周凌峰, 戴矜君, 黃艷萍, 張幸幸, 李紫葉, 韓琳, 章陳菲, 郭雅欣 , 涂志華,*

9種景觀植物枯落物層及其土壤層水文效應(yīng)

周凌峰1,2,3, 戴矜君4, 黃艷萍1, 張幸幸1, 李紫葉1, 韓琳1, 章陳菲1, 郭雅欣1, 涂志華1,2,3,*

1. 海南大學(xué)林學(xué)院熱帶特色林木花卉遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 海南 570228 2. 海南省熱帶珍稀名貴樹種工程研究中心, 海南 570228 3. 海南五指山森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站, 海南 570228 4. 海南省水文水資源勘測局, 海南 570203

為了研究海南大學(xué)儋州校區(qū)內(nèi)景觀植物枯落物層和土壤層水文效應(yīng), 以利于景觀植物配置更加合理, 以9種常見景觀植物作為研究對(duì)象, 采用室內(nèi)浸泡法、環(huán)刀法對(duì)不同景觀植物枯落物層和土壤層水文功能進(jìn)行定量研究。結(jié)果表明: (1)不同種植物未分解層枯落物最大持水量變化范圍為1.52—2.76 g·g-1, 表現(xiàn)為菠蘿蜜>吊瓜樹>黃葛樹>小葉榕>大紅風(fēng)鈴木>白蘭>高山榕>南洋杉>印度榕。(2)枯落物未分解層持水量在浸水時(shí)間4 h內(nèi)迅速增大, 在浸水12 h時(shí)基本達(dá)到飽和?？萋湮锍炙颗c浸水時(shí)間呈對(duì)數(shù)關(guān)系(2>0.93); 枯落物在浸水2 h內(nèi)吸水速率變化最大, 6 h吸水速率明顯減緩, 枯落物吸水速率與浸水時(shí)間呈明顯冪函數(shù)關(guān)系(2>0.86)。(3)不同種景觀植物表層土壤容重均值變化范圍為1.45—1.67 g·cm-3, 總孔隙度變化范圍為27.70%—42.54%, 土壤有效持水量變化范圍為17.94—56.93 t·hm-2, 土壤層持水能力表現(xiàn)為吊瓜樹>高山榕>小葉榕>印度榕>菠蘿蜜>黃葛樹>大紅風(fēng)鈴木>南洋杉>白蘭。(4)不同種景觀植物土壤層初滲速率為0.4—3.25 mm·min-1, 穩(wěn)滲速率為0.15—1.75 mm·min-1, 土壤入滲時(shí)間和入滲速率呈冪函數(shù)關(guān)系(2>0.90)。綜合9種景觀植物枯落物層和土壤層水文效應(yīng)表明吊瓜樹、菠蘿蜜水源涵養(yǎng)能力較好, 建議校園景觀植物可優(yōu)先配置吊瓜樹、菠蘿蜜等植物。

景觀植物; 枯落物層; 土壤層; 水文效應(yīng)

