朱夢雪 王克勤 趙洋毅 涂曉云

(西南林業(yè)大學(xué),昆明,650224)

演替等級較高群落提高水分入滲、改善土壤結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)森林水量平衡[1],群落植被豐富,土壤結(jié)構(gòu)孔隙大、有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高[2]。植被、土壤與森林功能緊密相關(guān)[3],森林群落正向演替可改善土壤結(jié)構(gòu),土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和顆粒穩(wěn)定性均提高[4-6];Jucker et al.[7]研究表明,不同土壤和氣候特征能夠調(diào)節(jié)森林生態(tài)功能;植被豐富度可影響森林群落多功能性,物種豐富,群落林分結(jié)構(gòu)復(fù)雜,土壤孔隙度改善顯著,生態(tài)系統(tǒng)功能隨之提高[8-9]。

水分下滲過程受土壤條件、植被根系、孔隙特征以及水熱條件等多因素影響,土壤入滲情況能夠反映土壤結(jié)構(gòu)特征,土壤結(jié)構(gòu)和質(zhì)量佳,則入滲能力好[10-11];植被根系分布與入滲情況顯著相關(guān),除風(fēng)沙區(qū)外,林地根系網(wǎng)絡(luò)較草地發(fā)達(dá),林地土壤孔隙性能更佳[12],風(fēng)沙區(qū)植被恢復(fù)改善土壤結(jié)構(gòu),截留蓄積水分,抑制水分下滲,故草地土壤入滲較林地更快[13];Chari et al.[14]在空間尺度上探究不同入滲時間和入滲量的差異,分析入滲速率與各參數(shù)關(guān)系。研究可以采用環(huán)刀定水頭法監(jiān)控土壤入滲過程,也可用Horton、Kostiakov等模型模擬入滲過程及效果。天山不同群落的入滲過程與Kostiakov模型擬合度大于其他模型,更能準(zhǔn)確反應(yīng)水分入滲過程,而喀斯特淺層裂隙土壤入滲和Horton模型的擬合度更高[15-16],因此對于不同研究可選擇不同模型對其進(jìn)行擬合描述。

開展不同演替群落林地土壤滲透性研究可為區(qū)域內(nèi)森林土壤水運動和植被恢復(fù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。目前關(guān)于植被群落研究,多為撂荒草地與土壤養(yǎng)分效應(yīng)[17]、不同地被物類型土壤水分特征[18]和群落演替土壤微生物種類[15]等方面的研究,對于不同演替群落土壤水分入滲特征及水土保持研究鮮少[19]。磨盤山是云南亞熱帶北部和南部氣候復(fù)合過渡帶,區(qū)位特征明顯,受海拔、溫度及強(qiáng)風(fēng)影響,中山以半濕性常綠闊葉林為主,高山分布少見高山矮林,保留著原始森林群落特征;磨盤山地處云南玉溪森林生態(tài)系統(tǒng)觀測站,也是新平縣重要的水源涵養(yǎng)林,發(fā)揮著水源涵養(yǎng)、保持水土和調(diào)節(jié)森林生態(tài)的功能[20],區(qū)域內(nèi)土壤入滲特征研究對認(rèn)識不同群落結(jié)構(gòu)土壤入滲特征和生態(tài)功能研究有重要意義。所以,以滇中磨盤山演替初期云南松林、演替中期云南松闊葉樹混交林和演替頂級常綠闊葉林為對象,采用定水頭法和原狀土柱水分穿透試驗研究水分運動和入滲特征,探討不同演替群落林地正向演替入滲特征及影響因素,為植被恢復(fù)、水土保持和提高森林系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)功能提供參考。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于云南省玉溪市磨盤山森林生態(tài)系統(tǒng)觀測站(23°46′18″～23°54′34″N、101°16′6″～101°16′12″E),海拔1 260.0～2 614.4 m,山底溝谷的南亞熱帶氣候向山頂?shù)谋眮啛釒夂蜻^渡,具典型的山地氣候特征。降雨集中在5—10月,年均降雨量1 050 mm,年均氣溫15 ℃,極端高溫可達(dá)33 ℃,極端低溫-2.2 ℃。土壤以山地紅壤和玄武巖紅壤為主,高海拔地區(qū)分布有黃棕壤,區(qū)域內(nèi)植物種類多且隨海拔增加垂直分布較為明顯,主要有梭羅樹(Reevesiapubescens)、云南含笑(MicheliayunnanensisFranch. ex Finet &Gagnep)、銹葉杜鵑(RhododendronsiderophyllumFranch)、高山栲(CastanopsisdelavayiFranch)及華山松(PinusarmandiiFranch)等。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置

