露天煤礦排土場不同植被類型水源涵養(yǎng)功能評價

1、露天煤礦排土場不同植被類型水源涵養(yǎng)功能評價摘要：本文采用野外調(diào)查和室內(nèi)綜合分析，系統(tǒng)地研究露天煤礦排土場不同植被類型的枯落物特征、土壤物理性質(zhì)、土壤滲透性能和蓄水能力變化，并采用主成分分析對各樣地水源涵養(yǎng)功能進(jìn)行綜合評價。結(jié)果表明：不同植被類型枯落物的厚度和蓄積量均差異顯著（P<0.05），喬木林地、灌木林地和荒草地枯落物厚度依次為1.80，1.23，0.83cm，枯落物蓄積量為6.76，2.96，0.58t/hm2；喬木林地枯落物的持水能力和攔蓄能力最強(qiáng)，顯著大于灌木林地和荒草地（P<0.05）。各樣地土壤容重依次為荒草地（1.29g/cm3）>灌木林地（1.27g/cm3

2、）>喬木林地（1.19g/cm-3），毛管孔隙度在37.37%40.17%之間，非毛管孔隙度在11.74%14.54%之間；喬木林地和灌木林地的土壤入滲能力顯著高于荒草地（P<0.05），初始入滲率、穩(wěn)定入滲率和滲透總量分別為1.534.08mm/min、0.201.51mm/min和28133ml。喬木林地、灌木林地和荒草地的興利庫容分別為288.77，257.06，294.61t/hm2，實(shí)際庫容為135.51，172.41，124.71t/hm2，林地水庫貯水效率顯著高于荒草地（P<0.05）。采用主成分分析法評價露天煤礦排土場不同植被類型的水源涵養(yǎng)功能，15個水源涵養(yǎng)

3、指標(biāo)可優(yōu)化為3個主成分，累計貢獻(xiàn)率為96.832%，各樣地水源涵養(yǎng)功能綜合得分為喬木林地（1.938）>灌木林地（0.040）>荒草地（-1.978）。從排土場水源涵養(yǎng)功能角度，可選擇喬木樹種（刺槐）作為主要復(fù)墾植被。關(guān)鍵詞：水源涵養(yǎng)功能；排土場；植被類型；土壤水庫；主成分分析長期以來，煤炭始終是我國的主要能源，占總能源消費(fèi)量的70%以上。國土資源部在2016年9月發(fā)布的中國礦產(chǎn)資源報告指出：2015年我國煤炭探明15663.1億噸，煤炭消費(fèi)量約為33.8億噸。目前，我國煤炭開采方式以露天開采為主，且所占比例逐年增加。我國大型露天煤礦多位于干旱、半干旱地區(qū)的內(nèi)蒙古高原、黃土高原及沙

4、漠化地帶，生態(tài)環(huán)境極其脆弱，露天開采不僅會開挖擾動大量地表，破壞植被，對生態(tài)環(huán)境和土地資源造成了嚴(yán)重的破壞和損失，也會產(chǎn)生巖土和矸石等大量剝離物質(zhì)，在原地貌上形成排土場，進(jìn)而形成極度退化的生態(tài)系統(tǒng)。排土場具有物質(zhì)組成復(fù)雜、孔隙發(fā)達(dá)、邊坡松散高陡、平臺緊實(shí)、沉陷不均勻等特性，其邊坡水土流失極其嚴(yán)重，易發(fā)生滑坡、泥石流等水土流失災(zāi)害。因此，露天煤礦排土場的復(fù)墾工作對礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)與重建、建設(shè)綠色礦山具有重要意義。以往關(guān)于排土場的研究多集中在植物物種的選擇及其適應(yīng)性、復(fù)墾土壤的入滲特征及水文效應(yīng)、土壤持水蓄水能力、土壤團(tuán)聚體和有機(jī)碳分布特征及其影響因素、土壤肥力的恢復(fù)作用及程度、生態(tài)環(huán)境效益的分析與估

