趙芳，李雪云，賴國楨，歐陽勛志?，郭孝玉

(1.九江學院旅游與國土資源學院,332005,江西九江; 2.江西農(nóng)業(yè)大學林學院,330045,南昌)

?

飛播馬尾松林不同林下植被類型枯落物及土壤水文效應

趙芳1,2，李雪云2，賴國楨2，歐陽勛志2?，郭孝玉2

(1.九江學院旅游與國土資源學院,332005,江西九江; 2.江西農(nóng)業(yè)大學林學院,330045,南昌)

為探明飛播馬尾松林不同林下植被類型對枯落物及土壤水文效應的影響，按林下植被優(yōu)勢(分芒萁類、禾本類及灌木類3種類型)設置典型樣地，對其枯落物持水性能及土壤蓄水能力進行比較分析。結(jié)果表明：3種類型的枯落物現(xiàn)存總蓄積量為0.65～3.57 t/hm2；其中，灌木類總蓄積量>芒萁類>禾本類。3種類型枯落物自然含水率、最大持水率、最大攔蓄率及有效攔蓄率范圍分別為15.50%～29.74%、167.70%～218.25%、139.00%～199.66%和113.85%～167.39%；枯落物自然含水量、最大持水量、最大攔蓄量及有效攔蓄量均表現(xiàn)為灌木類>芒萁類>禾本類，除半分解層自然含水量以外，其他持水量指標均表現(xiàn)為灌木類顯著高于其他2種類型。0～20 cm土層的飽和蓄水量、非毛管持水總量以及毛管持水總量均以芒萁類最高，分別為865.95、138.96和726.99 t/hm2；其中，芒萁類在0～20 cm土層，非毛管持水總量顯著高于其他2種類型，而0～10 cm土層飽和蓄水量顯著高于禾本類。綜合分析表明：灌木類枯落物的水文效應顯著高于禾本類和芒萁類，而芒萁類土壤層水文效應明顯優(yōu)于灌木類和禾本類，這是由于土壤層飽和蓄水量及有效蓄水量分別占林地表層(枯落物層和0～20 cm土壤層)的99%和94%以上，總體上芒萁類林地表層水文效應明顯優(yōu)于灌木類和禾本類。

林下植被； 枯落物； 土壤； 水文效應； 飛播馬尾松林

水源涵養(yǎng)功能是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要功能之一，森林通過林冠層、林下植被層、枯落物層及土壤層截持和貯存大氣降水，對其進行重新分配和調(diào)節(jié)，發(fā)揮其特有的水文生態(tài)功能[1-2]。其中，枯落物層能夠截持大氣降水、抑制土壤水分蒸發(fā)、阻延地表徑流、防止土壤濺蝕、增強土壤抗沖性能等，在截留蓄水等方面發(fā)揮重要作用[3]，而土壤層則被稱為森林最大的貯水庫和水分調(diào)節(jié)器，其可使大氣降水沿土壤毛管孔隙和非毛管孔隙下滲，一部分供植物蒸騰和地表蒸發(fā)，一部分則貯存起來或通過滲透匯入溪流[4]。林下植被是森林生態(tài)系統(tǒng)重要組成部分，能顯著影響林下枯落物層的物質(zhì)組成、枯落物蓄積量及土壤理化性質(zhì)，進而影響枯落物層及土壤層的蓄水能力；因此，其對森林生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)功能的影響不容忽視。目前，有關(guān)不同林分類型或樹種的枯落物層及土壤層水文效應有較多研究。如田野宏等[5]對大興安嶺北部天然次生山楊林、白樺林，彭明俊等[4]對金沙江流域華山松林、云南松林和云南松華山松混交林，魏強等[6-7]對甘肅興隆山青杄林、油松林，唐素賢等[8]對官司河流域柏木純林、櫟柏混交林，趙雨森等[9]對阿什河上游小流域水曲柳、興安落葉松林，以及張峰等[10]對北京西山森林健康試驗示范區(qū)內(nèi)的刺槐、側(cè)柏林等不同林分類型的枯落物及土壤層水文效應，進行比較分析。此外，盧振啟等[11]還對河北霧靈山不同海拔的油松人工林，趙磊等[12]對江西大崗山不同密度的杉木林，分別進行了比較研究。但是，當前考慮同一喬木樹種不同林下植被類型的枯落物層及土壤層水文效應的研究則極少。

