毛竹林下植被演替過(guò)程中土壤顆粒組成與水分入滲特征

摘要：【目的】測(cè)定毛竹（Phyllostachys edulis）林地不同土層土壤粒徑組成、分布和水分入滲性能，揭示土壤粒徑分布及水分入滲性能對(duì)林下植被演替的響應(yīng)規(guī)律，為毛竹林地土壤生態(tài)管理與植被更新提供依據(jù)?！痉椒ā恳粤窒轮脖谎萏婺晗薹謩e為0、9及21 a的毛竹林為研究對(duì)象，測(cè)定了林地不同土層，即[0， 10） cm、[10， 20） cm和[20， 30）cm層土壤顆粒組成、土壤顆粒體積分形維數(shù)，采用Kostiakov、Philip和Horton模型模擬分析土壤水分入滲性能，解析土壤分形特征與顆粒組成、水分入滲性能的關(guān)系?！窘Y(jié)果】同一演替年限毛竹林土壤黏粒、粉粒含量、分形維數(shù)和水分入滲性能均隨土層深度增加而降低，而砂粒含量逐漸增加。隨林下植被演替年限延長(zhǎng)，[0， 10） cm土層黏粒、粉粒含量及分形維數(shù)逐漸下降，砂粒含量逐漸增加，[10， 20） cm和[20， 30） cm土層黏粒、粉粒含量及分形維數(shù)呈先升高后下降的趨勢(shì)，砂粒含量則與之相反；不同土層土壤初滲率和穩(wěn)滲率總體呈升高的變化趨勢(shì)；土壤分形維數(shù)與黏粉粒含量、初滲率和穩(wěn)滲率均呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05），與砂粒含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.05）；Kostiakov與Horton模型更適用于試驗(yàn)毛竹林土壤水分入滲過(guò)程模擬。【結(jié)論】毛竹林下植被演替能夠顯著改善土壤粒徑結(jié)構(gòu)，提高土壤水分入滲性能，且呈現(xiàn)明顯的演替時(shí)間效應(yīng)，植被演替21 a毛竹林的土壤水分入滲性能明顯優(yōu)于植被演替9 a毛竹林和毛竹純林的。

關(guān)鍵詞：毛竹；植被演替；土壤粒徑；分形特征；土壤水分入滲性能

中圖分類號(hào)：S714 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

文章編號(hào)：1000-2006（2024）03-0108-09

Soil particle distribution and water infiltration characteristics during vegetation succession in Phyllostachys edulis stands

XIE Yanyan^1，2， GUO Ziwu^1*， LIN Shuyan²， ZUO Keyi¹， YANG Liting¹， XU Sen¹， GU Rui¹， CHEN Shuanglin¹

（1. Research Institute of Subtropical Forestry， Chinese Academy of Forestry， Hangzhou 311400， China; 2. Bamboo Research Institute， Nanjing Forestry University， Nanjing 210037， China）

Abstract：【Objective】The particle size composition， distribution， and water infiltration capability of soil in different soil layers of Phyllostachys edulis stands were measured. The response of soil particle size distribution and water infiltration capability to understory vegetation succession was revealed， which provides guidance for soil ecological management and vegetation renewal of P. edulis stands.【Method】The understory vegetation successional ages of 21， 9 and 0 years in P. edulis stands were chosen for research. Soil particle size composition and fractal dimension of soil particle volume in different soil layers， as [0， 10） cm， [10， 20） cm， [20， 30） cm of stands land were measured. Soil water infiltration capability was simulated by using Kostiakov， Philip and Horton models. The relationships among soil fractal characteristics， particle composition， and water infiltration capability were analyzed. 【Result】For P. edulis forests with the same understory successional years， soil clay content， silt content， fractal dimension， and water infiltration capability decreased with the increase of soil depth， while sand content increased gradually. With the extension of vegetation succession years， the content of clay and silt as well as fractal dimension decreased gradually in the [0， 10） cm soil layer， while the sand content increased gradually. The clay and silt contents and fractal dimension in [10， 20） cm and [20， 30） cm soil layers increased first and then decreased， but the sand content changed in the opposite direction. The initial infiltration rate and stable infiltration rate of all soil layers showed an increasing trend with the extension of successional age. Soil fractal dimension was positively correlated with clay particle content， initial infiltration rate， and stable infiltration rate （Plt;0.05）， but negatively correlated with sand particle content （Plt;0.05）. The Kostiakov and Horton models are more suitable for the simulation of soil water infiltration process in experimental P. edulis stands. 【Conclusion】 Vegetation succession under P. edulis stands can significantly improve soil water particle structure and enhance soil water infiltration capability， and the succession time effect is obvious. Soil water infiltration capability of P. edulis in the older 21-year successional understory age was better than that of the younger 9-year and pure bamboo stands.