0 前言

景觀植物在校園綠化建設(shè)中具有美化作用, 校園景觀植物的合理搭配及配置發(fā)揮著涵養(yǎng)水源、保持水土、改善小氣候等方面的生態(tài)效益[1-5]。林冠層、枯落物層、土壤層是森林生態(tài)系統(tǒng)中垂直結(jié)構(gòu)上的三個(gè)主要功能層, 枯落物層和土壤層作為森林涵養(yǎng)水源的主體在發(fā)揮水文生態(tài)功能中起到重要作用[3,6]?？萋湮飳幼鳛樗男?yīng)的第二層, 具有截持降水、防止土壤濺蝕、攔截地表徑流、抑制表層土壤水分蒸發(fā)、增強(qiáng)土壤抗蝕性的功能; 其分解層所產(chǎn)生的土壤腐殖質(zhì)和有機(jī)質(zhì)也能夠起到改善土壤結(jié)構(gòu), 增強(qiáng)土壤入滲性能的作用[5,8], 提高土壤持水能力[7]。土壤層作為水文效應(yīng)的主要作用層, 是水分貯存的主要場所, 降雨沿表層土壤孔隙入滲形成土壤貯水和地下徑流, 通過對(duì)降雨的再分配從而實(shí)現(xiàn)涵養(yǎng)水源功能[9]。因此,開展枯落物持水、土壤蓄水能力的研究具有十分重要的理論與實(shí)踐意義。目前, 對(duì)海南大學(xué)儋州校區(qū)內(nèi)藥用、香料、蝶形花科等植物以及種子、寄生、藤本類植物等方面已開展了相關(guān)研究[24-29], 而對(duì)于不同植物枯落物及土壤水源涵養(yǎng)功能的研究較為欠缺, 制約著深入認(rèn)識(shí)景觀植物發(fā)揮水土保持生態(tài)功能。因此, 本文以海南大學(xué)儋州校區(qū)內(nèi): 木蘭科的白蘭()、?？频狞S葛樹()、小葉榕()、菠蘿蜜()、印度榕()、高山榕()、紫葳科的大紅風(fēng)鈴木()、吊瓜樹()以及南洋杉科的南洋杉()共9種植物為研究對(duì)象, 通過對(duì)比分析其林下枯落物層和土壤層的水文效應(yīng), 意在揭示9種不同景觀植被枯落物層和土壤層水文效應(yīng)特征, 為校園內(nèi)景觀植物配置提供支撐。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于海南省儋州市那大鎮(zhèn)寶島新村(109°49′—109°50′E, 19 °50′—19°51′N), 海拔120—130 m。屬于熱帶濕潤季風(fēng)氣候, 年均降雨量1600—1800 mm, 年均氣溫23.5 ℃左右, 土壤類型主要為磚紅壤, 質(zhì)地粘重。校區(qū)歷史悠久, 氣候宜人, 校內(nèi)景觀植被豐富, 林下草本主要為狗牙根()、中華結(jié)縷草()、海雀稗()等。于2020年12月—2021年1月, 在海南大學(xué)儋州校區(qū)內(nèi)選取白蘭等9種植物作為研究對(duì)象, 對(duì)林木進(jìn)行每木檢尺, 測量胸徑、樹高、冠幅等, 并記錄樹種所處海拔(不同植物基本概況見表1)。

2 研究方法

2.1 枯落物持水性能測定

收集不同植物林下未分解層枯落物于密封袋中并做好標(biāo)記帶回實(shí)驗(yàn)室, 采用室內(nèi)浸泡法測定9種植物枯落物的持水量和吸水速率。具體做法: 將林下收集的未分解層枯落物帶回實(shí)驗(yàn)室75 ℃烘干至恒重, 對(duì)烘干后的各組樣品進(jìn)行定量, 定量為10 g, 稱量后的樣品裝入尼龍網(wǎng)袋浸入水中, 分別在浸泡0.25, 0.5, 1, 2, 4, 6, 12, 24 h時(shí)取出控干, 至枯落物不滴水為止, 迅速稱其質(zhì)量并做好記錄。將稱重得到的濕質(zhì)量, 去除烘干質(zhì)量, 得到浸泡不同階段的持水量。該值與浸水時(shí)間之比即為吸水速率, 研究枯落物的持水量、吸水速度及吸水過程。最大持水量通常用枯落物經(jīng)過24 h吸水后的持水量表示, 最大持水率為最大持水量與干質(zhì)量之比, 枯落物最大持水量, 最大持水率計(jì)算公式[20]為:

表1 9種植物基本概況

Wmax)=(24-1)/1(1)

Rmax)=(24-1)/1×100% (2)

式中:Rmax)為最大持水率(%);Wmax)為最大持水量(g·g-1);24為浸水24 h后的重量;1為烘干重量(10 g)。

2.2 土壤水分物理性質(zhì)測定

在不同植物的林冠下, 用100 cm3環(huán)刀在表層土壤(0—20 cm)取原狀土, 具體取樣方法為: 以樹干為圓心按照半徑1 m、2 m分別取4個(gè)環(huán)刀, 在半徑1 m處按照東南西北四個(gè)方向布置, 在半徑2 m處按照東北、西北、東南、西南四個(gè)方向取樣。采用環(huán)刀法測定土壤容重、總孔隙度、非毛管孔隙度、毛管孔隙度等物理性質(zhì)。采用烘干法測定土壤含水量。土壤涵養(yǎng)水源及水文調(diào)節(jié)功能的重要指標(biāo)就是土壤持水能力, 受土壤孔隙大小和數(shù)量的影響?？偪紫抖仁潜硎咀畲蟪炙芰Φ闹笜?biāo),毛管持水能力可表現(xiàn)土壤實(shí)際的持水能力,非毛管持水能力則是反映土壤滲透能力的指標(biāo),非毛管貯水代表有效貯水能力, 土壤蓄水性能計(jì)算公式[21]為:

