海南熱帶次生林恢復(fù)過程中凋落物及土壤水源涵養(yǎng)功能變化*

林燈，陳壯，黃榮俊，王旭，丁昱，董翔宇，龍文興2,，黃瑾2,，方精，李時(shí)興

(1.海南大學(xué) 環(huán)境與植物保護(hù)學(xué)院，海南　?？?70228;2.熱帶作物種質(zhì)資源保護(hù)與利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，海南　?？?70228;

3.海南大學(xué) 園林園藝學(xué)院，海南　?？?70228;4.海南省黎母山省級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局，海南　瓊中572929)

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海南熱帶次生林恢復(fù)過程中凋落物及土壤水源涵養(yǎng)功能變化*

林燈1,2，陳壯3，黃榮俊3，王旭1，丁昱3，董翔宇3，龍文興2,3，黃瑾2,3，方精4，李時(shí)興4

(1.海南大學(xué) 環(huán)境與植物保護(hù)學(xué)院，海南?？?70228;2.熱帶作物種質(zhì)資源保護(hù)與利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，海南?？?70228;

3.海南大學(xué) 園林園藝學(xué)院，海南?？?70228;4.海南省黎母山省級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局，海南瓊中572929)

摘要：以海南島霸王嶺刀耕火種和吊羅山擇伐恢復(fù)的次生林為研究對(duì)象，設(shè)置幼齡林、中齡林和老齡林樣地，研究凋落物及不同土層的最大持水率和自然含水率隨干擾類型及恢復(fù)階段的變化規(guī)律。結(jié)果顯示,(1)刀耕火種凋落物和土壤的最大持水率及自然持水率都小于擇伐；(2)兩種干擾類型的凋落物最大持水率隨著森林恢復(fù)而減小，自然含水率在3個(gè)恢復(fù)階段間無顯著差異。刀耕火種土壤的最大持水率隨著森林恢復(fù)而增大。擇伐0～40cm土層最大持水率先減小后增大，40～60cm土壤最大持水率在3個(gè)恢復(fù)階段間無顯著差異；(3)兩種干擾類型的凋落物最大持水率和自然含水率都顯著大于土壤；總體上，淺層土壤的最大持水率大于深層土壤，但不同土層間自然含水率無顯著差異。(4)兩種干擾類型中，凋落物與不同土層間的最大持水率顯著負(fù)相關(guān)，二者間的自然持水率相關(guān)不顯著。刀耕火種不同深度土壤間的最大持水率顯著正相關(guān)；擇伐不同深度土壤間的最大持水率及自然持水率都顯著正相關(guān)。研究結(jié)果將為中國熱帶次生林生態(tài)恢復(fù)提供參考。

關(guān)鍵詞：最大持水率;自然含水率;凋落物;土壤；刀耕火種;擇伐;熱帶次生林恢復(fù)

森林水源涵養(yǎng)功能是以植被、凋落物以及土壤來阻滯降水、涵蓄水源，從而起到調(diào)節(jié)地表徑流，保持水土的功能[1～3]。其中，凋落物與土壤層間相接、聯(lián)系緊密[4]，共同作為大氣降水的主要調(diào)節(jié)器和蓄存庫，在森林水循環(huán)中起著重要的作用。一方面凋落物可以抑制土壤水分蒸發(fā)，防止雨滴侵蝕并截留部分降雨以涵養(yǎng)水源保護(hù)水土[5～7]；另一方面土壤的涵養(yǎng)水源的功能間接影響凋落物的組分和數(shù)量[8]。而凋落物和土壤的水源涵養(yǎng)功能通常用最大持水率或自然含水率等參數(shù)度量[9～10]。

人為干擾后的次生林，其凋落物和土壤的涵養(yǎng)水源功能的影響因素是多方面的，如干擾類型、恢復(fù)林齡和土層深度等都對(duì)其有直接或間接的影響。干擾類型的不同，水源涵養(yǎng)功能常常會(huì)有所差異[11]。林齡對(duì)于凋落物和土壤水源涵養(yǎng)功能的影響并非完全一致，如興安落葉松(Larixgmelinii)林的凋落物最大持水率隨林齡增大而遞增，但土壤卻隨林齡增大而減小[10]。凋落物和淺層土壤由于受自身理化特性、地被物和根系的影響，對(duì)外界的干擾反應(yīng)尤為敏感[4]。淺層土壤涵養(yǎng)水源功能往往大于深層土壤[12]。

