贺兰山东坡不同植被类型土壤层水文效应_何文强.pdf

Vol.43 No.2Feb.2023第 43 卷 第 2 期2023 年 2 月中 南 林 业 科 技 大 学 学 报 Journal of Central South University of Forestry&Technologyhttp:/收稿日期：2022-05-31基金项目：宁夏重点研发计划项目（2021BEG02005）；国家自然科学基金项目（31960359）；第三批宁夏青年科技人才托举工程项目。第一作者：何文强（），硕士研究生。通信作者：李学斌（）博士，研究员，博士研究生导师。引文格式：何文强,陈林,庞丹波,等.贺兰山东坡不同植被类型土壤层水文效应 J.中南林业科技大学学报,2023,43(2):102-113.HE W Q,CHEN L,PANG D B,et al.Hydrological effects of soil layers in different vegetation types on the eastern slopes of the Helan MountainsJ.Journal of Central South University of Forestry&Technology,2023,43(2):102-113.贺兰山东坡不同植被类型土壤层水文效应何文强，陈 林，庞丹波，曹萌豪，张雅琪，李学斌（宁夏大学 a.生态环境学院；b.西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室；c.西北土地退化与生态恢复国家重点实验室培育基地，宁夏 银川 750021）摘 要：【目的】研究对比小流域不同坡向、土层和植被类型土壤水文效应的变化规律及差异性，以期为区域森林水文循环和水源涵养林的建设提供理论依据。【方法】以宁夏贺兰山自然保护区东坡响水沟小流域为研究区域，选取该流域阴、阳坡荒漠草原、蒙古扁桃灌丛、灰榆林、油松林、混交林、青海云杉林和亚高山草甸，采用野外调查采样和室内分析的方法研究土壤水文效应。【结果】不同坡向和植被类型之间土壤含水量、容重、总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、最大持水量和最大蓄水量差异显著（P 0.01）。不同坡向间，最大持水量阴坡（58.94%）大于阳坡（44.13%）；最大蓄水量阴坡（562.03 t/hm2）大于阳坡（502.72 t/hm2）；不同植被类型之间，最大持水量表现为青海云杉林（70.15%）混交林（65.73%）油松林（59.62%）亚高山草甸（57.61%）灰榆林（37.19%）蒙古扁桃灌丛（36.82%）荒漠草原（29.57%）；最大蓄水量表现为混交林（607.24 t/hm2）青海云杉林（601.97 t/hm2）油松林（560.03 t/hm2）亚高山草甸（549.33 t/hm2）灰榆林（480.35 t/hm2）蒙古扁桃灌丛（457.21 t/hm2）荒漠草原（437.17 t/hm2）。同时土壤持水量、蓄水量和土壤孔隙度与海拔、植被综合盖度、土壤含水量均显著正相关（P 0.01），与土壤容重显著负相关（P 0.01），并且土壤总孔隙度对土壤水文效应的贡献最大，高达 86.10%。【结论】综合研究发现阴坡土壤物理性质和水源涵养能力要高于阳坡，青海云杉林、油松林以及混交林等高海拔的乔木针叶林水源涵养能力普遍要高于低海拔的荒漠草原，并且土壤物理性质是影响土壤水文效应的重要因素。关键词：贺兰山东坡；小流域；植被类型；土壤；水文效应中图分类号：S715.1；S714.2 文献标志码：A 文章编号：1673-923X(2023)02-0102-12Hydrological effects of soil layers in different vegetation types on the eastern slopes of the Helan MountainsHE Wenqiang,CHEN Lin,PANG Danbo,CAO Menghao,ZHANG Yaqi,LI Xuebin(a.College of Ecological Environment;b.Breeding Base for State Key Laboratory of Land Degradation and Ecological Restoration in Northwest China;c.Key Laboratory for Restoration and Reconstruction of Degraded Ecosystem in Northwest China of Ministry of Education,Ningxia University,Yinchuan 750021,Ningxia,China)Abstract:【Objective】The study compared the changing patterns and differences of the hydrological effects of soils in different slope orientations,soil layers and vegetation types in small watersheds,to provide a theoretical basis for the construction of regional forest hydrological cycle and water-conserving forests.