于德水， 盧 杰

(1. 西藏農牧學院高原生態(tài)研究所， 西藏 林芝 860000； 2. 西藏高原森林生態(tài)教育部重點實驗室， 西藏 林芝 860000； 3. 西藏林芝高山森林生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學觀測研究站， 西藏 林芝 860000)

地被物(Forest floor)介于地表植物基部與土壤表層之間，在植物的生長過程中保持土壤水分含量、積累地表營養(yǎng)物質，有著重要的生態(tài)學功能[1-3]。森林降水在經(jīng)過林冠層截留、樹干莖流及小部分的直接穿透，匯集到土壤表面。最后在地被物的影響下形成地表徑流滲入土壤中形成地下水。林冠截留在降水中占據(jù)絕大部分，截留量最高可達85 %以上，研究表明林冠截留主要受降雨量、樹種以及林分郁閉度影響[4]，而樹干莖流通常僅占降水總量5 %左右[5]。

地被物是林下最后的水分攔截層[6]，學者們將地被物分為活地被物及死地被物?；畹乇晃锿ǔＪ侵干钤诮孛娴男⌒筒荼局参?、苔蘚、地衣等，有著一定生理功能，同時在生態(tài)環(huán)境中占據(jù)一定的生態(tài)位；死地被物通常是指由喬木、灌木、草本等脫落的枯枝落葉在地表形成的有機物層。死地被物被細分為兩層，未分解層(AOO)及半分解層(AO)。

地被物對地表植物的生長發(fā)育有著保持水分、集聚養(yǎng)分等重要的生態(tài)功能[7]。有學者研究指出，地被物的存在影響土壤的水分、營養(yǎng)含量及表面的生物量[8，9]。地被物在影響林分內部水分循環(huán)的同時，也影響著林下的土壤養(yǎng)分含量。因此，探究地被物的水文生態(tài)學功能對于當前分析林內蓄水及土壤養(yǎng)分保持有著重要的科研意義。

1 地被物對土壤含水量的影響

土壤含水量廣義上是指100 g土壤的含水量即土壤含水率。

影響土壤含水量的因素主要包括植被覆蓋密度、土壤孔隙等[10，11]，其中土壤孔隙主要受土壤黏團的理化性質所影響[12]。在無法改變環(huán)境內土質的條件下，通過改變土壤表面的覆蓋物，可改變土壤蓄水的能力。在相同林分下地被物與土壤含水量有明顯的正相關性[13]。在進行林下地被物對土壤持水性影響的對比中發(fā)現(xiàn)，不同林分下的地被物對土壤含水量影響呈現(xiàn)出：闊葉林>灌木林>針葉林[7，14]，這與學者們最先提出的猜測存在一定的差異。在研究中學者們還發(fā)現(xiàn)，在不同海拔條件下，地被物對土壤含水量的影響存在明顯的差異。在低海拔研究區(qū)域，地被物的存在對土壤含水量有較為明顯的提升，而在高海拔地區(qū)，地被物對土壤含水量的影響表現(xiàn)出隨海拔的升高而減弱，甚至有部分研究結果表明兩者出現(xiàn)了負相關性[8，9]。當前國外學者在探討地被物對土壤含水量的影響中，主流論點已經(jīng)明確提出，地被物的存在與土壤含水量之間呈顯著的正相關性。部分地區(qū)發(fā)現(xiàn)的存在有負相關的影響判斷其主要是受到地勢、土壤、植被蓋度的影響[15]。

當前在國外，研究地被物對土壤含水量影響的熱點主要集中于活地被物對土壤理化性質的影響?；畹乇晃镌谄渖L過程中改變了土壤的持水能力，使得土壤的含水能力提高。西班牙學者通過對松林與熱帶雨林的林下地被物的對比研究，證明了活地被物相比枯死地被物，對土壤持水能力的影響更大[16]，這也同樣證明了地被物本身對水分的保持能力較差，而活地被物通過對土壤結構的影響使得土壤的持水能力提升4～5倍[17]。有學者在降雨的條件下，將活地被物與死地被物進行對照試驗，結論表明活地被物相比死地被物(枯落物)，其持水能力更強[18]。國內關于地被物對土壤水分保持的研究，有觀點認為，由于地被物的存在，使得在降水過程中對土壤的沖擊力明顯降低，且在近地層形成降水的重新分配，使得水分被大量固定在土壤的毛細孔中。室內試驗模擬表明，在短時間內枯落物將大量吸水，吸水至一定階段后便轉向保持土壤的內部水分，使得大量的水分被限制到其區(qū)域內，同時在死地被物(枯落物)之間也形成可以保持水分的隔層，將水分蓄積在其內。