=10000(3)

式中:為土壤持水力 (t·hm-2);為土壤層厚度 (m);為孔隙度 (%) 。

2.3 土壤入滲性能測定

采用環(huán)刀法進(jìn)行土壤入滲實(shí)驗(yàn), 將取回的環(huán)刀浸水至飽和后, 去頂蓋后上方套一新環(huán)刀, 用防水膠布封好后用熔蠟粘合, 嚴(yán)防從接口處漏水, 將接合的環(huán)刀放到漏斗上, 漏斗下面承接有燒杯, 往上面的空環(huán)刀中加水,水層厚5 cm, 記錄單位時(shí)間內(nèi)所消耗的水量[23]。

2.4 數(shù)據(jù)處理和分析

利用SPSS25.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析, 采用單因素方差分析不同植物枯落物持水能力和土壤持水能力的差異顯著性, 利用最小顯著差異法進(jìn)行多重比較分析(=0.05), 采用Origin8.0軟件制圖。

3 結(jié)果和分析

3.1 枯落物水文效應(yīng)

3.1.1 枯落物最大持水量

如表2所示, 不同種植物未分解層枯落物最大持水量存在顯著差異(<0.05), 在(1.52±0.02) g·g-1—(2.76±0.11)g·g-1之間變動(dòng), 菠蘿蜜最大持水量最大, 為(2.76±0.11)g·g-1, 是同為?？频挠《乳?.8倍。不同種植物的最大持水率同樣存在顯著差異(<0.05), 其范圍在(151.80±1.56)%—(276.33±10.72)%, 從大到小依次為菠蘿蜜(276.33%)>吊瓜樹(202.10%)>黃葛樹(201.13%)>小葉榕(201.67%)>大紅風(fēng)鈴木(198.47%)>白蘭(181.27%)>高山榕(156.83%)>南洋杉(152.40%)>印度榕(151.80%)。

表2 9種植物未分解層枯落物最大持水量

注: 表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差; 不同小寫字母表示不同植物差異顯著(<0.05), 下同。

3.1.2 枯落物持水過程

由圖1可以看出, 不同種植物未分解層枯落物持水量隨時(shí)間增加變化趨勢基本一致, 在最初浸水的4 h時(shí)內(nèi)枯落物持水量增加迅速, 4—12 h內(nèi)呈現(xiàn)緩慢增長, 12 h趨于平衡達(dá)到飽和, 菠蘿蜜持水量高于其他樹種, 高山榕、印度榕以及南洋杉差異不顯著, 黃葛樹、小葉榕、大紅風(fēng)鈴木、吊瓜樹持水量變化差異不顯著, 白蘭在2 h內(nèi)持水量迅速增大, 4 h后趨于平衡達(dá)到飽和, 不同種植物的持水過程基本一致。

對(duì)9種不同植物枯落物未分解層持水量與浸水時(shí)間的關(guān)系進(jìn)行擬合, 二者呈對(duì)數(shù)函數(shù)關(guān)系:

=ln+

式中:為枯落物持水量(g);為浸泡時(shí)間(h);為方程系數(shù);為方程常數(shù)項(xiàng)。不同植物未分解層持水量與浸水時(shí)間關(guān)系式見表3

3.1.3 枯落物持水速率

枯落物的持水量與持水速率是反映枯落物持水過程的重要指標(biāo), 由圖2可以看出, 不同植物枯落物持水速率與浸水時(shí)間關(guān)系呈“逆J”形曲線變化[22], 枯落物吸水速率在最初的2 h內(nèi)最大, 2 h之后迅速下降, 2—6 h后下降趨勢呈迅速減小態(tài)勢,6—12h枯落物持水率增加的態(tài)勢趨于平穩(wěn), 至24 h逐漸趨停。不同植物初始持水速率表現(xiàn)為吊瓜樹(61.60 g·h-1)>白蘭(58.60 g·h-1)>黃葛樹(55.37 g·h-1)>小葉榕(47.69 g·h-1)>菠蘿蜜(45.65 g·h-1)>大紅風(fēng)鈴木(44.29 g·h-1)>印度榕(29.84 g·h-1)>高山榕(25.53 g·h-1)>南洋杉(21.81 g·h-1), 不同種植物枯落物在浸水初期持水速率相差顯著, 這主要與不同植物枯落物葉片大小及其生物學(xué)特性差異有關(guān), 而持水速率變化過程基本一致, 不同種植物枯落物隨著浸泡時(shí)間增長持水速率趨于一致, 這表明隨著浸泡時(shí)間的延長枯落物持水均達(dá)到飽和。

