黃河三角洲不同植被類型土壤水源涵養(yǎng)功能綜合評價

趙恩輝, 吳 磊, 趙生華

(1.唐山市水利規(guī)劃設計研究院, 河北 唐山 063000; 2.北京師范大學 水科學研究院, 北京 100875; 3.中國建筑股份有限公司, 北京 100029)

森林生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)功能的實質是林冠層、枯枝落葉層以及土壤層3個作用層對降水再分配的過程和能力,起到攔蓄降水、削減洪峰、調節(jié)徑流、凈化水質等作用,是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要功能之一[1]。不同林分類型的林分組成、林冠結構、根系構型及其分布、生物學特性不同,其具有的水源涵養(yǎng)功能也有所差異[2]。土壤層是森林生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)功能的第三層,經(jīng)地表徑流入滲到土壤中的水分,一部分用于水分蒸發(fā)和植被根系吸收,一部分則存儲在土壤中或以地下徑流形式匯入地下水,體現(xiàn)森林水源涵養(yǎng)功能[3]。相關研究表明,土壤層是森林生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)功能的主要載體,其調節(jié)能力占90%以上[4]。土壤層水源涵養(yǎng)功能主要體現(xiàn)在土壤的蓄水能力和滲透能力[5],是評價土壤水分調節(jié)能力和涵養(yǎng)水源的重要指標[6],對森林生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源、保持水土、調節(jié)水分具有重要意義。土壤是水分貯存的主要場所,其貯存量和貯存方式受土壤孔隙的數(shù)量、大小及分布特征的影響[7]。土壤滲透性是評價土壤水分調節(jié)能力和林分涵養(yǎng)水源的重要指標之一[6]。因此,研究土壤蓄水能力和滲透能力對森林生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)功能具有重要意義。黃河三角洲地區(qū)地處《黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟區(qū)發(fā)展規(guī)劃》《山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)發(fā)展規(guī)劃》兩大國家戰(zhàn)略重疊地帶,地理位置優(yōu)越,開發(fā)前景廣闊,土地資源豐富。然而,黃河三角洲生態(tài)環(huán)境脆弱,土壤鹽漬化區(qū)域分布廣泛,干旱脅迫嚴重,土地生產力差,植被恢復與生態(tài)重建受到限制。研究不同植被類型土壤物理性質和水源涵養(yǎng)功能的差異,有助于黃河三角洲土壤環(huán)境質量的改善和植被恢復重建。因此,本文以黃河三角洲刺槐、柳樹、白蠟為研究對象,以無林地為對照,對比分析不同植被類型0—30 cm土層土壤容重和孔隙度、持水能力、入滲性能的變化特征及其差異,綜合評價土壤水源涵養(yǎng)功能,以期為黃河三角洲植被恢復與重建、樹種選擇以及水源涵養(yǎng)林建設提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于山東省東營市,屬黃河三角洲區(qū)域,大陸性季風氣候,年均降雨量550 mm,年均蒸發(fā)量1 800 mm,年均氣溫12.2℃,無霜期200 d。土壤主要由沖積性黃土母質發(fā)育而來,土壤質地以粉砂為主,地下水質礦化度較高,土壤鹽分主要為氯化鈉,其含鹽量0.7%左右,pH值8.7左右。研究區(qū)天然植被以蘆葦(Phragmitesaustralis)、茅草(Imperatacylindrica)、檉柳(Tamarixchinensis)等為主,人工林以刺槐(Robiniapseudoacacia)、白蠟(Fraxinuschinensis)、楊樹(Populuseuramericana)、柳樹(Salixpsammophila)等為主。

1.2 研究方法

在研究區(qū)選取刺槐、柳樹、白蠟、無林地(對照)為研究對象,3種植被類型均為人工林,林齡均為23 a,基本情況詳見表1。每種植被類型設置一個20 m×20 m樣地,每個樣地內布設3個1 m×1 m具有代表性的樣方,分別采集每個樣方0—10,10—20,20—30 cm土層范圍內的原狀土和松散土樣,用于測定土壤容重和孔隙度等土壤物理性質[8],并根據(jù)土壤孔隙度和土層深度相乘計算得到土壤持水量[9]。采用雙環(huán)入滲法測定不同植被類型土壤入滲性能。其中,雙環(huán)入滲儀的內環(huán)直徑為15 cm,外環(huán)直徑為30 cm,水頭高為5 cm。試驗結束后,整理分析并計算入滲特征指標,同時采用Horton模型〔f(t)=a+be-kt〕、通用經(jīng)驗模型〔f(t)=a+bt-n〕、Kostiakov模型〔f(t)=at-b〕、Philip模型〔f(t)=st-0.5+a〕擬合各樣地土壤水分入滲過程[10]。

