艾 彪, 黃 云, 朱元皓, 謝澤陽, 黃瓊瑤, 鄭博福, 朱錦奇

(1.南昌大學(xué) 資源環(huán)境與化工學(xué)院, 鄱陽湖環(huán)境與資源利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 江西 南昌 330031; 2.江西生態(tài)文明研究院, 江西 南昌 330031)

森林作為地球上最大的陸地生態(tài)系統(tǒng)，它不僅具有物種多樣性豐富、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)，而且擁有凈化環(huán)境、水源涵養(yǎng)、固土保肥和調(diào)節(jié)氣候等生態(tài)功能[1]。其中水源涵養(yǎng)功能是森林水文生態(tài)系統(tǒng)功能的重要組成部分以及生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值評(píng)估的重要指標(biāo)[2]。森林的水源涵養(yǎng)功能主要由林冠層、枯落物層和土壤層來完成，其中又以枯落物層和土壤層作為水源涵養(yǎng)能力的主要表現(xiàn)層，森林通過枯落物層和土壤層對(duì)降水進(jìn)行截留、吸收、蓄積作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)降雨的再分配，從而達(dá)到調(diào)節(jié)徑流、減少水土流失、凈化水質(zhì)的作用[3-6]。森林水源涵養(yǎng)能力主要受林分類型、枯落物特性、土壤結(jié)構(gòu)因素的影響，其中林分類型是影響水源涵養(yǎng)能力的關(guān)鍵因素[7]。近年來，許多學(xué)者對(duì)于森林水源涵養(yǎng)功能的研究多集中在不同尺度的天然林。其中，在南方丘陵地區(qū)大尺度上，羅佳等[8]以湖南省岳陽市平江縣為例，對(duì)不同混交林模式下森林水源涵養(yǎng)能力進(jìn)行了研究，得出林分樹種組成，林下灌草層蓋度以及枯落物生物量對(duì)森林水源涵養(yǎng)能力有較大影響；在土壤類型、物理性質(zhì)等小尺度方面，潘春翔等[9]對(duì)湖南烏云界自然保護(hù)區(qū)4種典型植被土壤層水源涵養(yǎng)能力進(jìn)行了研究，得出土壤蓄水容量是評(píng)價(jià)森林生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)能力的核心指標(biāo)。但是對(duì)于人工經(jīng)濟(jì)果林與天然林在水源涵養(yǎng)方面差異性的研究較少。由于人工經(jīng)濟(jì)果林其枯落物厚度、本身性質(zhì)普遍與天然林不同，其地表枯落物覆蓋度、分解狀況不同，進(jìn)而導(dǎo)致枯落物對(duì)水分的截留、攔蓄能力不同，且人工經(jīng)濟(jì)果林受人為干擾活動(dòng)較大，例如施肥、剪枝、摘果等活動(dòng)，導(dǎo)致林下土壤結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，進(jìn)而引起土壤持水性能和下滲能力變化[10]。因此探究不同天然林和人工經(jīng)濟(jì)果林枯落物層和土壤層持水性能對(duì)于森林水源涵養(yǎng)能力的研究具有重要意義。

