system: [SYSTEM]

user: 3. 结果与分析 3.1. 不同林地类型土壤容重和孔隙度变化 土壤容重和孔隙度是土壤的基本物理特性，直接影响着土壤的持水能力和土壤的渗透性能，是决定森林土壤水源涵养功能的重要因素 [ 10 ] 。从表2可以看出不同林地土壤容重的均值分别为1.28 g/cm 3 、1.46 g/cm 3 、 Table 1 General information of sample lan 林地类型 海拔高度(m) 坡向 坡度(˚) 树种高度(cm) 胸径(cm) 凋落物蓄积量干重(g) 白榆 × 刺槐 1630 阳坡 18˚ 839 10.19 328.90 杨树 1621 阳坡 3˚ 1903 35.67 1918.49 梨树 1627 阳坡 3˚ 863 13.69 400.21 侧柏 1619 半阳坡 28˚ 1535 15.45 3217.68 表1. 样地的基本情况 Table 2 The soil bulk density and porosity under different forest lan 林地类型 土层深度(cm) 容重(g/cm 3 ) 总孔隙度(%) 毛管孔隙度(%) 非毛管孔隙度(%) 土层 均值 土层 均值 土层 均值 土层 均值 白梨 × 刺槐 0~20 1.22 1.28a 53.69 52.21a 47.54 44.34a 6.15 7.38a 20~40 1.31 50.72 42.42 8.30 40~60 1.31 50.72 43.05 7.67 新疆杨 0~20 1.51 1.46b 44.12 45.77b 42.59 39.88a 1.53 5.78a 20~40 1.41 47.42 38.63 8.79 40~60 1.47 45.44 38.42 7.02 梨树 0~20 1.37 1.40ab 48.74 47.26ab 42.97 40.90a 5.77 6.74a 20~40 1.46 45.77 38.13 7.64 40~60 1.38 48.41 41.61 6.80 侧柏 0~20 1.25 1.27c 52.70 52.54c 46.41 43.59a 6.29 8.46a 20~40 1.26 52.37 46.59 5.78 40~60 1.30 51.05 37.76 13.29 表2. 不同林地土壤容重和孔隙度变化 注：不同字母表示在5%水平上差异显著(P < 0.05)。 1.40 g/cm 3 和1.27 g/cm 3 ，表现为新疆杨 > 梨树 > 混交 > 侧柏。不同林地土壤容重有显著差异(P < 0.05)，且同一林地总体变化随土层深度的增加有增大趋势。 研究区林地土壤总孔隙度在52.04%~45.66%范围内变化，依次为侧柏林地(52.04%) > 混交林地(51.75%) > 梨树林地(47.64%) > 新疆杨林地(45.6%)，且不同林地土壤总孔隙度有显著差异(P < 0.05)。林地土壤毛管孔隙度在39.88%~44.34%范围内变化，依次为混交林地(44.34%) > 侧柏林地(43.59%) > 梨树林地(40.90%) > 新疆杨林地(39.88%)，且不同林地土壤毛管孔隙度无显著差异(P > 0.05)。土壤非毛管孔隙度在29.56%~26.59范围内变化，依次为混交林地(29.56%) > 侧柏林地(29.06%) > 梨树林地(27.27%) > 新疆杨林地(26.59%)，且不同林地土壤非毛管空隙度不存在显著性差异(P > 0.05)。 3.2. 土壤持水能力变化 从表3可以得出，不同林地土壤最大持水量均值分别为1034.27、913.29、952.88和1040.87 t/hm 2 。方差分析结果表明，新疆杨林地分别与混交林地和侧柏林地间有显著差异(P < 0.05)，梨树林地和侧柏林地间有显著差异(P < 0.05)。不同林地土壤毛管持水量均值分别为886.73、797.60、818.07和871.73 t/hm 2 。方差分析结果显示，不同林地土壤毛管持水量无显著差异(P > 0.05)；同一林地土壤毛管持水量随土层深度减小。这说明林地凋落物对土壤持水量的影响主要集中在土壤表层(0~20 cm)。不同林地土壤非毛管持水量平均值分别为147.53、115.69、134.82和169.14 t/hm 2 。