熱帶雨林由于高溫高濕的氣候特性，其水源涵養(yǎng)功能在不同地區(qū)乃至全球的生態(tài)水循環(huán)扮演著重要角色。然而，熱帶森林受到人為干擾的威脅，不僅原始林面積不斷減小，而且由于遭受大規(guī)模的刀耕火種和采伐，部分林地出現(xiàn)了水土流失的現(xiàn)象，凋落物和土壤水源涵養(yǎng)功能受到破壞[11～13]。不同干擾類型的熱帶次生林凋落物和土壤的水源涵養(yǎng)功能是否可以隨著林齡的增長而得到恢復(fù)，受到國內(nèi)外生態(tài)、氣象和水文等方面研究者的廣泛關(guān)注[12,14～15]。海南島熱帶雨林位于亞洲雨林北緣，是印度-馬來群系的重要組成部分。由于當(dāng)?shù)厣贁?shù)民族長期的刀耕火種和大規(guī)模的商業(yè)性砍伐(如擇伐)，導(dǎo)致原始林分布破碎化并形成大面積的熱帶次生林。本文采用空間代替時(shí)間的方法[16]，選擇海南島刀耕火種和擇伐后“幼齡林、中齡林和老齡林”3個(gè)恢復(fù)階段的熱帶次生林的凋落物和土壤為對(duì)象，以最大持水率和自然含水率為指標(biāo)，分析水源涵養(yǎng)功能在熱帶次生林恢復(fù)過程中的變化規(guī)律。研究凋落物和土壤水源涵養(yǎng)功能在不同干擾類型、恢復(fù)階段、土層深度的變化規(guī)律及相關(guān)關(guān)系。

1研究區(qū)域與方法

1.1樣地概況

研究地點(diǎn)主要設(shè)置在海南島霸王嶺自然保護(hù)區(qū)和吊羅山自然保護(hù)區(qū)。霸王嶺自然保護(hù)區(qū)地理坐標(biāo)18°52′～19°12′N，108°53′～109°20′E，海拔100～1 654m，面積約500km2，熱帶季風(fēng)氣候，年均溫22.5℃，年均降雨量1 676～2 553mm。吊羅山自然保護(hù)區(qū)地理坐標(biāo)18°40′～18°49′N，109°45′～109°57′E，海拔50～1 499m，面積約380km2，年均溫24.4℃，年均降雨量1 870～2 760mm。兩地均屬熱帶季風(fēng)氣候，降雨量年分布不均，有濕季和旱季區(qū)分，土壤類型為山地紅壤和山地黃壤，植被沿海拔從低到高依次為熱帶低地雨林、熱帶山地雨林、熱帶山地常綠林和熱帶山頂矮林。

依據(jù)衛(wèi)星影像資料和實(shí)地踏查，我們?cè)诎酝鯉X自然保護(hù)區(qū)建立8個(gè)面積為0.25hm2(50m×50m)的刀耕火種恢復(fù)樣地(19°06′47″～19°08′56″N，109°07′06″～109°11′20″E)，樣地海拔范圍為405～594m，坡度12°～21°；在吊羅山自然保護(hù)區(qū)建立9

個(gè)0.25hm2(50m×50m)的擇伐恢復(fù)樣地(18°40′18″～18°46′12″N，109°50′20″～109°56′51″E)，樣地海拔范圍為245～750m，坡度7°～27°。所有樣地劃分為3個(gè)恢復(fù)階段，每個(gè)恢復(fù)階段至少包含2個(gè)重復(fù)：幼齡林(林齡約30年)、中齡林(林齡約60年)和老齡林(林齡大于120年)。每塊樣地的土地利用歷史和林齡根據(jù)當(dāng)?shù)亓謽I(yè)局的造林資料確定。