贛南(江西省南部)由于自然和人為因素，曾是中國水土流失范圍最廣、程度較高的地區(qū)[13]，尤其是該區(qū)的興國縣，曾被稱為“江南沙漠”。興國縣自20世紀70年代開始，就陸續(xù)開展了大面積的、以治理水土流失為目的的馬尾松(Pinus massoniana)飛播造林活動，以恢復森林植被，取得了顯著成效。據(jù)興國縣林業(yè)局相關(guān)統(tǒng)計資料，在1973—2001年期間，馬尾松飛播造林多達20次，目前保存面積6.4萬hm2，占現(xiàn)有全縣有林地面積的29.5%[14]。由于飛播馬尾松林是基于曾經(jīng)強烈水土流失背景下恢復起來的，其立地條件、林分結(jié)構(gòu)等與天然馬尾松林相比存在一定的差異，如林下植被表現(xiàn)為物種組成更簡單、蓋度較低等特點，并且其主要是以涵養(yǎng)水源、減少水土流失為主要經(jīng)營目標；因此，研究飛播馬尾松林不同林下植被類型的枯落物層及土壤層水文效應，對合理經(jīng)營森林資源，改善水環(huán)境，實現(xiàn)水資源的科學管理和利用，具有其重要意義。

1　研究區(qū)概況

興國縣地處我國中亞熱帶南部，江西省中南部，贛州市北部( E 115°01′～115°51′，N 26°03′～26°42′)。該區(qū)為中亞熱帶溫暖濕潤氣候，年均溫18.9 ℃，年積溫6 029.9 ℃，年均降雨量為1 539 mm，雨量多集中在4—6月，無霜期280～300 d。母巖主要為花崗巖、第四紀紅色黏土、砂頁巖和千枚巖等，土壤類型主要為紅壤。森林資源豐富，主要植被類型有馬尾松林、杉木(Cunninghamia lanceolata)林和常綠闊葉林等；飛播馬尾松林林下植被主要有鐵芒萁(Dicranopteris linearis)、五節(jié)芒(Miscanthus floridulus)、圓果雀稗(Paspalum scrobiculatum)、檵木(Loropetalum chinense)、美麗胡枝子(Lespedeza formosa)和梔子(Gardenia jasminoides)等。

2　研究方法

2.1樣地設置及取樣

2014年7月，在對飛播馬尾松林分布區(qū)踏查的基礎上，得知其林下優(yōu)勢植被主要有鐵芒萁、禾本科植物以及灌木等類型，且?guī)缀醵际秋w播后恢復起來的林下植被；因此，在人為干擾程度低、且整個坡面為同一林下植被優(yōu)勢類型，分別按芒萁類、禾本類及灌木類3種類型設置典型樣地。其中：芒萁類的優(yōu)勢種為鐵芒萁，以團狀分布為主，偶見油茶(Camellia oleifera)、五節(jié)芒等物種；禾本類的優(yōu)勢種為細毛鴨嘴草(Ischaemum ciliare)、圓果雀稗等植物，為均勻分布，也有零星少量的檵木、杜鵑(Rhododendron simsii)、碎米莎草(Cyperus iria)等物種；灌木類的優(yōu)勢種主要為美麗胡枝子和檵木，呈較均勻分布，此外，有算盤子(Glochidion puberum)、六月雪(Serissa japonica)、細毛鴨嘴草和圓果雀稗等物種零星分布。樣地林分年齡均為中齡林(20～30 a)，土壤均為花崗巖發(fā)育的紅壤，林下植被總蓋度為60%～75%。每種類型樣地面積為400 m2(20 m×20 m)，4個重復，共設置12個樣地。各類型樣地總體情況見表1。

表1　樣地基本概況

在每個樣地的中心及4個角(距邊界2 m)，共設置5個有代表性的4 m×4 m的樣方，調(diào)查灌木、草本的種類及蓋度。在5個樣方中心，各設置1個1 m×1 m的枯落物小樣方，采用收獲法按未分解層(枯枝落葉保持原狀，葉形完整，外表沒有分解痕跡的枯落物層)、半分解層(大部分枯枝落葉已經(jīng)粉碎，葉形不完整，分解成碎屑的枯落物層)收集枯落物，并測定鮮質(zhì)量，帶回實驗室，烘干后測定其干質(zhì)量。

