冀西北地區(qū)不同生態(tài)系統(tǒng)枯落物的水文效應(yīng)

潘天石， 左麗君， 張?jiān)鱿椋?趙曉麗， 孫菲菲， 朱自娟

(中國(guó)科學(xué)院 遙感與數(shù)字地球研究所， 北京市 100020)

枯落物層作為重要的地表覆蓋物，可以通過(guò)截獲光照和對(duì)地表覆蓋結(jié)構(gòu)的改變影響土壤和大氣間的熱量傳遞[1]，進(jìn)而影響土壤溫度和濕度[2]。此外，枯落物層結(jié)構(gòu)疏松，能夠有效地吸納穿透冠層的降水，遲滯地表徑流產(chǎn)生時(shí)間，減少地表徑流流量，防止土壤濺蝕，從而幫助植物群落涵養(yǎng)水源、促進(jìn)水分向土壤的滲透，起到調(diào)節(jié)徑流和減少水土流失的作用，對(duì)提高水源涵養(yǎng)能力意義重大[3-7]。

目前關(guān)于枯落物水文效應(yīng)的研究大多集中于森林生態(tài)系統(tǒng)，如Beasley R S等[8]指出森林枯落物層截水能力與其厚度、濕潤(rùn)狀況和持水能力等因素有關(guān)；胡靜霞等[9]發(fā)現(xiàn)冀西北地區(qū)4種純林中，闊葉林涵養(yǎng)水源功能優(yōu)于針葉林，土壤層的持水能力強(qiáng)于枯落物層；王安寧等[10]對(duì)不同坡位黃柳枯落物的持水性能和吸水能力進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)坡中位置持水性能最好；另外其他學(xué)者還對(duì)森林枯落物對(duì)地表徑流、土壤水分蒸發(fā)的影響做了研究，指出枯落物能抑制土壤水分蒸發(fā)并增強(qiáng)土壤入滲[11-13]。

冀西北地區(qū)地區(qū)森林、農(nóng)田、草地生態(tài)系統(tǒng)覆蓋面積分別占整個(gè)張家口區(qū)域面積的18.76%,48.23%和25.83%，該區(qū)域內(nèi)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)和草地生態(tài)系統(tǒng)枯落物的水文效應(yīng)研究相對(duì)缺乏，農(nóng)作物和草地中的枯落物對(duì)區(qū)域水源涵養(yǎng)和水土保持能力貢獻(xiàn)未知，而對(duì)不同植被生態(tài)系統(tǒng)枯落物水文效應(yīng)的對(duì)比研究，能夠?yàn)樘嵘齾^(qū)域水源涵養(yǎng)能力提供理論依據(jù)。本研究基于野外采樣和室內(nèi)測(cè)定數(shù)據(jù)，對(duì)張家口地區(qū)森林、農(nóng)田和草地生態(tài)系統(tǒng)的枯落物持、蓄水能力進(jìn)行分析，選取最大持水量、最大持水率、有效攔蓄量、有效攔蓄率和吸水速率作為水文效應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)比3種植被生態(tài)系統(tǒng)之間和生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部植(作)物類型的枯落物水文效應(yīng)強(qiáng)弱，并探究其與枯落物生物量、生態(tài)系統(tǒng)生物量之間的關(guān)系。

1 研究區(qū)域概況

張家口位于東經(jīng)113°50′—116°30′，北緯39°30′—42°10′。東靠河北省承德市，東南毗連北京市，南鄰河北省保定市，西、西南與山西省接壤，北、西北與內(nèi)蒙古自治區(qū)交界，張家口市南北長(zhǎng)289.2 km，東西寬216.2 km，總面積3.68×104km2。該區(qū)屬東亞大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫為7.6 ℃，年降水量為330～400 mm。受地形和所處地理位置的影響，一年四季分明，春季干燥多風(fēng)沙，降水較少；夏季炎熱短促，降水集中，晝夜溫差較大；秋季晴朗天氣偏多，但氣溫下降快；冬季寒冷而漫長(zhǎng)，大風(fēng)天氣較多。2015年張家口市土地覆蓋遙感調(diào)查顯示，區(qū)域內(nèi)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)面積比例46%，森林生態(tài)系統(tǒng)、草地生態(tài)系統(tǒng)面積比例均為23%，濕地生態(tài)系統(tǒng)和聚落生態(tài)系統(tǒng)比例均為4%，剩余部分為裸地。