贛南丘陵區(qū)作為中國東南部生態(tài)安全屏障的重要組成部分，對(duì)于維護(hù)地區(qū)森林水源、減少水土流失和加強(qiáng)森林植被修復(fù)方面發(fā)揮著重要作用[11]。楠木林和毛竹林作為贛南丘陵地區(qū)主要的森林類型，具有重要的水源涵養(yǎng)功能，可以有效的調(diào)節(jié)、改善當(dāng)?shù)氐乃戳髁亢退|(zhì)。但是，由于該地區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，地形復(fù)雜，生態(tài)多樣性易遭到破壞，造成該區(qū)域不同地段水源涵養(yǎng)功能差異性的特點(diǎn)[12]。崇義縣作為贛南丘陵地區(qū)的一個(gè)重要地段，由于該區(qū)域長期不當(dāng)?shù)纳止芾砟Ｊ?，大量天然林被人工種植的單一經(jīng)濟(jì)林種所代替，嚴(yán)重破壞了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)平衡，使得該區(qū)域水土流失嚴(yán)重[13]。因此，本文選取江西省贛州市崇義縣兩種主要天然林：楠木林和毛竹林，以及兩種典型人工經(jīng)濟(jì)果林：臍橙林和茶林，分析不同天然林和人工經(jīng)濟(jì)果林枯落物層和土壤層水源涵養(yǎng)功能，進(jìn)一步明確不同林分類型水源涵養(yǎng)功能的差異性，為贛南丘陵地區(qū)水源涵養(yǎng)功能和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的恢復(fù)提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于崇義縣境內(nèi)，介于116°15′—116°48′E，25°24′—25°55′N，境內(nèi)山脈交錯(cuò)縱橫，地勢(shì)呈西南高，東北低，屬于南方丘陵山地地貌類型。該區(qū)域?qū)僦衼啛釒Ъ撅L(fēng)濕潤區(qū)，四季分明，雨量充沛，年日照時(shí)間為1 322 h，年平均氣溫為19 ℃，極端最低溫度為-3.4 ℃，極端最高溫度為39.6 ℃，無霜期為291～320 d，年平均降水量為1 800～2 000 mm，年降雨量多集中在4—8月，占年總降雨量的65%。該區(qū)域巖性以含粘性土碎石礫為主，主要土壤類型為紅壤土，大部分土層較薄，抗蝕能力差，自然肥力較低。研究區(qū)栽植的果木經(jīng)濟(jì)林主要有臍橙(Citrussinensis)、茶(Camelliasinensis)、柑橘(Citrusreticulata)等，均為水平梯田種植，且林下植被稀少。自然植被類型以喬木和灌木為主，主要喬木有楠木(Phoebezhennan)、毛竹(Phyllostachysheterocycla)、馬尾松(Pinusmassoniana)等，大多為坡面生長，林下草本植被較為豐富，其中楠木林下草本植被有狗尾草(Setariaviridis)、雀稗(Paspalumthunbergii)、五節(jié)芒(Miscanthusfloridulus)等，毛竹林下草本植被有粉蕨(Onychiumsiliculosum)、油草(Leptochloachinensis)、雀稗(Paspalumthunbergii)等。主要灌木有杜鵑(Rhododendronsimsii)、吊鐘花(Fuchsiahybrida)、木芙蓉(Hibiscusmutabilis)等。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置與調(diào)查

于2019年6月對(duì)江西省崇義縣境內(nèi)森林植被進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，選取兩種經(jīng)濟(jì)果林(臍橙林和茶林)，以及兩種天然林(楠木林和毛竹林)作為研究對(duì)象。其中臍橙林、楠木林、毛竹林樣地位于龍勾鄉(xiāng)，茶林樣地位于上堡鄉(xiāng)。4種林地母質(zhì)、海拔、坡度、坡向等立地因子基本保持一致。經(jīng)濟(jì)果林整地方式均為水平梯田，其施肥、除草周期為每年2次。楠木林和毛竹林均為純林，樣地中無其他喬木和灌木樹種。在每種林地各設(shè)置2個(gè)20 m×20 m標(biāo)準(zhǔn)樣地，并對(duì)其每木檢尺，記錄海拔、坡度、坡向、林齡、郁閉度、林分密度、樹高、胸徑、冠幅、土壤類型、林下植被和樹種組成。各標(biāo)準(zhǔn)地基本概況見表1。

表1 贛南丘陵區(qū)不同林分類型標(biāo)準(zhǔn)地概況

2.2 枯落物蓄積量與持水能力測(cè)定

在上述每個(gè)樣地中按照坡上、坡中、坡下設(shè)置3個(gè)面積50 cm×50 cm枯落物樣方，根據(jù)枯枝落葉的分解程度，將枯落物層分成未分解層和半分解層，分別對(duì)其厚度進(jìn)行測(cè)量，然后將枯落物裝入塑料袋中密封，并迅速稱重記錄。此后帶回實(shí)驗(yàn)室用烘箱烘干至恒重，并再次稱重記錄，計(jì)算出枯落物層自然含水率。采用水浸法測(cè)定4種林分枯落物的持水量和持水速率，各林分枯落物取25 g放入水中浸泡，分別在0.5，1，2，4，6，8，10，12，24 h對(duì)枯落物的重量進(jìn)行測(cè)定，從而計(jì)算出各林分類型枯落物持水量、持水速率、最大持水量、最大持水速率以及枯落物吸水速率[14-15]。計(jì)算公式如下：

