三峽庫區(qū)小流域典型植物群落水源涵養(yǎng)功能

摘要：

水源涵養(yǎng)功能的變化顯著影響區(qū)域生態(tài)水文和土壤侵蝕過程， 三峽庫區(qū)作為我國典型的生態(tài)脆弱區(qū)和水土流失重點治理區(qū)， 明確其典型植物群落的水源涵養(yǎng)功能， 對于庫區(qū)生態(tài)環(huán)境的改善具有重要意義。 通過野外采樣和室內(nèi)分析相結(jié)合的方法， 系統(tǒng)分析了庫區(qū)典型植物群落枯落物蓄積特征、 持水過程以及枯落物和土壤層的水源涵養(yǎng)能力。 結(jié)果表明： 不同植物群落枯落物蓄積量（0.43～5.76 t/hm2）和持水能力之間存在顯著差異， 庫區(qū)濕熱的氣候條件導(dǎo)致未分解枯落物蓄積量均小于半分解枯落物， 且未分解層枯落物最大持水量和有效攔蓄量均小于半分解枯落物（除桉樹和草地外）。 此外， 未分解和半分解枯落物持水量和吸水速率隨浸水時間的增加分別呈對數(shù)函數(shù)增加和冪函數(shù)減小的趨勢。 不同植物群落土壤層（0～20 cm）有效蓄水量存在一定差異， 其中桉樹林的有效蓄水量最大（208.42 t/hm2）， 灌木最?。?3.90 t/hm2）。 綜合來看， 庫區(qū)各植物群落枯落物和土壤層的水源涵養(yǎng)能力從高到低依次為： 桉樹、 草地、 柏樹、 馬尾松、 柑橘、 坡耕地、 灌木， 且其大小主要受控于土壤層的水源涵養(yǎng)能力。

關(guān)" 鍵" 詞：

水源涵養(yǎng)； 枯落物水文效應(yīng)； 土壤水文效應(yīng)； 三峽庫區(qū)

中圖分類號：

P426.68； S718.5

文獻標志碼：A

文章編號：16739868（2025）02013312

收稿日期：20240408

基金項目：

國家自然科學(xué)基金項目（42307422）； 中央高校基本業(yè)務(wù)費項目（SWU-KQ22039）； 國網(wǎng)重慶市電力公司重點科技項目（522006240008）。

作者簡介：

朱平宗， 博士， 副教授， 主要從事土壤侵蝕和生態(tài)水文研究。

通信作者： 陳曉燕， 教授。

DOI： 10.13718/j.cnki.xdzk.2025.02.012

朱平宗， 張峰， 馮滔， 等． 三峽庫區(qū)小流域典型植物群落水源涵養(yǎng)功能 ［J］． 西南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版） ， 2025， 47（2）： 133-144．

Water Conservation Function of Typical Plant Communities

in the Small Watershed of the Three Gorges Reservoir Area

ZHU Pingzong1，2，" ZHANG Feng2，" FENG Tao1，2，

WANG Dingbin1，2，" YANG Lan1，2，" CHEN Xiaoyan1，2

1. Chongqing Key Laboratory of Soil and Water Conservation and Ecological Restoration，" "Southwest University， Chongqing 400715， China；