考慮到鐵芒萁和禾本類植物根系在土層中分布較淺，而灌木的根系也較多的分布在20 cm內(nèi)；因此，土壤樣品的采集按0～10和10～20 cm分層取樣。土壤調(diào)查采用剖面法，在樣地的上、中、下挖取3個土壤剖面，用環(huán)刀采集0～10和10～20 cm原狀土壤，帶回實驗室測定土壤密度、孔隙度等；同時，在打環(huán)刀旁用鋁盒取約10 g土壤，及時測定土壤自然含水率。

2.2指標測定

采用室內(nèi)浸泡法，測定枯落物的持水率[15]?？萋湮锍炙阅苤笜说挠嬎愎絒1,10]為：

Ro=(Go-Gd)/Gd×100%；

Rhmax=(G24-Gd)/Gd×100%；

Rsmax=Rhmax-Ro；

Rsv=0.85Rhmax-Ro；

Wo=Ro×M；Whmax=Rhmax×M；

Wsmax=Rsmax×M；Wsv=Rsv×M。

式中：Ro為枯落物自然含水率，%；Go為枯落物樣品自然狀態(tài)的質(zhì)量，g；Gd為烘干狀態(tài)的質(zhì)量，g；Rhmax為枯落物最大持水率，%；G24為浸水24 h后的質(zhì)量，g；Rsmax為枯落物最大攔蓄率，%；Rsv為有效攔蓄率，%；Wo為枯落物自然含水量，t/hm2；M為枯落物現(xiàn)存蓄積量，t/hm2；Whmax為枯落物最大持水量，t/hm2；Wsmax為枯落物最大攔蓄量，t/hm2；Wsv為枯落物有效攔蓄量，t/hm2。

采用環(huán)刀法，測定土壤密度、孔隙度等物理性質(zhì)指標，土壤蓄水量計算公式[16]為：

Wc=10 000×Pc×h；Wa=10 000×Pa×h；

Wt=10 000×Pt×h。

式中：Wc為土壤毛管持水量，t/hm2；Pc為土壤毛管孔隙度，%；h為土層厚度，m；Wa為土壤非毛管持水量，t/hm2；Pa為土壤非毛管孔隙度，%；Wt為土壤飽和蓄水量，t/hm2；Pt為土壤總孔隙度，%。

2.3數(shù)據(jù)分析處理

數(shù)據(jù)的分析處理及作圖，采用軟件Excel 2003及SPSS19.0完成。

3　結(jié)果與分析

3.1枯落物層水文效應

3.1.1枯落物現(xiàn)存蓄積量由表2可知，不同林下植被類型枯落物未分解層、半分解層蓄積量及總蓄積量范圍，分別為0.30～1.79、0.35～1.78和0.65～3.57 t/hm2，均表現(xiàn)為灌木類>芒萁類>禾本類。對于未分解層蓄積量，灌木類顯著高于芒萁類和禾本類，芒萁類與禾本類差異不顯著；對于半分解層蓄積量和總蓄積量，3種類型間差異顯著。從枯落物組成來看，不同分解層次蓄積量所占比例不同，除灌木類相差不大外，其他2種類型均表現(xiàn)為半分解層高于未分解層。

表2　不同類型枯落物現(xiàn)存蓄積量

注:平均值±標準誤，不同小寫字母表示不同類型間差異顯著(P<0.05)。下同。Note:Mean ± standard error,different small letters showed significant difference among different types (P< 0.05).The same below.

3.1.2枯落物持水和攔蓄能力由表3可知，枯落物未分解層、半分解層自然含水率范圍，分別為20.13%～28.76%、15.50%～29.74%，各分解層次不同類型間，差異均不顯著。未分解層、半分解層自然含水量及整個枯落物層自然含水總量范圍，分別為0.06～0.50、0.06～0.27和0.12～0.77 t/hm2，除半分解層灌木類與芒萁類差異不顯著外，其他均表現(xiàn)為灌木類顯著高于其他2種類型，而芒萁類半分解層及整個枯落物層均顯著高于禾本類?？萋湮镂捶纸鈱?、半分解層最大持水率范圍，分別為167.70%～207.13%和189.89%～218.25%，表現(xiàn)為禾本類未分解層顯著高于芒萁類，其他差異不顯著。未分解層、半分解層最大持水量及最大持水總量范圍，分別為0.63～3.05、0.74～3.89 和1.37～6.94 t/hm2，灌木類顯著高于其他2種類型，芒萁類與禾本類差異不顯著，灌木類的最大持水總量約為禾本類的5倍?？萋湮锊煌纸鈱哟巫畲蟪炙始俺炙?，均表現(xiàn)為半分解層高于未分解層，自然含水率及含水量無明顯規(guī)律。