【Method】The Xiangshigou sub-basin on the east slope of Ningxia Helan Mountain Nature Reserve was taken as the study area,while the desert steppe of the shaded slope,Amygdalus mongolica bushes,Ulmus glaucescens forest,Pinus tabuliformis forest,mixed forest,Picea crassifolia forest and subalpine meadow were selected to study the soil physical properties and hydrological effects by field survey sampling and indoor analysis.【Result】The differences in soil water content,total porosity,bulk weight,capillary porosity,non-capillary porosity,the maximum water holding capacity and maximum water storage capacity between slope orientations and vegetation types were significant(P0.01).Between different slope orientations,the maximum water holding capacity was greater on shady slopes(58.94%)than that on sunny slopes(44.13%);the maximum water storage capacity was greater on shady slopes(562.03 t/hm2)than that on sunny slopes(502.72 t/hm2);between different vegetation types,the maximum water holding capacity showed Picea crassifolia forest(70.15%)Mixed forests(65.73%)Pinus tabuliformis forest(59.62%)Subalpine meadows(57.61%)Ulmus glaucescens forest(37.19%)Amygdalus mongolica bushes(36.82%)Desert grassland Doi:10.14067/ki.1673-923x.2023.02.012103中 南 林 业 科 技 大 学 学 报第 43 卷森林水源涵养功能是陆地生态系统重要生态服务功能之一，包含着大气、水分、植被和土壤等自然过程，其变化将直接影响区域气候水文、植被和土壤等状况，是区域生态系统状况的重要指示器1。森林的林冠层、枯落物层和土壤层通过拦截和吸收降水，使降水被充分蓄积和重新分配，这种调节降水的能力就是水源涵养功能2。土壤系统是土壤植物大气连续体（SPAC）中的一个重要子系统，土壤层作为森林水文效应的第 3 活动层3，能调节 90%的大气降水，是森林生态系统水源涵养功能的重要组成部分2，因此也被称为大气降水的“蓄存库”和“调节器”4。Wu 等5的 Meta 分析结果也表明土壤水源涵养能力对森林水源涵养能力贡献高达 60%85%，因此，开展土壤水源涵养能力的研究至关重要。目前，已有很多学者在土壤层水文效应方面开展了大量研究，并且发现森林生态系统土壤的水文效应会因气候（海拔）、树种生物学特性、林分结构等因素的不同而存在明显差异6。鲁绍伟等7和卢振启等8研究了不同海拔人工油松林土壤的水源涵养功能，表明低海拔区油松人工林水源涵养能力普遍高于高海拔；陈波等3研究表明土壤层有效 持水量随海拔升高先减小而后增大；邓继峰等9、杨静等2以及李璐杉10则主要通过对不同林分类型土壤的水文效应比较分析，表明阔叶林、针阔混交林的水源涵养能力整体要优于针叶林纯林，气候、林分类型均会影响土壤层的水源涵养能力。尽管对森林生态系统不同气候条件以及植被类型土壤水文效应已经有了大量的研究，但对于不同坡向，特别是小流域尺度下阴、阳坡不同植被类型土壤水文效应的研究仍相对较少，导致对森林生态系统土壤水源功能的了解不够全面。