2. College of Resources and Environment， Southwest University， Chongqing 400715， China

Abstract：

The regional ecological hydrology and soil erosion processes were greatly affected by the changes in water conservation function． The Three Gorges Reservoir Area is a typical ecologically fragile area and a key area for soil erosion control in China， clarifying the water conservation function of different plant communities is of great significance for improving its ecological environment． Combined with field sampling and indoor analysis methods， the characteristics of litter accumulation， water holding process， and the water source conservation capacity of litter and soil layers in typical plant communities in the reservoir area were systematically analyzed． The results indicated that litter accumulation （varied from 0.43 to 5.76 t·hm-2） and water holding capacity differed significantly between different plant communities． The humid and hot climate conditions in the reservoir area led to less undecomposed litter than semi decomposed litter for all plant communities． Moreover， the maximum water holding capacity and effective retention capacity of undecomposed litter were both less than those of semi decomposed litter for all plant communities except for Eucalyptus and grassland． Furthermore， the water holding capacity and water absorption rate of undecomposed and semi decomposed litters were increased and decreased with the increase of litter immersion time as logarithmic and power functions， respectively． There were certain differences in the effective water storage capacity of 0-20 cm soil layer among different plant communities． The effective water storage capacity of the Eucalyptus spp. was the maximum （208.42 t·hm-2）， whereas shrubland was the minimum one （63.90 t·hm-2）． Overall， the effective retention capacity of typical plant communities in the reservoir area was shown as follows： Eucalyptus being the maximum， then reducing as grassland， Cupressus funebris， Pinus massoniana， Citrus reticulata， sloping farmland， shrubland． The water conservation capacity of all plant communities was dominantly controlled by the water conservation capacity of the soil layer．

Key words：

water conservation； litter hydrological effect； soil hydrological effect； Three Gorges Reservoir Area

枯落物作為生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分， 是土壤特有的發(fā)生層， 具有增強水源涵養(yǎng)、 調(diào)節(jié)水文過程、 優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的效應(yīng)［1-2］。 枯落物層作為生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)功能的第二活動層， 主要由植物莖、 葉、 花、 果實、 樹皮及動物殘體組成， 能夠截留降雨， 減緩和抑制地表徑流形成， 防止土壤濺蝕， 減少土壤水分蒸發(fā)， 提高土壤儲水能力以及凈化水質(zhì)［3-4］。 在全球氣候變化背景下， 極端降雨和干旱事件頻發(fā)， 系統(tǒng)研究不同植物群落枯落物和土壤層水源涵養(yǎng)功能的差異， 對于區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

目前， 國內(nèi)外關(guān)于枯落物和土壤層的水源涵養(yǎng)功能開展了大量研究， 并取得了豐碩成果。 大量研究結(jié)果表明， 植被枯落物和土壤層的水源涵養(yǎng)能力與植被類型、 林齡、 林分結(jié)構(gòu)、 枯落物分解程度以及枯落物蓄積量等密切相關(guān)［5-7］。 但受氣候條件、 土壤母質(zhì)以及地形地貌等因素的影響， 同一植物群落在不同氣候和地形條件下枯落物的分解速率和蓄積量存在明顯差異， 導(dǎo)致其枯落物和土壤層的水源涵養(yǎng)功能也存在顯著差異。 因為枯落物分解速率和蓄積量不僅直接影響枯落物層的水源涵養(yǎng)功能， 還會通過影響土壤結(jié)構(gòu)間接影響土壤層的水源涵養(yǎng)功能［6， 8-9］。 因此， 不同植物群落枯落物和土壤層的水源涵養(yǎng)功能存在明顯的時空異質(zhì)性。