Smax=(Ms-M0)×100

Qmax=(Ms-M0)/A×100

V=(Ms-M0)/t×1 000 000

(1)

式中：Smax為枯落物最大持水率(%);Qmax為枯落物最大持水量(t/hm2);V為枯落物吸水速率〔g/(hm2·h)〕;Ms為枯落物浸水24 h后質(zhì)量(g);M0為枯落物烘干質(zhì)量(g);A為枯落物樣方面積(m2);t為浸水時(shí)間(h)。

2.3 枯落物攔蓄量測(cè)定

枯落物對(duì)降雨的最大攔蓄量可以通過蓄積量、最大持水率、自然持水率計(jì)算出來，但由于最大攔蓄量并不能體現(xiàn)枯落物對(duì)降雨的真實(shí)攔蓄情況，因此還需計(jì)算枯落物的有效攔蓄量[16]，計(jì)算公式如下：

Wmax=(Smax-S0)×C

W=(0.85Smax-S0)×C

(2)

式中：Wmax,W為枯落物最大攔蓄量和有效攔蓄量(t/hm2);S0為自然含水率(%);C為枯落物蓄積量(t/hm2)。

2.4 土壤層物理性質(zhì)測(cè)定

土壤容重和孔隙度是反映土壤水文物理特征的兩個(gè)重要指標(biāo)。土壤孔隙度決定著土壤透氣性能的強(qiáng)弱，土壤毛管孔隙中所儲(chǔ)存的水分主要用于維持森林植被自身生長發(fā)育，而林地水源涵養(yǎng)能力的大小主要取決于非毛管孔隙度[17]。通常認(rèn)為，土壤容重越小，則土質(zhì)越為疏松，其對(duì)于水分的吸收、降水的截留以及減緩地表徑流的能力越為明顯[18]。為此，本研究在每種林分標(biāo)準(zhǔn)地上、中、下坡的中心位置選取3個(gè)具有代表性的采樣點(diǎn)挖取土壤剖面，用100 cm3環(huán)刀在每個(gè)剖面按0—10，10—20，20—30 cm土層深度分層取樣(每個(gè)土層重復(fù)取3次樣)，帶回實(shí)驗(yàn)室用烘干至恒重，從而計(jì)算出土壤容重，用環(huán)刀浸泡法測(cè)定土壤飽和持水量、毛管孔隙度、總孔隙度[19]。土壤層持水能力計(jì)算公式：

Wa=10 000PaH
Wb=10 000PbH

(3)

式中：Wa,Wb分別為土壤有效持水量和土壤最大持水量(t/hm2);Pa,Pb分別為土壤非毛管孔隙度和總孔隙度(%);H為土層深度(m)。

2.5 土壤入滲測(cè)定

土壤層是森林生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)的重要組成部分，其持水能力的強(qiáng)弱對(duì)地表徑流、壤中流以及地下水補(bǔ)給有著直接的影響[20-21]。本研究采用雙環(huán)法[22]對(duì)土壤下滲速率進(jìn)行測(cè)定，在每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地上、中、下坡選取3個(gè)樣點(diǎn)進(jìn)行入滲試驗(yàn)。根據(jù)各樣地實(shí)際情況，選用的內(nèi)環(huán)和外環(huán)直徑分別為20 cm和35 cm，環(huán)高均為25 cm，將雙環(huán)打入土壤5 cm深，保持同一圓心，向內(nèi)外環(huán)同時(shí)注水，并使水層保持同一高度，為10 cm，避免側(cè)向滲流，利用量筒均勻供水，且必須隨時(shí)保持內(nèi)外環(huán)水層高度為10 cm，記錄單位時(shí)間內(nèi)內(nèi)環(huán)所消耗的水量。每個(gè)樣點(diǎn)作3次重復(fù)的入滲試驗(yàn)，所得結(jié)果取平均值。土壤初滲速率、穩(wěn)滲速率計(jì)算公式如下：

