黄土丘陵区典型植物枯落物凋落动态及其持水性
王忠禹1,刘国彬1,2,王 兵1,2,*,汪建芳1,肖 婧2,李兆松1
【摘 要】摘要:枯落物具有重要的径流拦蓄功能,研究枯落物的凋落动态和其持水性对认识枯落物初级生产力及其水土保持功能具有重要意义。通过对黄土丘陵区6种典型植物样地刺槐(Robinia psendoacacia)、油松(Pinus tabulaeformis)、沙棘(Hippophae rhamnoides)、狼牙刺(Sophora viciifolia)、铁杆蒿(Artemisia sacrorum)、白羊草(Bothriochloa ischaemum)为期一年的凋落物动态监测及其持水性的测定。结果表明：(1)6种植物全年凋落物量为70.65—455.57 g/m2,落叶占凋落物总量的48.17%—91.09%；逐月凋落物量为1.86—160.21 g/m2,包含了单峰型、双峰型及不规则型的年动态变化。(2)凋落物持水量与浸水时间呈极显著对数函数关系(P<0.01),浸水5 min、24 h和48 h时的持水量分别是其最大持水量的48.41%、93.96%和97.70%；逐月凋落物最大持水量变化范围为1.19—3.95 g/g。(3)6种植物全年凋落物拦蓄量为1.33—13.33 t/hm2,落叶占凋落物拦蓄总量的57.19%—86.12%。综合可知：落叶是凋落物最主要成分并提供最多的径流拦蓄；密度对凋落物持水性有显著影响(P<0.01),比表面积和结构特征的差异导致凋落物持水性不同；植物是通过影响枯落物的凋落继而对该植物样地枯落物的水土保持功能产生影响。研究结果旨在为评价该地区不同植物恢复模式的枯落物水土保持功能和维持提供科学依据。
【期刊名称】生态学报 【年(卷),期】2024(039)007 【总页数】10
【关键词】枯落物；凋落动态；器官组成；持水性；拦蓄量；黄土丘陵区 王忠禹,刘国彬,王兵,汪建芳,肖婧,李兆松.黄土丘陵区典型植物枯落物凋落动态及其持水性.生态学报,2024,39(7):2416- 2425.
Wang Z Y, Liu G B,Wang B, Wang J F, Xiao J, Li Z S.Litter production and its water holding capability in typical plants communities in the hilly region of the Loess Plateau.Acta Ecologica Sinica,2024,39(7):2416- 2425. 基金项目:国家自然科学基金面上项目(41771555); 国家自然科学基金重点项目(41530858)；国家重点研发计划(2016YFC0501703)；陕西省创新人才推进计划—青年科技新星项目(2017KJXX- 88) 网络出版日期:2024- 01- 10
枯落物是生态系统的重要组成部分,是由植被地上部分产生并归还到地表的所有有机质的总称[1],其凋落过程是生态系统中物质循环和能量流动的一个重要环节[2]。凋落物收集器法[3]和枯落物蓄积量定期调查法[4]是常见的枯落物凋落动态研究方法。研究发现枯落物的凋落受到植被类型、生长年限及植被密度等因素显著影响[5- 8],逐月凋落量受到季节变化的影响而呈现明显的节律性[9],且无论是林地还是草地,凋落物主要成分均为落叶[4]。
作为典型的地被物,枯落物不仅是连接植物与土壤的重要“纽带”[10],同时是近地表水文效应的主要活动层[11]。枯落物在径流拦蓄方面,不仅可以提高土壤持水性,增加地表径流土壤入渗[12],其自身还可以持有大量的水,起到减少地表径流的作用[13]。对于枯落物径流拦蓄功能的研究,大多学者通过浸泡法来探究其持水性,使枯落物达到最大持水量时减去自然含水量作为枯落物的降雨拦蓄量[14]。但是,国内外一些学者认为自然条件下枯落物通常不会出现较长时间的浸水,并利
用人工模拟降雨试验提出了枯落物的有效拦蓄理论[15- 16]。总的来说,枯落物降雨拦蓄能力与枯落物蓄积量、枯落物结构特征及器官组成等存在密切联系[17- 19]。
黄土丘陵地区自“退耕还林(草)工程”实施以来,生态环境得到极大改善[20]。随着植被的逐渐恢复,近地表特征发生了显著变化,原先裸露的地表被植物及其枯落物所覆盖。有关该地区枯落物蓄积量及其水土保持功能的研究已有许多[21- 25],但是对于不同植被群落凋落物总量、组成及其月凋落动态的研究,凋落物的持水能力及其影响因子的分析仍然较少。基于此,本研究通过对黄土丘陵区6种典型植被样地进行了为期一年的凋落物动态监测及其持水性的测定,比较不同植被群落调查物总量、组成及其月变化动态,分析凋落物的持水能力及其影响因子,以期对为评价该地区不同植被恢复模式的土壤肥力维持和水土保持能力提供科学依据,为评估黄土高原退耕还林还(草)工程生态成效提供理论基础。
1 材料与方法
1.1 研究区概况
本研究在陕西省延安市安塞区水土保持综合试验站(109°18′N,36°51′E)及纸坊沟流域(109°14′N,36°44′E)进行 。研究区属于典型的黄土高原丘陵沟壑区,多年平均温度为8.8℃,年均降雨量505 mm,6—9月份的降水量约占全年降水的70%以上[26]。主要土壤类型为黄绵土及红胶土,其有机质含量低,土壤结构疏松,极易发生侵蚀。研究区气候属于暖温带半湿润向半干旱过渡区,植物类型为暖温带落叶阔叶林向干草原过渡的森林草原区,常见植物种类以刺槐(Robinia psendoacacia)、油松(Pinus tabulaeformis)、柠条(Caragana intermedia)、沙棘(Hippophae rhamnoides)、狼牙刺(Sophora viciifolia)、铁杆蒿
黄土丘陵区典型植物枯落物凋落动态及其持水性