三峽庫區(qū)作為我國典型的生態(tài)脆弱區(qū)和水土流失重點治理區(qū)， 近年來受城市建設(shè)和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等的影響， 庫區(qū)土地利用格局發(fā)生了顯著變化［10］。 關(guān)于庫區(qū)不同生態(tài)系統(tǒng)的水源涵養(yǎng)功能已有部分研究， 如王鵬程等［9］通過對三峽庫區(qū)10種主要森林植被類型枯落物蓄積量和持水能力的研究發(fā)現(xiàn)， 不同森林類型枯落物蓄積量和持水能力存在較大差異； 張焜等［11］對四面山的4種天然林枯落物的研究發(fā)現(xiàn)， 闊葉林枯落物對降水的攔蓄效果最佳， 而針闊混交林最差。 現(xiàn)有研究主要集中在森林生態(tài)系統(tǒng)枯落物層的水源涵養(yǎng)功能， 而關(guān)于土壤層水源涵養(yǎng)功能的研究相對較少。 此外， 研究區(qū)也主要集中在離庫區(qū)較遠的山區(qū)， 而關(guān)于庫區(qū)沿岸不同植物群落水源涵養(yǎng)功能的研究也相對較少。 庫區(qū)沿岸作為土地利用格局變化最為劇烈的區(qū)域， 其水源涵養(yǎng)能力的變化會直接影響庫區(qū)的生態(tài)環(huán)境。 基于此， 本研究在三峽庫區(qū)腹地重慶市忠縣的涂井鄉(xiāng)， 選取庫區(qū)沿岸典型植物群落， 通過野外采樣和室內(nèi)試驗相結(jié)合的方法， 系統(tǒng)分析不同植物群落枯落物持水能力和土壤層的儲水能力， 明確不同植物群落水源涵養(yǎng)功能的差異， 以期為庫區(qū)沿岸土地利用結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整及土地資源的可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)和實踐指導(dǎo)， 助力三峽庫區(qū)的綠色可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施。

1" 研究方法

1.1" 研究區(qū)概況

研究區(qū)（108.10°E， 30.30°N）位于重慶市忠縣涂井鄉(xiāng)友誼村的秦嶺小流域內(nèi)， 海拔為120～800 m， 毗鄰長江干流， 屬典型的山地丘陵峽谷地帶區(qū)。 氣候類型為典型的濕潤季風(fēng)氣候， 多年平均降水量約為1 100 mm， 多年平均溫度為19 ℃， 降雨主要集中在雨季4-10月， 約占全年降水總量的70%。 研究區(qū)土壤為紫色土， 由紫色砂泥巖發(fā)育而成， 土層較薄， 具有入滲性能好、 抗蝕性能差的特點。 近年來受人類活動的影響， 區(qū)域內(nèi)土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著變化， 集中體現(xiàn)在經(jīng)果林大面積增加， 使得區(qū)域水土流失和面源污染加劇。 目前流域內(nèi)主要以林地、 果園、 灌木地、 草地以及坡耕地為主。

1.2" 樣地選擇

2023年8月， 在對小流域全面野外探察的基礎(chǔ)上， 選取了流域內(nèi)坡度、 坡向、 海拔以及植被蓋度相近的柏樹（Cupressus funebris）、 馬尾松（Pinus massoniana）、 桉樹（Eucalyptus）、 柑橘（Citrus reticulata）、 灌木、 草地和坡耕地7個典型植物群落， 其中柏樹、 馬尾松、 桉樹、 柑橘種植密度通過在樣地內(nèi)調(diào)查3個10 m×10 m的樣方計算得到， 玉米種植密度通過在樣地內(nèi)調(diào)查3個2 m×2 m的樣方計算得到。 各樣地基本信息如表1所示。

1.3" 枯落物蓄積特征調(diào)查及持水能力測定

采樣時間選在采樣前一周無降水的情況下進行， 在選定樣地內(nèi)， 采用“S”型方法設(shè)置3個0.5 m×0.5 m的樣方框， 用游標卡尺分別測定枯落物未分解層、 半分解層以及枯落物層總厚度（每個樣點重復(fù)測量10次）。 測量完成后， 將樣方框內(nèi)所有未分解和半分解枯落物分別裝入自封袋， 帶回實驗室。 枯落物中的泥沙用清水沖洗后， 裝在檔案袋中， 在85 ℃條件下烘干至恒質(zhì)量后稱質(zhì)量， 分別記錄未分解和半分解枯落物的蓄積量。 枯落物收集過程中， 通常將顏色未發(fā)生明顯變化、 保持原有形態(tài)、 無分解痕跡的枯落物歸為未分解枯落物； 將無完整葉輪廓、 顏色已發(fā)生明顯變化、 葉片已分解破碎的枯落物歸為半分解枯落物。 同時現(xiàn)場用自封袋收集少部分未分解和半分解枯落物， 帶回實驗室后立即稱質(zhì)量， 得到枯落物濕質(zhì)量（m1）， 然后將枯落物轉(zhuǎn)移到信封中， 在85 ℃條件下烘干至恒質(zhì)量后稱質(zhì)量， 得到枯落物干質(zhì)量（m2）， 枯落物自然含水率（R0）的計算公式如下：