因此，研究小流域尺度下阴阳坡不同植被类型土壤的水文效应对了解森林生态系统土壤的水源涵养功能有着重要意义，同时也是探讨森林生态系统水文循环及其生态过程的重要基础和前提11-13。贺兰山是我国西北地区重要的一道自然生态屏障，也是我国重要的自然地理界线之一14。而贺兰山东坡属于贺兰山中段，地势陡峭，高差较大，坡向分异明显，植被垂直分异明显，植被分布最广，植被种类最为丰富15。然而，该地区年降水量少，又属于石质山地，土层较薄且常有暴雨发生，水土流失严重，而针对该地区水源涵养能力的定量研究仍比较匮乏，贺兰山东坡小流域阴阳坡不同植被类型土壤的水源涵养能力究竟如何？其影响因素又是什么？亟需开展定量研究并得出结论。因此，以宁夏贺兰山东坡响水沟小流域为研究区域，选取该流域阴阳坡荒漠草原、蒙古扁桃灌丛、灰榆林、油松林、混交林、青海云杉林、亚高山草甸，从土壤层的水文效应对宁夏贺兰山森林的水源涵养功能进行定量研究，探讨不同坡向和植被类型土壤水源涵养功能的大小及其影响机制，为该地区乃至半干旱山地生态系统区域森林水文循环和水源涵养林的建设提供理论依据。1 材料与方法1.1 研究区概况贺兰山位于银川平原和阿拉善高原之间(3827 3930N，10541 10641E)，主 峰海拔 3 556 m。贺兰山是典型的大陆性气候，年均气温-0.8，年均降水量 420 mm，年均蒸发量 2 000 mm，年降水量自山麓至高水带为 200 600 mm，68 月份最为集中，占全年降水量的60%80%14。贺兰山东坡植被垂直分布规律明显，自下而上植被类型分别为荒漠草原、蒙古扁桃灌丛、灰榆林、油松林、混交林、青海云杉林和亚高山草甸；贺兰山土壤垂直分布自下而上依次为山地粗骨土、山地灰钙土、山地灰褐土和山地草甸土16。(29.57%).The maximum water storage performance was Mixed forests(607.24 t/hm2)Picea crassifolia forest(601.97 t/hm2)Pinus tabuliformis forest(560.03 t/hm2)Subalpine meadows(549.33 t/hm2)Ulmus glaucescens forest(480.35 t/hm2)Amygdalus mongolica bushes(457.21 t/hm2)Desert grassland(437.17 t/hm2).At the same time,soil water holding capacity,water storage capacity and soil porosity were significantly positively correlated with elevation,vegetation cover and soil water content(P 0.01)and negatively correlated with soil water capacity(P 0.01),and the contribution of total soil porosity to the soil hydrological effect was the largest,reaching 86.10%.【Conclusion】The physical properties and water content capacity of the soil on shady slopes are higher than those on sunny slopes,and the water content capacity of coniferous forests at high altitudes,such as Picea crassifolia forest,Pinus tabuliformis forest and the mixed forests,is generally higher than that of desert grasslands at low altitudes.Additionally,the physical properties of soil are important factors in the hydrological effects of soil.Keywords:Helan eastern slope;small watershed;vegetation type;soil;hydrological effect何文强，等：贺兰山东坡不同植被类型土壤层水文效应104第 2 期1.2 样地设置在宁夏贺兰山国家级自然保护区响水沟小流域内选取阴阳坡的荒漠草原、蒙古扁桃灌丛、灰榆林、油松林、混交林、青海云杉林、亚高山草甸。在每个典型植被地段，随机设置3个样地作为重复，森林试验样地随机设置为 20 m20 m，灌丛样地为 5 m5 m，草地样地为 1 m1 m，共计 37 个样地，并对植物群落进行调查，样地信息概况如表 1 所示。