刀耕火種恢復(fù)樣地的3個(gè)林齡階段地面主要由喬灌木的凋落物覆蓋，其草本層僅由零星分布的割雞芒(Hypolytrumnemorum)、草豆蔻(Alpiniahainanensis)等組成，多個(gè)樣地蓋度不足10%；而喬灌木層在幼齡林至中齡林階段主要由較為耐旱瘠的落葉樹種烏墨(Syzygiumcumini)、楓香樹(Liquidambarformosana)等喬木和銀柴(Aporosadioica)、黃牛木(Cratoxylumcochinchinense)等灌木組成，其郁閉度為67%～81%；在老齡林階段主要由常綠樹種青梅(Vaticamangachapoi)、托盤青岡(Cyclobalanopsispatelliformis)等喬木和粗毛野桐(Hanceahookeriana)、白茶樹(Koilodepashainanense)等灌木組成，其郁閉度達(dá)到86%～88%。擇伐恢復(fù)樣地3個(gè)林齡階段由于有竹亞科(Bambusoideae)植物侵入，地面凋落物的竹葉組分較高，其草本層由粽葉蘆(Thysanolaenalatifolia)，芒萁(Dicranopterispedata)和一些蕨類(Pteridiaceae)植物組成，種類相對(duì)豐富，蓋度達(dá)到8%～25%；而喬灌木層在3個(gè)林齡階段均以常綠樹種為優(yōu)勢種，主要由青梅、托盤青岡、蝴蝶樹(Heritieraparvifolia)等喬木和粗毛野桐、九節(jié)(Psychotriaasiatica)、狗骨柴(Diplosporadubia)等灌木組成，郁閉度83%～87%。

1.2數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集在2015年的6月和7月進(jìn)行。采樣期間避開連續(xù)降雨或風(fēng)暴天氣，以減少對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。

1.2.1凋落物持水特性

按五點(diǎn)梅花樁取樣法在每一塊50m×50m的監(jiān)測樣地四角和中央位置，以1m2(1.0m×1.0m)的水平面積收集凋落物樣品并記錄其濕重及80℃烘干后的干重，然后計(jì)算凋落物自然含水率(WNC0，質(zhì)量比/%)。采用浸水法測定凋落物的飽和含水率[17～18]。將烘干稱重后的凋落物原樣放入30cm×30cm的尼龍網(wǎng)袋中，然后將裝有凋落物的尼龍網(wǎng)完全浸入盛有清水的容器中，水面略高于尼龍網(wǎng)袋上沿。浸泡24h后將凋落物連同尼龍網(wǎng)一并取出，靜置5min左右至凋落物不滴水時(shí)測定其濕重，此時(shí)的凋落物的持水量為最大持水率，換算凋落物最大持水率(MWH0，質(zhì)量比/%)。

1.2.2土壤持水特性

在取凋落物樣品正下方挖掘土壤剖面，記錄土壤剖面發(fā)生層次后從上至下將土層分為4層：第1層，0～10cm；第2層，10～20cm；第3層，20～40cm；第4層，40～60cm。用100cm3環(huán)刀分別在每層取2個(gè)重復(fù)土樣。利用環(huán)刀法測定各土層最大持水率(MWH1～MWH4，質(zhì)量比/%)、土壤自然含水率(WNC1～WNC4，質(zhì)量比/%)[19]。

1.3數(shù)據(jù)分析

首先，分土層繪制MWH0～MWH4和WNC0～WNC4的蠶豆圖，分別比較不同干擾類型和恢復(fù)階段的水源涵養(yǎng)功能差異，結(jié)果用Randomization-based 雙邊檢驗(yàn)。

然后，分干擾類型和恢復(fù)階段繪制MWH0～MWH4和WNC0～WNC4的玫瑰圖，分別比較凋落物與不同土層相互之間水源涵養(yǎng)功能的差異，結(jié)果用Randomization-based單邊檢驗(yàn)。

最后，兩種干擾類型分別采用Spearman相關(guān)性分析其凋落物和土壤的MWH0～MWH4和WNC0～WNC4之間的相關(guān)性，得到相關(guān)性分析圖。

本文所有的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)通過R 3.2.3編寫程序完成。

2結(jié)果與分析

2.1不同干擾類型間凋落物與土壤水源涵養(yǎng)功能

差異

刀耕火種的MWH0在幼齡林階段和老齡林階段顯著小于擇伐(圖1，表1)；并且3個(gè)恢復(fù)階段刀耕火種的WNC0都小于擇伐。在幼齡林階段和中齡林階段，刀耕火種的MWH1、 MWH2、MWH3和MWH4都顯著小于擇伐(圖1，表1)；而老齡林階段，不同深度土壤最大持水率在兩干擾類型間無顯著差異(圖1，表1)。在3個(gè)恢復(fù)階段，刀耕火種的WNC1、WNC2、WNC3和WNC4基本上顯著小于擇伐(圖1，表1)。