2 研究方法

2.1 樣地布設(shè)

2018年9月在張家口不同區(qū)縣設(shè)置不同類型的生態(tài)系統(tǒng)調(diào)查樣地，森林生態(tài)系統(tǒng)中樣地35個(gè)，包含的主要喬木樹(shù)種有落葉松(Larixgmelinii)、油松(Pinustabuliformis)、樟子松(Pinussylvestris)、側(cè)柏(Platycladusorientalis)、白樺(Betulaplatyphylla)、楊樹(shù)(Populussimoniivar.przewalskii)、遼東櫟(Quercusmongolica)，分針、闊葉進(jìn)行分析；農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)樣地30個(gè)，包含有玉米、馬鈴薯、莜麥、胡麻、甜菜、西蘭花、向日葵等張家口市主要作物，挑選其中樣地?cái)?shù)量較多的玉米和馬鈴薯進(jìn)行分析；草地生態(tài)系統(tǒng)樣地9個(gè)。森林生態(tài)系統(tǒng)中，在每種林分類型中設(shè)置正方形樣地，每個(gè)樣地面積25.82 m×25.82 m(約合0.067 hm2)，記錄樣地坐標(biāo)、坡度、森林類型、喬木地上和地下生物量、葉面積指數(shù)等信息，生物量由生物量回歸方程計(jì)算獲得。在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，設(shè)置1 m×1 m的樣地，調(diào)查地上、地下生物量，草地生態(tài)系統(tǒng)中樣地布設(shè)方式同農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，但未分層調(diào)查生物量，二者生物量通過(guò)收獲法進(jìn)行計(jì)算。

2.2 枯落物生物量測(cè)定

在各樣地設(shè)置50 cm×50 cm的樣方收集枯落物，仔細(xì)去除樣方內(nèi)的植物活體后用鋼卷尺測(cè)量枯落物層的厚度，并收集枯落物。由于3個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的枯落物分解層分層不明顯，本次試驗(yàn)并未對(duì)枯落物進(jìn)行分層處理。將樣本帶回實(shí)驗(yàn)室后，迅速用電子天平稱量其鮮質(zhì)量記為G1，然后放置在80 ℃的烘箱內(nèi)烘干并用電子天平稱量其干質(zhì)量作為樣方內(nèi)枯落物的生物量記為G2，質(zhì)量單位精確到0.01 g。

2.3 枯落物持水、攔蓄、吸水能力測(cè)算

本研究用最大持水量和最大持水率來(lái)衡量枯落物的持水能力，用有效攔蓄量和有效攔蓄率來(lái)衡量枯落物攔蓄水能力，用吸水速率衡量枯落物吸水能力，按照占有最優(yōu)指標(biāo)項(xiàng)的多少來(lái)評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)的水文效應(yīng)。對(duì)枯落物持、蓄水能力指標(biāo)的檢測(cè)采取室內(nèi)浸水法。取適量已經(jīng)烘干至恒質(zhì)量的枯落物稱質(zhì)量，記為干質(zhì)量m1。將樣品放進(jìn)紗網(wǎng)并完全浸入水中，浸泡24 h候再稱其質(zhì)量，記為濕質(zhì)量m24。自然含水率(R0)是指自然狀態(tài)下，枯落物自然狀況下含水量與干重的比值；最大持水量(Whmax)通常用枯落物經(jīng)過(guò)24 h吸水后的持水量估算[6]，最大持水率(Rhmax)為最大持水量與干質(zhì)量之比?？萋湮镒畲髷r蓄量(Wsmax)體現(xiàn)的是理想條件(即枯落物完全干枯，只剩干物質(zhì)，不含任何水分，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水分最大吸收的情況)下枯落物的攔蓄性能，是指除去自身含水量之外枯落物的最大持水量[6]。有效攔蓄量(Wsv)則是枯落物在自然環(huán)境中實(shí)際攔蓄徑流的能力，約為85%的最大持水量與自然含水量的差值[6]。最大攔蓄率(Rsmax)和有效攔蓄率(Rsv)分別為最大攔蓄率和有效攔蓄率與干質(zhì)量之比。另外，本次試驗(yàn)中缺少不同持水時(shí)間測(cè)定的枯落物持水量，所以并未對(duì)枯落物吸水速率隨時(shí)間的變化進(jìn)行分析，用每小時(shí)的平均吸水速率(V)來(lái)評(píng)價(jià)枯落物的吸水能力。

