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水土流失問題已成為影響我國國家生態(tài)安全的頭號環(huán)境問題［1－2］，為推進(jìn)水土保持生態(tài)環(huán)境建設(shè)，在總結(jié)多年來水土保持實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，水利部推動(dòng)實(shí)施了水土保持生態(tài)修復(fù)工程。目前，針對水土保持生態(tài)修復(fù)工程的研究主要集中于生態(tài)修復(fù)措施類型的劃分［3－5］、群落演替及土壤理化性質(zhì)等修復(fù)效益的監(jiān)測方面［6－9］，而作為林地重要覆蓋面和保護(hù)層的枯落物層卻鮮有報(bào)道。枯落物層具有防止雨滴擊濺土壤、維持土壤結(jié)構(gòu)、攔蓄滲透降水、分散滯緩減少地表徑流、覆蓋地表減少表層土壤的水分蒸發(fā)及增強(qiáng)土壤抗蝕性等作用［10－11］。為此，筆者對水庫水源涵養(yǎng)區(qū)不同修復(fù)措施下的枯落物的蓄水保水效益進(jìn)行研究，以期為生態(tài)修復(fù)效益的全面研究與分析提供參考，也為庫區(qū)及同類地區(qū)生態(tài)修復(fù)和水源涵養(yǎng)等的研究提供理論基礎(chǔ)和參考。   1　研究區(qū)概況   桃林口水庫位于河北省秦皇島市青龍滿族自治縣，地理位置118°37′—119°37′E，39°51′—41°07′N，水庫控制流域面積5　060km2。研究區(qū)屬于燕山山地丘陵區(qū)，基巖以花崗片麻巖為主體，局部有少量的石英砂巖，地帶性土壤為棕壤和褐土，土層厚度＜50cm。研究區(qū)屬暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均氣溫10．1℃，平均降雨量700mm，70％左右的降雨集中于7—8月，年蒸發(fā)量1　089mm。研究區(qū)為河北省桃林口水庫上游水土流失重點(diǎn)治理區(qū)，土壤侵蝕形式以水力侵蝕為主，侵蝕強(qiáng)度以中度—輕度侵蝕為主。   研究區(qū)屬溫帶旱生闊葉林亞帶，植被覆蓋度在80％以上。代表植物有油松（Pinus　tabulaeformisCarr．）、側(cè)柏（Platycladus　orientalis（L．）Franco）、蒙椴（Tilia　mongolica　Maxim．）、蒙古櫟（Quercusm　ongol－ica　Fisch．ex　Ledeb．）、白榆（Ulmus　pumila　L．）、楊樹（Populus　cathayane　Rehd．），經(jīng)濟(jì)林樹種主要為板栗（Castanea　mollissima　Bl．）、蘋果（Malus　pumilaMill．）、白梨（Pyrus　bretschnei　Deri．）、桃（Amygda－lus　persica（L．）Batsch）、山楂（Crataegus　pinnpat－ifida　Bunde）、山杏（Prunus　armeniaca　L．）、花椒（Zanthoxylum　bungeanum　Maxim）等。隨著海拔的變化，植物種分布差異明顯；其中，海拔400～600m的陰坡分布著天然（次生）油松林，陽坡多為蒙古櫟、蒙椴、山杏和荊條（Vitex　negundo　L．var．hetero－phylla（Franch．）Rehd．）；250～400m處分布著經(jīng)濟(jì)林及散生果樹，溝谷內(nèi)多為楊樹，土質(zhì)較差的山坡上多為刺槐（Robinia　pseudoacacia　L．）薪炭林；海拔150～250m處主要種植農(nóng)作物及少量果樹。   2　研究內(nèi)容與方法   依據(jù)桃林口水庫水源涵養(yǎng)區(qū)生態(tài)修復(fù)試點(diǎn)工程生態(tài)修復(fù)作業(yè)設(shè)計(jì)，將修復(fù)措施劃分為6種類型，不同修復(fù)措施類型、群落組成、調(diào)查地點(diǎn)及樣地?cái)?shù)目見表1。在不同措施類型項(xiàng)目區(qū)內(nèi)，研究枯落物的蓄積量、持水量、吸水速率和有效攔蓄量等蓄水保水效益，并利用“空間代替時(shí)間”［12］的方法研究不同修復(fù)措施下與無修復(fù)措施下的蓄水保水效益的變化。   2．1　枯落物蓄積量的測定   在不同生態(tài)修復(fù)措施典型地段設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)樣地，樣地大小50m×50m，每種修復(fù)類型至少調(diào)查3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地，在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)設(shè)定1m×1m的樣方3個(gè)。在不破壞枯落物原有結(jié)構(gòu)的情況下，將枯落物收集在紗網(wǎng)內(nèi)，稱其鮮重，在85℃溫度下烘干，再稱其干重，以計(jì)算其單位面積蓄積量。   