最大攔蓄量是扣除枯落物層本身含水量占據(jù)的持水容量以外的枯落物層持水能力的大小，代表最大可能的降雨截留量[17]。3種類型未分解層最大攔蓄率范圍為139.00%～187.00%，表現(xiàn)為禾本類顯著高于灌木類和芒萁類，灌木類與芒萁類差異不顯著。半分解層最大攔蓄率范圍為160.15%～199.66%，各類型間差異不顯著。未分解層、半分解層最大攔蓄量及枯落物層最大攔蓄總量范圍，分別為0.56～2.55、0.69～3.55和1.25～6.10 t/hm2，均表現(xiàn)為灌木類顯著高于其他2種類型，芒萁類與禾本類差異不顯著?？萋湮锊煌纸鈱哟巫畲髷r蓄率及最大攔蓄量均表現(xiàn)為半分解層高于未分解層。

最大持水率和最大攔蓄率一般只能反映枯落物層的持水能力大小，但不能反映其對實際降雨的攔蓄效果。當降雨達到20～30 mm以后，不論枯落物層含水量高低，實際持水率約為最大持水率的85%；因此，在實際應用中，多以有效攔蓄量來估算枯落物對降雨的實際攔蓄效果和能力[10,18]。由表3可知，枯落物各分解層次有效攔蓄率在3種類型間的變化規(guī)律，與對應層次最大攔蓄率的變化規(guī)律相一致，各分解層次有效攔蓄量及整個枯落物層有效攔蓄總量的變化規(guī)律，與對應層次最大攔蓄量的變化規(guī)律相一致?？偟膩碚f，灌木類的枯落物層有效攔蓄總量最高(5.07 t/hm2)，禾本類最低(1.04 t/hm2)。

表3　不同類型枯落物持水與攔蓄能力

3.2土壤層水文效應

3.2.1土壤密度和孔隙度土壤密度和孔隙度對土壤層水文效應有直接影響，3種林下植被類型的土壤物理性質(zhì)及蓄水能力見表4。在0～10 cm土層，土壤密度表現(xiàn)為灌木類最低(1.29 g/cm3)，禾本類最高(1.46 g/cm3)，各類型間差異不顯著；非毛管孔隙度的范圍為3.39%～8.47%，表現(xiàn)為芒萁類顯著高于灌木類和禾本類，灌木類與禾本類差異不顯著；毛管孔隙度的范圍為31.37%～35.80%，各類型間差異不顯著；對于總孔隙度，芒萁類顯著高于禾本類，灌木類與禾本類差異不顯著。在10～20 cm土層，3種類型的土壤密度表現(xiàn)為芒萁類最低(1.37 g/cm3)，禾本類最高(1.44 g/cm3)；非毛管孔隙度、毛管孔隙度的范圍，分別為3.33%～5.43%和29.11%～36.90%，均表現(xiàn)為芒萁類最高。土壤密度及孔隙度在3種類型間，差異均不顯著?？偟膩碚f，芒萁類對0～10 cm土層非毛管孔隙度及總孔隙度的改善作用好于禾本類。

表4　土壤物理性質(zhì)及蓄水能力

3.2.2土壤蓄水能力由表4可知，0～10和10～20 cm土層非毛管持水量、毛管持水量及飽和蓄水量，在3種類型間的變化規(guī)律，分別與其對應土層的非毛管孔隙度、毛管孔隙度及總孔隙的變化規(guī)律相一致。對于0～20 cm土層的非毛管持水總量表現(xiàn)為芒萁類最高(138.96 t/hm2)，其次是灌木類(85.29 t/hm2)，禾本類最低(67.21 t/hm2)，芒萁類與其他2種類型的差異均顯著；毛管持水總量的范圍為622.08～726.99 t/hm2，表現(xiàn)為芒萁類最高，灌木類最低，各類型間差異不顯著；飽和蓄水總量的范圍為693.44～865.95 t/hm2，表現(xiàn)為芒萁類最高，禾本類最低，各類型間差異不顯著。