表1 研究區(qū)樣地基本情況Table 1 Basic information of sample plots in the research area

采用主成分分析方法評價黃河三角洲不同植被類型土壤水源涵養(yǎng)功能。主成分分析法的原理是從多個變量中提取出少量的、抽象的指標,通過篩選指標、無量綱化、確定相關性、獲取主成分等手段評價研究對象,也可通過SPSS軟件計算主成分得分,進而分析、評價各樣地水源涵養(yǎng)功能。本文選取土壤容重(C1)、最大持水量(C2)、毛管持水量(C3)、非毛管持水量(C4)、初始入滲率(C5)、穩(wěn)定入滲率(C6)、平均入滲率(C7)作為評價指標,采用主成分分析法評價評價黃河三角洲不同植被類型土壤水源涵養(yǎng)功能。

2 結果與分析

2.1 土壤容重和孔隙度

土壤容重反映土壤結構和松緊程度的重要指標,其數(shù)值大小不僅直接影響土壤通氣能力和透水能力,還可以反映森林植被對土壤物理性質的改良效果,常用于評價森林土壤水源涵養(yǎng)功能的優(yōu)劣[11-12]。由表2可知,隨著土層深度的增大,4個樣地土壤容重均呈現(xiàn)增大趨勢,且增加幅度有所不同,刺槐和柳樹表現(xiàn)為10—20 cm和20—30 cm土層顯著大于0—10 cm(p<0.05),而白蠟和對照樣地則表現(xiàn)為3個土層均差異顯著(p<0.05)。對比4個樣地可知,0—10,10—20,20—30,0—30 cm土層土壤容重均表現(xiàn)為差異顯著(p<0.05),且對照樣地顯著大于其他3個樣地(p<0.05);刺槐、柳樹、白蠟、對照樣地0—30 cm土層土壤容重依次為1.28,1.33,1.39,1.44 g/cm3,相比于對照樣地,其他3個樣地土壤容重分別降低了11.11%,7.64%,3.47%,說明研究區(qū)采取植被恢復措施可以較好地改善土壤結構,調節(jié)土壤蓄水、透水能力,其中以刺槐的改良效果最佳。

表2 各樣地土壤容重和孔隙度Table 2 Soil bulk density and porosity with different sample plots

土壤孔隙度可以為植被提供水和空氣,由毛管孔隙度和非毛管孔隙度組成。毛管孔隙度是植被所能吸持的水分,用于植被自身的生長發(fā)育,反映了土壤蓄水能力;非毛管孔隙度則反映了土壤通氣透水的能力,主要表現(xiàn)在水源涵養(yǎng)和削減洪峰等方面[13-14]。由表2可知,土壤總孔隙度變化規(guī)律與土壤容重相反,表現(xiàn)為隨土層深度增大而減小,刺槐、柳樹、白蠟、對照樣地0—30 cm土壤總孔隙度依次為51.75%,50.10%,48.08%,46.36%,且3個樣地顯著大于對照樣地(p<0.05)。隨著土層深度的增大,毛管孔隙度逐漸增大,且同一樣地不同土層存在差異;對于不同樣地而言,柳樹樣地各個土層毛管孔隙度均顯著大于其他樣地(p<0.05)。對比4個樣地0—30 cm土層毛管孔隙度可知,柳樹最大,刺槐和對照次之,白蠟最小,但4個樣地無顯著差異(p>0.05),說明柳樹樣地土壤有效水較高,有利于植被根系吸收水分。非毛管孔隙度隨土層深度的變化規(guī)律與總孔隙度相一致,0—10 cm土層最大,10—20 cm土層次之,20—30 cm土層最小,3個土層均差異顯著(p<0.05)。對比不同樣地非毛管孔隙度可知,各土層均表現(xiàn)為刺槐顯著大于其他樣地(p<0.05),對照顯著小于其他樣地(p<0.05),而0—30 cm土層則表現(xiàn)為無顯著差異(p>0.05),其數(shù)值大小表現(xiàn)為刺槐>白蠟>柳樹>對照,說明3種植被類型土壤通氣透水性能優(yōu)于對照樣地。