5、算等方面，盡管以上研究多與排土場水源涵養(yǎng)相關(guān)，但關(guān)于排土場涵養(yǎng)水源功能的系統(tǒng)性研究鮮見。呂春娟等研究了礦區(qū)復(fù)墾植被的涵養(yǎng)水源功能，認(rèn)為隨著復(fù)墾年限的增加，土壤的物理性狀和蓄水保水能力都有很大的改善，但未評價各種植物措施水源涵養(yǎng)功能的優(yōu)劣程度。基于此，本文從排土場枯落物層、土壤物理性質(zhì)、土壤滲透能力和蓄水能力4個生態(tài)作用角度，對排土場不同植被類型（喬木林地、灌木林地和荒草地）水源涵養(yǎng)功能進(jìn)行定量研究，采用主成分分析進(jìn)行綜合評價，以期為排土場土地復(fù)墾、植被恢復(fù)與重建及改善生態(tài)環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)。1材料與方法1.1研究區(qū)概況遼寧省阜新市海州露天煤礦排土場位于露天礦坑西南部，地處東經(jīng)121°4

6、012”、北緯41°5736”，總面積約為13km²，年均氣溫7.3，年均降水量511.4mm，6-8月降雨量占全年雨量的73.25%，年蒸發(fā)量1790mm，研究區(qū)主要土壤類型為典型褐土。2004年，由國土資源部投資對該排土場開展了土地復(fù)墾工作，復(fù)墾植被為刺槐、榆樹、刺槐和榆樹混交、紫穗槐、檸條、農(nóng)地（玉米）、荒草地等。本研究于2012年6月在排土場復(fù)墾區(qū)（復(fù)墾年限為8年）選取喬木林地（刺槐）、灌木林地（紫穗槐）和荒草地3種不同植被類型，研究排土場植被恢復(fù)特征及其水源涵養(yǎng)功能。采用設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)地的方法研究各個樣地的植被恢復(fù)特征，刺槐的標(biāo)準(zhǔn)地為20m×20m，紫穗槐的標(biāo)

7、準(zhǔn)地為10m×10m，荒草地的標(biāo)準(zhǔn)地為5m×5m。各個樣地基本概況見表1。表1試驗地基本概況植被類型海拔/m平均林齡/a林木密度/（株·hm-2）郁閉度平均胸徑/cm平均樹高/m平均冠幅/m林下優(yōu)勢種喬木林地263.3810250.755.64±0.51a6.14±0.25a3.92±0.22a狗尾草,灰菜,黃蒿,頁蒿灌木林地262.0832000.752.02±0.30b1.51±0.15b1.56±0.24b披堿草，黃蒿，白蒿，山苦荬荒草地258.8頁蒿，棒頭草，萹蓄，大刺菜，蒲公英1.2研究方法1.

8、2.1枯落物調(diào)查及持水性測定在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)，沿對角線布設(shè)5個面積為1m×1m小樣方，分別測定枯落物層未分解層厚度和分解層厚度，收集枯落物樣品以測定枯落物層的鮮重、干重（恒溫85條件下烘干24h）并計算枯落物含水率，用單位面積干質(zhì)量表征蓄積量。采用浸泡法測定枯落物的持水性能，24h后測定枯落物質(zhì)量，計算枯落物持水量和攔蓄量等相關(guān)指標(biāo)。1.2.2土壤物理性質(zhì)測定用環(huán)刀（高為5cm、體積為200cm3的鋼環(huán)刀）采集各個樣地010cm土層土壤樣品和2kg混合散樣，帶回實(shí)驗室以測定土壤物理性質(zhì)，每個指標(biāo)3次重復(fù)。土壤含水率采用烘干法測定，土壤容重、孔隙度、飽和含水率和田間含水量均采用環(huán)刀法測定，土