表3 9種植物未分解層枯落物持水量與浸泡時(shí)間的關(guān)系

注:為枯落物持水量(g);為浸泡時(shí)間(h)

圖1 不同植物持水量變化

Figure 1 Changes of water holding capacity of different plants

圖2 枯落物持水速率變化

Figure 2 Change in water retention rate of litter

對(duì)9種不同植物枯落物未分解層持水速度與浸水時(shí)間的關(guān)系進(jìn)行擬合, 二者呈冪函數(shù)關(guān)系:

=kt

式中:為枯落物持水速率(g·h-1);為方程系數(shù);為枯落物浸泡時(shí)間(h);為指數(shù)。不同種植物未分解層持水速度變化曲線進(jìn)行擬合所得的關(guān)系式見表4。

3.2 土壤物理性質(zhì)及水文效應(yīng)

3.2.1 土壤物理性質(zhì)

土壤容重和孔隙度是反映土壤物理性質(zhì)的重要參數(shù), 容重是土壤緊實(shí)度的指標(biāo), 反映土壤透水性、通氣性, 土壤容重小, 表明土壤疏松多孔、結(jié)構(gòu)性良好, 反之則表明土壤緊實(shí)板結(jié)而缺少團(tuán)粒結(jié)構(gòu)[10]。由表5可以看出, 不同種植物表層土容重存在顯著差異(<0.05), 保持在(1.45±0.08) g·cm-3—(1.67±0.06) g·cm-3之間, 其中大紅風(fēng)鈴木最大, 為1.67 g·cm-3, 黃葛樹(1.62 g·cm-3)、菠蘿蜜(1.60 g·cm-3)次之, 小葉榕最小為1.45 g·cm-3, 白蘭和印度榕容重均為1.55 g·cm-3?？紫抖仁峭寥乐叙B(yǎng)分、水分、空氣和微生物等的遷移通道、貯存庫和活動(dòng)場所, 是決定土壤水源涵養(yǎng)功能的重要因素, 影響著土壤的通氣透水性。由表4可知, 土壤總孔隙度從大到小依次為: 小葉榕(42.54%)>吊瓜樹(38.83%)>高山榕(30.94%)>印度榕(31.85%)>菠蘿蜜(34.61%)>黃葛樹(34.57%)>大紅風(fēng)鈴木(32.77%)>南洋杉(28.70%)>白蘭(27.70%)。土壤非毛管孔隙度則影響土壤持水能力, 非毛管孔隙度介于1.79%—5.69%, 高山榕最大, 為5.69%, 南洋杉最小, 為1.79%。

表4 9種植物未分解層枯落物持水速度與浸水時(shí)間的關(guān)系

注:為枯落物持水速率(g·h-1);為枯落物浸泡時(shí)間(h)。

3.2.2 土壤持水能力

土壤持水能力與毛管孔隙度和非毛管孔隙度緊密關(guān)聯(lián), 其大小取決了田間持水量和有效持水量, 兩者之和即為土壤最大持水量(飽和持水量)[11-12]。從表5可以看出, 小葉榕土壤最大持水量最大, 為(425.39±32.14) t·hm-2, 白蘭最小, 為(276.96±22.76) t·hm-2。非毛管孔隙度大小反映土壤有效持水量高低, 其值越大, 持水能力越強(qiáng), 土壤有效持水量最大為高山榕(58.92 t·hm-2), 最小為南洋杉(17.90 t·hm-2),白蘭和印度榕土壤有效持水量均為34.72 t·hm-2, 綜合有效持水量和最大持水量來看, 吊瓜樹有較強(qiáng)的土壤持水能力, 最大持水量26.63 mm, 有效持水量21.82 mm。