2 地被物對土壤養(yǎng)分的影響

土壤養(yǎng)分一般指土壤中包含的植物所需有機物或無機物等營養(yǎng)物質的統(tǒng)稱。地被物對土壤養(yǎng)分的影響主要分為活地被物對土質理化性質的影響及死地被物(枯落物)對養(yǎng)分循環(huán)的影響。關于地被物對土壤養(yǎng)分影響的研究，當前意見并不統(tǒng)一。部分學者認為地被物會影響土壤的pH[19]，而造成土壤的養(yǎng)分降低，但多數(shù)學者則表示在地被物的影響下土壤的營養(yǎng)層次有著明顯的增加[20]，并與土壤中常見元素N、P含量呈顯著正相關[21]。有研究表明，活地被物對土壤養(yǎng)分的影響要高于死地被物[22]。在不同海拔梯度上討論兩種地被物對土壤養(yǎng)分影響的試驗中，有學者發(fā)現(xiàn)，活地被物與死地被物對土壤養(yǎng)分影響存在明顯的差異性[23]。在不同的林分及不同郁閉度下地被物對土壤養(yǎng)分影響也存在差異[24]。

當前國外有關地被物對土壤養(yǎng)分的影響尚處于爭論階段，有學者提出地被物與土壤養(yǎng)分含量間呈負相關性[25]，提出活地被物在生長發(fā)育過程中需要養(yǎng)分而不斷地從土壤中吸收，致使土壤的養(yǎng)分含量減少，從而影響到喬木、灌木、草本等本應正常生長的地表植物。大部分學者則普遍支持活地被物與土壤的養(yǎng)分含量主要呈正相關性[26]，并認為關于活地被物對土壤養(yǎng)分的影響主要是由于地被物的過量繁殖而造成的小部分影響。普遍觀點認為活地被物在降水過程中減少了對土壤表面的沖刷力，使得水分中的營養(yǎng)物質被鎖定在土壤內部。國內現(xiàn)存觀點與國外所支持的觀點略有差異，部分學者認為影響土壤的因素主要是枯死的地被物對土壤水分截留的第二次分配，因而使得土壤中的水分被鎖定在土壤的孔隙中，同時由于枯死的地被物伴隨著真菌的分解，其中部分有機物隨其進入土壤的養(yǎng)分循環(huán)中，因而使得土壤中所包含的N、P等無機化合物的含量增加[22]。這一點與國外學者進行的試驗結果表現(xiàn)出一致性。當前國內熱點側重于不同林分組成在降水相同的條件下，地被物對土壤中養(yǎng)分含量的影響；探討人工林與自然林是否可以通過人工對地被物的調控而增加土壤中的養(yǎng)分含量，以及在有地被物的環(huán)境中施用化肥探討其對土壤養(yǎng)分的影響。

3 影響地被物的因素

地被物在林下悄無聲息地影響著地表植物或動物的生長發(fā)育或生理活動，當前已有學者將目光由地被物對外界因素的影響，轉移到探尋外界因素影響地被物生態(tài)功能的方向，在探究外界因素的過程中學者們發(fā)現(xiàn)外界因素對地被物的最大影響就是會改變地被物的持水量。