本研究選取區(qū)域內(nèi)演替初期云南松林、演替中期云南松闊葉樹混交林和演替頂級常綠闊葉林3個不同演替階段的森林群落為對象,于地形、植被覆蓋度、坡向及海拔等相近的地方開展試驗,在各樣地內(nèi)選取2塊10 m×10 m的樣方,在每個樣方內(nèi)隨機(jī)選擇2個試驗點,試驗共計12個試驗點,樣地基本概況見表1。

表1 研究樣地基本特征

表2 4種模型的公式及參數(shù)說明

2.2 土壤入滲過程參數(shù)測定及模型模擬

采用環(huán)刀法測定土壤的水分入滲速率[15]。用200 cm3的環(huán)刀分層采集原狀土柱,帶回實驗室,將其置于水中浸泡12 h至飽和狀態(tài),后置于粗砂上控水12 h,達(dá)到田間持水量。在環(huán)刀上邊緣涂上凡士林,用膠帶固定兩環(huán)刀,避免水從環(huán)刀縫隙中流出。土柱上方放1張濾紙,防止水沖刷破壞土壤結(jié)構(gòu),開始加水時計時,至有水從環(huán)刀底部流出。從入滲開始,分別于1、2、3、5、10、20、…、60 min記錄不同時段的入滲量,試驗至入滲穩(wěn)定時停止,計算土壤的入滲參數(shù)及水分入滲系數(shù)K。

K=QL/Sth。

式中:K為水分入滲系數(shù);Q為入滲穩(wěn)定時的出流量(單位為cm3/s);L為土柱長度(單位為cm);S為環(huán)刀底面面積(單位為cm2);t為每次滲透所間隔的時間(單位為min);h為試驗中水層厚度,即水頭(水位差,單位為cm)。

土壤入滲性能是水分入滲快慢的特征參數(shù),常用入滲速率、入滲總量和入滲系數(shù)分析其滲透性。選擇考斯加科夫(Kostiakov)模型、菲利普(Philip)模型、霍頓(Horton)模型和通用經(jīng)驗?zāi)Ｐ蛯σ巴馊霛B過程進(jìn)行擬合,利用不同統(tǒng)計模型對入滲性能進(jìn)行評價。

2.3 野外染色試驗和土壤理化性質(zhì)測定

野外試驗布設(shè)于地勢平坦區(qū)域,去除土壤腐殖質(zhì)層及以上的雜物后,土壤表面整理平整,將70 cm×70 cm×60 cm的鐵框砸入土中50 cm深,用木槌將鐵框內(nèi)壁5～7 cm的土夯實,依據(jù)研究區(qū)降雨數(shù)據(jù),根據(jù)積水滲透原理,用馬氏瓶供水裝置將25 L質(zhì)量濃度為4 g·L-1的亮藍(lán)溶液均勻噴灑在鐵框內(nèi)[21],用防雨布將鐵框蓋住,避免受降雨影響。24 h后,除去防雨布和鐵框,對染色剖面的中心區(qū)域進(jìn)行挖掘,由上至下每隔10 cm分層收集土樣、石礫和根系,用以測定土壤理化性質(zhì)和根密度指標(biāo),用100 cm3環(huán)刀采集土柱,測定土壤密度及孔隙度等指標(biāo)。