2.3 單因素分析結(jié)果 經(jīng)比較，男性組、有冠心病家族史組、有高血壓組、超重組、吸煙組不良心血管事件發(fā)生率顯著高于女性組、無(wú)冠心病家族史組、無(wú)高血壓組、體重正常組、不吸煙組（P＜0.05），見(jiàn)表1。

(1)

Whmax=m24-m1

(2)

(3)

Wsv=(0.85Rhmax-R0)×m1

(4)

Wsmax=(Rhmax-R0)×m1

(5)

Rsv=0.85Rhmax-R0

(6)

Rsmax=Rhmax-R0

(7)

(8)

2.4 數(shù)據(jù)分析處理

用Excel整理數(shù)據(jù)，SPSS進(jìn)行顯著性分析、相關(guān)性分析。比較不同生態(tài)系統(tǒng)各項(xiàng)指標(biāo)間差異顯著性時(shí)，對(duì)于方差齊性的數(shù)據(jù)進(jìn)行ANOVA單因素方差分析，對(duì)于方差不齊的數(shù)據(jù)用非參數(shù)檢驗(yàn)中K-W方法描述其差異顯著性。

3 結(jié)果與分析

3.1 枯落物水文效應(yīng)

3.1.1 枯落物持水能力 3種生態(tài)系統(tǒng)的單位面積枯落物最大持水量有所不同(如表1所示)。森林生態(tài)系統(tǒng)的單位面積上最大持水量(30.70 t/hm2)顯著(p<0.01)高于草地生態(tài)系統(tǒng)(1.23 t/hm2)和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)(1.18 t/hm2)；農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)和草地生態(tài)系統(tǒng)的最大持水量差異不大(p>0.05)，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)均值略低于草地生態(tài)系統(tǒng)均值。在不同生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部，不同植(作)物的最大持水量間也存在差異，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)類型中，馬鈴薯的最大持水量(1.59 t/hm2)顯著(p<0.05)高于玉米的最大持水量(0.64 t/hm2)，森林生態(tài)系統(tǒng)類型中，針葉林最大持水量(38.50 t/hm2)顯著(p<0.05)大于闊葉林最大持水量(20.29 t/hm2)，這與生物量的累積量相關(guān)。

表1 不同生態(tài)系統(tǒng)類型及其內(nèi)部植(作)物類型枯落物最大持水能力

3種生態(tài)系統(tǒng)的枯落物平均最大持水率變化范圍242.71～272.88%，但差異并不顯著(p>0.05)，從高到低依次為草地(272.88%),森林(257.84%),農(nóng)田(242.71%)，這與最大持水量的排序略有不同，這說(shuō)明草地生態(tài)系統(tǒng)中單位質(zhì)量的枯落物比森林生態(tài)系統(tǒng)中單位質(zhì)量枯落物具有更強(qiáng)的持水潛力；生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部，玉米與其他植(作)物類型的最大持水率差異顯著(p<0.05),且最大持水率最小(202.90%)，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中最大持水率均值最大的是馬鈴薯(273.68%)；統(tǒng)計(jì)上針葉林(248.61%)和闊葉林(270.15%)的最大含水率雖然差異不明顯，但均值相差21.54%，針葉林拉低了森林生態(tài)系統(tǒng)最大持水率的平均水平。

3.1.2 枯落物攔蓄能力 3種生態(tài)系統(tǒng)及其內(nèi)部植(作)物枯落物攔蓄能力如表2所示。3種生態(tài)系統(tǒng)類型有效攔蓄量差異明顯，森林生態(tài)系統(tǒng)單位面積有效攔蓄量最高(22.97 t/hm2)，顯著高于其他兩種生態(tài)系統(tǒng)(p<0.01)；針葉林有效攔蓄量是闊葉林有效攔蓄量的1.72倍。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部，馬鈴薯的有效攔蓄量均值顯著高于玉米的有效攔蓄量均值，約為2.76倍。