表 1 样地基本信息表Table 1 Basic information table of sample plots植被类型Vegetation types海拔Altitude/m坡向Aspect坡度Slope/()植被综合盖度Comprehensive vegetation coverage/%土壤类型Soil types林下主要植被Main vegetations under forest荒漠草原 Desert grassland1 30940粗骨土刺旋花、针茅、荒漠锦鸡儿、单瓣黄刺玫等蒙古扁桃灌丛 Amygdalus mongolica bushes1 716阳坡3840灰钙土、粗骨土刺旋花、荒漠锦鸡儿、阿拉善鹅观草等1 722阴坡1560灰钙土、粗骨土松叶猪毛菜、金露梅、刺旋花、鼠李、沙蒿等灰榆林Ulmus glaucescens forest2 012阳坡640灰褐土小叶忍冬、西北栒子、绣线菊、置疑小檗、金露梅、阿拉善鹅观草等1 968阴坡1335灰褐土鼠李、单瓣黄刺玫、金露梅、赖草、鸢尾、术叶菊等油松林 Pinus tabuliformis forest2 277阳坡870灰褐土忍冬、置疑小檗、小叶忍冬、美丽茶藨子、披针叶黄华、苔草等2 283阴坡1975灰褐土美丽茶藨子、苔草、紫草、柴胡、点地梅、唐松草、披针叶黄华等混交林 Mixed forests2 336阳坡40灰褐土杜松、青海云杉、山杨、黄精、委陵菜、柴胡等2 227阴坡1370灰褐土青海云杉、山杨、绣线菊、唐松草、荆芥、紫花地丁、茜草等青海云杉林 Picea crassifolia forest2 461阳坡1690灰褐土置疑小檗、苔草、阿拉善鹅观草、黄芪、小红菊等2 401阴坡2140灰褐土置疑小檗、荆芥、唐松草、茜草等亚高山草甸 Subalpine meadows2 580阳坡1093高山草甸土蒿草、金露梅等2 590阴坡1098高山草甸土蒿草、金露梅等1.3 样品采集于 2021 年 8 月上旬在每个选定的样地上随机选择 3 个土壤采集样点，除去土壤表层的凋落物层，采用土壤剖面法，用环刀沿土壤剖面按照 0 10、10 20 cm 共 2 层采集，每层取3 个重复。将收集的土壤样品装入自封袋带回实验室备用，用来测定土壤孔隙度、自然含水量、容重等物理性质，取样前 1 个月内无大于 5 mm 单次降水且一周内无降水事件发生17。1.4 样品测定方法土壤水分-物理性质采用环刀法在室内测定，按照森林土壤水分物理性质的测定（LY/T 12151999）20的操作步骤测定土壤容重、孔隙度等物理性质以及土壤自然含水率、最大持水量、最大蓄水量等持蓄水性能。具体步骤为：称取每个环刀的质量（m）及装有原状土壤的环刀质量（m0），计算含水量（Cw）。将装有原状土的环刀于蒸馏水中浸泡 12 h 后称质量（m1），计算最大持水量（Cm）；然后将其放于干砂上静置 2 h，待土壤的非毛管水全部流出，称质量（m2），计算毛管持水量（Cc）；最后将环刀于 105下烘干24 h 后称质量（m3）。具体按下列公式计算2,18：土壤容重（BD）为：D3()/BmmV=。（1）式中：V 为环刀体积，cm3。土壤含水量（Cw）、最大持水量（Cm）、毛管持水量（Cc）、非毛管持水量（Cn）分别为：w033()/()100%Cmmmm=。（2）m133()/()100%Cmmmm=。（3）c233()/()100%Cmmmm=。（4）nmcCCC=。（5）土壤总孔隙度（Ps）、毛管孔隙度（Pc）和非毛管孔隙度（Pn）分别为：s133D()/()100%PmmmmB=。（6）c233D()/()100%PmmmmB=。（7）nscPPP=。（8）土壤最大蓄水量（Wm）、毛管蓄水量（Wc）、105中 南 林 业 科 技 大 学 学 报第 43 卷非毛管蓄水量（Wn）分别为：2ms=10WPd。（9）2cc=10WPd。（10）2nn=10WPd。（11）式中：d 为土层深度，m。1.5 数据分析采用 Excel 2016、SPSS 21.0 和 Origin 2018 等软件对数据进行整理、分析、统计和作图。采用单因素（One-way ANOVA）和最小显著差异法（LSD）比较各个变量分别在不同植被类型间的差异显著性，独立样本 t 检验比较不同坡向、土层土壤物理性质和水源涵养功能指标的差异；采用多因素方差分析来比较各影响因子以及因子之间的交互作用对土壤持水量和蓄水量的影响。土壤物理性质指标与土壤持水量、蓄水量等指标的线性拟合在 Origin 2018 软件中进行；采用 Canoco 4.5 软件进行冗余分析。图表中数据为平均值 标准差。2 结果与分析2.1 不同植被类型土壤物理性质2.1.1 不同植被类型土壤含水量和土壤容重由图 1 可知，0 10 cm 土层的土壤含水量和土壤容重均小于 10 20 cm 土层，阴坡土壤含水量显著大于阳坡（P 0.01）；阴坡土壤容重显著小于阳坡（P 0.01）。由表 2 可知，不同植被类型的土壤含水量和容重存在显著差异（P 0.05）。