9、壤最大吸濕水采用飽和硫酸鉀法測定，凋萎系數(shù)為最大吸濕水的1.5倍。礫石（>2mm）質(zhì)量含量采用水洗法測定，即將環(huán)刀內(nèi)土壤置于2mm土壤篩上用自來水進(jìn)行沖洗，在沖洗過程中左右轉(zhuǎn)動篩子，自然風(fēng)干篩子里的礫石，稱重以計算礫石含量。采用雙環(huán)入滲儀測定土壤水分入滲過程，其中以最初入滲1min作為初始入滲率，單位時間內(nèi)的滲透量趨于穩(wěn)定時的滲透速率為穩(wěn)定入滲率。1.2.3土壤蓄水能力測定本文參照文獻(xiàn)計算各種土壤水庫指標(biāo)：（1）式中，Q為土壤水庫庫容（t/hm2）；R為土壤容重（g/cm3）；h為計算土層厚度（cm），本研究為10cm；S為土層含水百分率。當(dāng)S分別為土壤飽和含水率、凋萎含水率、田間持水量

10、與凋萎水之差、飽和含水率與田間持水量之差、飽和含水量與凋萎含水量之差、天然含水率時，對應(yīng)的土壤水庫為土壤總庫容、死庫容、興利庫容、滯洪庫容、最大有效庫容、土壤實(shí)際庫容；土壤水庫持水效率是實(shí)際水庫與總水庫的比值，反映了土壤水庫的利用效率，土壤水庫功能的優(yōu)劣情況。1.2.4水源涵養(yǎng)功能評價方法本文采用主成分分析評價排土場不同植被類型的水源涵養(yǎng)功能。主成分分析多用于從多個實(shí)測的原變量中提取少數(shù)的、互不相關(guān)的、抽象的綜合指標(biāo)以達(dá)到對對象定性評價的作用，通過尋找?guī)讉€變量來反映所有變量的大部分信息，既能減少變量，又能包含大部分信息量。2結(jié)果與分析2.1枯落物持水能力枯落物是指覆蓋在土壤表面的枯枝落葉、動物

11、糞便及其殘體等，是森林植被水文作用的第2個功能層，可以有效地攔蓄降雨、降低雨滴擊濺作用、阻延分散地表徑流、抑制水分蒸發(fā)，是森林植物涵養(yǎng)水源的重要功能層次。表2為排土場不同植被類型的枯落物厚度、蓄積量及持水能力。表2枯落物蓄積量和持水能力植被類型厚度/cm蓄積量/（t·hm-2）最大持水率/%最大持水量/（t·hm-2）最大攔蓄率/（%）最大攔蓄量/（t·hm-2）有效攔蓄率/%有效攔蓄量/（t·hm-2）有效攔蓄深/mm喬木林地1.80±0.17a6.76±0.37a211.19+7.53a135.66+2.68a200.48+4.5

12、6a127.65+2.96a168.80+3.45a107.31+2.66a10.73灌木林地1.23±0.23b2.96±0.79b150.39+17.85b91.41+19.13b145.98+16.90b88.51+19.00b74.80+16.13c74.80+16.13b7.48荒草地0.83±0.12c0.58±0.17c163.07+23.90b9.33+2.92c140.56+20.51b8.13+3.00c116.10+17.29b6.73+2.56c0.67由表2可知，喬木林地、灌木林地和荒草地的枯落物厚度依次為1.80cm、1.23

13、cm和0.83cm，枯落物蓄積量依次為6.76t/hm2、2.96t/hm2和0.58t/hm2，兩者均表現(xiàn)為喬木林地>灌木林地>荒草地。經(jīng)方程分析可知，不同植被類型的枯落物蓄積量差異顯著（P<0.05），其原因可能是：不同林分樹種的生長狀況、林木生產(chǎn)力、光合作用、水熱條件、林下微環(huán)境、人為活動等條件存在差異，進(jìn)而影響枯落物的厚度和蓄積量。喬木林地和灌木林地的樹種長勢良好，枝葉繁密，枯落物生產(chǎn)量大，為枯落物層的形成提供物質(zhì)基礎(chǔ)?？萋湮锏某炙芰κ巧稚鷳B(tài)系統(tǒng)水分循環(huán)中的重要環(huán)節(jié)，是反映枯落物枯落物層水文作用的一個重要指標(biāo)，一般包括持水率、持水量、攔蓄率和攔蓄量等指標(biāo)?？萋湮锏?/p>