2．2　枯落物持水量和吸水速率的測定   采用室內(nèi)浸泡法測定枯落物持水量及其吸水速率，將紗網(wǎng)及其內(nèi)的枯落物浸泡至水中，分別測定浸水15min，30min，1h，2h，4h，6h，8h和24h后的枯落物重量變化，以研究其吸水速率及吸水過程［13－14］。   2．3　枯落物有效攔蓄量的測定   枯落物有效攔蓄量（W）可用來估算枯落物對降雨的實(shí)際攔蓄量［15］，即：W＝（0．85Rm－R0）M式中：Rm———最大持水率（％）；R0———平均自然含水率（％）；M———枯落物蓄積量（t／hm2）。   3　結(jié)果與分析   3．1　枯落物蓄積量   由圖1和表2可知，不同生態(tài)修復(fù)措施類型植物群落枯落物的蓄積量差別顯著，天然（次生）林封育型的枯落物蓄積量最大，平均為26．88t／hm2，荒坡封育型的最小，平均為9．57t／hm2，其他依次為疏林補(bǔ)植型（25．83t／hm2）、人工林封育型（25．11t／hm2）、荒坡造林型（24．10t／hm2）、陡坡梯田退耕型（12．22t／hm2）。生態(tài)修復(fù)措施實(shí)施后枯落物蓄積量差異顯著，且荒坡封育型、陡坡梯田封育型、疏林補(bǔ)植型、荒坡造林型植物群落的枯落物蓄積量修復(fù)后均高于未修復(fù)。其中，疏林補(bǔ)植型的枯落物蓄積量增加量最小，修復(fù)后比未修復(fù)僅增加3．20％，荒坡造林型的增幅最大，高達(dá)163．17％。不同生態(tài)修復(fù)措施實(shí)施后枯落物蓄積量的增加可歸因于林地生物量的增加和人為干擾的減弱，二者的疊加作用使得林地枯落物蓄積量增加明顯。   3．2　枯落物吸水動(dòng)態(tài)變化   由表2可知，在開始浸泡的0．5h內(nèi)，枯落物迅速吸水，持水量也迅速增加，隨浸泡時(shí)間的延長，持水量呈現(xiàn)不斷增加的趨勢，但增加速度逐步變緩，至24h時(shí)基本達(dá)到最大值，表明枯落物持水量達(dá)到飽和。枯落物的吸水速率呈現(xiàn)出三個(gè)明顯的階段（圖3）。第一階段為浸水前期（4h內(nèi)），枯落物吸水速率變化最快，隨浸泡時(shí)間的增加而速率呈迅速下降趨勢；第二階段出現(xiàn)在4～8h，吸水速率逐漸變緩；第三階段出現(xiàn)在8～24h，此階段吸水速率變化幅度較小，枯落物基本達(dá)到飽和持水量。雖然不同修復(fù)措施下枯落物剛浸入水中時(shí)吸水速率相差較大，但隨浸泡時(shí)間的延長，枯落物吸水速率趨勢一致。這表明隨著浸泡時(shí)間的增加，枯落物的持水逐漸趨于飽和。對不同修復(fù)措施下枯落物吸水速率V與浸泡時(shí)間t進(jìn)行回歸分析（表3），二者間的關(guān)系遵循乘冪函數(shù)，即V＝ktn（V為枯落物吸水速率；t為浸泡時(shí)間；h，k，n為參數(shù)），相關(guān)系數(shù)均在0．99以上。#p#分頁標(biāo)題#e#   3．3　枯落物有效攔蓄量   由表2可知，不同生態(tài)修復(fù)措施下枯落物層的有效攔蓄量不同，且存在顯著性差異。不同修復(fù)措施下，天然（次生）林封育型枯落物有效攔蓄量最大，為85．09t／hm2，有效攔蓄深8．51mm；荒坡封育型的有效攔蓄深最小，為2．85mm；其他措施有效攔蓄深依次為荒坡造林型（5．22mm）、疏林補(bǔ)植型（5．13mm）、人工林封育型（4．51mm）、陡坡梯田封育型（3．92mm）。不同生態(tài)措施的實(shí)施造成有效攔蓄量差異極顯著，與未修復(fù)相比，荒坡封育型、陡坡梯田封育型、疏林補(bǔ)植型、荒坡造林型的枯落物有效攔蓄深修復(fù)后均高于未修復(fù)，其中，荒坡造林型造林后比造林前增加了98．63％，疏林補(bǔ)植型比未補(bǔ)植增加了25．56％，荒坡封育型比未封育增加了20．41％。   4　結(jié)論   （1）生態(tài)修復(fù)措施的實(shí)施增加了林內(nèi)枯落物的蓄積量，天然（次生）林封育型的枯落物蓄積量最大，荒坡封育型的最小，其他依次為疏林補(bǔ)植型＞人工林封育型＞荒坡造林型＞陡坡梯田退耕型；各修復(fù)措施的實(shí)施使得枯落物蓄積量差異顯著，修復(fù)后的枯落物較未修復(fù)增加3．20％～163．17％。   （2）枯落物持水量Q與浸泡時(shí)間t之間存在對數(shù)函數(shù)關(guān)系，即Q＝aln（t）＋b，相關(guān)系數(shù)皆在0．92以上；枯落物吸水速率V與浸泡時(shí)間t間存在乘冪函數(shù)關(guān)系，即V＝ktn，相關(guān)系數(shù)高達(dá)0．99。枯落物吸水速率在4h時(shí)逐漸減緩，在8h時(shí)枯落物持水基本達(dá)到飽和。   （3）不同修復(fù)措施間的攔蓄量差異顯著，天然（次生）林封育型枯落物有效攔蓄深最大（8．51mm），荒坡封育型的有效攔蓄深最小（2．85mm）。不同生態(tài)措施的實(shí)施使得有效攔蓄深差異顯著，各措施修復(fù)后較未修復(fù)的有效攔蓄深了20．41％～98．63％，其中以荒坡造林型增加最大，荒坡封育型增加最小。