2.2 土壤持水能力

土壤持水能力是評價土壤水源涵養(yǎng)功能的主要指標之一,受土壤孔隙狀況和土層深度共同決定[11]。由圖1可知,不同樣地最大持水量、毛管持水量、非毛管持水量存在一定差異。隨著土層深度的增大,4個樣地土壤最大持水量均呈現(xiàn)減小趨勢,且減小幅度不同,刺槐、柳樹、白蠟、對照樣地0—10 cm土層土壤最大持水量依次為528.13,514.93,499.54,483.04 t/hm2,20—30 cm土層則分別減小為509.44,490.74,462.14,443.45 t/hm2。毛管持水量的變化規(guī)律與最大持水量有所不同,反映了不同植被類型在供給植物水分及其利用效率等方面存在差異,表現(xiàn)為隨著土層深度的增大而增加;同時,毛管持水量與最大持水量的比值也具有一致的變化規(guī)律,這有利于植被對土壤水分的吸收與利用;刺槐、柳樹、白蠟、對照樣地毛管持水量與最大持水量的比值依次為0.72～0.80,0.76～0.88,0.74～0.87,0.77～0.93,其變化幅度較大,說明不同樣地的供水能力差異較大,其中以對照樣地波動幅度最大,柳樹和白蠟次之,刺槐最小。

圖1 各樣地土壤持水量Fig. 1 Soil moisture capacity with different sample plots

非毛管持水量的變化規(guī)律與最大持水量相一致,刺槐、柳樹、白蠟、對照樣地0—10 cm土層土壤非毛管持水量依次為149.57,122.30,131.37,113.34 t/hm2,20—30 cm土層則分別減小為99.97,61.14,60.88,29.88 t/hm2。4個樣地0—10 cm土層土壤非毛管持水量顯著大于10—20 cm和20—30 cm土層(p<0.05),這與枯落物分解、植物根系、土壤團粒結構、微生物活動強度等有關,不僅說明0—10 cm土層水源涵養(yǎng)功能最強,而且還反映了不同植被類型水源涵養(yǎng)能力主要取決于表層土壤。刺槐、柳樹、白蠟、對照樣地0—30 cm土層土壤最大持水量依次為517.50,501.00,480.87,463.61 t/hm2,4個樣地均差異顯著(p<0.05);毛管持水量依次為395.39,409.06,385.23,391.22 t/hm2,非毛管持水量依次為122.11,91.95,95.61,72.39 t/hm2,4個樣地無顯著差異(p>0.05)。與對照樣地相比,刺槐、柳樹、白蠟土壤最大持水量分別提高11.62%,8.07%,3.72%,土壤毛管持水量分別提高1.07%,4.56%,-1.53%,土壤非毛管持水量分別提高68.69%,27.02%,32.08%,說明采取植樹造林措施后,土壤水源涵養(yǎng)功能得到有效提升,其中非毛管持水量的增加幅度最大,且以刺槐效果最佳。

2.3 土壤入滲性能

2.3.1 土壤入滲過程 土壤入滲性能是反映土壤涵養(yǎng)水源功能的重要指標[6]。由圖2可知,隨著入滲時間的增加,入滲速率逐漸減小,最終趨于穩(wěn)定,但4個樣地入滲過程的衰減程度不同。刺槐、柳樹、白蠟、對照樣地初始入滲率依次為12.50,8.85,11.55,6.25 mm/min,隨后入滲速率降低,且10 min內下降幅度較大,10 min入滲率依次為7.21,5.89,7.56,4.01 mm/min,與初始入滲率相比分別降低了42.32%,33.45%,34.55%,35.84%,其中以刺槐林地下降最為明顯,尤其是0～6 min內。10～40 min內,刺槐、柳樹、白蠟、對照樣地入滲率由7.21,5.89,7.56,4.01 mm/min分別下降至5.12,3.24,4.52,1.25 mm/min,下降幅度依次為28.99%,44.99%,40.21%,68.83%,對照樣地下降幅度最大。刺槐、柳樹、白蠟、對照樣地平均入滲率依次為6.52,4.70,6.50,2.73 mm/min。各個樣地在60 min左右達到穩(wěn)定入滲階段,刺槐、柳樹、白蠟、對照樣地穩(wěn)定入滲率依次為4.91,2.89,4.05,1.02 mm/min,表現(xiàn)為刺槐>白蠟>柳樹>對照,與對照相比分別提高381.37%,183.33%,297.06%,說明采取造林措施可以有效提高土壤入滲性能。從入滲性能可以看出,刺槐林地土壤初始入滲率、穩(wěn)定入滲率、平均入滲率最高,說明土壤入滲性能最好;白蠟和柳樹土壤滲透性能次之,對照土壤滲透性能最差。對比4個樣地可知,刺槐、柳樹、白蠟3個樣地植物根系發(fā)達,地表存在一定厚度的枯落物,土壤有機質含量高、土壤結構較好、非毛管孔隙度較高,這都會對土壤入滲過程產生一定影響。