圖1　　　　刀耕火種和擇伐不同恢復(fù)階段的最大持水率和

2.2不同恢復(fù)階段間凋落物與土壤水源涵養(yǎng)功能差異

刀耕火種和擇伐的MWH0隨群落恢復(fù)整體均呈現(xiàn)下降趨勢，但兩種干擾類型的WNC0在3個(gè)恢復(fù)階段間無顯著差異(圖1，表1)。刀耕火種的MWH1、MWH2、MWH3和MWH4隨群落恢復(fù)呈上升趨勢，且老齡林顯著大于幼齡林；擇伐中齡林的MWH1、MWH2和MWH3小于其他兩個(gè)階段，而MWH43個(gè)階段間無顯著差異。刀耕火種老齡林的WNC1、WNC2和WNC3高于幼齡林和中齡林，而WNC4在3個(gè)階段間無顯著差異；擇伐的WNC1、WNC2、WNC3和WNC4在3個(gè)恢復(fù)階段間變化不一致：WNC1呈現(xiàn)遞增趨勢；WNC2和WNC3則先減后增，中齡林最??；WNC4在3個(gè)階段間差異不顯著。

2.3凋落物和不同深度土壤的水源涵養(yǎng)功能差異

相同干擾類型和相同恢復(fù)階段，凋落物的MWH0和WNC0都顯著大于各深度土壤的最大持水率和自然含水率(圖2，p< 0.005，表2)，表明凋落物比土壤的水源涵養(yǎng)功能高。

刀耕火種幼齡林的MWH1顯著大于MWH2、MWH3和MWH4(圖2，表3)；中齡林的MWH1顯著大于MWH4(圖2，表3)；老齡林的MWH1顯著大于MWH3(圖2，表3)。擇伐幼齡林的MWH1顯著大于MWH3(圖2，表3)；中齡林不同深度土壤間的最大持水率無顯著差異(圖2，表3)；老齡林的MWH1 顯著大于MWH3和MWH4(圖2，表3)。

表1　刀耕火種和擇伐凋落物和土壤的最大持水率和自然含水率在不同干擾類型和恢復(fù)階段間的Randomization-based 雙邊檢驗(yàn)

續(xù)表1

檢驗(yàn)對(duì)象刀耕火種林齡觀察值p擇伐林齡觀察值p刀耕火種-擇伐林齡觀察值pMWH4Y-M0.010.730Y-M-0.010.780Y-Y0.23<0.001Y-O0.17<0.001Y-O-0.030.550M-M0.20<0.001M-O0.15<0.001M-O-0.020.670O-O0.030.520WNC0Y-M0.090.490Y-M0.140.270Y-Y0.410.003Y-O-0.120.390Y-O0.060.710M-M0.46<0.001M-O-0.210.140M-O-0.090.500O-O0.58<0.001WNC1Y-M-0.010.620Y-M0.010.760Y-Y0.050.050Y-O0.050.080Y-O0.090.002M-M0.07<0.001M-O0.060.030M-O0.08<0.001O-O0.10<0.001WNC2Y-M0.000.950Y-M-0.080.002Y-Y0.12<0.001Y-O0.020.370Y-O0.040.230M-M0.040.050M-O0.020.400M-O0.11<0.001O-O0.13<0.001WNC3Y-M0.010.420Y-M-0.06<0.001Y-Y0.09<0.001Y-O0.040.020Y-O0.000.920M-M0.020.100M-O0.030.110M-O0.05<0.001O-O0.050.010WNC4Y-M-0.020.450Y-M-0.020.370Y-Y0.09<0.001Y-O0.001.000Y-O-0.040.150M-M0.09<0.001M-O0.020.490M-O-0.020.430O-O0.050.080

表2　凋落物與土壤之間的最大持水率和自然含水率的Randomization-based 單邊檢驗(yàn)

注：原假設(shè)為凋落物最大持水量<土壤最大持水量；凋落物自然含水量<土壤自然含水量。

表3　不同深度土壤的最大持水率和自然含水率Randomization-based 單邊檢驗(yàn)