R0=m1-m2m2×100（1）

測定完枯落物蓄積量后， 稱取一定量的干枯落物放入尼龍網(wǎng)袋中， 在清水中分別浸泡1/12、 1/4、 1/2、 1、 2、 4、 6、 10、 24 h后取出晾干至無水滴滴落時迅速稱質(zhì)量， 然后計算不同浸泡時間下枯落物的持水量、 吸水速率及攔蓄量等指標［12］。 通常， 隨著枯落物浸泡時間的增長， 枯落物持水量會趨于穩(wěn)定， 此時的持水量被認為是枯落物的最大持水量， 其對應(yīng)的攔蓄量即為枯落物最大攔蓄量， 相關(guān)指標計算公式如下所示［6］：

We=0.85Rm-R0×M（2）

Wm=Rm×M（3）

Vi=Mi-MdMd×t（4）

式中： R0和Rm分別為枯落物自然含水率和最大持水率（%）； We和Wm分別為枯落物有效攔蓄量和最大攔蓄量（t/hm2）； M為枯落物蓄積量（t/hm2）； Mi為持續(xù)浸水i時間的枯落物重量（g）； Md為浸水試驗所用枯落物干質(zhì)量（g）； t為枯落物持續(xù)浸水時間（h）； Vi為持續(xù)浸水i時間枯落物吸水速率［×103 g/（kg·h）］。

1.4" 土壤水文效應(yīng)指標測定

土壤水文效應(yīng)指標主要包括土壤容重、 飽和含水量、 田間持水量、 總孔隙度、 毛管孔隙度以及有效蓄水量， 其中土壤飽和含水量、 田間持水量、 總孔隙度以及毛管孔隙度采用環(huán)刀法測定， 土壤容重采用烘干稱質(zhì)量法測量［13］。 基于測定的土壤水文指標進一步計算了土壤有效蓄水量［14］， 其計算公式為：

S=10×h×（TP-CP）×ρ水（5）

式中： S為土壤有效蓄水量（t/hm2）； h為土壤層厚度（m）； TP為總孔隙度（%）； CP為毛管孔隙度（%）； ρ水為水密度（×103 kg/m3）。

1.5" 數(shù)據(jù)處理

不同植物群落枯落物及土壤層水文效應(yīng)指標的差異性采用單因素方差分析（one-way ANOVO）中的多重比較法（LSD）進行分析； 枯落物持水量和吸水速率隨浸水時間的關(guān)系采用非線性回歸的方法進行分析， 所有數(shù)據(jù)均使用SPSS 21.0軟件處理， 圖形繪制采用Origin Pro 2021軟件完成。

2" 結(jié)果與分析

2.1" 不同植物群落枯落物蓄積特征

不同植物群落枯落物厚度和蓄積量存在一定差異。 各植物群落未分解層和半分解層的枯落物厚度分別為1.60～19.13 mm和2.94～18.00 mm， 其中， 桉樹林未分解層和半分解層枯落物厚度均為最大， 而未分解層和半分解層枯落物厚度最小的分別為柏樹和草地。 不同植物群落未分解、 半分解以及總的枯落物蓄積量分別為0.21～1.85、 0.22～3.91 、 0.43～5.76 t/hm2， 且未分解、 半分解以及總的枯落物蓄積量最小的均為草地， 最大的均為桉樹（圖1）。 未分解和半分解枯落物蓄積量占枯落物總蓄積量的比例為25.16%～49.61%， 均小于50%。 總體來看， 未分解和半分解枯落物蓄積量從大到小均依次為： 林地、 柑橘、 灌木、 草地。