圖2 各樣地土壤水分入滲過程和指標Fig. 2 Process and indicators of soil water infiltration with different sample plots

2.3.2 土壤入滲模型 采用Horton模型、通用經(jīng)驗模型、Kostiakov模型、Philip模型4種入滲模型對土壤入滲過程進行優(yōu)化擬合,其回歸結果見表3。Horton模型的決定系數(shù)R2為0.957～0.995,平均值為0.975;通用經(jīng)驗模型的決定系數(shù)R2為0.968～0.978,平均值為0.973;Kostiakov模型的決定系數(shù)R2為0.910～0.978,平均值為0.956;Philip模型的決定系數(shù)R2為0.910～0.992,平均值為0.946。4個入滲模型的擬合優(yōu)度表現(xiàn)為Horton模型>通用經(jīng)驗模型>Kostiakov模型>Philip模型,說明Horton模型適用性最好,通用經(jīng)驗模型和Kostiakov模型次之,Philip模型最差。Horton模型和通用經(jīng)驗模型為經(jīng)驗性模型,其參數(shù)因子較多、且3個參數(shù)因子有實測數(shù)據(jù)[15],能更好地模擬研究區(qū)土壤入滲過程,這也解釋了這兩個模型擬合優(yōu)度較高的原因。從模型形式上,Horton模型和通用經(jīng)驗模型增加了參數(shù)因子a的限定,以反映無限長時在重力作用下達到了穩(wěn)定入滲[11],進而增強模型的擬合優(yōu)度。Horton模型模型參數(shù)因子a數(shù)值大小表現(xiàn)為刺槐>白蠟>柳樹>對照,這與穩(wěn)定入滲率的變化規(guī)律相一致,且數(shù)值上較為接近。參數(shù)因子k反映了土壤入滲的衰減速度,數(shù)值越大,其衰減速度越快。4個樣地k值表現(xiàn)為刺槐>白蠟>對照>柳樹,說明刺槐林地土壤入滲可以更早進入穩(wěn)定階段,這與該樣地土壤結構特征、植被恢復等有關。對于通用經(jīng)驗模型,刺槐、柳樹、白蠟、對照樣地的參數(shù)因子a依次為3.761,0.615,2.274,0.203,這與4個樣地穩(wěn)定入滲率的變化規(guī)律相一致,但其數(shù)值偏低。參數(shù)因子n也可以反映土壤入滲的衰減速度,刺槐林地參數(shù)因子n最大,為0.606,這與Horton模型擬合結果相一致。Kostiakov模型為經(jīng)驗性模型,沒有明確物理基礎,能夠獲得準確的入滲過程。由該模型可知,當入滲時間為0時,入滲率為∞;當入滲時間為∞時,入滲率為0。表明該模型在短時間范圍內具有一定的適用性,但對于長時間入滲過程,該模型具有一定的局限性。Kostiakov模型有兩個參數(shù)因子[16],a為經(jīng)驗入滲系數(shù),反映了初始入滲速率,其數(shù)值大小表現(xiàn)為刺槐>白蠟>柳樹>對照,這與初始入滲率的變化規(guī)律相一致;b為經(jīng)驗入滲指數(shù),反映了土壤入滲的衰減程度,其數(shù)值大小表現(xiàn)為對照>柳樹>白蠟>刺槐。Philip模型是半經(jīng)驗半理論模型,具有明確的物理意義,且公式形式簡單,僅有兩個參數(shù)因子[17];但該模型具有局限性,模型中冪指數(shù)為-0.5,是一個固定的常數(shù)[12],導致模型擬合受土壤物理性質的影響較大,尤其是土壤含水率,進而降低模型擬合優(yōu)度,這也解釋其擬合效果較差的原因。

表3 各樣地土壤入滲模型擬合參數(shù)Table 3 Fitting parameters of soil infiltration models with different sample plots

