辽东古冰缘地貌山区不同植被恢复方式林地土壤水分入渗特征

[目的]人工林(PF)和天然次生林(NSF)是当前植被恢复的主要手段,人工林的营建可以通过改变林地土壤结构进而通过影响森林水文过程。迄今为止,鲜有研究涉及古冰缘地貌林地水文过程。[方法]为揭示不同植被恢复类型对水分入渗产生的影响,包括水分入渗能力,持水能力,水分再分布和水流路径,我们在辽东山区古冰缘地貌典型林地进行了不同降雨量的野外入渗示踪调查及室内入渗试验。[结果]结果表明:(1)土壤物理性质(包括土壤总孔隙度(TP),毛管孔隙度(CP),非毛管空隙度(NCP),初始含水量(IWC),田间持水量(FWC))以及根系富集度(RA)在PF和NSF中均随土壤深度的增加而降低,土壤容重(BD)和石砾含量分布则呈现相反变化规律。(2)PF 的营建显著改变了林地的土壤物理性质和RA,进而改变了林地的渗透模式,具体表现为NSF入渗能力优于PF,在 0-10cm层NSF保水能力优于PF,但在 20-30 cm层PF具有更高的保水能力。而且土壤含水量的增加更可能发生在初始含水量较低的区域。(3)入渗能力参数与BD,TP,CP,NCP,FWC,RA均显著相关,连通性越好的大石砾越有利于水的渗入。(4)在剖面尺度上,各样地优先流为主要入渗模式。但水流路径形态有所不同,PF水流路径表现为“漏斗”形,NSF为“手指”形,且增大入渗量会增加水流路径的连通性。[结论]这些结果表明土壤物理性质,根系,石砾等因素对土壤入渗有影响,不同植被恢复方式的入渗模式有一定差异,导致地表水和地下水的再分配、运输和储存不同。本研究结果有助于理解辽东古冰缘地貌区森林生态系统水资源管理背景下的生态水文过程。