在阴、阳坡 0 10 cm 土层中，土壤含水量均为荒漠草原最小（0.4%），阴坡为青海云杉林最大（18.0%），阳坡为混交林最大（10.0%）。而在10 20 cm 土层中，土壤含水量为荒漠草原最小（0.6%），阴坡为青海云杉林最大（21.5%），阳坡为混交林最大（9.6%）。同样，在阴、阳坡0 10 和 10 20 cm 土层中，土壤容重均为荒漠草原最大，而在阴坡0 10和 1020 cm土层中，土壤容重阴坡为青海云杉林最小，分别为 0.71、0.81 g/cm3；阳坡 0 10 cm 土层为油松林最小，为 0.89 g/cm3，10 20 cm 土层为混交林最小，为0.88 g/cm3。2.1.2 不同植被类型土壤孔隙特征总体上看，0 10 cm 土层的土壤总孔隙度、毛管孔隙度以及非毛管孔隙度均高于 10 20 cm 土层，阴坡均显著高于阳坡（P 0.01）（图 1）。由表 2 可知，不同植被类型之间土壤孔隙度差异显著（P 0.05），在阴坡 0 10 cm 土层中，土壤总孔隙度、毛管孔隙度以及非毛管孔隙度均为荒漠草原最小，而土壤总孔隙度、毛管孔隙度为混交林最大，其变化范围分别为 45.94%61.95%、45.79%58.91%；非毛管孔隙度为亚高山草甸最大，其变化范围分别为 0.15%8.70%；在10 20 cm 土层中，土壤总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度均为荒漠草原最小，土壤总孔隙度、毛管孔隙度为青海云杉林最大，其变化范围分 别 为 42.23%72.92%、41.17%70.99%；*代表在 P 0.01 处差异显著；ns 表示无显著差异，下同。*means a significant difference at P 0.01;ns means no significant difference,and the same below.图 1 不同坡向、土层土壤物理性质Fig.1 Physical properties of the soil in different slope directions and layers何文强，等：贺兰山东坡不同植被类型土壤层水文效应106第 2 期非毛管孔隙度为油松林最大，其变化范围分别为 0.78%2.80%。而 在 阳 坡 0 10 cm 土 层中，土壤总孔隙度、毛管孔隙度以及非毛管孔隙度均为混交林最大，土壤总孔隙度、毛管孔隙度为蒙古扁桃灌丛最小，非毛管孔隙度为荒漠草原最小，其变化范围依次为 43.64%62.09%、42.74%57.85%、0.1%4.2%；在 10 20 cm土层中，土壤总孔隙度、毛管孔隙度以及非毛管孔隙度均为荒漠草原最小，土壤总孔隙度、毛管孔隙度为混交林最大，非毛管孔隙度为青海云杉林最大，其变化范围依次为 42.23%59.22%、41.47%56.5%、0.77%2.73%。表 2 不同植被类型土壤物理性质Table 2 Soil physical properties of different vegetation types植被类型Vegetation types坡向Aspect土层Soil layer/cm土壤含水量Soil water content/%容重Bulk density/(gcm-3)总孔隙度Total porosity/%毛管孔隙度Capillary porosity/%非毛管孔隙度Non-capillary porosity/%荒漠草原Desert grassland0 100.420.09 c1.500.05 a45.942.34 a45.792.28 b0.150.05 b10 200.650.17 d1.470.05 a42.233.59 c41.173.73 c0.770.18 a0 100.420.09 d1.500.05 a45.942.34 cd45.792.28 abc0.150.05 a10 200.650.17 d1.470.05 a42.233.59 c41.173.73 c0.770.18 b蒙古扁桃灌丛Amygdalus mongolica bushes阴坡0 101.230.36 c1.090.06 bc55.747.74 a54.947.14 ab0.800.60 b10 201.430.19 d1.140.06 ab42.882.32 c41.283.12 c1.600.80 a阳坡0 101.110.22 cd1.390.04 a43.641.05 d42.740.69 c0.900.40 a10 200.810.08 d1.360.05 ab43.02.0.87 c41.951.07 c1.070.20 b灰榆林Ulmus glaucescens forest阴坡0 102.010.53 c1.210.07 ab50.152.60 a49.682.51 ab0.470.18 b10 203.910.76 d1.200.09 ab53.001.76 bc51.801.57 bc1.200.20 a阳坡0 102.390.28 cd1.470.06 a44.691.48 