表2 不同生態(tài)系統(tǒng)類型及其內(nèi)部植(作)物類型枯落物攔蓄能力

有效攔蓄率方面，3種生態(tài)系統(tǒng)差異不顯著(p>0.05)，森林生態(tài)系統(tǒng)(187.49%)和草地生態(tài)系統(tǒng)有效攔蓄率(181.47%)相近，但森林生態(tài)系統(tǒng)有效攔蓄率仍最大。在森林生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部，出現(xiàn)了與最大持水率類似的情況，即針葉林和闊葉林的有效攔蓄率排序與有效攔蓄量排序不同，闊葉林的有效攔蓄率(194.03%)要高于針葉林(182.59%)，雖然針葉枯落物外表的油脂降低了其分解速率，使其生物量累積量增加，但同時(shí)油脂也阻礙了針葉枯落物對(duì)周圍水分的吸收，也就降低了針葉枯落物單位質(zhì)量的持水能力[14-15]。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部，仍然是馬鈴薯的有效攔蓄率要高于玉米，高出61.59%。

3.1.3 枯落物吸水能力 3種生態(tài)系統(tǒng)吸水能力從高到低依次為森林(5.84 g/h)，草地(1.29 g/h)，農(nóng)田(1.28 g/h)(見(jiàn)表3)，且存在顯著差異(p<0.01)。森林生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)各植物類型吸水速率差異不顯著(p>0.05)，闊葉林吸水速率(6.25 g/h)大于針葉林(5.53 g/h)。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)作物吸水速率差異顯著(p<0.05)，馬鈴薯的吸水速率為玉米的2.04倍。

表3 不同生態(tài)系統(tǒng)類型及其內(nèi)部植(作)物類型枯落物吸水能力

3.2 生態(tài)系統(tǒng)生物量與枯落物水文效應(yīng)響應(yīng)分析

3.2.1 枯落物水文效應(yīng)對(duì)其生物量的響應(yīng)分析 對(duì)不同生態(tài)系統(tǒng)及內(nèi)部的枯落物生物量差異進(jìn)行分析，結(jié)果如表4所示。不同類型生態(tài)系統(tǒng)間枯落物累積生物量有所差異。受森林、草地、農(nóng)田自身的最大生長(zhǎng)能力影響，森林生態(tài)系統(tǒng)枯落物積累生物量與農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)、草地生態(tài)系統(tǒng)差異顯著(p<0.01)，而農(nóng)田和草地間枯落物累積生物量差異不顯著(p>0.05)。單位面積上，森林生態(tài)系統(tǒng)枯落物積累生物量最多，平均值為10.4 t/hm2，相當(dāng)于草地均值的104倍、農(nóng)田均值的520倍；針葉林枯落物平均累積生物量均值為12.65t/hm2，大于闊葉林枯落物生物量累積量平均值(7.56 t/hm2)。

表4 不同生態(tài)系統(tǒng)類型及其內(nèi)部植(作)物類型單位面積枯落物儲(chǔ)量

林分的不同樹(shù)種組成、不同生長(zhǎng)狀況以及不同的水熱條件等會(huì)影響枯落物的輸入量和分解速度，進(jìn)而影響林內(nèi)枯落物的儲(chǔ)量。同樣地，不同生態(tài)系統(tǒng)間植(作)物的生長(zhǎng)條件有所不同，植(作)物自身的生長(zhǎng)能力也有所不同，這就使得不同生態(tài)系統(tǒng)間的枯落物儲(chǔ)量產(chǎn)生了差異，不同的枯落物的持、蓄水能力也就此形成。本研究中，用生物量來(lái)衡量不同態(tài)系統(tǒng)枯落物的累積量。

從表5可以看出，不同生態(tài)系統(tǒng)類型枯落物的持、蓄水能力與枯落物生物量間存在明顯的相關(guān)關(guān)系。從相關(guān)程度來(lái)看，最大持水量、最大攔蓄量和有效攔蓄量和生物量之間正相關(guān)性極為顯著且相關(guān)系數(shù)非常高，均在0.9以上，說(shuō)明枯落物的累積儲(chǔ)存量對(duì)其持、蓄水總量影響很大。生物量對(duì)持、蓄水率的影響要明顯弱于對(duì)持、蓄水率的影響，相關(guān)系數(shù)在0.25左右。自然含水率與除最大持水率外的其他相關(guān)指標(biāo)均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，其他持、蓄水能力評(píng)價(jià)指標(biāo)間均有顯著正相關(guān)關(guān)系。