Keywords：Phyllostachys edulis; vegetation succession; soil particle size; fractal characteristic; soil water infiltration capability

林下植被是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分^[1]，植被演替進(jìn)程中通過(guò)增加林下植被生物量，優(yōu)化土壤結(jié)構(gòu)、改善土壤顆粒組成，提高土壤入滲性能^[2]。土壤顆粒主要包括砂粒、粉粒和黏粒，其組成與比例在一定程度上反映了土壤結(jié)構(gòu)、質(zhì)地與性質(zhì)，且對(duì)土壤水分特性、肥力水平及抗侵蝕能力產(chǎn)生直接影響^[3]。有研究表明，雖然土壤顆粒組成、分布及其分形特征主要由成土母質(zhì)及后期成土過(guò)程決定，但也與林地退化、植被演替和人工干擾等密切相關(guān)^[4-6]，相關(guān)研究結(jié)論并不一致^[7-9]。由于土壤顆粒組成特性具有一定的分形特征，分形維數(shù)成為土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)組成及均勻程度的表征^[10]。眾多研究表明，演替前期群落的土壤分形維數(shù)低于演替后期群落，即隨著演替進(jìn)行，土壤結(jié)構(gòu)不斷改善，質(zhì)地逐漸變好^[11-14]。土壤水分入滲是反映土壤抗侵蝕性能與水源涵養(yǎng)能力的重要指標(biāo)之一^[15]，入滲性能不僅與土壤質(zhì)地、組成和分形特征等密切相關(guān)，還受植被類型和演替過(guò)程等因素的影響^[16-19]。因此，土壤顆粒組成、分形特征與水分入滲性能受植被演替過(guò)程的影響較大，且不同林地類型間存在明顯差異，其對(duì)植被演替過(guò)程的響應(yīng)亦不同。

毛竹（Phyllostachys edulis）具有生長(zhǎng)快、產(chǎn)量高、用途廣、可持續(xù)經(jīng)營(yíng)等特點(diǎn)，在區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)中發(fā)揮了重要作用^[20-21]。近年來(lái)，因生產(chǎn)成本升高及筍、材價(jià)格下降等原因^[22]，許多竹區(qū)毛竹林疏于管理，從而林下植被呈現(xiàn)出正向演替規(guī)律：毛竹純林→竹闊混交林→常綠闊葉林。然而，不同林下植被演替年限毛竹林地土壤顆粒組成、分形特征、水分入滲性能及其相互關(guān)系鮮見報(bào)道。因此，本研究以不同林下植被演替年限（0、9及21 a）毛竹林為研究對(duì)象，測(cè)定林地不同土層土壤的顆粒組成和水分入滲性能，分析土壤分形維數(shù)與顆粒組成、水分入滲性能間關(guān)系及其對(duì)林下植被演替的響應(yīng)特征，為毛竹林地土壤生態(tài)管理與植被更新提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地位于浙江省常山縣芳村鎮(zhèn)棋盤山（118°40′E，29°07′N），海拔450～550 m。氣候?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，年均氣溫17.7 ℃，絕對(duì)最低氣溫為-11 ℃，絕對(duì)最高氣溫40 ℃，年日照時(shí)數(shù)1 730 h，年均降水量1 760 mm，無(wú)霜期279 d。該地屬低山丘陵區(qū)，土壤類型為紅壤，主要成土母質(zhì)有花崗巖、砂頁(yè)巖等風(fēng)化物，質(zhì)地為砂壤土，呈微酸性。現(xiàn)存植被類型包括次生常綠闊葉林、竹闊（針）混交林、毛竹林等，森林覆蓋率達(dá)75%以上。