3.3林地表層蓄水能力

林地蓄水能力包括枯落物層持水量和土壤層蓄水量，與枯落物層、土壤層水文功能有著密切的聯(lián)系，枯落物層和0～20 cm土壤層總蓄水量主要反映了林地表層的蓄水能力。由圖1可知，林地表層最大蓄水量(枯落物層最大持水量+土壤層飽和蓄水量)及其有效蓄水量(枯落物層有效攔蓄量+土壤層非毛管持水量)的范圍分別為694.81～868.87和68.25～140.98 t/hm2，3種類型表現(xiàn)出的規(guī)律均與其0～20 cm土壤層飽和蓄水量及有效蓄水量的規(guī)律相一致，為芒萁類>灌木類>禾本類。芒萁類、禾本類和灌木類土壤層飽和蓄水量，分別為林地表層最大蓄水量的99.66%、99.80%和99.03%，土壤層有效蓄水量分別為林地表層有效蓄水量的98.57%、98.48%和94.39%?？梢钥闯觯寥缹邮橇值乇韺有畲娼邓闹黧w。

圖1　林地表層蓄水能力Fig.1　Water storage capacity of the forest land surface

4　結(jié)論與討論

4.1枯落物層水文效應

枯落物現(xiàn)存蓄積量主要由往年枯落物總量和枯落物分解速率共同控制[5]。本研究得出，在飛播馬尾松林不同林下植被類型中，灌木類未分解層、半分解層蓄積量及總蓄積量，均顯著高于芒萁類和禾本類，芒萁類半分解層蓄積量和總蓄積量均顯著高于禾本類。說明在飛播馬尾松林中，灌木的發(fā)育比單純的草本發(fā)育有利于枯落物的累積，而對于芒萁類高于禾本類，可能是由于芒萁類植物繁殖力強，發(fā)達的根狀莖上能形成致密的莖葉層[19]，枯落物的歸還量大，也可能是由于芒萁類植物枯落物分解速率低[20]，較禾本類植物難于分解，從而累積量較大。

枯落物的持水率與其自身特性有關(guān)[17]。本研究中，3種林下植被類型的自然含水率在15.50%～29.74%之間，各類型間無顯著差異，而最大持水率的范圍為167.70%～218.25%，禾本類未分解層最大持水率顯著高于芒萁類，對于最大攔蓄率及有效攔蓄率，禾本類未分解層均顯著高于其他2 種類型。說明在自然狀態(tài)下，枯落物的持水能力受林下植被類型的影響并不明顯，而當降雨較充分時，禾本類枯落物未分解層的持水潛力、扣除自身含水量占據(jù)的持水容量以外的持水潛力，以及對實際降雨的攔蓄能力均顯著高于芒萁類或灌木類，林下植被類型對未分解層枯落物的持水潛力影響顯著。半分解層枯落物由于部分已經(jīng)開始腐爛變質(zhì)，可能不同類型枯落物腐爛部分的性質(zhì)較為相似；因此，半分解層枯落物持水潛力受林下植被類型的影響并不顯著。

枯落物持水量受其持水特性和現(xiàn)存蓄積量的綜合影響。本研究中，禾本類植物盡管有較高的最大持水率、最大攔蓄率和有效攔蓄率；但由于其現(xiàn)存蓄積量較低，其對應的持水量均低于其他2 種類型，而灌木類未分解層、半分解層和整個枯落物層最大持水量、最大攔蓄量及有效攔蓄量，均顯著高于禾本類和芒萁類，自然含水量除半分解層以外，其他也均顯著高于禾本類和芒萁類，因此，綜合而言，灌木類枯落物的水文效應顯著優(yōu)于禾本類和芒萁類。