表5 枯落物生物量與其持蓄水能力評(píng)價(jià)指標(biāo)相關(guān)性分析

3.2.2 枯落物水文效應(yīng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)生物量的響應(yīng)分析 根據(jù)人類生活、生產(chǎn)的需要，常會(huì)為生態(tài)系統(tǒng)定義不同的服務(wù)功能，不同功能間會(huì)呈現(xiàn)出此消彼長(zhǎng)的權(quán)衡關(guān)系或互利共贏的協(xié)同關(guān)系。如森林生態(tài)系統(tǒng)中，現(xiàn)存生物量可以反應(yīng)植被固碳能力，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)存生物量可反應(yīng)其食物供給能力，二者分別對(duì)應(yīng)生態(tài)系統(tǒng)的供給功能和調(diào)節(jié)功能；枯落物層作為森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，與森林生態(tài)系統(tǒng)的水源涵養(yǎng)能力關(guān)系密切，對(duì)應(yīng)生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)功能。研究不同生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)枯落物持、蓄水能力和現(xiàn)存生物量之間的關(guān)系可以為分析生態(tài)系統(tǒng)固碳和水源涵養(yǎng)功能的權(quán)衡和協(xié)同關(guān)系提供基礎(chǔ)，為開(kāi)展生態(tài)空間格局優(yōu)化、提升區(qū)域生態(tài)服務(wù)功能提供引導(dǎo)。

枯落物持、蓄水量與枯落物生物量具有顯著正相關(guān)性，但生態(tài)系統(tǒng)總生物量和枯落物生物量卻并非簡(jiǎn)單的線性相關(guān)關(guān)系(見(jiàn)圖1)。由圖1可知，隨著生態(tài)系統(tǒng)總生物量的增加，枯落物生物量占總生物量的比例呈現(xiàn)冪函數(shù)下降的趨勢(shì)，即隨著現(xiàn)存生物量的增加，枯落物儲(chǔ)量也在增加，但是增加速度在減小。森林和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)均呈現(xiàn)這一趨勢(shì)。

圖1 生態(tài)系統(tǒng)枯落物比例與現(xiàn)存生物量間的關(guān)系

總生物量與枯落物生物量之間關(guān)系復(fù)雜，以生物量表征的固碳能力和枯落物所呈現(xiàn)的水源涵養(yǎng)功能之間并沒(méi)有顯現(xiàn)出簡(jiǎn)單的此消彼長(zhǎng)的權(quán)衡性也沒(méi)有互惠共贏的協(xié)同性。結(jié)果顯示，綜合3類生態(tài)系統(tǒng)的狀況(見(jiàn)圖2)，森林生態(tài)系統(tǒng)具有較農(nóng)田和草地生態(tài)系統(tǒng)更大的單位面積平均總生物量，同時(shí)枯落物也具有相對(duì)較高的水源涵養(yǎng)能力。但從生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部來(lái)看，森林生態(tài)系統(tǒng)中針葉林單位面積平均總生物量小于闊葉林，但枯落物單位面積平均有效攔蓄量卻大于闊葉林；同樣，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中馬鈴薯單位面積平均總生物量小于玉米，但平均有效攔蓄量卻大于玉米。以各生態(tài)功能平衡發(fā)展為目標(biāo)的生態(tài)空間格局優(yōu)化，應(yīng)當(dāng)結(jié)合具體的生態(tài)類型以及不同的區(qū)域環(huán)境特征具體考慮。

圖2 農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)和森林生態(tài)系統(tǒng)枯落物有效攔蓄量與現(xiàn)存生物量關(guān)系

4 結(jié) 論

對(duì)張家口地區(qū)的森林、農(nóng)田和草地3種植被生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行枯落物和生物量的采樣調(diào)查，選取最大持水量、最大持水率、有效攔蓄量、有效攔蓄率和吸水速率，對(duì)3種不同植被生態(tài)系統(tǒng)枯落物的水文效應(yīng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，初步探究了枯落物持水能力與生物量的關(guān)系，試圖闡明不同植被生態(tài)系統(tǒng)枯落物水文效應(yīng)的差異，并明確不同植被生態(tài)系統(tǒng)間和生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部植(作)物的持蓄水能力與生態(tài)系統(tǒng)生物量間的關(guān)系，為張家口地區(qū)生態(tài)空間格局優(yōu)化提供參考。