3.2.3 土壤入滲能力

土壤入滲能力是森林涵養(yǎng)水源的重要指標(biāo)。土壤滲透性好壞直接關(guān)系到地表徑流的大小, 滲透性能越好, 其涵養(yǎng)水源能力越強(qiáng), 地表徑流越少, 土壤被侵蝕的程度大大減小[22]。從表6可以看出, 不同植物土壤初滲速率和穩(wěn)滲速率相差較大, 小葉榕初滲速率最大為3.25 mm·min-1, 大紅風(fēng)鈴木初滲速率最小為0.40 mm·min-1, 小葉榕初滲速率是大紅風(fēng)鈴木初滲速率的8.13倍。隨時(shí)間推移, 土壤入滲速率逐漸減慢, 態(tài)勢趨于平穩(wěn), 直至穩(wěn)滲。9種植物林下表層土壤的穩(wěn)滲速率為0.15—1.75 mm·min-1, 其中小葉榕穩(wěn)滲速率最大為1.75 mm·min-1, 南洋杉穩(wěn)滲速率最小為0.30 mm·min-1。在入滲過程中, 黃葛樹最先在20 min達(dá)到穩(wěn)滲, 而吊瓜樹在38 min達(dá)到穩(wěn)滲。

表5 9種植物土壤水分物理性狀及持水量特征

表6 9種植物土壤入滲模型

注:為土壤入滲速率(mm·min-1);為入滲時(shí)間(min)。

圖3 土壤入滲特征

Figure 3 Soil infiltration characteristics

通過對(duì)不同種植物土壤入滲速率和入滲時(shí)間進(jìn)行擬合, 發(fā)現(xiàn)兩者之間存在較好的冪函數(shù)關(guān)系:

=at

式中:為入滲速率(mm·min-1);,為常數(shù);為入滲時(shí)間(min)。

4 討論

4.1 不同景觀植物枯落物層水文效應(yīng)

枯落物層的水源涵養(yǎng)、水土保持主要表現(xiàn)在蓄積量和持水量這兩方面,枯落物層的持水能力受到枯落物層的組成、蓄積大小以及分解情況等因素[13]。本研究表明, 不同景觀植物未分解層枯落物最大持水率介于151.80%—276.33%, 枯落物未分解層最大可吸收約為自身干重1.51—2.76倍水。菠蘿蜜的未分解層枯落物最大持水率最大, 且浸水過程中持水量變化最為顯著, 這是因?yàn)椴ぬ}蜜枯落物分解程度高, 相對(duì)其他樹種枯落物具有更好的吸水能力。高山榕和印度榕同為桑科榕屬, 其持水量線性變化基本相同, 這與二者生理特性基本一致, 未分解枯落物層性狀相似有關(guān)。南洋杉作為針葉樹種, 未分解層枯落物持水能力低于其他樹種, 這與胡淑萍等[14]發(fā)現(xiàn)闊葉林枯落物持水能力普遍高于針葉林的研究結(jié)果一致。不同種植物枯落物持水量表現(xiàn)出的差別, 主要是枯落物的現(xiàn)存蓄積量和本身的持水特性所決定的, 也受到植被類型、氣候的影響。在研究中發(fā)現(xiàn), 不同種植物未分解層枯落物的持水過程中前2 h吸水速率最大, 之后速率逐漸減緩, 最后趨于停止。通過對(duì)枯落物的持水量隨時(shí)間變化過程、持水速率隨時(shí)間變化過程進(jìn)行擬合分析, 發(fā)現(xiàn)其持水量與浸水時(shí)間符合對(duì)數(shù)函數(shù)關(guān)系:=ln+, 持水速率與浸水時(shí)間的關(guān)系符合冪函數(shù)關(guān)系:=kt, 這與張寧等[15]和周志立等[16]的研究結(jié)果一致。

4.2 不同景觀植物土壤層水文效應(yīng)