4.2土壤層及林地表層水文效應

本研究中，2土層毛管孔隙度、毛管持水量及0～20 cm土層毛管持水總量，在3種類型間差異均不顯著。芒萁類0～10 cm土層非毛管孔隙度、非毛管持水量及0～20 cm土層非毛管持水總量，均顯著高于其他2種類型，其0～10 cm土層總孔隙度及飽和蓄水量均顯著高于禾本類。說明芒萁類植物相對禾本類或灌木類植物能顯著改善土壤0～10 cm土層的非毛管孔隙度和總孔隙度，進而顯著影響土壤層的水文效應。究其原因，可能是由于芒萁類植物能在土壤表層形成較厚的根狀莖層及網(wǎng)狀的根系結(jié)構(gòu)[20]，該根狀莖層及根系結(jié)構(gòu)，能顯著改善土壤的孔隙狀況。林地表層最大蓄水量及其有效蓄水量均表現(xiàn)為芒萁類>灌木類>禾本類?？梢钥闯?，芒萁類土壤層及林地表層水文效應，均明顯優(yōu)于其他2種類型。

[1]殷沙,趙芳,歐陽勛志.馬尾松木荷不同比例混交林枯落物和土壤持水性能比較分析[J].江西農(nóng)業(yè)大學學報(自然科學版),2015,37(3):454.

Yin Sha,Zhao Fang,Ouyang Xunzhi.A comparison on water-holding capacity of forest litter and soil of mixed forests of Pinus massoniana and Schima superba in different proportions[J].Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensis(Natural Sciences Edition),2015,37(3):454.(in Chinese)

[2]孫浩,楊民益,余楊春,等.寧夏六盤山幾種典型水源涵養(yǎng)林林分結(jié)構(gòu)與水文功能的關(guān)系[J].中國水土保持科學,2014,12(1):10.

Sun Hao,Yang Minyi,Yu Yangchun,et al.Relationship between stand structure and hydrological functions of typical water conservation forests in Liupan Mountains of Ningxia[J].Science of Soil and Water Conservation,2014,12(1):10.(in Chinese)

[3]吳迪,辛學兵,裴順祥,等.北京九龍山 8 種林分的枯落物及土壤水源涵養(yǎng)功能[J].中國水土保持科學,2014,12(3):78.

Wu Di,Xin Xuebing,Pei Shunxiang,et al.Water conservation function of litters and soil of eight kinds of forest stands in Jiulong Mountain in Beijing City[J].Science of Soil and Water Conservation,2014,12(3):78.(in Chinese)

[4]彭明俊,郎南軍,溫紹龍,等.金沙江流域不同林分類型的土壤特性及其水源涵養(yǎng)功能研究[J].水土保持學報,2005,19(6):106.

Peng Mingjun,Lang Nanjun,Wen Shaolong,et al.Soil properties and water conservation function of different forest types in Jinshajiang River watershed[J].Journal of Soil and Water Conservation,2005,19(6):106.(in Chinese)

[5]田野宏,滿秀玲,李奕,等.大興安嶺北部天然次生林枯落物及土壤水文功能研究[J].水土保持學報,2013,27(6):113.

Tian Yehong,Man Xiuling,Li Yi,et al.Research on litter and soil hydrology functions of natural secondary forests in north of Daxing’an Mountains[J].Journal of Soil and Water Conservation,2013,27(6):113.(in Chinese)

[6]魏強,凌雷,張廣忠,等.甘肅興隆山主要森林類型凋落物累積量及持水特性[J].應用生態(tài)學報,2011,22(10):2589.

Wei Qiang,Ling Lei,Zhang Guangzhong,et al.Water-holding characteristics and accumulation amount of the litters under main forest types in Xinglong Mountain of Gansu,Northwest China[J].Chinese Journal of Applied Ecology,2011,22(10):2589.(in Chinese)

[7]魏強,張廣忠,凌雷,等.甘肅興隆山主要森林類型凋落物及土壤層的蓄水功能[J].南京林業(yè)大學學報,2013,37(2):78.

Wei Qiang,Zhang Guangzhong,Ling Lei,et al.Water conservation function of litter and soil layer under main forest types in Xinglong Mountain of Gansu[J].Journal of Nanjing Forestry University,2013,37(2):78.(in Chinese)

[8]唐素賢,鄭江坤,蒲曉君,等.官司河流域 7 種林分枯落物及土壤層水文效應[J].東北林業(yè)大學學報,2014,42(10):50.