14、最大持水率和最大持水量反映了枯落物的持水能力，是評價水源涵養(yǎng)功能的重要指標(biāo)。由表2可知，不同植被類型的最大持水率為喬木林地（211.19%）>荒草地（163.07%）>灌木林地（150.39%），最大持水量則表現(xiàn)為喬木林地（135.66t/hm2）>灌木林地（91.41t/hm2）>荒草地（9.33t/hm2），3個樣地枯落物最大可以吸收的水分是自身質(zhì)量的1.52.1倍。無論是最大持水率還是最大持水量，均為喬木林地最大。灌木林地的最大持水率雖然小于荒草地，但是其蓄積量卻大于荒草地，致使灌木林地的最大持水量大于荒草地，這不僅與枯落物自身特性、分解程度、吸水面積、持水能力有

15、關(guān)，而且還與枯落物的厚度和蓄積量有關(guān)?？萋湮锏某炙芰Ω哂谄鋵涤陱搅鞯膶?shí)際攔蓄能力，不能準(zhǔn)確反映枯落物的攔蓄能力，因此常用有效攔蓄率和有效攔蓄量評價枯落物對降雨的實(shí)際攔蓄效果。不同植被類型有效攔蓄量為喬木林地（107.31t/hm2）>灌木林地（74.80t/hm2）>荒草地（6.73t/hm2），其變化規(guī)律與最大持水量和最大攔蓄量相一致。喬木林地的有效攔蓄能力最強(qiáng)，可攔蓄10.73mm降雨，而荒草地則較少，僅為0.67mm。說明喬木林地枯落物不僅具有較高的持水能力，其實(shí)際的攔蓄徑流能力也較強(qiáng)。綜合以上分析，喬木林地枯落物的持水能力和攔蓄能力較強(qiáng)，灌木林地次之，荒草地最弱。然而，

16、復(fù)墾初期的排土場生態(tài)環(huán)境較為惡劣，水分條件較差，且喬木樹種對土壤水分的要求較高，植物可能會出現(xiàn)缺水、甚至死亡的現(xiàn)象。因此，在排土場復(fù)墾初期可優(yōu)先選擇草本或灌草結(jié)合，降低濺蝕和徑流侵蝕，提高排土場抗侵蝕能力；待排土場水分條件和生態(tài)環(huán)境改善后（可充分為喬木正常生長提供所需水分），考慮喬木樹種，也可喬木或灌木為主、草本為輔，達(dá)到排土場涵養(yǎng)水源和生態(tài)景觀的作用。2.2土壤物理性質(zhì)及入滲特征土壤是生態(tài)系統(tǒng)中的水分循環(huán)和貯存的主要場所，其物質(zhì)組成、土壤結(jié)構(gòu)、孔隙特征是影響土壤蓄水能力的主要原因。由于復(fù)墾植被類型、枯落物層特性、根系生長發(fā)育特征的差異性，其土壤容重和孔隙特征也不同。土壤容重是土壤物理性質(zhì)的重

17、要指標(biāo)之一，反映了土壤的松緊程度，其數(shù)值大小直接影響著土壤通氣性、透水性和持水性。由表3可知，不同植被類型土壤容重依次為荒草地（1.29g/cm3）>灌木林地（1.27g/cm3）>喬木林地（1.19g/cm3）。相比于灌木林地和荒草地，喬木林地土壤容重較小，土壤結(jié)構(gòu)疏松多孔，這不僅降低植物根系生長、穿插的困難性，提高地表徑流入滲能力，也增大土壤貯存植物生長所需水分的空間，為復(fù)墾植物的正常生長提供水分保障。土壤總孔隙度由土壤毛管孔隙度和非毛管孔隙度組成。毛管孔隙度反映土壤的蓄水能力，用于維持植物生長發(fā)育的能力；非毛管孔隙度反映土壤的通氣透水能力，為土壤水分的暫時貯存提供空間，起到削

