成都市退耕还竹地不同坡位凋落物及土壤的持水特性研究

李 科，曾小毕，李智彪，张曼夏，李 伟，王彦杰，张 林，潘开文

(l.成都市退耕还林工程管理中心，四川成都 6l003l;2.成都市林业和园林管理局，四川成都 6l003l;

3.中国科学院成都生物研究所恢复生态学重点实验室，四川成都 6l004l)

退耕还林是治理水土流失的重要措施，能有效减少水土流失、改善生态环境。竹林作为退耕还林重要的人工林类型，具有生长迅速、成材早、更新期短、生态功能强、可持续利用和适生范围广等优势，在我国退耕还林工程中发挥着重要的作用，在其适生区内已成为退耕还林人工林种类的首选［l］。成都市作为四川省退耕还林工程实施的重点市之一，截止2009年底，全市已累计完成退耕还林工程66 860 hm2，其中退耕地还林 30 727 hm2，配套荒山造林33 933 hm2，封山育林2 200 hm2。麻竹是成都市主要的退耕还林竹种之一，但尚缺乏麻竹等重要造林树(竹)种在退耕还林后的生态效益的评价研究报道。

枯枝落叶层除了可以改善土壤养分外［2］，还可作为森林植被对降雨再分配的第2个作用层，具有较土壤更多更大的孔隙，能够吸持水分，促进下渗，迟滞径流产生的时间，减轻径流侵蚀程度，并对土壤水分的补充和植物水分的供应产生影响［3］，是实现森林涵养水源、保持水土的主要作用层，是森林生态系统的重要组成部分［4］。研究表明，立地条件特别是坡位对人工林凋落物产量及土壤持水量都有影响［5］，不同坡位其土壤的化学物理性质变异明显，包括对干扰扩散、水土和养分流失等的影响。因此，研究不同坡位林下凋落物及土壤的持水特性有助于了解森林的水文生态功能，可为合理评判森林的涵养水源效益提供依据［6］，从而有助于森林的可持续经营与管理。

本文对成都市退耕还麻竹林地不同坡位条件下的凋落物及土壤的水源涵养功能进行了研究，旨在为该区域人工麻竹林的经营与管理提供基础数据。

l 研究区概况

研究区位于成都市双流县境内，为成都平原的一部分，西南至东北部为丘陵区，东南部为低山区。成土母质在平原区以全新统冲积物为主;丘陵地区以更新统老冲积物为主，局部有紫色岩层风化物，主要分布黄壤，有零星紫色土分布;山地地区以紫色岩层风化物为主，局部有更新统老冲积物，主要形成紫色土，局部有黄壤分布。气候类型为亚热带湿润季风气候，年均气温l6.2℃，年均降雨量985.l mm。

2 材料与方法

2.l 标准样地选择及设置

在对成都市退耕还麻竹林进行全面踏查的基础上，根据立地条件的不同，在退耕还林8 a的麻竹样地内分别选取坡上部、坡中部和坡下部的样地各4个(表l)，此外，在麻竹样地附近选取对照农耕地样地4个，样地统一规格为l0 m×l0 m。

表l 麻竹样地的基本特征Table l The characteristics of Dendrocalamus latiflorus plantation

2.l.l 凋落物持水特性的测定

每个样地的四角设置面积为30 cm×30 cm的小样方4个，收集样方内的凋落物并装入塑封袋内，带回实验室，并按照《森林土壤定位研究法》进行凋落物的现储量、最大持水量及饱和持水率等持水性能的测定。

2.l.2 土壤持水特性的测定

在样地内，按0 cm～20 cm和20 cm～40 cm深度挖土壤剖面，并在相应的剖面内用环刀取土样，每个层次取3个重复，带回实验室测定饱和持水量、毛管持水量、非毛管孔隙度等土壤水分物理性质。

实验数据采用单因素方差分析(ANOVA)。

3 结果与讨论

3.l 不同坡位下麻竹林地凋落物现储量及其持水特性

森林凋落物层的储水能力由凋落物数量和持水特性共同决定［7］。凋落物现存量是持水能力的基础，通常凋落物的现存量越多，持水能力越强，水源涵养功能越好［8］。凋落物的持水能力可通过其持水率来反映，而凋落物的持水率用凋落物吸收的水分与凋落物干物质量的比值来表示，以凋落物浸泡24 h后的持水率为最大持水率，其值越大，凋落物的持水能力就越强［9］。凋落物最大持水量是反映凋落物持水性能的一个重要指标，它是凋落物的最大持水率和单位面积凋落物的蓄积量之积［l0］。

麻竹林地坡中和坡下的凋落物现储量显著高于坡上，且分别比坡上的提高了30.6%和26.l%，但坡中与坡下的无显著差异;虽然坡中和坡下的凋落物最大持水率高于坡上，分别比坡上的提高了5.l%和l0.l%，但三者差异不显著;坡中和坡下的凋落物最大持水量显著高于坡上，且分别比坡上的提高了36.4%和36.8%，但坡中与坡下的无显著差异(表2)。坡下部和坡中部的麻竹林凋落物持水性各指标的差异均不显著，这表明坡中部和坡下部更有利于麻竹凋落物的生物积累和持水性能的提高，这是由于麻竹林地坡上部自身立地条件较坡中、下部差，加之地势高，上部林地人为管理也疏于坡中、下部，所以坡上部麻竹长势较坡中和下部的差(表l)，从而导致了同一林分在不同坡位下，其凋落物现存量与持水能力的不同(表2)。

表2 不同坡位下麻竹林地凋落物现储量及持水特性Table 2 The reserves and water retention characteristics of litter in Dendrocalamus latiflorus plantation on different slope positions

3.2 不同坡位下麻竹林地土壤持水特性

森林土壤是水分贮存的主要场所，林地土壤持水、蓄水性能是反应森林保持水分和涵养水源能力的重要特征之一。从土壤持水能力看，毛管孔隙中的水分可长时间地保持在土壤中，主要用于植物根系吸收和土壤蒸发;从土壤蓄水能力看，非毛管孔隙能较快容纳降水并及时下渗，涵养水源［ll］。退耕麻竹林地坡上、坡中、坡下0 cm～40 cm的土壤的饱和持水量、毛管持水量及非毛管持水量总体都显著高于农耕地(表3)，表明退耕还竹地的保持水分和涵养水源能力都得到了较好的改善，因此，从改善土壤水分物理性质的角度而言，麻竹是较好的退耕还林树(竹)种。退耕还麻竹林地坡中部、下部的土壤饱和持水量、毛管持水量及非毛管持水量都显著高于坡上部，比坡上部的提高了49%和24.0%、4l.6%和l9.0%及l0l.7%和63.8%。可见，坡中部和下部的麻竹林比坡上部的对土壤持水性能的改善效果更好，这是由于坡上部自身立地条件较坡中部和下部的差(表l)，加之凋落物现存量及其持水性能也较坡中部和坡下部的低(表2)。

表3 不同坡位下麻竹林地土壤持水特性Table 3 The water retention characteristics in the soils of Dendrocalamus latiflorus plantation on different slope positions

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