Tang Suxian，Zheng Jiangkun,Pu Xiaojun,et al.Hydrological effects of forest litters and soil in Guansi River watershed[J].Journal of Northeast Forestry University,2014,42(10):50.(in Chinese)

[9]趙雨森,韓春華,張宏光,等.阿什河上游小流域主要林分類型土壤水文功能研究[J].水土保持學報,2012,26(2):203.

Zhao Yusen,Han Chunhua,Zhang Hongguang,et al.Soil hydrologic functions of main forest types in Ashi River’s upstream watershed[J].Journal of Soil and Water Conservation,2012,26(2):203.(in Chinese)

[10] 張峰,彭祚登,安永興,等.北京西山主要造林樹種林下枯落物的持水特性[J].林業(yè)科學,2010,46(10):6.

Zhang Feng,Peng Zuodeng,An Yongxing,et al.Water-holding characteristics of the litter under main tree species plantations in Beijing Xishan Mountainous Areas[J].Scientia Silvae Sinicae,2010,46(10):6.(in Chinese)

[11] 盧振啟,黃秋嫻,楊新兵.河北霧靈山不同海拔油松人工林枯落物及土壤水文效應研究[J].水土保持學報,2014,28(1):112.

Lu Zhenqi,Huang Qiuxian,Yang Xinbing.Research on hydrological effects of forest litters and soil of Pinus tabuliformis Plantations in the different altitudes of Wuling Mountains in Hebei[J].Journal of Soil and Water Conservation,2014,28(1):112.(in Chinese)

[12] 趙磊,王兵,蔡體久,等.江西大崗山不同密度杉木林枯落物持水與土壤貯水能力研究[J].水土保持學報,2013,27(1):203.

Zhao Lei,Wang Bing,Cai Tijiu,et al.Water-holding capacity of litter and soil under Chinese fir forest with different densities in Dagangshan Mountain of Jiangxi Province[J].Journal of Soil and Water Conservation,2013,27(1):203.(in Chinese)

[13] 譚桂霞,劉苑秋,李蓮蓮,等.退化紅壤區(qū)不同類型人工林土壤活性有機碳及其季節(jié)變化[J].江西農(nóng)業(yè)大學學報(自然科學版),2014,36(2):434.

Tan Guixia,Liu Yuanqiu,Li Lianlian,et al.Content and seasonal change of soil labile organic carbon under four different plantations in degraded red soil region[J].Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensis(Natural Sciences Edition),2014,36(2):434.(in Chinese)

[14] 丁松,應學亮,呂丹,等.贛南飛播馬尾松林林下植被蓋度對土壤質(zhì)量的影響[J].水土保持研究,2014,21(3):31.

Ding Song,Ying Xueliang,Lv Dan,et al.Effects of understory vegetation coverage on soil quality of aerial seeding Pinus massoniana stands in south of Jiangxi Province[J].Research of Soil and Water Conservation,2014,21(3):31.(in Chinese)

[15] 王佑民.中國林地枯落物持水保土作用研究概況[J].水土保持學報,2000,14(4):109.

Wang Youmin.Summary of researches on water and soil conservative function of litter in forestland in China[J].Journal of Soil and Water Conservation,2000,14(4):109.(in Chinese)

[16] 孫艷紅,張洪江,程金花,等.縉云山不同林地類型土壤特性及其水源涵養(yǎng)功能[J].水土保持學報,2006,20(2):106.

Sun Yanhong,Zhang Hongjiang,Cheng Jinhua,et al.Soil characteristics and water conservation of different forest types in Jinyun Mountain[J].Journal of Soil and Water Conservation,2006,20(2):106.(in Chinese)

[17] 時忠杰,王彥輝,徐麗宏,等.六盤山主要森林類型枯落物的水文功能[J].北京林業(yè)大學學報,2009,31(1):91.

Shi Zhongjie,Wang Yanhui,Xu Lihong,et al.Hydrological functions of litter layer of typical forest types in the Liupan Mountains of Ningxia,northwestern China[J].Journal of Beijing Forestry University,2009,31(1):91.(in Chinese)

[18] De Vries F T,Hoffland E,van Eekeren N,et al.Fungal/bacterial ratios in grasslands with contrasting nitrogen management[J].Soil Biology and Biochemistry,2006,38(8):2092.

[19] Zhao Jie,Wan Songze,Li Zhi′ an,et al.Dicranopteris-dominated understory as major driver of intensive forest ecosystem in humid subtropical and tropical region[J].Soil Biology & Biochemistry,2012,49:78.