18、減洪峰、水源涵養(yǎng)的作用。不同植被類型的毛管孔隙度在37.37%40.17%之間，各樣地之間無顯著差異（P>0.05）；非毛管孔隙度在11.74%14.54%之間，灌木林地顯著小于喬木林地和荒草地（P<0.05），這在一定程度上降低灌木林地的滲透能力，導(dǎo)致地表徑流的匯集和沖刷，進(jìn)而加大水土流失。因此，在土地復(fù)墾工作中應(yīng)重點(diǎn)考慮排土場土壤結(jié)構(gòu)，合理控制毛管孔隙度和非毛管孔隙度的比例，以最大程度地蓄水保土。表3土壤物理性質(zhì)及入滲特征植被類型初始含水率/%土壤容重/（g·cm-3）毛管孔隙度/%非毛管孔隙度/%礫石含量/%初始入率/（mm·min-1）穩(wěn)定入滲率/（mm

19、·min-1）滲透總量/ml喬木林地11.42±3.21a1.19±0.20b40.17±3.01a14.54±1.81a66.53±0.99a4.08±0.57a1.51±0.21a133±19a灌木林地10.75±2.84a1.27±0.30a40.14±2.39a11.74±0.71b59.65±1.98b3.57±0.55a1.22±0.13a113±7a荒草地9.65±3.01a1.29±0.20

20、a37.37±2.78a14.35±0.99a50.65±2.99c1.53±0.36b0.20±0.06b28±5b土壤水分入滲是土壤水文循環(huán)中的一個重要環(huán)節(jié)，是評價土壤水源涵養(yǎng)作用和保持水土的重要水文參數(shù)，常用初始入滲率、穩(wěn)定入滲率和滲透總量來反映土壤入滲能力。由表3可知，喬木林地、灌木林地的土壤入滲能力與荒草地差異顯著（P<0.05），其初始入滲率、穩(wěn)定入滲率和滲透總量分別在1.534.08mm/min、0.201.51mm/min和28133ml之間，均表現(xiàn)為喬木林地>灌木林地>荒草地，喬木林地的入滲特征值分

21、別是荒草地的2.67、7.55、4.75倍。這是由于喬木林地土壤容重小，結(jié)構(gòu)松散，且較為發(fā)達(dá)的植物根系為土壤水分入滲提供優(yōu)先路徑。各個樣地的礫石含量均較高，改變了土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)土壤水分入滲。然而，若是發(fā)生在排土場邊坡處，在土體裂縫或大孔隙的作用下，大量的地表徑流匯集、涌入排土場土體內(nèi)部，會降低土體抗剪強(qiáng)度，進(jìn)而誘發(fā)滑坡、泥石流等水土流失災(zāi)害。2.3土壤水庫特征土壤是布滿大大小小孔隙的疏松多孔體，具有明顯的存貯、調(diào)節(jié)水分的功能，稱之為土壤水庫，起到了攔截洪水、蓄水保土和涵養(yǎng)水源的重要作用。土壤水庫總庫容由死庫容、興利庫容和滯洪庫容組成，其中興利庫容和滯洪庫容構(gòu)成最大有效庫容。表4為排土場不同植被

22、類型的土壤蓄水特征。表4排土場土壤蓄水特征植被類型總庫容/(t·hm-2)死庫容/(t·hm-2)興利庫容/(t·hm-2)滯洪庫容/(t·hm-2)最大有效庫容/(t·hm-2)實(shí)際水庫/(t·hm-2)水庫持水效率/%喬木林地545.62±16.72c42.08±2.31b288.77±6.57a214.78±10.38c503.54±19.63b135.51±7.63b24.84±5.64a灌木林地631.43±11.85a53.16±3.