1.2 試驗(yàn)林概況與樣品采集

21世紀(jì)初，試驗(yàn)區(qū)內(nèi)毛竹林因異地生態(tài)等原因疏于管理，毛竹林下植被發(fā)生了正向演替，形成了不同林下植被演替年限的毛竹林，僅有小面積的毛竹純林進(jìn)行粗放式經(jīng)營(yíng)。林下植被演替前試驗(yàn)區(qū)毛竹林立地條件和經(jīng)營(yíng)水平基本一致，后續(xù)管理時(shí)采取兩種不同的管理方式：一種是每6～8 a集中伐竹1次，伐除4度以上和部分4度竹及弱小竹、倒伏竹、病蟲竹等，既不進(jìn)行劈山除雜也不進(jìn)行林地施肥和墾復(fù)，林下植被多樣性明顯增加，形成林下植被演替年限分別為9、21 a的混交毛竹林；另一種是實(shí)施筍材兩用毛竹林管理方式，主要實(shí)施季節(jié)性伐竹和留筍養(yǎng)竹等，不采取林地施肥和墾復(fù)等措施，形成林下植被演替年限為0 a的毛竹純林。3種演替年限毛竹林面積均不小于1 hm²，試驗(yàn)林基本情況見表1，林下植被組成情況見表2。其中，林下植被演替21 a毛竹林較演替9 a毛竹林喬木密度增加340.0%，優(yōu)勢(shì)度增加800.0%，灌木密度降低50.0%，優(yōu)勢(shì)度降低58.3%。

在3種演替年限試驗(yàn)林內(nèi)分別設(shè)置3個(gè)20 m × 20 m標(biāo)準(zhǔn)樣方，共計(jì)9個(gè)樣方。在每個(gè)樣方內(nèi)按對(duì)角線5點(diǎn)取樣法布點(diǎn)，在每個(gè)取樣點(diǎn)處按剖面原位取樣法，用體積為100 cm³環(huán)刀分別取[0， 10） cm、[10， 20） cm、[20， 30） cm土層原狀土壤樣品，裝于取樣盒內(nèi)，帶回試驗(yàn)室用于土壤滲透性能的測(cè)定。同時(shí)，剖面取樣法取該取樣點(diǎn)[0， 10） cm、[10， 20） cm、[20， 30） cm土壤樣品各約500 g，裝于自封袋中并編號(hào)，帶回實(shí)驗(yàn)室，自然風(fēng)干后，研磨過(guò)孔徑2 mm篩，用于土壤粒徑分析。

1.3 指標(biāo)測(cè)定方法

1.3.1 土壤顆粒組成測(cè)定

取過(guò)孔徑2 mm篩的風(fēng)干土壤樣品0.3 g放入50 mL試管，加入10 mL 10%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）H₂O₂，水浴加熱充分反應(yīng)直至無(wú)氣泡產(chǎn)生從而去除樣品中的有機(jī)質(zhì)，然后加入10 mL 10%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的HCl，并煮沸除去碳酸鹽，向試管中注滿去離子水并靜置12 h，抽除上清液，除酸至pH為6.5～7.0，然后加入10 mL 0.1 mol/L的六偏磷酸鈉后用超聲震蕩使土壤顆粒充分分散，最后使用Mastersizer 2000激光粒度儀（Malvern公司，英國(guó)）測(cè)量土壤顆粒體積百分比，分析土壤粒徑組成。土壤粒徑分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)采用美國(guó)制分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)方法^[23-24]，分為黏粒[0， 2） μm、粉粒[2， 50） μm和砂粒[50， 2 000） μm。