[20] Liu Zhanfeng,Wu Jianping,Zhou Lixia,et al.Effect of understory fern (Dicranopteris dichotoma) removal on substrate utilization patterns of culturable soil bacterial communities in subtropical Eucalyptus plantations[J].Pedobiologia,2012,55(1):7.

Hydrological effects of forest litters and soil in different types of understory vegetation in aerially-seeded Pinus massoniana plantation

Zhao Fang1,2,Li Xueyun2,Lai Guozhen2,Ouyang Xunzhi2,Guo Xiaoyu2

(1.College of Tourism and Territorial Resources,Jiujiang University,332005,Jiujiang,Jiangxi,China;2.College of Forestry,Jiangxi Agricultural University,330045,Nanchang,China)

[Background] Understory vegetation is an important part of forest ecosystem.It can greatly affect the quality and amount of forest litter and the physical and chemical properties of soil,and further affect the water storage capacity of litter layer and soil layer.Thus,the influence of understory vegetation on the function of water conservation of forest ecosystem cannot be ignored.[Methods] We set 12 typical plots with area of 20 m ×20 m of each,in which the dominant types of understory vegetation were dicranopteris,graminoid,and shrub respectively in aerially-seeded Pinus massoniana plantation,and collected the data of field investigation and sample determination.Then we analyzed and compared the water-holding capacities of litter and storage capacities of soil in the 3 types.[Results] Total amount of existing litter in three types were about 0.65 t/hm2- 3.57 t/hm2,it in shrub type was significantly higher than that in the dicranopteris type and the graminoid type,and it in the dicranopteris type was significantly higher than that in the graminoid type.The natural water content rate,maximum water-holding rate,maximum interception rate,and effective interception rate of litters in three types ranged as 15.50% - 29.74%,167.70% - 218.25%,139.00% - 199.66% and 113.85% - 167.39%,respectively.The natural water-holding capacity,maximum water-holding capacity,maximum interception capacity,and effective interception capacity of litters in three types presented as shrub type > dicranopteris type > graminoid type.The indexes of litter water-holding capacity,excluding the natural wate capacity of semi-decomposed layer,in shrub type were significantly higher than those in the other two types.For the hydrological effects of soil,the soil maximum water storage,non-capillary water-holding capacity,and capillary water-holding capacity of 0 - 20 cm soil depth in the dicranopteris type were the highest among the three types with the capacity of 865.95 t/hm2,138.96 t/hm2,and 726.99 t/hm2,respectively.The results of variance analysis demonstrated that the total non-capillary water-holding capacity of 0 - 20 cm soil depth in dicranopteris type was significantly higher than those in the other two types,while the soil maximum water storage capacity of 0-10 cm soil depth in dicranopteris type was significantly higher than that in the graminoid type.And as to the rest of indicators,there was no significant difference among the three types.[Conclusions] Comprehensive analysis revealed that the hydrological effects of litter in the shrub type were significantly higher than that in dicranopteris type and the graminoid type,while the hydrological effects of soil in the dicranopteris type were better than those in the shrub type and the graminoid type,due to the soil maximum and effective water storage accounted for over 99% and 94% of the woodland surface (litter layer plus soil depth of 0-20 cm),respectively.Conclusively,the hydrological effects of woodland surface in the dicranopteris type,on the whole,was better than those in the shrub type and the graminoid type.

understory vegetation; litter; soil; hydrological effects; aerially-seeded Pinus massoniana plantation

2015-11-06

2016-05-17

項目名稱：國家自然科學基金“基于多功能經(jīng)營的贛南飛播馬尾松林空間結(jié)構(gòu)模式研究”(31360181)，“贛南飛播馬尾松林林下植被恢復過程與林木生長、土壤動態(tài)變化耦合機理研究”(31160159)

趙芳(1985—)，女，博士。主要研究方向：森林資源管理與監(jiān)測。E-mail：zhaofangci@163.com

簡介：歐陽勛志(1966—)，男，博士，教授，博士生導師。主要研究方向：森林資源監(jiān)測管理與森林生態(tài)。E-mail：oyxz_2003@hotmail.com

S718.5

A

1672-3007(2016)04-0026-08

10.16843/j.sswc.2016.04.004