d43.321.36 bc1.370.12 a10 203.140.48 c1.420.01 a44.301.10 bc42.141.12 c2.170.03 a油松林Pinus tabuliformis forest阴坡0 109.880.91 b0.830.05 cd60.861.72 a56.292.52 a4.570.91 ab10 207.760.62 bc0.990.18 b52.661.03 bc49.862.56 bc2.801.55 a阳坡0 107.060.47 b0.890.11 b58.311.44 ab56.040.40 ab2.271.68 a10 207.531.23 ab1.320.22 ab47.924.45 bc46.954.42 bc0.970.29 b混交林Mixed forests阴坡0 108.200.29 b0.790.11 cd61.952.58 a58.912.19 a3.030.49 b10 2010.130.73 b0.890.10 b59.642.19 b57.641.75 b2.000.46 a阳坡0 1010.011.85 a0.920.19 b62.093.41 a57.854.05 a4.231.63 a10 209.670.40 a0.880.10 c59.222.06 a56.591.88 a2.630.26 a青海云杉林Picea crassifolia forest阴坡0 1018.041.78 a0.710.16 d60.476.58 a55.977.42 a3.321.77 ab10 2021.543.47 a0.810.21 b72.926.73 a70.996.71 a1.930.55 a阳坡0 106.291.09 b0.970.04 b55.852.87 abc52.652.40 abc3.200.55 a10 207.360.95 b1.060.07 bc51.552.06 ab48.821.85 abc2.730.50 a亚高山草甸Subalpine meadows阴坡0 1010.210.62 b0.820.07 cd61.053.12 a52.356.17 a8.703.15 a10 207.571.62 bc0.970.04 b59.354.80 b57.794.93 b1.570.29 a阳坡0 103.480.54 c1.030.07 b51.235.81 bcd47.137.88 abc4.102.29 a10 204.980.88 c1.200.01 ab52.381.15 ab51.141.07 ab1.230.32 b 不同小写字母表示不同植被类型之间差异显著（P 0.05），下同。Different lowercase letters indicate significant differences between vegetation types(P 0.05),and the same below.2.2 不同植被类型土壤持水特性由图 2 可知，0 10 cm 土层的土壤最大持水量、毛管持水量、非毛管持水量均大于 10 20 cm 土层，阴坡均显著高于阳坡（P 0.01）。不同植被类型之间差异显著（表 3，P 0.05），在阴坡 0 10 cm 土层中，土壤最大持水量和毛管持水量均为青海云杉林最大（99.64%、91.95%），荒漠草原最小（30.54%、30.44%）；在 10 20 cm 土层中，土壤最大持水量和毛管持水量均为青海云杉林最大（97.03%、94.08%），荒漠草原最小（28.93%、28.41%），而非毛管持水量在 2 个土层中均为荒漠草原最小（0.1%、0.5%），亚高山草甸和油松林最大（11.19%、3.79%）。而在阳坡 0 10、10 20 cm 2 个土层中，土壤最大持水量、毛管持水量、非毛管持水量均为混交林最大，分别为（76.99%、69.33%）、（72.17%、66.21%）、（4.82%、3.12%），荒漠草原、灰榆林最小，分别为（30.54%、28.93%）、（29.67%、28.41%）、（0.10%、0.51%）。107中 南 林 业 科 技 大 学 学 报第 43 卷图 2 不同坡向、土层土壤持水特性Fig.2 Soil water holding characteristics in different slope directions and soil layers表 3 不同植被类型土壤持水特性Table 3 Soil water holding characteristics of different vegetation types植被类型Vegetation types坡向Aspect土层Soil layer/cm毛管持水量Capillary water holding capacity/%非毛管持水量Non-capillary water holding capacity/%最大持水量Maximum water holding capacity/%荒漠草原 Desert