1.3.2 土壤顆粒體積分形維數(shù)計(jì)算

采用王國(guó)梁等^[25]推導(dǎo)的土壤顆粒體積分形模型，對(duì)土壤顆粒分形維數(shù)（D）進(jìn)行計(jì)算，公式為：

式中：V_rlt;R為所有粒徑小于R的土壤顆粒體積分?jǐn)?shù)之和，%；V_T為土壤顆粒的總體積分?jǐn)?shù)，%；R為某一粒徑特征尺度，計(jì)算時(shí)用該區(qū)間上下限算術(shù)平均值表示，μm；λ_V為土壤粒徑分級(jí)中最大的粒徑值，μm；D為土壤顆粒的分形維數(shù)。對(duì)公式兩邊取對(duì)數(shù)，通過(guò)對(duì)數(shù)曲線的擬合斜率可得到D。

1.3.3 土壤滲透性的測(cè)定

采用雙環(huán)刀法測(cè)定土壤滲透性^[26]。土壤滲透性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)包括初滲率與穩(wěn)滲率。初滲率采用土壤水分入滲前1 min的平均速率來(lái)表示，穩(wěn)滲率為單位時(shí)間內(nèi)的滲透總量趨于穩(wěn)定時(shí)的滲透速率。

1.3.4 土壤水分入滲模擬

采用Kostiakov、Philip和Horton模型模擬分析不同林下植被演替年限毛竹林土壤水分入滲特征，其方程如下：

Kostiakov模型：f（t） = at^-b。（2）

式中：a為初滲率，mm/min；b為擬合參數(shù)。

Philip模型：f（t） = 1/2·s·t^-1/2+ f_c。（3）

式中：s為土壤吸水率，mm/min。

Horton模型：f（t） = f_c +（f₀ - f_c）·e^-kt。（4）

式中：t為入滲時(shí)間，min；f₀為初滲率，mm/min；k為經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Excel 2010進(jìn)行處理，采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行單因素方差分析（One-way ANOVA）和LSD多重比較，顯著性水平設(shè)置為α=0.05；通過(guò)雙因素方差分析（Two-way ANOVA）研究演替年限（A）和土層深度（D）對(duì)土壤粒徑、分形維數(shù)和入滲特征的主效應(yīng)和交互效應(yīng)；采用回歸模型對(duì)土壤分形維數(shù)與顆粒組成、土壤入滲速率進(jìn)行擬合，利用Origin 2018作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同林下植被演替年限毛竹林土壤粒徑分布與分形維數(shù)

雙因素方差分析表明，林下植被演替年限和土層深度對(duì)土壤黏粒、粉粒、砂粒及分形維數(shù)均具有顯著影響，且二者具有顯著的交互作用（Plt;0.05）（表3）。

不同林下植被演替年限毛竹林土壤顆粒組成以粉粒和砂粒為主，黏粒含量較低（表4）。

由表4可知，隨林下植被演替年限的延長(zhǎng)，林下[0， 10） cm土層黏粒、粉?？傮w上呈下降趨勢(shì)，而砂粒含量則呈增加趨勢(shì)，且不同林下植被演替年限間總體上差異顯著（Plt;0.05）；[10， 20） cm土層土壤黏粒、粉粒和分形維數(shù)呈“∧”形變化，砂粒含量則呈“V”形變化，且不同演替年限間并無(wú)顯著差異；[20， 30） cm土層土壤黏粒和分形維數(shù)均為演替0和9 a毛竹林顯著高于演替21 a（Plt;0.05），砂粒含量則為演替21 a毛竹林顯著高于演替9 a（Plt;0.05）。隨土層深度增加，不同林下植被演替年限毛竹林土壤黏粒、粉粒含量和分形維數(shù)均呈降低趨勢(shì)，而砂粒含量則呈增加趨勢(shì)；且演替0 a毛竹林土壤黏粒、粉粒、砂粒含量和分形維數(shù)不同土層間差異顯著（Plt;0.05），演替9 a毛竹林土壤顆粒組成與分形維數(shù)各土層之間差異均不顯著，演替21 a毛竹林[0， 10） cm和[10， 20） cm土層土壤黏粒含量和分形維數(shù)總體上均顯著高于[20， 30） cm（Plt;0.05）。