2.4 土壤水源涵養(yǎng)功能評價

由表4可知,主成分分析可將7個評價指標通過降維處理后得到兩個主成分(F1,F2),其特征根和貢獻率分別為4.487,2.506和64.096%,35.800%,累計貢獻率高達99.896%,說明這兩個主成分可以較好地解釋總方差,信息損失量非常少;兩個主成分的特征根均大于1,說明這兩個主成分合理有效,可以用于評價不同植被類型土壤水源涵養(yǎng)功能。兩個主成分的影響程度為主成分1>主成分2,其中主成分1幾乎全部評價指標都可以反映變異信息,主成分2中毛管持水量、初始入滲率、穩(wěn)定入滲率、平均入滲率可以較好地反映變異信息,占主導地位。

表4 不同植被類型土壤水源涵養(yǎng)功能評價總方差Table 4 Total variance of soil water conservation function evaluation with different vegetation types

表5為未旋轉的主成分矩陣,主成分1各評價指標數(shù)值為0.535～0.953(絕對值),主成分2各評價指標數(shù)值為0.302～0.845(絕對值);將表中各評價指標數(shù)值與對應主成分特征根的算術平方根相除,即可得到兩個主成分各評價指標的特征向量,從而確定兩個主成分表達式。

表5 水源涵養(yǎng)功能評價未旋轉的主成分矩陣Table 5 Unrotated principal component matrix for evaluation of water source conservation function

兩個主成分表達式為:

F1=-0.450C1+0.450C2-0.394C3+0.419C4+

0.306C5+0.326C6+0.252C7

(1)

F2=0.191C1-0.191C2+0.348C3-0.290C4+

0.479C5+0.455C6+0.534C7

(2)

表6為不同植被類型土壤水源涵養(yǎng)功能主成分得分和綜合排序。由表6可知,4個樣地主成分1得分大小依次為刺槐>柳樹>白蠟>對照,刺槐最高,為3.149。因此,根據(jù)主成分1的計算結果,研究區(qū)刺槐林地水源涵養(yǎng)功能最佳。4個樣地主成分2得分大小依次為白蠟>刺槐>柳樹>對照,白蠟最高,為2.005。因此,根據(jù)主成分2的計算結果,研究區(qū)白蠟林地水源涵養(yǎng)功能最佳。造成兩個主成分水源涵養(yǎng)功能排序差異的主要原因是兩個主成分主導地位的評價指標不同,主成分1側重于土壤容重和持水能力等土壤物理性質,而主成分2則側重于土壤入滲指標。由綜合得分及排序可知,刺槐、柳樹、白蠟、對照綜合得分依次為2.010,-0.459,-0.050,-1.501,其排序為刺槐>白蠟>柳樹>對照。無論是主成分得分還是綜合得分,對照水源涵養(yǎng)功能均最差,刺槐、柳樹、白蠟的水源涵養(yǎng)功能均優(yōu)于對照樣地,說明黃河三角洲采取植樹造林措施后,土壤結構、持水能力、滲透性能均有所改善,從綜合評價結果來看,刺槐林最好,白蠟林次之,柳樹林最差。因此,從蓄水保土、涵養(yǎng)水源角度,可在研究區(qū)及與其生境類似的區(qū)域優(yōu)先考慮刺槐樹種。

表6 主成分得分和綜合排序Table 6 Principal component score and comprehensive sorting

3 討 論

3.1 植被類型對土壤孔隙結構的影響

黃河三角洲地區(qū)地下水礦化度較高,土壤質地以粉砂和細砂為主,土壤鹽漬化普遍存在,已嚴重限制區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展[18],在該區(qū)域開展生態(tài)環(huán)境保護可為黃河流域高質量發(fā)展提供科技支撐[19]。植被恢復措施可以有效地改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境和土壤質量,是鹽堿地綠色改良的主要生態(tài)修復措施[20]。劉艷麗等[21]研究認為植被恢復措施可以降低黃河三角洲鹽堿地土壤容重,增加土壤孔隙度、土壤團聚體穩(wěn)定性、持水能力、土壤有機碳等土壤理化指標。從本研究上看,與對照相比,刺槐、柳樹、白蠟0—30 cm土層土壤容重分別降低了11.11%,7.64%,3.47%,土壤總孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度分別是對照樣地的1.04～1.12,0.98～1.05,1.27～1.69倍,呈顯著性增加或減小(p<0.05),其持水能力也表現(xiàn)為有林地顯著大于對照(p<0.05),這與趙振磊等[22]研究的不同刺槐混交林地對鹽堿地土壤持水能力的研究結果相一致。