注：原假設(shè)為淺層土壤的最大持水量<深層土壤的最大持水量；淺層土壤的自然含水量<深層土壤的自然含水量。

圖2　凋落物與不同深度土壤的最大持水率和自然含水率

刀耕火種幼齡林不同深度土壤間自然含水率無顯著差異，中齡林的WNC2顯著大于WNC4，老齡林的WNC1顯著大于WNC4。擇伐僅老齡林WNC1顯著大于WNC4(圖2，表3)。土壤的比較結(jié)果表明，淺層的土壤多數(shù)情況比深層的土壤有著更高的最大持水率，但是自然含水率上多數(shù)情況差異并不顯著。

2.4凋落物及土壤水源涵養(yǎng)功能相關(guān)關(guān)系

刀耕火種的MWH0與MWH1、MWH2、MWH3和MWH4顯著負(fù)相關(guān)；WNC0與WNC1顯著負(fù)相關(guān)，與WNC2、WNC3及WNC4相關(guān)不顯著；MWH1、MWH2、MWH3及MWH4間顯著正相關(guān)(圖3)。

擇伐的MWH0與MWH1顯著負(fù)相關(guān)，而MWH0與MWH2、MWH3及MWH4相關(guān)不顯著，WNC0與WNC1、WNC2、WNC3及WNC4相關(guān)不顯著。不同深度土壤間最大持水率及自然持水率各自顯著正相關(guān)(圖3)。

圖3不同干擾類型最大持水率和自然含水率間的相關(guān)性

注：對(duì)角線：變量名及概率分布曲線；上三角：扇形圖上標(biāo)注相關(guān)系數(shù)，陰影順時(shí)針表示正相關(guān)，逆時(shí)針表示負(fù)相關(guān)；橢球限制框表示68%數(shù)據(jù)集中的位置；loess平滑曲線上方標(biāo)注相關(guān)性分析的p值。

Fig.3Correlation of the maximum water-holding ratio and natural water content in the different disturbance regimes

3討論

3.1不同干擾類型下水源涵養(yǎng)功能的差異

刀耕火種的凋落物的最大持水率和自然含水率普遍低于擇伐(圖1，表1)?？赡苁怯捎诘陡鸱N的次生林相對(duì)擇伐的次生林要干燥，導(dǎo)致前者凋落物降解的速度普遍弱于后者，而半分解的凋落物相對(duì)于未分解的凋落物有更高的持水功能[20～21]，故在最大持水率上后者要強(qiáng)于前者。刀耕火種的土壤最大持水率在幼齡林和中齡林階段都顯著小于擇伐，而老齡林階段兩種干擾類型沒有顯著差異?？赡苁怯捎谘萏嬖缙?，擇伐的破壞沒有刀耕火種嚴(yán)重，土壤最大持水能力相對(duì)恢復(fù)較快。但隨著林齡增加，土壤最大持水能力的差距逐漸減小，至老齡林階段基本持平；然而，由于刀耕火種次生林普遍比同恢復(fù)階段的擇伐次生林更干燥，導(dǎo)致各恢復(fù)階段刀耕火種的凋落物和土壤自然含水率都小于擇伐。

3.2不同恢復(fù)階段水源涵養(yǎng)功能的差異

刀耕火種和擇伐干擾類型的凋落物最大持水率隨著林齡增長而下降，而其自然含水率在3個(gè)恢復(fù)階段并未有顯著差異(圖1，表1)。凋落物的組分可能是引起其最大持水率變化的主要因素[22]。刀耕火種破壞了原有的植被類型，在幼齡林和中齡林階段以耐旱耐貧瘠的落葉樹種為優(yōu)勢種。這些物種的凋落物相比常綠闊葉樹種對(duì)于水分的吸收能力更強(qiáng)[22]。但隨著演替的進(jìn)行，落葉樹種卻逐漸被常綠闊葉樹種替代，故而導(dǎo)致凋落物水源涵養(yǎng)功能隨林齡增長而逐漸降低；然而擇伐破壞后的次生林保留了原有的植被類型，幼齡林、中齡林和老齡林階段的冠層均以常綠闊葉樹種為優(yōu)勢種，但幼齡林階段因?yàn)樾纬闪溯^大的林窗讓生長相對(duì)迅速的竹亞科植物占據(jù)林下。而竹亞科植物相對(duì)常綠闊葉樹種易產(chǎn)生更多的凋落物，其凋落物在濕潤的環(huán)境中降解較快，幼齡林階段的凋落物半分解比例增加使得其最大持水率相對(duì)中齡林和老齡林更高[20～21]。而凋落物的自然含水率，由于凋落物吸持水分的自然過程受區(qū)域氣候、環(huán)境和天氣的影響要大于自身組分的影響[5]，故出現(xiàn)3個(gè)恢復(fù)階段自然含水率變化不顯著。