回歸分析表明（圖 1），3種林下植被演替年限毛竹林土壤顆粒分形維數(shù)與土壤黏粒、粉粒含量均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，而與砂粒含量則呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；隨林下植被演替年限延長(zhǎng)，相關(guān)系數(shù)均呈先下降后升高變化趨勢(shì)，且均以演替21 a土壤分形維數(shù)與顆粒組成相關(guān)系數(shù)最高?？梢姡窒轮脖谎萏鎸?duì)土壤顆粒組成與分形維數(shù)之間的關(guān)系產(chǎn)生明顯影響，且演替9 a可能是顆粒組成與分形維數(shù)關(guān)系明顯變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

2.2 不同林下植被演替年限毛竹林土壤水分入滲特征

雙因素方差分析表明（表5），演替年限、土層深度及二者交互作用對(duì)毛竹林土壤初滲率和穩(wěn)滲率均有顯著影響（Plt;0.05）。經(jīng)測(cè)定（表6），隨林下植被演替年限延長(zhǎng)，毛竹林土壤[0， 10） cm土層初滲率呈先升高而下降趨勢(shì)；而[10， 20） cm和[20， 30） cm則總體呈升高趨勢(shì)，且[0， 10） cm、[10， 20） cm土層土壤初滲率不同演替年限間差異顯著（Plt;0.05）；而演替21、9 a毛竹林[20， 30） cm土層土壤初滲率顯著高于演替0 a，但前二者間并無(wú)顯著差異。隨林下植被演替年限延長(zhǎng)，毛竹林土壤穩(wěn)滲率總體均呈增加趨勢(shì)，且[0， 10） cm、[10， 20） cm土層土壤穩(wěn)滲率不同演替年限間差異顯著，而演替21、9 a毛竹林[20， 30） cm土層土壤穩(wěn)滲率亦顯著高于0 a，且前二者間并無(wú)顯著差異（表6）。

入滲模型擬合表明（表6），Kostiakov模型初滲率擬合值a與實(shí)測(cè)值相差-4.57%～6.28%，且R²均大于0.870，說(shuō)明Kostiakov模型擬合效果較好；Horton模型初滲率擬合值f₀和穩(wěn)滲率擬合值f_c與實(shí)測(cè)值相差分別為-8.83%～7.41%和-9.11%～8.85%，均低于10%，且R²均大于0.88，擬合效果較好；而Philip模型穩(wěn)滲率擬合值f_c顯著小于實(shí)測(cè)值，最大誤差達(dá)19.16%，且R²較低，對(duì)土壤水分入滲過(guò)程擬合效果較差。因此，Kostiakov和Horton模型可以較好地?cái)M合不同林下植被演替年限毛竹林土壤的水分入滲過(guò)程。

2.3 不同林下植被演替年限毛竹林土壤分形維數(shù)與入滲速率的關(guān)系

經(jīng)分析（圖2）可知，土壤分形維數(shù)與土壤初滲率和穩(wěn)滲率均呈顯著的正相關(guān)關(guān)系（Plt;0.05），且分形維數(shù)與初滲率的相關(guān)程度高于穩(wěn)滲率。隨林下植被演替年限延長(zhǎng)，土壤分形維數(shù)與土壤初滲率和穩(wěn)滲率的相關(guān)系數(shù)呈先減小后增大變化趨勢(shì)，而回歸方程斜率則呈先升高而后下降變化趨勢(shì)，演替9 a毛竹林土壤分形維數(shù)與初滲率和穩(wěn)滲率回歸方程斜率分別達(dá)演替21 a和0 a毛竹林的5.85和13.17、2.35和5.00倍。這說(shuō)明林下植被演替對(duì)土壤分形維數(shù)與土壤滲透性能間的關(guān)系產(chǎn)生了明顯影響，且以林下植被演替9 a時(shí)二者關(guān)系對(duì)林下植被演替最為敏感。