Va=Qa/ta
Vb=Qb/tb

(4)

式中：Va,Vb分別為土壤初滲速率和土壤穩(wěn)滲速率(mm/min);Qa,Qb分別為最初時(shí)間段內(nèi)入滲量和穩(wěn)滲時(shí)間段內(nèi)入滲量(mm);ta,tb分別為初滲時(shí)間和穩(wěn)滲時(shí)間(min)。

2.6 水源涵養(yǎng)功能評(píng)價(jià)

采用熵權(quán)法[23]對(duì)不同林分類型各個(gè)因子進(jìn)行量化，在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)下對(duì)4種林分類型水源涵養(yǎng)功能進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

(1) 依據(jù)以下公式計(jì)算不同林分各指標(biāo)的信息熵。第i指標(biāo)的熵值為：

(5)

K=1/lnm

式中：Hi為熵值,如果pij=0,則定義PijlnPij=0,Rij為標(biāo)準(zhǔn)化后指標(biāo)值；m為林分類型；n為評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)。

(2) 根據(jù)以下公式計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重Wi

(6)

(3) 各林分水源涵養(yǎng)能力綜合評(píng)價(jià)值Kj

(7)

3 結(jié)果與分析

3.1 枯落物厚度及蓄積量

研究區(qū)4種林分類型枯落物厚度介于2.6～5.3 cm，最大為楠木林，其次為臍橙林，最小為毛竹林。4種林分類型枯落物蓄積量范圍為9.19～16.70 t/hm2，以楠木林最大，茶林最小(表2)。從各林分不同層次來看，4種林分半分解層枯落物蓄積量均大于未分解層枯落物蓄積量，其中楠木林半分解層占比最大(67.60%)，其次依次為茶林(63.76%)>毛竹林(53.05%)>臍橙林(52.86%)，由此可見，半分解層枯落物為整個(gè)林分枯落物蓄積量的主要來源。

表2 不同林分類型枯落物蓄積量

3.2 枯落物水文效應(yīng)

3.2.1 枯落物最大持水量 如圖1所示，研究區(qū)4種林分枯落物最大持水量總和范圍為13.43～31.02 t/hm2，其最大持水量大小排序?yàn)椋洪玖?31.02 t/hm2)>毛竹林(18.36 t/hm2)>臍橙林(17.52 t/hm2)>茶林(13.43 t/hm2)，楠木林的最大持水量與其他3種林分存在明顯差異。各林分最大持水率，以楠木林最大(184.50%)，臍橙林最小(129.94%)。各林分自然含水率均值介于44.29%～68.90%，最大為楠木林，最小為茶林。

注：圖中不同小寫字母表示同一分解層不同林分間差異顯著(p<0.05)。下同。

從各林分不同層次來看，未分解層和半分解層枯落物最大持水量范圍分別為4.48～9.62 t/hm2,8.95～21.40 t/hm2，且均以楠木林最大，茶林最小。此外，可以看出，無論是未分解層還是半分解層枯落物最大持水量，都與林分整體枯落物最大持水量總體趨勢(shì)保持一致。

3.2.2 枯落物持水過程 枯落物的持水過程存在一定的規(guī)律，枯落物持水量隨著浸水時(shí)間的增加而逐漸增大，在0—2 h內(nèi)是枯落物吸水最快的階段，隨后在2—12 h之間枯落物持水量持續(xù)增加，但其增加幅度不斷減小，最后持水量趨于穩(wěn)定，吸水過程基本停止，枯落物持水量達(dá)到飽和狀態(tài)。從林分不同層次來看，4種林分未分解層與半分解層枯落物持水量變化過程有所差異，未分解層持水量大小排序?yàn)椋洪玖?毛竹林>臍橙林>茶林；半分解層持水量大小排序?yàn)椋洪玖?毛竹林>茶林>臍橙林(圖2)。