分層采集土樣帶回室內(nèi),測定土壤理化性質(zhì),具體方法依據(jù)《土壤農(nóng)化分析》[22],用激光粒度儀(MS 3000)測定土壤機(jī)械組成,計算土壤不同粒徑質(zhì)量分?jǐn)?shù);土壤含水率采用烘干法測定;土壤密度和總孔隙度采用環(huán)刀法測定;土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用重鉻酸鉀——外加熱、硫酸亞鐵滴定法測定;土壤全氮、全磷和全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)測定采用H2SO4-H2O2消解,全自動定氮儀測定全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù),流動分析儀測定全鉀和全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù);水解性氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)用擴(kuò)散吸收法測定;有效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)用火焰光度法測定;用分光光度計法測定土壤有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

分層采集土樣時,收集各土層的植物根系(活根和腐爛根),帶回室內(nèi)用紗布包裹并洗凈表面泥沙,對其進(jìn)行分類后,置于陰涼處晾干。將所收集植物根系按照直徑(r)大小分為r≤1 mm、1 mm10 mm 5個徑級,根據(jù)公式計算根系的根長密度和根質(zhì)量密度。

式中:qr,1為根長密度(單位為m/m3);Lr為各徑級根系長度(單位為m);V為土壤體積(單位為m3);qr,m為根質(zhì)量密度(單位為kg/m3);Mr為各徑級根系質(zhì)量(單位為kg)。

2.4 土壤入滲性能與各理化指標(biāo)的效應(yīng)分析方法

土壤水分入滲系數(shù)對各土壤性質(zhì)效應(yīng)的彈性系數(shù)(PE)是指某一土壤理化指標(biāo)的變化率與水分入滲系數(shù)的比值[23],其值可以反映土壤滲透性與各土壤因子間的影響效應(yīng),彈性系數(shù)表達(dá)式為:

PE=(ΔY/ΔK)/(K/Y)。

PE為彈性系數(shù),Y和K為不同土壤理化指標(biāo)和入滲系數(shù),ΔY和ΔK分別為各土壤理化指標(biāo)和入滲系數(shù)的變化量。當(dāng)PE>1時,表現(xiàn)為影響效應(yīng)處于遞增階段,當(dāng)PE=1時,說明兩個變量同比例變動,0

用邊際量系數(shù)對土壤入滲性能和各影響參數(shù)進(jìn)行分析,是指各演替森林群落各土壤特性的改善致使的K的增量,表達(dá)式為:

式中:PMP為邊際量系數(shù),ΔY和ΔK分別為各土壤理化指標(biāo)和入滲系數(shù)的變化量。

2.5 數(shù)據(jù)處理

用SPSS24.0軟件使用Duncan法進(jìn)行差異性分析和雙因素方差分析,分別比較不同演替群落和土層間的差異性(顯著性差異檢驗在0.05水平),對土壤因子和根系指標(biāo)與入滲進(jìn)行回歸分析和通徑分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同演替群落林地土壤水分入滲及土壤滲透特征

不同演替群落土壤入滲過程和入滲速率的變化規(guī)律相同(表3),入滲速率先降低后趨于穩(wěn)定,不同演替群落入滲速率變化顯著(P<0.05),頂級群落入滲速率最快。

表3 不同土層深度和演替群落的土壤水分入滲速率

同一林地入滲速率隨土層深度增大顯著減小(P<0.05),是因為深層土壤孔隙度減小且土壤緊實,疏松度小,水分下滲受阻,土壤滲透性減弱。同一演替群落同一土層,各入滲速率間都呈初滲速率>平均入滲速率>穩(wěn)滲速率,且各入滲速率間變化顯著(P<0.05)。群落正向演替,0<土層深度(h)≤40 cm的演替頂級常綠闊葉林入滲速率顯著大于演替初期和演替中期林地,40 cm

不同演替群落土壤入滲總量和入滲系數(shù)見表4。隨著土層深度的增加,入滲總量顯著減少(P<0.05);演替初期入滲總量最低,隨著群落演替入滲總量增大。各林地入滲總量隨土層加深顯著減小(P<0.05),是因為深層土壤孔隙度減少,水分入滲受限,入滲速率降低。不同群落入滲系數(shù)差異顯著(P<0.05),且同一土層深度,演替頂級入滲系數(shù)最大,0～50 cm的各土層深度,演替頂級入滲系數(shù)依次為:6.040、2.816、1.346、0.534、0.062 mm/min,分別是演替初期的10.626～4.133倍,演替中期的3.112～2.138倍。植被群落演替等級越高,土壤理化性質(zhì)越好,提高入滲速率,促進(jìn)水分入滲?？紫缎阅芎屯寥蕾|(zhì)量的改善對提高森林土壤蓄水持水能力,調(diào)節(jié)森林水文功能有更為明顯的作用。