3 討 論

土壤粒徑分布（particle size distribution，PSD）是指不同大小級(jí)別的土壤顆粒所占的比例，土壤粒徑的差異會(huì)對(duì)水力學(xué)特性、通氣能力和肥力狀況產(chǎn)生明顯的影響^[27]。已有研究表明，土壤顆粒組成及其比例受人工干擾、植被演替過(guò)程等影響^[28-31]。本研究中，試驗(yàn)毛竹林土壤顆粒組成主要為砂粒和粉粒，黏粒含量相對(duì)較少，這與我國(guó)南方山地土壤顆粒組成基本一致^[28]。隨土層深度的增加，毛竹林土壤黏粒和粉粒含量呈降低變化趨勢(shì)，而砂粒含量則相反，這與封育對(duì)荒漠草原苦豆子（Sophora alopecuroides）群落土壤粒徑分形特征的研究結(jié)果^[29]基本一致。隨林下植被演替年限的延長(zhǎng)，[0， 10） cm土層土壤黏粒和粉粒含量減少，而砂粒含量增加，其原因可能是由于林下植被演替0 a的毛竹純林長(zhǎng)期以來(lái)強(qiáng)度采筍、伐竹等人為干擾嚴(yán)重破壞了土壤顆粒結(jié)構(gòu)，造成土壤顆粒細(xì)碎化；但隨著林下植被的正向演替，林內(nèi)枯落物、動(dòng)物、微生物活動(dòng)增加，會(huì)對(duì)土壤顆粒組成產(chǎn)生明顯的影響^[32]，導(dǎo)致較大顆粒含量增加，這與王俊等^[9]對(duì)黃土高原自然植被恢復(fù)土壤顆粒組成的研究結(jié)果基本一致。與[0， 10） cm變化不同，[10， 20） cm和[20， 30） cm土層土壤黏粒、粉粒含量隨著林下植被演替時(shí)間的延長(zhǎng)呈“∧”型變化規(guī)律，砂粒含量則相反，表明林下植被演替9 a毛竹林土壤顆粒組成已發(fā)生明顯變化。

土壤分形維數(shù)一定程度上反映了土壤質(zhì)地、均勻性、物理性狀及肥力水平，與土壤顆粒結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性密切相關(guān)，分形維數(shù)越小表現(xiàn)出土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性越強(qiáng)^[33]。本研究結(jié)果表明，同一土層中演替21 a毛竹林土壤分形維數(shù)最低，說(shuō)明林下植被長(zhǎng)期演替后，毛竹林土壤質(zhì)地、均勻性均提高，土壤結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定，這可能是因?yàn)榱窒轮脖谎萏?1 a毛竹林具有較復(fù)雜的林分結(jié)構(gòu)，植被層次分布合理，根系發(fā)達(dá)、活力強(qiáng)，發(fā)達(dá)的根系促進(jìn)了土壤顆粒團(tuán)聚化；而根系分泌物對(duì)土壤顆粒較強(qiáng)的黏結(jié)作用，也在一定程度提高土壤顆粒結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性^{[7， 11-14]}。演替9 a毛竹林[10， 20） cm和[20， 30） cm土層，土壤分形維數(shù)最高，其主要原因與演替9 a毛竹林密度較大（達(dá)3 150株/hm²）有關(guān)，毛竹鞭根系統(tǒng)具有向地性生長(zhǎng)的特點(diǎn)^[20]，鞭根系統(tǒng)對(duì)土壤空間的競(jìng)爭(zhēng)力加劇，而且毛竹鞭根土壤穿透力強(qiáng)，導(dǎo)致土壤顆粒趨于分散，分形維數(shù)增大，土壤穩(wěn)定性明顯降低^[22]。由于演替0 a的毛竹純林采筍、伐竹等經(jīng)營(yíng)措施，導(dǎo)致表層[0， 10） cm土壤顆粒細(xì)碎化程度加劇，因此演替0 a毛竹林[0， 10） cm土層土壤分形維數(shù)明顯升高?；貧w分析表明，土壤分形維數(shù)與黏粒、粉粒含量均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.001），與土壤砂粒含量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.001），這與三角洲灘涂^[34]和干旱半干旱荒漠^[35]等土壤顆粒分形特征與顆粒組成關(guān)系的研究結(jié)果基本一致，說(shuō)明分形維數(shù)是反映毛竹林下植被演替過(guò)程中土壤質(zhì)地變化的重要指標(biāo)。