單因素方差分析結(jié)果表明， 桉樹未分解和半分解層枯落物厚度均顯著大于其他植物群落（p＜0.05）； 而柏樹未分解層和草地半分解層枯落物厚度均顯著小于其他植物群落（p＜0.05）。 對于枯落物蓄積量， 桉樹未分解、 半分解和總枯落物蓄積量均顯著大于其他植物群落； 而草地未分解枯落物蓄積量僅顯著小于桉樹和馬尾松（p＜0.05）， 總蓄積量與其他植物群落（除柑橘和灌木外）差異均有統(tǒng)計學(xué)意義。

2.2" 不同植物群落枯落物層水文效應(yīng)

2.2.1" 枯落物持水能力

不同植物群落枯落物持水能力差異有統(tǒng)計學(xué)意義。 各植物群落未分解枯落物最大持水率、 有效攔蓄率、 最大持水量和有效攔蓄量分別為183.82%～458.74%、 136.70%～378.76%、 0.98～8.45 t/hm2和0.78～7.05 t/hm2， 半分解枯落物則分別為212.45%～452.38%、 136.86%～359.75%、 0.69～7.30 t/hm2和0.53～5.21 t/hm2。 不同植物群落未分解和半分解枯落物的最大持水率和有效攔蓄率沒有明顯的變化規(guī)律， 但桉樹枯落物的最大持水量和有效攔蓄量均為最大， 而草地為最小； 且桉樹和草地未分解枯落物的最大持水量和有效攔蓄量均大于半分解枯落物， 而其他植物群落則與此相反（圖2）。 總體來看， 三峽庫岸不同植物群落枯落物對降雨的有效攔蓄量表現(xiàn)為桉樹為最大， 然后依次為柑橘、 馬尾松、 柏樹、 灌木地和草地。

單因素方差分析結(jié)果表明， 桉樹和草地未分解枯落物最大持水率和有效攔蓄率均顯著大于其他植物群落（p＜0.05）， 而柑橘半分解枯落物最大持水率和有效攔蓄率均大于其他植物群落， 但差異無統(tǒng)計學(xué)意義。 此外， 桉樹未分解枯落物的最大持水量和有效攔蓄量均顯著大于其他植物群落（p＜0.05）， 而草地半分解枯落物最大持水量和有效攔蓄量均顯著小于其他植物群落（p＜0.05）。

2.2.2" 枯落物持水過程分析

不同植物群落未分解和半分解枯落物具有相似的持水過程。 總體表現(xiàn)為先迅速增加（0～1 h）， 后緩慢增加（1～10 h）， 最后趨于穩(wěn)定的變化規(guī)律（＞10 h）（圖3）。 回歸分析結(jié)果表明， 枯落物持水量隨時間的變化可以用Q=aln（t）+b的對數(shù)函數(shù)進行擬合， 擬合方程的R2均大于0.9， 表明擬合效果很好（表2）。

不同植物群落枯落物吸水速率存在一定差異， 其中未分解枯落物吸水速率從大到小依次為： 草地、 桉樹、 柑橘、 柏樹、 灌木、 馬尾松， 而半分解枯落物吸水速率從大到小依次為： 柑橘、 灌木、 草地、 桉樹、 柏樹、 馬尾松， 其中馬尾松未分解和半分解枯落物的吸水速率均為最小。 而不同植物群落枯落物吸水速率隨浸水時間的增加表現(xiàn)為先迅速減小（0～1 h）， 后緩慢減?。?～10 h）， 最后趨于穩(wěn)定的變化規(guī)律（＞10 h）（圖4）。 回歸分析結(jié)果表明， 不同植物群落枯落物吸水速率隨時間的變化可以用V=atb的冪函數(shù)進行擬合， 擬合方程的R2均大于0.99， 表明擬合效果很好（表3）。