方差分析结果显示，不同林地土壤非毛管持水量无显著差异(P > 0.05)；同一林地土壤非毛管持水量随土层深度增加，在20~40 cm内最大，40~60 cm次之。这与植物根系分布深度相一致，说明土壤的非毛管持水量主要由植物根系所致。 3.3. 土壤渗透性变化 水分入渗过程是一个复杂的水文过程 [ 11 ] ，与表土结构、容重和土壤含水量等因素密切相关 [ 12 ] 。从表1可知，侧柏林地土壤初渗速率最大为9.27 ml/min，其次是新疆杨林地(5.60 ml/min)和梨树林地(3.96 ml/min)，混交林地最小为2.44 ml/min。土壤稳渗速率依次为侧柏林地(7.84 ml/min) > 新疆杨林地(4.94 ml/min) > 梨树林地(3.26 ml/min) > 混交林地(2.44 ml/min)。方差分析结果显示，对于不同林地土壤稳渗速率，侧柏林地分别与混交林地和梨树林地间有显著差异(P < 0.05)。这一结果是由侧柏林地与混交林地和梨树林地土壤容重和孔隙度存在差异引起。不同林地土壤入渗速率均值依次为侧柏林地(8.18 ml/min)、新疆杨林地(5.17 ml/min)、梨树林地(3.70 ml/min)和混交林地(2.79 ml/min)。方差分析结果显示，对于不同林地土壤平均入渗速率，侧柏林地分别与混交林地和梨树林地间有显著差异(P < 0.05)。不同林地土壤稳渗速率与平均入渗速率变化相对一致，见图1。 从图2~4可看出，各样地入渗速率均随入渗时间的增加而逐渐减小。在0~20 cm的土层内，65 min后渗透速率比渗透开始2 min内的渗透速率平均下降了23.89%，其中侧柏林地土壤各时间段内的渗透速率最高，混交林地最小。新疆杨和梨树林地土壤入渗速率在前20 min内先迅速减小后又迅速增大，最终保持稳定。这一变化可能是由于开始入渗时表层土粒随水分下移，使土壤孔隙被堵塞，进而使土壤入渗速率迅速减小。随入渗的进一步进行，孔隙中的土粒在下渗水流和自身重力的双重作用下移出孔隙，使 Table 3 The soil moisture retention under different forest lan 林地类型 土层深度(cm) 最大持水量(t/hm 2 ) 毛管持水量(t/hm 2 ) 毛管持水量(t/hm 2 ) 各层 均值 各层 均值 各层 均值 白榆 × 侧柏 0~20 1073.86 1034.27a 950.8 886.73a 123.06 147.53a 0~40 1014.47 848.4 166.07 40~60 1014.47 861.00 153.47 新疆杨 0~20 882.49 913.29b 851.80 797.60a 30.69 115.69a 20~40 948.48 772.60 175.88 40~60 908.89 768.40 140.49 梨树 0~20 974.88 952.88ab 859.40 818.07a 115.48 134.82a 20~40 915.49 762.60 152.89 40~60 968.28 832.20 136.08 侧柏 0~20 1054.07 1040.87c 928.20 871.73a 125.87 169.14a 20~40 1047.47 931.80 115.67 40~60 1021.07 755.20 265.87 表3. 不同林地持水量变化 注：不同字母表示在5%水平上差异显著(P < 0.05)。 图1. 不同林地土壤渗透特性 图2. 0~20土层深度土壤渗透特性 图3. 20~40土层深度土壤渗透特性 图4. 40~60 cm土层深度土壤渗透特性 土壤入渗速率迅速恢复稳定。在20~40 cm的土层内，65 min后渗透速率比渗透开始2 min内的渗透速率平均下降了13.71%，其中侧柏林地土壤各时间段内的渗透速率最高，混交林地最小。新疆杨和梨树林地土壤的渗透速率随入渗时间的增加两者的差距逐渐增大，最终保持稳定，这一变化可能与其根系的分布有关。在40~60 cm的土层内，侧柏林地土壤入渗在开始2 min内由6.45 ml/min迅速升高到9.40 ml/min，然后又逐渐减小。这一变化可能是由于最初2 min内土壤中的非毛管孔隙疏导水分迅速下渗，在下渗过程中土粒不断堵塞非毛管孔隙，使其渗透速率逐渐回落。杨树林地和梨树林地土壤入渗速率基本一致且基本保持不变。混交林地土壤入渗速率基本不在变化。