圖2 不同林分枯落物持水量、吸水速率與浸水時(shí)間關(guān)系

對(duì)0—24 h之間4種林分枯落物各層持水量與浸泡時(shí)間的關(guān)系進(jìn)行回歸分析，得出該時(shí)間段內(nèi)持水量與浸泡時(shí)間之間存在如下關(guān)系(表3)：Q=alnt+b。式中：Q為枯落物持水量(g/kg)；t為浸泡時(shí)間(h)；a為方程系數(shù)；b為方程常數(shù)項(xiàng)。

3.2.3 枯落物吸水速率 4種林分枯落物吸水速率與浸水時(shí)間之間的變化規(guī)律基本保持一致，二者之間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。在枯落物室內(nèi)浸泡試驗(yàn)開始時(shí)，枯落物的吸水速率處于最快的階段，之后隨著時(shí)間的推移，其吸水速率開始呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，尤其是在0—2 h之間，吸水速率急劇下降，隨后在2—12 h內(nèi)，枯落物吸水速率下降幅度明顯減緩，到24 h時(shí)枯落物持水量呈飽和狀態(tài)而不再吸水，吸水速率趨近于0(圖2)。從各林分不同層次來看，4種林分未分解層和半分解層吸水速率動(dòng)態(tài)變化稍有差異，未分解層吸水速率大小排序?yàn)椋洪玖?毛竹林>臍橙林>茶林；半分解層吸水速率大小排序?yàn)椋洪玖?毛竹林>茶林>臍橙林。對(duì)4種林分枯落物吸水速率與浸水時(shí)間進(jìn)行回歸分析，二者之間的擬合模型為：V=Ktn，式中V為枯落物吸水速率〔g/(kg·h)〕，K為方程系數(shù)，t為浸水時(shí)間(h)，n為指數(shù)。各林分?jǐn)M合方程如表3所示。

表3 不同林分枯落物持水量、吸水速率與浸水時(shí)間的關(guān)系

3.2.4 枯落物攔蓄能力 如圖3所示，4種林分未分解層和半分解層最大攔蓄量分別為3.46～6.67 t/hm2,5.54～12.00 t/hm2，均以楠木林最大，茶林最?。?種林分未分解層和半分解層有效攔蓄量分別為2.78～5.32 t/hm2,4.21～8.76 t/hm2，均為楠木林最大，茶林最小。

圖3 不同林分枯落物的最大攔蓄量、有效攔蓄量

3.3 土壤層水文效應(yīng)

3.3.1 土壤物理性質(zhì)及持水性研究 由表4可知，4種林地土壤容重動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)均是隨著土層深度的增加而增大，從土壤容重均值來看，臍橙林地土壤容重最大(1.22 g/cm3)，毛竹林地最小(1.03 g/cm3)；土壤總孔隙度均值范圍為44.78～58.02%，以楠木林最大，茶林最??；而非毛管孔隙度與土壤有效持水量緊密相關(guān)，其大小排序?yàn)椋洪玖?毛竹林>臍橙林>茶林，4種林分有效持水量大小排序與非毛管孔隙度相同，表現(xiàn)為楠木林最大(100.50 t/hm2)，茶林最小(57.98 t/hm2)。4種林地土壤最大持水量范圍為447.76～580.17 t/hm2，以楠木林最大，茶林最小。