土壤孔隙度是土壤水分物理性質(zhì)中尤為重要的指標(biāo)。土壤容重是表征土壤質(zhì)量的重要參數(shù), 也是反應(yīng)土壤的密實(shí)性、透水性、通氣性的直觀指標(biāo)[17]。容重越小, 土壤結(jié)構(gòu)越疏松, 更有利于蓄水貯水, 反之土壤緊實(shí)板結(jié), 無法有效地?cái)r蓄降水。在本研究中, 不同景觀植物林下表層土壤容重介于1.45—1.67 g·cm-3之間, 以小葉榕最小, 總孔隙度則以小葉榕最大, 表明小葉榕林下表層土壤通氣透水性良好, 這可能與小葉榕根系發(fā)達(dá)、根系在土壤中生長穿插有關(guān), 同時(shí), 枯落物分解形成腐殖質(zhì)和有機(jī)質(zhì)改善了土壤結(jié)構(gòu)。南洋杉容重大, 非毛管孔隙和總孔隙小, 土壤通氣透水性差, 這可能與對(duì)南洋杉進(jìn)行修枝和林下清理踩踏使得土壤夯實(shí)板結(jié)有關(guān)。印度榕和白蘭的土壤容重、非毛管孔隙度、有效持水量基本一致, 而最大持水量則是印度榕更大, 這表明了土壤非毛管孔隙度與有效持水量緊密關(guān)聯(lián), 取決于印度榕的土壤的孔隙特性, 印度榕根系比白蘭發(fā)達(dá), 林下土壤更疏松多孔，其毛管孔隙度更大。土壤入滲能力是土壤水文調(diào)節(jié)功能和水源涵養(yǎng)的重要指標(biāo), 本研究表明不同景觀植物中, 小葉榕的初滲速率最大、大紅風(fēng)鈴木最小。小葉榕、高山榕、吊瓜樹以及印度榕初滲速率均高出其他樹種, 這主要是其土壤層的非毛管孔隙數(shù)量較多, 有利于吸收降雨并快速下滲, 土壤的滲透能力較強(qiáng), 而其他樹種的非毛管孔隙較少, 滲透性較差。對(duì)9種景觀植物土壤入滲速率與入滲時(shí)間進(jìn)行擬合, 發(fā)現(xiàn)二者呈冪函數(shù)關(guān)系:=at, 這與張引等[18]和胡靜霞等[19]的研究結(jié)果一致。

在本研究中, 綜合不同景觀植物的枯落物層和土壤表層持水能力, 可以看出涵養(yǎng)水源能力存在一定差異, ?？崎艑贅浞N相對(duì)于其他樹種在水源涵養(yǎng)能力上具有一定的優(yōu)勢, 這與其形態(tài)生理特性有著密不可分的聯(lián)系, 體現(xiàn)在該屬樹種林冠繁茂、根系發(fā)達(dá), 其林下形成獨(dú)特的小氣候, 枯落物層蓄積量更豐富, 土壤疏松多孔入滲能力強(qiáng)。吊瓜樹、菠蘿蜜也具有水源涵養(yǎng)功能, 主要是林下灌草植物茂盛, 美化校園的同時(shí)也發(fā)揮了其水土保持生態(tài)功能, 其他樹種則次之, 且吊瓜樹和菠蘿蜜樹形優(yōu)美, 枝葉翠綠, 果有芳香, 是具有較好觀賞效果的景觀植物, 因此從涵養(yǎng)水源, 保持水土以及景觀美學(xué)的方向出發(fā), 在校園的景觀配置優(yōu)化方面可增加其種植數(shù)量, 促進(jìn)校園景觀植物發(fā)揮保持水土功能。

5 結(jié)論

(1)不同景觀植物未分解層枯落物最大持水量變化范圍為1.52—2.76 g·g-1, 表現(xiàn)為菠蘿蜜>吊瓜樹>黃葛樹>小葉榕>大紅風(fēng)鈴木>白蘭>高山榕>南洋杉>印度榕, 菠蘿蜜最大持水量是印度榕的1.8倍。

(2)不同景觀植物枯落物未分解層持水量在浸水時(shí)間4 h內(nèi)迅速增大, 浸水12 h時(shí)基本達(dá)到飽和。枯落物持水量與浸水時(shí)間呈對(duì)數(shù)關(guān)系,2>0.93; 枯落物在浸水2 h內(nèi)吸水速率變化最大, 2—6 h后下降趨勢呈迅速減小態(tài)勢, 6—12 h增加態(tài)勢趨于平穩(wěn), 逐漸趨于穩(wěn)定。枯落物吸水速率與浸水時(shí)間呈冪函數(shù)關(guān)系,2>0.86。