2.3" 不同植物群落土壤層水文效應(yīng)

不同植物群落土壤水文性質(zhì)存在一定差異。 各植物群落0～10 cm和10～20 cm土層土壤容重、 飽和含水量、 田間持水量、 總孔隙度、 毛管孔隙度和有效蓄水量的范圍分別為： 1.27～1.38 g/cm3、 32.80%～49.81%、 20.31%～33.25%、 45.87%～56.65%、 35.53%～44.49%、 50.99～157.87 mm和1.14～1.56 g/cm3、 17.99%～31.55%、 12.78%～25.06%、 39.02%～45.59%、 25.48%～39.35%、 9.39～81.04 mm（圖5）。 其中， 桉樹0～10 cm土層的土壤容重和有效蓄水量最大， 但飽和含水量、 田間持水量、 總孔隙度和毛管孔隙度最小； 10～20 cm土層則表現(xiàn)為草地的土壤容重和有效蓄水量最大， 而飽和含水量、 田間持水量、 總孔隙度和毛管孔隙度最小。 單因素方差分析結(jié)果顯示， 桉樹0～10 cm土層土壤有效蓄水量顯著大于其他植物群落（柏樹除外）， 而草地10～20 cm土層土壤有效蓄水量顯著大于其他植物群落（桉樹和馬尾松除外）。 各植物群落土壤容重均隨著土層深度的增加而增加， 而土壤飽和含水量、 田間持水量、 總孔隙度、 毛管孔隙度和有效蓄水量（草地除外）則隨土層深度的增加而減少。

2.4" 不同植物群落水源涵養(yǎng)能力

三峽庫區(qū)不同植物群落枯落物和土壤層（0～20 cm）的有效蓄水量為63.90～208.42 t/hm2， 其中桉樹的有效蓄水量最大， 然后依次為草地、 柏樹、 馬尾松、 柑橘、 坡耕地和灌木。 通過對比各植物群落枯落物層和土壤層水源涵養(yǎng)能力的貢獻發(fā)現(xiàn)， 枯落物層水源涵養(yǎng)能力的貢獻為0～5.88%， 而土壤層（0～20 cm）的貢獻介于94.12%～100.00%， 表明土壤層的水源涵養(yǎng)能力決定了各植物群落水源涵養(yǎng)能力的大小， 其貢獻率在94%以上（表4）。

3" 討論與結(jié)論

3.1" 討論

3.1.1" 不同植物群落枯落物層水文效應(yīng)差異

受植被類型、 冠層蓋度和人類活動等多因素的影響， 不同植物群落的水熱條件存在差異， 進而影響枯落物的蓄積量及分解速率， 導(dǎo)致枯落物的水源涵養(yǎng)功能發(fā)生變化。 本研究發(fā)現(xiàn)三峽庫區(qū)不同植物群落的未分解枯落物蓄積量均小于半分解枯落物蓄積量（圖1）， 這與西南地區(qū)的部分研究結(jié)果相一致［15-17］。 主要原因在于枯落物的分解受降雨和溫度等氣候條件影響顯著［3］， 而本研究區(qū)毗鄰長江， 夏季降雨充沛， 且溫度高， 為微生物和土壤動物的生長和發(fā)育提供了適宜的環(huán)境， 加速了枯落物的分解過程， 從而導(dǎo)致未分解枯落物蓄積量小于半分解枯落物。