表4 不同演替群落土壤入滲系數(shù)及入滲總量

3.2 不同演替群落水分入滲過程模擬

表5為利用Kostiakov模型、Philip模型、Horton模型和通用經(jīng)驗?zāi)Ｐ蛯ρ萏嫒郝淙霛B過程的擬合結(jié)果。Kostiakov模型擬合精度在0.689～0.969之間,演替初期云南松林、演替中期云南松闊葉樹混交林和演替頂級常綠闊葉林,其a值分別為2.638～0.051、8.544～0.404和16.340～0.298,演替頂級a值最大,與初滲速率、穩(wěn)滲速率變化規(guī)律一致;Philip模型中A為穩(wěn)滲速率,模型模擬數(shù)值比實測值小,演替初期云南松林、演替中期云南松闊葉樹混交林和演替頂級常綠闊葉林分別與實測值相差0.006～0.061、0.038～0.677和0.031～1.663 mm/min;Horton方程表明,與云南松林比,云南松闊葉樹混交林和常綠闊葉林的入滲速率增大,隨著群落演替的進(jìn)行,土壤的入滲性能提高。不同模型對入滲擬合方程的決定系數(shù)(R2)越大,表明其對入滲過程的擬合越好,4種模型中,對森林土壤的入滲過程擬合平均決定系數(shù)從大到小依次為:Horton模型(0.991)、Philip模型(0.866)、Kostiakov模型(0.865)、通用經(jīng)驗?zāi)Ｐ?0.828),表明Horton模型效果最佳,更能表示土壤的水分入滲過程。

表5 不同演替群落類型水分入滲過程模型擬合結(jié)果

3.3 土壤理化指標(biāo)與入滲性相關(guān)性分析

水分入滲過程受土壤因素和植被根系的影響,選擇土壤理化特征和根系密度與水分入滲系數(shù)進(jìn)行相關(guān)系數(shù)分析,結(jié)果見表6。土壤水分滲透性(各入滲速率、入滲總量和入滲系數(shù))與土壤密度、黏粒和粉粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01),且土壤密度對土壤入滲負(fù)作用效應(yīng)更大;有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)、全氮、水解氮、全磷、速效磷、速效鉀、砂粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)與入滲系數(shù)和入滲速率呈極顯著正相關(guān)(P<0.01);全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)對土壤水分入滲呈負(fù)相關(guān)效應(yīng);根長密度對滲透性影響較大,平均相關(guān)系數(shù)為0.745,根質(zhì)量密度對入滲性的平均相關(guān)系數(shù)為0.543,根長密度對入滲影響更顯著;土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)和土壤含水率與入滲性顯著相關(guān),表明土壤結(jié)構(gòu)和質(zhì)量越佳,越有利于土壤水分的下滲。

表6 土壤理化指標(biāo)與入滲參數(shù)的相關(guān)系數(shù)

為探討土壤性質(zhì)與水分入滲的關(guān)系,根據(jù)各入滲參數(shù)和理化性質(zhì)相關(guān)系數(shù)分析結(jié)果,對土壤因子與入滲系數(shù)進(jìn)行回歸分析和通徑分析(表7)。以入滲系數(shù)(Y1)為因變量,探究其與土壤含水率(X1)、土壤密度(X2)、總孔隙度(X3)、有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)(X4)、全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)(X5)、水解性氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)(X6)、全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)(X7)、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)(X8)、全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)(X9)、速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)(X10)、黏粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)(X11)、粉粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)(X12)、砂粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)(X13)、粒徑>0.25 mm團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)(X14)、根長密度(X15)、根質(zhì)量密度(X16)等的關(guān)系,回歸方程為Y1=-3.536+1.73X5-0.019X4+0.153X2-0.058X11+0.078X15(R2=0.973),表明植物根長密度、土壤密度、全氮、黏粒和有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)對入滲影響更突出。土壤質(zhì)地和養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)反映了土壤好壞及疏松度,植被根長密度促進(jìn)土壤中大孔隙的形成,良好的土壤結(jié)構(gòu)和豐富的細(xì)小根系,促進(jìn)連通孔隙的形成,提高土壤的入滲性能。