地被物的持水量通常是指在一定時間內，地被物所能吸收固定的最大水量。當前國內學者集中關注于枯落物對水分的自然吸收能力。自然吸收能力代表地被物在自然條件下所能吸收并保存的最大水分含量。當前學者可依靠持水量的大小來推測當前土壤中養(yǎng)分含量的保持能力，探討在研究區(qū)域內的土壤養(yǎng)分流失情況，為林業(yè)、農業(yè)等提供科學的判斷依據(jù)。有學者認為地被物在不同生境林分下，其持水量是存在差異的，并通過對多種林分類型下的地被物采取浸水試驗得出了這一結論[27，28]。有學者認為地被物受林分的影響較大，針對不同林分與海拔地被物的持水量進行對比試驗，并得出結論[8，29]。也有部分學者認為隨著坡度的變化地被物持水量會產(chǎn)生變化[30]。國內學者通過對刺槐林枯落物層在實驗室模擬分析中發(fā)現(xiàn)，在控制吸收水分時間一定的情況下，在1～2 h內其吸收水分的速率呈線性增長，而隨著吸收水分時間不斷增加，10 h后達到最大吸收飽和點[31]。當前國外部分學者將目光集中于日本福島遭受輻射后的林分地被物持水量對土壤養(yǎng)分的影響[32]。當前國內研究，在地被物的持水量方面更看重于對土壤中養(yǎng)分的截留。國外學者偏重研究天然林下地被物的持水量，國內學者更偏向于關注人工林下枯落物對土壤養(yǎng)分的影響、有無地被物的林分下土壤的養(yǎng)分含量存在的差異及不同林分間其養(yǎng)分含量是否會隨著環(huán)境因素的影響而產(chǎn)生異變。

4 總結與展望

當前地被物層的水文生態(tài)學研究熱點主要集中于不同林分下地被物對土壤的蓄水量、養(yǎng)分含量等方面的影響。從最初的單一測定林下地被物的厚度用以檢測樹木幼苗的生長情況，到今日的探討蓄積量對土壤養(yǎng)分的影響并對地被物的厚度進行詳細區(qū)分，并一一建立相關性研究，將地被物與地表植物之間的水文特性、地下土壤內某單一的養(yǎng)分含量建立了對應的函數(shù)關系[11，33]。地被物在水文生態(tài)學方面已取得了較多的研究成果，但同時與國外所探討的地被物水文生態(tài)學研究還具有一定差距，國內研究熱點主要是受到區(qū)域特征的影響，我們關注更多的是森林內部地被物的養(yǎng)分循環(huán)、地被物的水分涵養(yǎng)量或持水量，并探究其內部的變化趨勢[30，34]。而在國外更多學者關注的是地被物在保水持水過程中某單一元素的研究進展及產(chǎn)生的變化、地被物對林下生物量的影響[35]。國內針對林下某種氣體或化合物的測定起步較晚，研究基礎較為薄弱。

當前對土壤含水量影響的研究，國內關注點主要集中在林灌交錯帶及林下對土壤持水量及蓄積量的探究與檢測，但近些年國內有諸多學者將目光集中在土壤流失較為嚴重的高原地區(qū)，并針對國內黃土高原江河區(qū)域內水土流失嚴重的林地進行重點監(jiān)測，近十幾年來，關于人工林與天然林土壤含水量的研究受到學者們特殊的關注。人工林與天然林地被物的對比試驗中，曾有過利用人工調控提高土壤養(yǎng)分含量，使林下地被物養(yǎng)分含量提高的報道。針對河流源頭討論林下地被物的涵養(yǎng)水源，分析養(yǎng)分流動方向也取得顯著的成果。

地被物土壤養(yǎng)分方面，當前國內外學者均將其作為重點研究對象。國外有部分學者探討放牧對地被物的影響。國內有關地被物養(yǎng)分含量則主要偏向于針對次生林或人工林降水過程中的養(yǎng)分保持，其中針對人工林的研究更為深入，建立了坡向、坡位、林下地被物厚度與養(yǎng)分之間的函數(shù)關系。

對于地被物的持水量，當前研究熱點更多偏向于實驗室中模擬持水量與天然林進行對比，并尋求可完全模擬天然林中地被物持水量的變化規(guī)律，在國外，地被物持水量被用于檢測林分或流域內的部分特殊排放物質，并在實踐中尋找相關的研究方案及對策。

未來的研究方向，應圍繞地被物對土壤含水量及環(huán)境變化的響應趨勢，討論地被物對土壤養(yǎng)分含量的響應變化，通過地被物來檢測區(qū)域內某種物質的含量。