grassland0 1030.441.64 a0.100.03 b30.541.67 b10 2028.413.44 b0.510.11 a28.933.35 b蒙古扁桃灌丛Amygdalus mongolica bushes阴坡0 1030.441.64 b0.100.03 a30.541.67 a10 2028.413.44 b0.510.11 c28.933.35 c阳坡0 1051.199.58 ab0.770.07 b51.9610.18 ab10 2036.192.92 b1.400.69 a37.592.23 b灰榆林 Ulmus glaucescens forest阴坡0 1030.690.99 b0.630.27 a31.320.98 a10 2030.930.32 b0.800.17 c31.720.44 bc阳坡0 1041.504.50 b0.390.14 b41.894.55 ab10 2043.984.40 b1.040.24 a45.024.63 b油松林Pinus tabuliformis forest阴坡0 1029.672.07 b0.940.12 a30.612.19 a10 2029.740.78 b1.530.02 bc31.270.76 bc阳坡0 1068.244.11 ab5.631.40 ab73.874.44 ab10 2053.308.39 b3.792.72 a57.0911.08 ab混交林 Mixed forests阴坡0 1064.618.08 ab3.112.52 a67.7210.58 ab10 2039.0211.04 b1.780.24 c41.8011.17 bc阳坡0 1078.2314.25 ab4.151.28 ab82.3915.48 ab10 2066.348.77 ab2.400.74 a68.749.51 ab青海云杉林 Picea crassifolia forest阴坡0 1072.1723.16 a4.821.59 a76.9923.40 a10 2066.218.66 a3.120.61 a69.339.24 a阳坡0 1091.9532.60 b7.703.20 ab99.6434.49 a10 2094.0830.99 a2.951.11 a97.0331.83 a亚高山草甸Subalpine meadows阴坡0 1054.924.78 ab3.360.67 a58.285.39 ab10 2046.424.48 b2.640.66 ab49.065.04 b阳坡0 1063.286.64 a11.194.45 a74.464.20 ab10 2060.347.81 ab1.610.27 a61.957.71 ab何文强，等：贺兰山东坡不同植被类型土壤层水文效应108第 2 期2.3 不同植被类型土壤蓄水特性由图 3 可知，0 10 cm 土层的土壤最大蓄水量、毛管蓄水量、非毛管蓄水量均大于 10 20 cm 土层，且阴坡显著高于阳坡（P 0.01）。由表 4可知，不同植被类型之间差异显著（P 0.05），在阴坡 0 10 cm 土层中，土壤最大蓄水量和毛管蓄水量均为混交林最大（分别为 619.48 和589.14 t/hm2），荒漠草原最小（分别为 459.43 和457.93 t/hm2）；而在 10 20 cm 土层中，土壤最大蓄水量和毛管蓄水量分别为荒漠草原和蒙古扁桃灌丛最小（分别为 422.34 和 412.75 t/hm2）；而两个土层非毛管蓄水量均为荒漠草原最小（分别为 1.50 和 7.67 t/hm2），分别为亚高山草甸和油松林最大（分别为 87.00 和 28.00 t/hm2）。在阳坡0 10 cm 土层中，土壤最大蓄水量、毛管蓄水量、非毛管蓄水量均为混交林最大（分别为 620.86、578.52 和 42.33 t/hm2），分别为荒漠草原和蒙古扁桃最小（分别为 459.43、427.39 和 1.50 t/hm2）；而在 10 20 cm 土层中，土壤最大蓄水量和毛管蓄水量均为混交林最大（分别为 592.24 和 565.90 t/hm2）、非毛管蓄水量为青海云杉林最大（27.33 t/hm2），均为荒漠草原最小（分别为422.34、414.67 和 7.67 t/hm2）。图 3 不同坡向、土层土壤蓄水特性Fig.3 Soil water storage characteristics in different slope directions and soil layers2.4 土壤水文效应影响因子2.4.1 坡向、土层对不同植被类型土壤水文效应的影响通过对坡向、土层与植被类型进行多因素方差分析（表 5），结果表明坡向对土壤毛管持水量、非毛管持水量、最大持水量、毛管蓄水量、非毛管蓄水量和最大蓄水量产生了显著影响（P 0.01），而土层对以上指标均未产生显著影响。植被类型对土壤毛管持水量、非毛管持水量、最大持水量、毛管蓄水量、非毛管蓄水量和最大蓄水量产生了显著影响（P 0.01）。各因子之间的交互作用只有土层与植被类型的交互