表7 土壤主要物理因子對水分入滲系數(shù)的通徑分析結(jié)果

通徑分析表明,各影響因子對入滲系數(shù)(K)的直接作用系數(shù)從大到小依次為全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)(X5,1.524)、有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)(X4,0.992)、根長密度(X15,0.607)、黏粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)(X11,0.189)、土壤密度(X2,0.166),全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)對入滲系數(shù)的直接作用最大,而有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)對入滲系數(shù)的間接作用最大。土壤中的養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)和有機(jī)質(zhì)等越高,土壤結(jié)構(gòu)和質(zhì)量越佳,對促進(jìn)水分運動和保持水土性能越好。

土壤理化特征與土壤入滲的彈性系數(shù)及邊際量系數(shù)見表8。結(jié)果表明,土壤密度、黏粒和粉粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)與土壤入滲系數(shù)的彈性系數(shù)(PE)<0,表明這些理化性質(zhì)對土壤入滲性能的影響處于負(fù)效應(yīng)階段,對土壤的滲透性呈負(fù)向抑制作用;而土壤水解性氮、全鉀、速效鉀、全磷、速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)、土壤含水率、總孔隙度和植被的根質(zhì)量密度與入滲系數(shù)的彈性系數(shù)01,表明其影響效應(yīng)在遞增。

表8 土壤入滲系數(shù)與各理化參數(shù)的彈性系數(shù)和邊際量系數(shù)

土壤水分入滲系數(shù)和各影響參數(shù)的邊際量系數(shù)表明,土壤有機(jī)質(zhì)、水解性氮、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)、砂粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)和植被的根長密度對土壤的邊際量系數(shù)依次為12.35、43.12、29.95、6.05、7.00,表明其對土壤的入滲性有較為緊密的影響。結(jié)合彈性系數(shù)及邊際量系數(shù)可知,土壤有機(jī)質(zhì)、氮養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)和植被根長密度對研究區(qū)的土壤入滲性影響較大。

4 討論

4.1 不同演替群落土壤水分入滲特征

正向演替群落土壤孔隙特征差異明顯,有機(jī)質(zhì)和Mg2+金屬離子積累,土壤有效養(yǎng)分增加且具多元化[24],土壤孔隙度高,有利于水分下滲。演替頂級森林土壤發(fā)育程度高,林內(nèi)枯落物豐富,有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和土壤穩(wěn)定性增強(qiáng),促進(jìn)大團(tuán)聚體形成,且植被根系網(wǎng)發(fā)達(dá),增強(qiáng)抗沖刷和抗侵蝕能力,提高土壤入滲能力,增強(qiáng)群落的生態(tài)功能[25]。本研究中,不同演替群落各土層入滲速率變化均為:初滲速率>平均入滲速率>穩(wěn)滲速率。演替頂級土壤的滲透性最佳,入滲速率越快,土壤孔隙連通性越高,滲透性越好。群落林分結(jié)構(gòu)復(fù)雜,土壤質(zhì)地佳時,可有效地改善土壤滲透性,濕地公園中灌草對綠地土壤入滲的改善優(yōu)于喬草地[27],而崔艷紅等[26]開展不同林齡和林分密度的土壤入滲研究,林地恢復(fù)年限長、林分密度大,水分入滲快、土壤滲透性好,對緩解地表徑流和縮短降雨對地面沖刷作用更顯著。