(1) 森林、農(nóng)田和草地3種生態(tài)系統(tǒng)枯落物平均生物量范圍為0.02～10.40 t/hm2，森林生態(tài)系統(tǒng)生物量最大(10.4 t/hm2)，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生物量最小(0.02 t/hm2)；馬鈴薯、玉米的生物量無(wú)明顯差異，針葉林生物量(12.65 t/hm2)明顯大于闊葉林生物量(7.56 t/hm2)，這與針葉葉片表面的油脂對(duì)枯落物的分解速度影響有關(guān)，而闊葉葉片與空氣接觸面積大、表面沒(méi)有油脂覆蓋，分解速率快，所以生物量累積量較小。不同生態(tài)系統(tǒng)的各水文特征參數(shù)表現(xiàn)各不相同?？萋湮镒畲蟪炙首兓秶?42.71%～272.88%，排序：草地生態(tài)系統(tǒng)>森林生態(tài)系統(tǒng)>農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)?？萋湮镉行r蓄率排序?yàn)椋荷稚鷳B(tài)系統(tǒng)>草地生態(tài)系統(tǒng)>農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，與最大持水率排序略有不同，說(shuō)明在自然條件下，森林生態(tài)系統(tǒng)的持水能力更強(qiáng)?？萋湮镂俾首兓秶?.28～5.84 g/h，排序?yàn)椋荷稚鷳B(tài)系統(tǒng)>農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)>草地生態(tài)系統(tǒng)。

(2) 不同生態(tài)系統(tǒng)枯落物持蓄水能力受其累積生物量影響非常大，森林生態(tài)系統(tǒng)單位面積平均枯落物生物較農(nóng)田和草地都大，其最大持水量、有效攔蓄量、有效攔蓄率和吸水速率4個(gè)指標(biāo)均優(yōu)于其他兩類生態(tài)系統(tǒng)，因此，如果造林營(yíng)林方式正確，森林生態(tài)系統(tǒng)的水源涵養(yǎng)能力是值得肯定的。草地生態(tài)系統(tǒng)的所有水文效應(yīng)指標(biāo)都優(yōu)于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，張家口地區(qū)耕地面積的不斷擴(kuò)大將直接影響區(qū)域的水源涵養(yǎng)能力。

(3) 生態(tài)系統(tǒng)總生物量與枯落物生物量并未呈現(xiàn)出簡(jiǎn)單的線性相關(guān)性，枯落物生物量占總生物量的比例隨生態(tài)系統(tǒng)總生物量的增加呈冪函數(shù)下降。以生物量表征的生態(tài)系統(tǒng)固碳能力與枯落物蓄水所反映的水源涵養(yǎng)能力在生態(tài)系統(tǒng)尺度呈正相關(guān)關(guān)系，但在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部卻呈現(xiàn)出相反的態(tài)勢(shì)。要實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)多種生態(tài)功能的協(xié)同發(fā)展，需要綜合考慮細(xì)化的生態(tài)類型及其所處的區(qū)域自然特征。

張家口地區(qū)地形復(fù)雜，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)和草地生態(tài)系統(tǒng)大多分布在相對(duì)平緩的地區(qū)，森林分布在坡度0—46°不等的山區(qū)和平原地區(qū)，本次野外調(diào)查森林樣地所在坡位差異不明顯，所以缺少對(duì)不同生態(tài)系統(tǒng)(尤其是森林生態(tài)系統(tǒng))不同坡位枯落物持、蓄水能力的對(duì)比分析。本研究只對(duì)研究區(qū)不同植被生態(tài)系統(tǒng)枯落物的持水量、持水率、攔蓄量、攔蓄率進(jìn)行了分析，缺少對(duì)枯落物分解速率以及枯落物持水過(guò)程的探討，同時(shí)不同生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和人為因素的干擾(如人工林、天然林，農(nóng)田的不同種植方式)對(duì)枯落物水文過(guò)程的影響還有待研究。