森林凋落物层和土壤层是森林生态水文效应中的主要贡献层,对森林生态系统水土保持功能和水源涵养能力有重要影响.对比宁夏罗山自然保护区 3 种典型林分类型凋落物和土壤层水文效应的变化规律和水源涵养能力大小,为该地区的森林生态水文、水土保持和森林管理提供科学依据.以该自然保护区青海云杉纯林、油松纯林和青海云杉油松混交林为研究对象,运用称量、室内浸泡、环刀法和回归分析法对凋落物和土壤层的水文效应进行测定和拟合,并使用熵权法对二者的水源涵养能力进行评估.结果表明:(1)青海云杉油松混交林凋落物的总厚度和总储量显著高于青海云杉纯林和油松纯林(P<0.05),3 种林分类型的半分解层的厚度和储量高于未分解层.(2)凋落物层最大持水量范围为 63.29-95.08t/hm2,最大持水率范围为335.97%—353.85%,有效拦蓄量范围为 34.09-63.92t/hm2,三者均为青海云杉油松混交林>云杉纯林>油松纯林.(3)3 种林分类型的凋落物持水量(Q)与浸泡时间(t)呈对数函数关系,吸水速率(V)与浸泡时间(t)呈幂函数关系.(4)从 3 种林分类型的土壤物理性质和持水特性得出,3 种林分类型的土壤层水文效应的等级排序为云杉油松混交林>油松纯林>青海云杉纯林.(5)凋落物层和土壤层的水源涵养能力大小为青海云杉油松混交林(0.43)>油松林(0.3)>青海云杉林(0.27).综合来看,青海云杉油松混交林的凋落物层和土壤层的水源涵养能力最优,其次是纯林,说明混交林在水土保持和水源涵养方面比纯林更具优势.

为了揭示"栽针保阔"及透光抚育在恢复东北温带地带性顶极植被阔叶红松林过程中对凋落物层水文效应的影响规律,采用样地调查法和室内浸泡法,同步测定小兴安岭山杨-红松林、白桦-红松林和蒙古栎-红松林(冠下栽植红松25～35年)在不同透光抚育强度(对照,轻、中、强度透光抚育)下的凋落物量、凋落物持水过程、最大持水量、最大拦蓄量和有效拦蓄量.结果表明:透光抚育对3种林型凋落物蓄积量(7.32～15.58 t·hm-2)影响不同,使蒙古栎-红松林(各强度)、山杨-红松林(轻、中度)及白桦-红松林(强度)分别显著提高24.3％～34.6％、15.3％～19.3％和27.1％.凋落物未分解、半分解层的持水量(W)、吸水速率(V)随浸泡时间(t)变化符合W=alnt+b(R2＞0.908)、V=kt"(R2≥0.999)函数关系.各透光抚育(除强度透光抚育山杨-红松林外)使3种林型凋落物层最大持水量(17.86～45.12 t·hm-2)、最大拦蓄量(16.10～34.19 t.hm-2)和有效拦蓄量(13.42～27.42 t·hm-2)分别显著提高30.1％～74.8％、27.4％～83.6％和26.7％～86.0％,且改变了各林型间凋落物层有效拦蓄量的差异.透光抚育显著增强了中期"栽针保阔"红松林凋落物层的水文生态功能,蒙古栎-红松林、山杨-红松林和白桦-红松林依次采取轻、中和强度透光抚育的效果最佳.

城市森林凋落物在分散降水、减缓地表径流、防控城市内涝等方面具有重要作用.本研究采用野外调查和室内实验相结合的方法,以长春市南湖公园内5种常见树种蒙古栎(Quercus mongolica)、白桦(Betula platyphylla)、樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)、油松(Pinus tabaliformis)和沙冷杉(Abies holophylla)的凋落物为对象,探究其各分解层累积量及水文效应关系.结果表明:凋落物的厚度与累积量呈正相关;未分解层蒙古栎林凋落物厚度显著高于其他林分(P＜0.05),而半分解层樟子松林和油松林凋落物厚度显著高于其他3种林分(P＜0.05);未分解层凋落物累积量为2.44～9.06 t·hm-2,半分解层累积量为3.85～11.79 t· hm-2,其中油松林和樟子松林数值均较高;凋落物持水量随浸水时间的增加呈现先增长后趋于稳定直至饱和状态,将不同树种各分解层持水率、持水量与浸水时间进行曲线拟合,两者均存在幂函数关系(Y=atb);凋落物未分解层最大持水量为4.52～18.72 t·hm-2,其中蒙古栎林显著高于其他4种林分(P＜0.05),而半分解层凋落物最大持水量为6.00～27.51 t·hm-2;阔叶林未分解层持水性能明显优于针叶林,而在半分解层则针叶林更具优势,林龄是调控凋落物水文特性的重要因素之一;凋落物未分解层最大失水量为2.58～8.00t· hm-2,半分解层最大失水量为2.39～13.78 t·hm-2,其中油松林最大失水量显著高于其他4种林分(P＜0.05).建议长春市及相似立地条件的城市在今后城市公园绿地规划中可考虑多栽植蒙古栎纯林,或蒙古栎与油松、樟子松的混交林,可使城市公园绿地最大化发挥其水文调节功能,解决城市内涝及地下水位下降等问题,助力国家海绵城市建设.