土壤入滲性能反映了林地徑流特征、涵養(yǎng)水源和持水固土能力，是評(píng)價(jià)土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和侵蝕難易程度的重要指標(biāo)^[36]。入滲性能受土地利用方式、植被類型、人為干擾等因子的影響，并隨時(shí)間推移而逐漸降低，即土壤初滲率通常較高，在一定時(shí)間后趨于穩(wěn)定并達(dá)到穩(wěn)滲率^[37-38]。本次研究發(fā)現(xiàn)，隨林下植被演替年限的延長(zhǎng)，土壤初滲率和穩(wěn)滲率呈升高趨勢(shì)，即演替21 a＞9 a＞0 a，說(shuō)明林下植被恢復(fù)過(guò)程改善了土壤孔隙性，土壤疏松多孔導(dǎo)致其入滲能力增強(qiáng)，同時(shí)林地凋落物量增加、混交林分根系結(jié)構(gòu)逐漸復(fù)雜等都有利于提高土壤入滲速率^[32，39]。與林下植被演替21和9 a相比，林下植被演替0 a毛竹純林表層土壤[0， 10） cm層黏粒和粉粒增多，土壤通透性減弱，同時(shí)細(xì)小土壤顆粒抵抗水力、風(fēng)力侵蝕的能力下降，土壤涵養(yǎng)水源功能降低^{[28，39]}，導(dǎo)致土壤入滲性能下降。回歸分析表明，土壤初滲率和穩(wěn)滲率與土壤分形維數(shù)呈顯著正相關(guān)性，且演替9 a的回歸方程斜率最大，說(shuō)明演替9 a毛竹林土壤分形維數(shù)的微小變化可能會(huì)導(dǎo)致土壤滲透性能較大的改變。土壤水分入滲模型是研究土壤入滲特征的重要方法^[40]。本研究中，Kostiakov模型與Horton模型可以較好模擬不同林下植被演替年限毛竹林土壤水分入滲過(guò)程，而Philip模型的參數(shù)雖具有一定物理意義，但是對(duì)入滲過(guò)程的擬合效果較差。王意錕等^[41]對(duì)浙西南不同經(jīng)營(yíng)強(qiáng)度毛竹林土壤滲透性的研究發(fā)現(xiàn)，Kostiakov模型對(duì)土壤入滲的擬合效果最好，Horton模型最差；而張昌順等^[42]對(duì)閩西北不同經(jīng)營(yíng)類型毛竹林土壤入滲能力的研究發(fā)現(xiàn)，Kostiakov模型對(duì)毛竹林土壤入滲過(guò)程的擬合效果最差，這說(shuō)明同一樹種或物種最適土壤入滲模型會(huì)因經(jīng)營(yíng)強(qiáng)度、經(jīng)營(yíng)類型、林分特征等的條件變化而不同，模型適用性存在明顯差異^[43]，本研究中Kostiakov模型與Horton模型擬合效果較好，可用于林下植被演替過(guò)程中毛竹土壤入滲性能的模擬預(yù)測(cè)。

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（責(zé)任編輯 王國(guó)棟）