枯落物最大持水量和有效攔蓄量反映了枯落物的持水能力， 是衡量枯落物潛在水源涵養(yǎng)能力的重要指標， 其大小與枯落物蓄積量、 初始含水量等密切相關(guān)［18-20］。 通常， 枯落物水源涵養(yǎng)能力隨枯落物蓄積量的增加而增強［3］。 本研究發(fā)現(xiàn)， 桉樹未分解和半分解枯落物的最大持水量和有效攔蓄量均為最大， 而草地均為最?。▓D2）， 這主要是因為桉樹的枯落物蓄積量最大而草地最?。▓D1）。 此外， 雖然桉樹和草地未分解枯落物蓄積量小于半分解枯落物（圖1）， 但未分解枯落物最大持水量和有效攔蓄量均大于半分解枯落物（圖2）， 這主要與枯落物的持水率有關(guān)。 因為枯落物水源涵養(yǎng)能力除了與枯落物蓄積量有關(guān)外， 還與枯落物持水率有關(guān)， 通常當枯落物自然含水量相差不大時， 枯落物的最大持水率和有效攔蓄率越大， 其最大持水量和有效攔蓄量越大［21］。 而桉樹和草地未分解層枯落物的最大持水率和有效攔蓄率均顯著大于半分解層枯落物， 使得桉樹和草地未分解枯落物的最大持水量和有效攔蓄量均大于半分解層枯落物（圖2）。

不同植物群落未分解和半分解枯落物持水過程可以分為3個階段， 即快速吸水—緩慢吸水—趨于穩(wěn)定， 這與大多數(shù)研究結(jié)果相一致［3，6］。 枯落物的吸水速率主要受水勢差控制， 野外條件下枯落物較為干燥， 水勢較低， 在降雨或泡水條件下， 巨大的水勢差使得枯落物快速吸水； 而隨著枯落物含水量的增加， 水勢差減小， 導(dǎo)致吸水速率逐漸減小， 直至趨于穩(wěn)定［6］。 因此， 枯落物持水量和吸水速率隨浸水時間的增加分別呈現(xiàn)“先迅速增加后緩慢增加至趨于穩(wěn)定”和“先迅速減小后緩慢減小至趨于穩(wěn)定”的變化規(guī)律， 這一變化規(guī)律可以通過對數(shù)函數(shù)和冪函數(shù)很好地進行擬合（圖3、 圖4）， 這與前人在不同地區(qū)的研究結(jié)果基本一致［3，6，22］。

3.1.2" 不同植物群落土壤層水文效應(yīng)差異

土壤層作為生態(tài)系統(tǒng)水分調(diào)節(jié)和儲存的媒介， 其水源涵養(yǎng)能力與土層厚度、 土壤容重以及孔隙特征等密切相關(guān)［23-26］。 而土地利用變化引起植被枯落物蓄積量及根系特性等的改變， 會驅(qū)動土壤容重和孔隙等發(fā)生變化， 進而影響土壤的水源涵養(yǎng)功能。 本研究發(fā)現(xiàn)， 在庫區(qū)不同植物群落中， 0～10 cm土層土壤有效蓄水量最大的為桉樹， 10～20 cm土層最大的為草地， 但桉樹和草地在相應(yīng)土層的總孔隙度和毛孔隙度均不是最大（圖5）。 其主要原因是， 土壤的水源涵養(yǎng)能力主要受控于土壤的非毛管孔隙度， 通常土壤非毛管孔隙度越大， 其水源涵養(yǎng)能力越強［27-28］。 綜合來看， 庫區(qū)0～20 cm土層桉樹林的土壤水源涵養(yǎng)能力最大， 然后依次為草地、 柏樹、 馬尾松、 柑橘、 坡耕地、 灌木地。 而灌木地土壤水源涵養(yǎng)能力為最小， 這與前人研究結(jié)果不同。 可能是因為該區(qū)域人地矛盾較為緊張［10，29］， 灌木僅生長在土層較薄， 無經(jīng)果林和喬木林種植條件的荒地上， 加之牛羊的踩踏， 導(dǎo)致灌木地的土壤水源涵養(yǎng)能力較差。