23、54a257.06±13.07b321.22±7.58a578.26±7.88a172.41±13.21a27.31±2.38a荒草地598.86±1.48b39.46±1.87b294.61±5.66a264.78±8.64b559.39±5.92a124.71±5.66b20.83±4.23b總庫容是土壤攔蓄水分的最大能力，反映土壤涵養(yǎng)水源的能力。不同樣地的總庫容差異顯著（P<0.05），大小依次為灌木林地（631.43t/hm2）>荒草地（598.86t/h

24、m2）>喬木林地（545.62t/hm2）；灌木林地攔蓄徑流的能力較強(qiáng)，而喬木林地總庫容較小是因為其土壤容重偏小，致使其總庫容相對較小。興利庫容表征土壤水庫長時間攔蓄和貯存水分的能力，是植物吸水的主要來源，對削減洪峰具有重要意義。喬木林地、灌木林地和荒草地的興利庫容分別為288.77t/hm2、257.06t/hm2和294.61t/hm2，荒草地高于喬木林地和灌木林地，這說明喬木林地和灌木林地提供植物生長所需水分的能力較弱，也間接證明喬木林地和灌木林地的需水量較大。滯洪庫容表征土壤臨時貯存水分的能力，可以短暫緩解或調(diào)節(jié)強(qiáng)降雨或長期降雨所產(chǎn)生的地表徑流。各樣地滯洪庫容差異顯著（P<

25、0.05），其變化規(guī)律與總庫容相一致，灌木林地臨時蓄水能力比較強(qiáng)。喬木林地、灌木林地和荒草地的實(shí)際庫容分別為135.51t/hm2、172.41t/hm2和124.71t/hm2，灌木林地的實(shí)際蓄水效果顯著優(yōu)于喬木林地和荒草地（P<0.05）。喬木林地和灌木林地的水庫持水效率顯著高于荒草地（P<0.05），其水庫持水效率分別為荒草地的1.19和1.31倍，說明林地持水效率優(yōu)于草地。2.4水源涵養(yǎng)功能評價排土場水源涵養(yǎng)功能是枯落物層和土壤層共同作用的結(jié)果。枯落物層可以有效地降低濺蝕、攔蓄徑流，形成地表保護(hù)層來維持土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；土壤層是植被蓄水保土的主體，其土壤結(jié)構(gòu)直接影響涵養(yǎng)水源

26、能力，主要表現(xiàn)為土壤的滲透性能和貯水能力，是評價森林植被水源涵養(yǎng)功能的重要因素。因此，本文選取選取枯落物厚度（X1）、枯落物蓄積量（X2）、枯落物最大持水率（X3）、枯落物最大持水量（X4）、枯落物有效攔蓄量（X5）、土壤容重（X6）、毛管孔隙度（X7）、非毛管孔隙度（X8）、礫石含量（X9）、穩(wěn)定入滲率（X10）、滲透總量（X11）、土壤總庫容（X12）、實(shí)際庫容（X13）、興利庫容（X14）、最大有效庫容（X15）作為評價指標(biāo)，運(yùn)用主成分分析方法對排土場復(fù)墾區(qū)的水源涵養(yǎng)功能進(jìn)行評價，揭示排土場不同植被類型水源涵養(yǎng)功能的優(yōu)劣程度。表5排土場水源涵養(yǎng)功能評價的總方差分析主成分未旋轉(zhuǎn)平方和載入旋

27、轉(zhuǎn)平方和載入特征根貢獻(xiàn)率累計貢獻(xiàn)率特征根貢獻(xiàn)率累計貢獻(xiàn)率18.02953.52653.5266.14940.99640.99624.71631.44184.9675.34835.65176.64631.78011.86596.8323.02820.18596.832由表5可知，經(jīng)降維處理后篩選出3個主成分（F1、F2、F3），其貢獻(xiàn)率大小依次為F1（53.526%）>F2（31.441%）>F3（11.865%），累計貢獻(xiàn)率為96.832%，信息損失量很少，幾乎解釋整個總方差；3個主成分的特征根分別為8.029、4.716和1.780，其數(shù)值均大于1，說明用這3個主成分來表征15個

28、水源涵養(yǎng)功能評價指標(biāo)是合理的。表6排土場水源涵養(yǎng)功能評價中未旋轉(zhuǎn)的主成分矩陣主成分指標(biāo)X1X2X3X4X5X6X7X8X9X10X11X12X13X14X15F10.9370.9770.8220.8790.863-0.8770.3630.2800.6490.8060.788-0.782-0.0660.133-0.836F20.1620.150-0.3990.4480.4770.2570.462-0.651-0.6810.5760.6000.5890.968-0.8460.472F3-0.117-0.080-0.1070.0180.0330.3880.7980.6780.3110.1190.10