刀耕火種土壤最大持水率隨林齡增長而上升(圖2，表1)，說明刀耕火種早期對(duì)于土壤破壞較為嚴(yán)重，土壤保水能力下降，但隨著植被的恢復(fù)，土壤水源涵養(yǎng)功能也逐漸改善。擇伐0～40cm土層最大持水率主要呈現(xiàn)出先減后增的情況，而40～60cm土層3個(gè)恢復(fù)階段無顯著差異(圖1，表1)。表明擇伐干擾一定程度上改變了0～40cm土層的物理結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，而40～60cm土層可能由于擇伐時(shí)破壞的土層深度較淺，并且擇伐后保留的植被在一定程度上避免了水土流失，深層土壤的水源涵養(yǎng)功能較大程度得以維持。另外，在不同年代的擇伐的破壞程度可能存在差異[23]，土壤在最大持水率方面未體現(xiàn)連續(xù)性的增長。

不同深度土壤通常對(duì)外界干擾、植被和環(huán)境變化的敏感程度不同[24]。本研究中，刀耕火種和擇伐不同土層自然含水率表現(xiàn)出3個(gè)共同規(guī)律：①0～10cm土層作為土壤系統(tǒng)與大氣系統(tǒng)的交界，對(duì)氣候和小環(huán)境變化最為敏感，故隨著森林逐步恢復(fù)，郁閉度和空氣濕度逐漸增加，表層土壤的自然含水率逐漸增加(圖1，表1)；②20～40cm土壤相對(duì)表層土壤要緊實(shí)，該層中的土壤受環(huán)境與植被影響較弱，土壤自然含水率主要由土壤物理性質(zhì)決定。故研究結(jié)果表現(xiàn)為土壤自然含水率和土壤最大持水率的變化規(guī)律相一致；③40～60cm土層作為較深層次的土壤，外界干擾、植被和環(huán)境對(duì)其的影響相對(duì)弱于較淺土層，故在自然含水率上表現(xiàn)為無顯著差異(圖1，表1)。

3.3凋落物與不同土層水源涵養(yǎng)功能的差異

凋落物在最大持水率和自然含水率始終顯著大于各個(gè)土層深度的土壤(圖2，表2)，與國內(nèi)外大多數(shù)研究結(jié)果吻合[24～26]。與此同時(shí)，淺層土壤的最大持水率大于深層土壤(圖2，表3)。這一現(xiàn)象要?dú)w功于凋落物的分解形成的土壤腐殖質(zhì)，可以顯著地由淺入深增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤的涵養(yǎng)水源功能[27～29]。然而，不同土層的自然含水率無顯著差異(圖2，表3)，有可能是因?yàn)槿藶楦蓴_后的土壤相對(duì)疏松，透水性較強(qiáng)，淺層和深層的土壤自然含水率相對(duì)均衡。

3.4水源涵養(yǎng)功能相關(guān)關(guān)系

刀耕火種的凋落物與土壤的最大持水率之間呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)(圖3)。對(duì)于刀耕火種后干旱貧瘠土壤，植被受到脅迫與自然選擇，其植物與凋落物組分具備了更強(qiáng)的汲水蓄水能力以抵御惡劣環(huán)境，但隨著土壤涵養(yǎng)水源功能逐漸改善，植被逐漸重組，其凋落物水源涵養(yǎng)功能隨之下降[13]。這種現(xiàn)象充分反映了植被應(yīng)對(duì)環(huán)境的自適應(yīng)過程；自然含水率相關(guān)關(guān)系不顯著(圖3)。刀耕火種不同土層的最大持水率主要呈現(xiàn)顯著正相關(guān)，體現(xiàn)不同深度土壤水源涵養(yǎng)功能都隨著林齡增長而逐漸恢復(fù)(圖3)；但自然含水率相關(guān)關(guān)系同樣不顯著。刀耕火種破壞以后生境較為干旱，土壤板結(jié)硬化，透水性不佳，凋落物和不同深度土壤的自然含水率都易受到環(huán)境的影響而產(chǎn)生分化，故相關(guān)關(guān)系較弱。

