄安新区流域生态修复与生物多样性保护技术与示范（2023XAGG0066-1）