綜上可知， 三峽庫區(qū)的喬木林枯落物和土壤層均表現(xiàn)出較高的水源涵養(yǎng)能力； 而草地雖然枯落物層的水源涵養(yǎng)能力較低， 但其土壤層水源涵養(yǎng)能力較強， 使其總體水源涵養(yǎng)能力仍較強（圖2、 圖5、 表4）。 因此， 僅從水源涵養(yǎng)功能的角度考慮， 喬木和草地是庫區(qū)相對合理的植被模式， 但在喬木的選擇上， 應(yīng)綜合考慮其耗水及其對土壤結(jié)構(gòu)的長期影響。 此外， 柑橘和坡耕地的土壤水源涵養(yǎng)能力幾乎相等， 表明坡耕地建設(shè)成經(jīng)果林后對土壤的水源涵養(yǎng)能力幾乎沒有影響， 但其水源涵養(yǎng)能力總體較差。 因此， 在經(jīng)果林的建設(shè)過程中可以通過在經(jīng)果林下種植草本綠肥來改良土壤結(jié)構(gòu)， 增強土壤的水源涵養(yǎng)能力， 以提高其適應(yīng)極端干旱天氣的能力。

相較于土壤層的水源涵養(yǎng)能力， 庫區(qū)各土地利用枯落物層的水源涵養(yǎng)能力較弱， 貢獻率均小于6%（表4）， 這與大多數(shù)的研究結(jié)果一致［24，30］。 但現(xiàn)有研究多采用野外采樣和室內(nèi)分析相結(jié)合的方法， 單獨研究枯落物層和土壤層的潛在涵養(yǎng)水源能力， 關(guān)于枯落物涵養(yǎng)水源的間接作用沒有量化， 而枯落物可以通過增加地表粗糙度減緩徑流的匯流時間， 促進入滲， 進而增加土壤的蓄水量［31-32］， 因此， 現(xiàn)有研究結(jié)果可能大大低估了枯落物在水源涵養(yǎng)中發(fā)揮的重要作用， 未來研究需結(jié)合控制試驗， 進一步探討枯落物與土壤層的協(xié)同作用， 以全面評估其在水源涵養(yǎng)中的貢獻。

3.2" 結(jié)論

本研究通過野外采樣和室內(nèi)分析相結(jié)合的方法， 對三峽庫區(qū)（庫岸）典型植物群落枯落物蓄積特征、 持水過程及枯落物和土壤層的水源涵養(yǎng)功能進行了系統(tǒng)研究， 發(fā)現(xiàn)庫區(qū)不同植物群落枯落物蓄積特征和持水能力均存在一定差異， 其中枯落物蓄積量從大到小依次為林地（桉樹、 馬尾松、 柏樹）， 果園， 灌木地， 草地， 且未分解枯落物蓄積量均小于半分解枯落物； 對于枯落物持水能力， 桉樹未分解枯落物最大持水量和有效攔蓄量顯著大于其他植物群落， 而草地半分解枯落物最大持水量和有效攔蓄量顯著小于其他植物群落， 且各植物群落（除桉樹和草地外）未分解枯落物的最大持水量和有效攔蓄量均小于半分解枯落物。 此外， 不同植物群落未分解和半分解枯落物的持水量和吸水速率隨浸水時間的增加分別呈對數(shù)函數(shù)增加和冪函數(shù)減小的變化趨勢。 不同植物群落土壤層（0～20 cm）有效蓄水量也存在差異， 表現(xiàn)為桉樹最大而灌木最小。 綜合來看， 三峽庫區(qū)不同植物群落枯落物和土壤層水源涵養(yǎng)功能從高到低依次為： 桉樹、 草地、 柏樹、 馬尾松、 柑橘、 坡耕地、 灌木， 且各植物群落水源涵養(yǎng)能力的大小均受控于土壤層的水源涵養(yǎng)能力。 僅從水源涵養(yǎng)功能的角度來看， 喬木和草地是庫區(qū)尤其是庫岸比較合理的植被模式。

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責(zé)任編輯" 崔玉潔

包穎