3.2 植被類型對土壤入滲特征的影響

相關研究表明,不同植被類型對黃河三角洲灘地土壤入滲性能的改善效應不同,不僅與植被類型、根系分布特征有關,而且還與植被措施對土壤結構的改良效果有關[23]。許景偉等[24]通過不同林分類型土壤入滲性能研究表明,有林地土壤穩(wěn)定入滲率是無林地的2.3～4.3倍,表明不同林地均具有提高土壤入滲性能的效應。本研究結果表明,對照樣地土壤穩(wěn)定入滲速率為1.02 mm/min,3種植被類型土壤穩(wěn)定入滲速率表現(xiàn)為刺槐>白蠟>柳樹,分別是對照的4.81,3.97,2.83倍,說明植被措施可以顯著提高土壤入滲性能,且提升效果優(yōu)于許景偉等[24]研究結果。這是由于土壤入滲特性具有明顯的地區(qū)域性,不僅與研究區(qū)域的土壤質地、孔隙結構、水分含量有關,而且還與土地利用類型、林分組成、林齡、根系分布特征以及植被措施對土壤性質的改良效應等關系密切。

3.3 研究展望

黃河三角洲土壤鹽漬化嚴重、土壤貧瘠,嚴重限制了植被的生長發(fā)育和分布格局[25]。采取造林措施后,灘地土壤結構和性質發(fā)生改變,進而引起土壤持水能力和入滲性能的變化。本研究結果表明刺槐林地在水源涵養(yǎng)功能方面具有較好的改良效果,且該樹種是黃河三角洲鹽堿地的主要防護林樹種,但由于林地蒸降比較大、淡水資源缺乏及土壤鹽堿化,刺槐林已呈現(xiàn)退化現(xiàn)象,固氮作用和改良土壤效應在逐漸減弱[26],作為主要樹種的弊端也逐漸呈現(xiàn)出來;同時,本文僅研究刺槐、白蠟、柳樹3種單一樹種的土壤水源涵養(yǎng)功能,其林分結構單一且生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性較差。因此,今后應加強黃河三角洲不同林分組成、不同林齡、不同造林模式等混合林地水源涵養(yǎng)功能、土壤養(yǎng)分以及土壤酶活性等方面研究。

4 結 論

(1) 隨著土層深度的增大,4個樣地土壤容重均顯著增大,土壤總孔隙度顯著降低。與對照樣地相比,刺槐、柳樹、白蠟樣地土壤容重顯著降低,土壤總孔隙度顯著增大,而土壤毛管孔隙度和非毛管孔隙度無顯著差異。采取造林措施可以顯著改善土壤結構,調節(jié)土壤蓄水、透水能力,尤其以刺槐效果最佳。

(2) 與對照樣地相比,黃河三角洲有林地最大持水量和非毛管持水量顯著提高,采取植樹造林措施后土壤水源涵養(yǎng)功能得到有效提升。刺槐、柳樹、白蠟、對照樣地0—30 cm土層土壤最大持水量依次為517.50,501.00,480.87,463.61 t/hm2,4個樣地均差異顯著。

(3) 刺槐、柳樹、白蠟樣地穩(wěn)定入滲率依次為4.91,2.89,4.05 mm/min,與對照(1.02 mm/min)相比分別提高381.37%,183.33%,297.06%,說明采取造林措施可以有效提高土壤入滲性能。黃河三角洲不同植被類型土壤入滲過程擬合模型的擬合優(yōu)度以Horton模型最佳,通用經(jīng)驗模型和Kostiakov模型次之,Philip模型最差。

(4) 主成分分析結果表明,7個評價指標通過降維處理后得到兩個主成分,累計貢獻率高達99.896%,信息損失量非常少。黃河三角洲4個樣地土壤水源涵養(yǎng)功能表現(xiàn)為刺槐>白蠟>柳樹>對照,3種植被類型土壤水源涵養(yǎng)功能優(yōu)于對照樣地,且刺槐林地在土壤結構、持水能力、入滲性能等方面均好于柳樹林地和白蠟林地。從蓄水保土、涵養(yǎng)水源角度,可在研究區(qū)及與其生境類似的區(qū)域優(yōu)先考慮刺槐樹種。