表4 不同林分土壤物理性質(zhì)及持水量

3.3.2 土壤滲透性能 由表5可知，4種林分土壤初滲速率大小范圍為7.18 ～18.76 mm/min，以毛竹林最大，臍橙林最小。土壤入滲試驗(yàn)開始后，隨著入滲時(shí)間的延長，土壤入滲速率呈不斷減小趨勢(shì)，最后速率趨近于穩(wěn)定，各林地土壤穩(wěn)滲速率大小范圍為0.86～5.27 mm/min，以毛竹林最大，臍橙林最小。從達(dá)到穩(wěn)滲的時(shí)間來看，4種林分土壤達(dá)到穩(wěn)滲所需時(shí)間是有所不同的，楠木林達(dá)到穩(wěn)滲所需時(shí)間最長為25 min，臍橙林所需時(shí)間最短12 min。通對(duì)林地土壤入滲時(shí)間和入滲速率進(jìn)行擬合分析，得出二者之間存在較好的冪函數(shù)關(guān)系：f=at-b(R2>0.91)。式中：f為入滲速率(mm/min)；a,b為常數(shù)；t為入滲時(shí)間(min)。

表5 不同林分類型土壤滲透速率及擬合方程

3.4 水源涵養(yǎng)能力綜合評(píng)價(jià)

3.4.1 不同森林類型水源涵養(yǎng)能力評(píng)價(jià)指標(biāo) 為了能夠更加直觀的對(duì)不同水源涵養(yǎng)林和人工經(jīng)濟(jì)果林的水源涵養(yǎng)能力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，本文利用熵權(quán)法選擇枯落物層和土壤層的指標(biāo)進(jìn)行比較評(píng)價(jià)。其中枯落物層水文效應(yīng)指標(biāo)選擇3個(gè)：枯落物蓄積量、最大持水量、有效攔蓄量(3個(gè)指標(biāo)均取總量)；土壤層水文效應(yīng)指標(biāo)選擇5個(gè)：土壤容重、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、最大持水量、穩(wěn)滲速率(5個(gè)指標(biāo)均取3個(gè)土壤層的平均值)。

3.4.2 構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)矩陣并計(jì)算權(quán)重值 將4種林分水源涵養(yǎng)能力8個(gè)指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到新的標(biāo)準(zhǔn)矩陣，再根據(jù)公式(5)計(jì)算得到各指標(biāo)的信息熵，最后通過公式(6)計(jì)算得到各指標(biāo)的權(quán)重值(表6)。從各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重占比來看，對(duì)水源涵養(yǎng)能力影響比較大的指標(biāo)有土壤穩(wěn)滲速率(32.1%)、枯落物最大持水量(23.2%)、枯落物有效攔蓄量(19.2%)以及枯落物蓄積量(11.7%)，權(quán)重值排序依次為：土壤穩(wěn)滲速率>枯落物最大持水量>枯落物有效攔蓄量>枯落物蓄積量>土壤非毛管孔隙度>土壤毛管孔隙度>土壤容重>土壤最大持水量。故當(dāng)我們對(duì)林分水源涵養(yǎng)能力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)更多考慮土壤穩(wěn)滲速率、枯落物蓄積量、枯落物最大持水量以及枯落物有效攔蓄量。各林分水源涵養(yǎng)能力綜合評(píng)價(jià)值(表6)，大小排序?yàn)椋洪玖?36.256)>毛竹林(28.314)>茶林(17.732)>臍橙林(17.616)。