3種演替群落,演替頂級常綠闊葉林平均入滲速率最大,土壤滲透性最強(qiáng);同一林地上層土壤水分的入滲速率更快,滲透性更好。天山林區(qū)6種群落類型土壤水分入滲過程與Kostiakov模型擬合精度較高[15],而渝北縉云山自然保護(hù)水源區(qū)不同林齡和林分密度土壤入滲過程則更適合用通用經(jīng)驗?zāi)Ｐ蛠頂M合描述水分入滲過程[28],對于滇中磨盤山不同演替群落林地,Horton模型對土壤水分各入滲參數(shù)的擬合精度(R2)最大,相比Kostiakov模型、Philip模型和通用經(jīng)驗?zāi)Ｐ?Horton模型更適于描述各樣地的水分入滲過程。

4.2 土壤滲透性影響因子分析

不同群落土壤理化性質(zhì)差異會直接影響土壤的入滲性。土壤理化特性[29]、根系和礫石[30-31]對土壤入滲作用影響顯著,土壤密度增大,孔隙數(shù)量減少,水分下滲受限,植被垂直根系和礫石形成的孔隙,利于土壤水分的下滲。已有研究表明,土壤入滲性能與土壤密度、黏粒和粉粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈顯著負(fù)相關(guān)、與有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)等呈顯著正相關(guān)[32]。本研究中,土壤滲透性與孔隙狀況和有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)均呈極顯著相關(guān)(P<0.01),土壤孔隙的連通性促進(jìn)水分下滲,孔隙性能越佳,土壤中水的傳導(dǎo)越快,土壤滲透性越好[29,32]。但本研究中土壤滲透性和含水率的相關(guān)性結(jié)論有差異,這與研究區(qū)水分條件有關(guān),研究區(qū)3種群落林地含水率普遍較高且變化不顯著,致使與土壤水分入滲關(guān)系不顯著。根長密度、根質(zhì)量密度與水分入滲呈顯著正相關(guān)(P<0.05),本研究中,演替中期云南松闊葉樹混交林表層根系較豐富,但入滲速率較演替頂級常綠闊葉林小,因水平分布較發(fā)達(dá)的根系網(wǎng)絡(luò),影響水分的垂直入滲,進(jìn)而會減小水分入滲速率[33-34]。

土壤因子與入滲性能進(jìn)行回歸分析,土壤密度、全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)、有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)、黏粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)和根長密度對入滲影響較大,土壤密度間接反映土壤孔隙特征,土壤密度小,土壤結(jié)構(gòu)松散,孔隙度增大,土壤的入滲性增強(qiáng)[35];土壤養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)和有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)是土壤質(zhì)量評價指標(biāo),質(zhì)量分?jǐn)?shù)高,孔隙特性越佳[36];良好的土壤團(tuán)聚體能夠固持水分和養(yǎng)分,團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)越好,土壤的透氣性和持水性也越高[37],進(jìn)而促進(jìn)水分入滲。此外,土壤質(zhì)地對水分入滲的影響也較大,土壤質(zhì)地通過改變顆粒間的表面能而影響土壤水分的入滲[38],黏粒和粉粒會抑制水分的下滲,減小入滲速率和入滲量。植被群落不斷的正向演替中,土壤結(jié)構(gòu)和群落的生態(tài)功能均得以提高和改善,進(jìn)而促進(jìn)土壤水分的入滲,提高其入滲性能。

5 結(jié)論

土壤入滲過程均從急劇減小至穩(wěn)定入滲,入滲速率都表現(xiàn)為:初始入滲速率>平均入滲速率>穩(wěn)定入滲速率,3種演替群落,常綠闊葉林入滲速率最快,水分入滲系數(shù)顯著高于其他2種演替群落(P<0.05),土壤入滲最佳,云南松闊葉樹混交林次之,而云南松林的土壤入滲最差。

利用4種常用模型擬合土壤入滲過程,Horton模型對3種林地擬合精度最高,平均決定系數(shù)為0.991,Horton模型更能準(zhǔn)確描述3種林地土壤的水分入滲過程。

土壤質(zhì)地、有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)、孔隙度及有效養(yǎng)分等與入滲間顯著相關(guān),此外,植被的根長密度對入滲的影響也較為顯著。土壤質(zhì)量越好,垂直根系分布越廣泛,有利于提高土壤孔隙的連通性,促進(jìn)水分的入滲。