29、90.1790.2160.4890.242表6為未旋轉(zhuǎn)的主成分矩陣，將表6中的數(shù)據(jù)除以主成分相應(yīng)特征值的開平方值，便得到主成分中每個指標(biāo)的對應(yīng)的特征向量，進(jìn)而得到以下3個主成分表達(dá)式。F1=0.331X1+0.345X2+0.290X3+0.310X4+0.305X5-0.309X6+0.128X7+0.099X8+0.229X9+0.28410+0.278X11-0.276X12-0.023X13-0.047X14-0.295X15F2=0.075X1+0.069X2-0.184X3+0.207X4+0.219X5+0.118X6+0.213X7-0.300X8-0.314X9+0.265X

30、10+0.276X11+0.271X12+0.446X13-0.390X14+0.217X15F3=-0.087X1-0.060X2-0.080X3+0.014X4+0.025X5+0.291X6+0.598X7+0.508X8+0.233X9+0.089X10+0.082X11+0.134X12+0.162X13+0.366X14+0.181X15根據(jù)各主成分得分及其權(quán)重，按照公式（2）計算排土場水源涵養(yǎng)功能評價的綜合指數(shù)（表7）。(2)表7排土場不同植被類型水源涵養(yǎng)功能評價主成分分析綜合指數(shù)植被類型主成分綜合得分排序F1F2F3喬木林地重復(fù)11.9212.0570.6301.8071.93

31、8a1重復(fù)23.6700.5441.8072.427重復(fù)30.6593.986-0.6401.580灌木林地重復(fù)11.188-2.020-1.232-0.1500.040b2重復(fù)22.691-3.236-0.1800.415重復(fù)30.267-0.020-2.333-0.145荒草地重復(fù)1-3.451-0.6710.616-2.050-1.978c3重復(fù)2-2.501-1.3461.643-1.618重復(fù)3-4.4450.706-0.311-2.266由表7可知，排土場各樣地水源涵養(yǎng)功能綜合得分為喬木林地（1.938）>灌木林地（0.040）>荒草地（-1.978），即水源涵養(yǎng)功能優(yōu)

32、劣依次為喬木林地>灌木林地>荒草地。因此，從涵養(yǎng)水源角度考慮，在今后排土場復(fù)墾工作中可考慮選擇喬木樹種。3討論枯落物層是森林涵養(yǎng)水源的第二個功能層，可以有效地降低雨滴動能，增加地表的粗糙度，其水源涵養(yǎng)功能與植被類型、枯落物的蓄積量、含水率、表面積、自身特性、人為活動等有關(guān)。欒莉莉等認(rèn)為說明枯落物蓄積量與植被類型顯著相關(guān)，且表現(xiàn)為喬木群落（4.48.4t/hm2）灌木群落（1.062.18t/hm2）草本群落（0.120.68t/hm2）。時忠杰等研究結(jié)果表明，六盤山主要森林類型的枯落物蓄積量達(dá)4.8730.86t·hm-2，枯落物蓄積量和持水能力均表現(xiàn)為針葉林>闊葉林>灌叢。本研究表明，3個樣地枯落物蓄積量均表現(xiàn)為喬木林地（6.76t/hm2）>灌木林地（2.96t/hm2）>荒草地（0.58t/hm2），喬木林地是灌木林地和荒草地的2.29和11.66倍，其蓄積量基本接近遼寧省阜新市海棠山自然保護(hù)區(qū)的枯落物蓄積量（海棠山6種林分枯落物蓄積量為3.6812.46t/hm2）。本文分析了排土場復(fù)墾植物枯落物的蓄積量和持水能力，但研究對象僅為喬木、灌木和草地3種單一植被類型，今后應(yīng)加強(qiáng)喬灌混交、喬灌草混交、針葉林、闊葉林、針葉闊葉混交林等多種林型枯落物蓄積量和持水能力的