表6 不同林分水源涵養(yǎng)綜合評(píng)價(jià)權(quán)重值

4 討論與結(jié)論

4.1 討 論

(1) 森林枯落物厚度以及蓄積量是決定森林水源涵養(yǎng)能力高低的重要因素，不同林分枯落物的厚度及蓄積量有所差別，其蓄積量多少與植被生長情況、人為活動(dòng)、枯落物特性和分解狀況等因素密切相關(guān)[24-25]。本研究表明，楠木林枯落物層蓄積量遠(yuǎn)大于兩種人工經(jīng)濟(jì)果林，產(chǎn)生這種結(jié)果的原因，可能是由于不同林分根系的生長狀況不同，楠木林相比于其他兩種經(jīng)濟(jì)果林繁殖能力更強(qiáng)，發(fā)達(dá)的根系上能形成密集的莖葉層，枯落物的歸還量大[26]。加之臍橙林和茶林受人為干擾活動(dòng)較大，容易遭受破壞，造成林下枯落物體積相對(duì)較低。而毛竹林枯落物層蓄積量小于臍橙林，僅比茶林略大，這與不同林分枯落物特性有關(guān)，竹葉質(zhì)薄柔軟且較易分解，而臍橙葉較之竹葉寬厚狹長，且質(zhì)地堅(jiān)韌[27]。在枯落物層持水性能方面，各林分半分解層枯落物最大持水量和吸水速率均是大于未分解層，可能是由于半分解層枯落物蓄積量明顯高于未分解層[28]。從各林分整體來看，兩種天然林楠木林、毛竹林與兩種人工經(jīng)濟(jì)果林臍橙林、茶林相比，具有最大持水量、最大攔蓄量和有效攔蓄率高等特點(diǎn)。造成這種情況的主要原因可能是楠木林和毛竹林自然含水率較高，在枯落物處于風(fēng)干狀態(tài)下，其最大持水能力以及吸水性能相比于兩種人工經(jīng)濟(jì)果林較強(qiáng)，另外這與不同林分林齡、枯落物特性以及蓄積量也有關(guān)[29]。

(2) 不同林分類型其土壤水文物理特征存在差異，這與不同林分枯落物蓄積量、枯落物分解狀態(tài)以及林分地下根系生長狀態(tài)有很大關(guān)系。研究結(jié)果表明，在0—30 cm土層之內(nèi)，4種林分類型土壤容重均隨土層深度的增加而增大，非毛管孔隙度隨土層深度的增加而減小，這與趙磊等[30]眾多學(xué)者的研究結(jié)果相一致。此外，由于兩種人工經(jīng)濟(jì)果林受人為活動(dòng)干擾較大，如剪枝、摘果等活動(dòng)，土壤表層被頻繁踐踏，從而導(dǎo)致林地土壤板結(jié)緊實(shí)，土壤容重變大。土壤最大持水量和有效持水量取決于土壤毛管孔隙度和非毛管孔隙度[31]。研究證實(shí)，楠木林和毛竹林的土壤層持水能力較強(qiáng)，其土壤最大持水量、有效持水量以及滲透速率均大于兩種人工經(jīng)濟(jì)果林表現(xiàn)為最差。出現(xiàn)這種情況的主要原因可能是兩種天然林具有較為發(fā)達(dá)的根系結(jié)構(gòu)，能夠顯著的改善土壤的孔隙狀況。另外，由于兩種人工經(jīng)濟(jì)果林林下植被和枯落物稀少，對(duì)地表土壤缺乏保護(hù)，不能有效減緩降水和地表徑流對(duì)表層土壤的侵蝕，造成土壤結(jié)構(gòu)破壞，土壤板結(jié)，導(dǎo)致土壤滲透速率降低。

4.2 結(jié) 論

本文主要研究了贛南丘陵區(qū)4種不同林分的枯落物層和土壤層的水源涵養(yǎng)能力，分別分析了枯落物最大持水量，枯落物有效攔蓄量，土壤容重，毛管孔隙度、穩(wěn)滲速率等指標(biāo)與土壤水源涵養(yǎng)能力的相互關(guān)系，結(jié)果表明：

(1) 贛南丘陵區(qū)臍橙林和茶林的種植同時(shí)降低了枯落物層和土壤層的水源涵養(yǎng)能力，造成了整體區(qū)域水源涵養(yǎng)能力的大幅度降低。

(2) 土壤穩(wěn)滲速率，枯落物最大持水量，枯落物有效攔蓄量3個(gè)指標(biāo)對(duì)區(qū)域的水源涵養(yǎng)能力的貢獻(xiàn)最顯著。因此，為充分提升贛南丘陵區(qū)森林水源涵養(yǎng)能力，應(yīng)合理規(guī)劃人工經(jīng)濟(jì)果林種植，加強(qiáng)對(duì)經(jīng)濟(jì)果林林下植被、枯落物層和土壤層的保護(hù)，減少對(duì)天然林的破壞，為該區(qū)域構(gòu)建結(jié)構(gòu)合理的森林生態(tài)系統(tǒng)。