擇伐的凋落物與土壤的最大持水率和自然含水率的相關(guān)性不顯著(圖3)。表明擇伐的凋落物和土壤水源涵養(yǎng)功能沒有顯著的權(quán)衡協(xié)同關(guān)系?？梢詺w結(jié)于，一方面擇伐對(duì)于植被和土壤的破壞要弱于刀耕火種，在凋落物和土壤的水源涵養(yǎng)功能在演替早期可以較快恢復(fù)[11]，凋落物和土壤涵養(yǎng)水源功能在幼齡林階段就已經(jīng)接近老齡林水平。另一方面由于擇伐在不同年代，采伐的強(qiáng)度和目標(biāo)種會(huì)有一定差別[23]，導(dǎo)致破壞程度和恢復(fù)水平可能有所差異，削弱了植被與土壤的關(guān)聯(lián)性，致使凋落物與土壤涵養(yǎng)水源功能之間無法呈現(xiàn)較為統(tǒng)一的相關(guān)關(guān)系；但是，單純比較不同土層的水源涵養(yǎng)功能，由于擇伐后土層整體結(jié)構(gòu)未受到嚴(yán)重破壞，水土流失相對(duì)較輕，不同層級(jí)的協(xié)同關(guān)系較強(qiáng)，最大持水率和自然含水率均為顯著正相關(guān)(圖3)。

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Variation of Water-conservation Functions of Litter and Soil during Forest Restoration Process in Secondary Tropical Forest

LIN Deng1,2，CHEN Zhuang3，HUANG Rong-jun3，WANG Xu1，DING Yu3，Dong Xiang-yu3，

LONG Wen-xing2,3，HUANG Jin2,3，F(xiàn)ANG Jing4，LI Shi-xing4

(1.College of Environment and Plant Protection，Hainan University，Haikou Hainan 570228，P.R.China;2.Key Laboratory of Protection and Development Utilization of Tropical Crop Germplasm Resource，Ministry of Education，Hainan University，Haikou Hainan 570228，P.R.China;3.College of Horticulture and Landscape Agriculture，Hainan University，Haikou Hainan 570228，P.R.China;4.Administration of Limushan Natural Reserve，Qiongzhong，Hainan 572929，P.R.China)

Abstract:To assess the variation in the maximum water-holding ratio and nature-water-content rate of litter and soil in different depths during forest restoration process after shifting cultivation and selective logging，young-aged，middle-aged and old-growth forest plots were established in the secondary forest of Bangwangling and Diaoluoshan of Hainan island.The results showed that，(1)the maximum water-holding ratio and nature-water-content rate of litter and soil after shifting cultivation were lower than those of selecting logging；(2)the maximum water-holding ratio of litter decreased after disturbance，but nature-water-content rate did not differ among the three restoration stages.The maximum water-holding ratio of soil increased.However，the maximum water-holding ratio of 0～40 cm soil decreased and then increased after selecting logging.But it did not differ at the depth of 40～60 cm among the threerestoration stages；(3)the maximum water-holding ratio and nature-water-content rate of litter were greater than those of soil.In general，the maximum water-holding ratio were higher than those of deeper soil，but the nature-water-content rate of soil in different depths did not differ；(4)for the two disturbance regimes，the maximum water-holding ratio of litter was negatively correlated with those of soil in different depths.The nature-water-content rate，however，did not have significant correlation.The maximum water-holding ratio of soil in different depths of shifting cultivation were significantly correlated;the maximum water-holding ratio and nature-water-content rate of soil in different depths were positively correlated with each others.

Key words:maximum water-holding ratio;nature-water-content rate;litter;soil；shifting cultivation; selective logging;restoration of secondary tropical forest

中圖分類號(hào)：S 714

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-8246(2016)02-0007-09

通訊作者簡介：龍文興(1974-)，男，副教授，主要從事森林生態(tài)學(xué)和群落生態(tài)學(xué)研究。E-mail:oklong@hainu.edu.cn

第一作者簡介：林燈(1990-)，男，碩士生，主要從事生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值研究。E-mail:465798427@qq.com

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31260109，31270474)，海南自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(2016CXTD003)，海南大學(xué)青年 (qnjj1210)，海南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(312064)，中科院戰(zhàn)略先導(dǎo)專項(xiàng)項(xiàng)目(XDA05050206、XDA05050208和XDA05050302)，海南省研究生創(chuàng)新科研課題(Hys2014-13)。

*收稿日期：2016-02-25