(3)不同景觀植物表層土壤容重均值變化范圍為1.45—1.67 g·cm-3, 總孔隙度為27.70%—42.54%, 土壤有效持水量為17.94—56.93 t·hm-2, 土壤層持水能力表現(xiàn)為吊瓜樹>高山榕>小葉榕>印度榕>菠蘿蜜>黃葛樹>大紅風(fēng)鈴木>南洋杉>白蘭。

(4)不同景觀植物土壤表層初滲速率為0.4—3.25 mm·min-1, 小葉榕的初滲速率最大, 是大紅風(fēng)鈴木8.13倍, 不同種植物穩(wěn)滲速率為0.15—1.75 mm·min-1, 土壤入滲時(shí)間和入滲速率呈冪函數(shù)關(guān)系,2>0.90。

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Hydrological effects of litters and soil of nine landscape plants

ZHOU Lingfeng1,2,3, DAI Jinjun4, HUANG Yanping1, ZHANG Xingxing1, LI Ziye1, HAN Lin1, ZHANG Chenfei1, GUO Yaxin1, TU zhihua1,2,3,*

1. Key Laboratory of Genetics and Germplasm Innovation of Tropical Special Forest Trees and Ornamental Plants, Ministry of Education, College of Forestry, Hainan University, Haikou,Hainan 570228, China 2. Engineering Research Center of Rare and Precious Tree Species in Hainan Province, Haikou 570228, China 3. Wuzhishan National Long Term Forest Ecosystem Research Station, Haikou,Hainan 570228, China 4. Hainan Hydrology and Water Resources Survey Bureau, Haikou,Hainan 570223, China

A pilot study of the hydrological effects of litters layer and soil layer of landscape plants in Danzhou campus of Hainan University was made. Nine common plants (,,,,,,,and) in the campus were selected as the research objects, and the water holding function of litter layer and soil layer of different landscape plants was determined with immersion method and cutting-ring method. The results showed that: (1) The maximum water holding capacity of litters in the undecomposed layer of different tree species was about 1.52-2.76 g·g-1, in the order of>>>>>>>>. (2) The water holding capacity of the undecomposed litters increased rapidly within 4 hours and reached saturation at 12 hours. There was a logarithmic relationship between litter water holding capacity and soaking time (2> 0.93); the water absorption rate of litter changed the most in 2 hours, which was obviously slowed down at 6 h. The water absorption rate of litter showed a power function relationship with soaking time (2> 0.86). (3) The mean soil bulk density of different landscape plants varied from 1.45 g·cm-3to 1.67 g·cm-3, and the total porosity varied from 27.76% to 42.83%. The effective soil water holding capacity was about 17.90-58.92 t·hm-2. The water holding capacity of the soil layer was in the order of>>>>>>>>. (4) The initial infiltration rate of different landscape plants was about 0.4-3.25 mm·min-1, and the steady infiltration rate of different landscape plants was about 0.15-1.75 mm·min-1. A power function relation between infiltration rate and infiltration fitting time was found (2> 0.90). Considering the hydrological effects of litters layer and soil layer of 9 landscape plants, the water conservation ability ofandwas better than other vegetation types, which suggested that plants such as,could be selected priority in campus landscape plants.

landscape plants; litter layer; soil layer; hydrological effects

周凌峰, 戴矜君, 黃艷萍, 等. 9種景觀植物枯落物層及其土壤層水文效應(yīng)[J]. 生態(tài)科學(xué), 2022, 41(3): 90–97.

ZHOU Lingfeng, DAI Jinjun, HUANG Yanping, et al. Hydrological effects of litters and soil of nine landscape plants [J]. Ecological Science, 2022, 41(3): 90–97.

10.14108/j.cnki.1008-8873.2022.03.010

S715.3

A

1008-8873(2022)03-090-08

2021-03-26;

2021-05-31

海南省自然科學(xué)基金(420RC532); 海南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(319QN159); 海南大學(xué)引進(jìn)人才科研啟動(dòng)基金項(xiàng)目 (KYQD(ZR)1950)

周凌峰(1998—), 男, 海南三亞人, 碩士研究生, 研究方向?yàn)樗帘３謱W(xué)、風(fēng)景園林學(xué), E-mail: zlfxigua@163.com

涂志華(1986—), 男, 博士, 講師, 主要從事水土保持學(xué)、森林生態(tài)學(xué)等方面研究, E-mail: fjsmtzh@126.com