Effects of soil compactness and litter covering on soil water holding capacity and water infiltration ability in urban forest
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摘要:目的 分析人为干扰对土壤密度、孔隙度、紧实度等物理性质的影响，揭示土壤紧实度、凋落物覆盖决定城市森林土壤的持水和渗水能力，以期为科学管理城市森林凋落物及践踏程度提供科学参考。方法 以北京市典型城市森林公园−奥林匹克森林公园内森林为研究对象，通过测定不同践踏等级（轻度、中度、重度）、不同凋落物累积量（0 ~ 4 t/hm2、4 ~ 8 t/hm2、8 ~ 12 t/hm2）、不同草被植物覆盖度（0、0 ~ 50%、50% ~ 100%）下表层土壤持水、渗水相关特性，分析土壤紧实度、凋落物覆盖对土壤持水和渗水能力的影响。结果 （1）践踏程度及凋落物累积量不同对土壤持水、渗水能力有显著影响（P < 0.05），草被覆盖度对土壤持水、渗水能力无显著影响（P > 0.05）。土壤通气性、持水能力、渗透能力均随践踏程度减弱显著增加。（2）土壤持水量和土壤渗透速率与土壤孔隙度呈显著正相关，与土壤密度呈显著负相关，表明人为干扰正是通过改变土壤通气紧实程度来影响土壤持水及渗透能力。（3）土壤紧实度增加，城市森林土壤持水和渗水能力显著降低；凋落物累积量增加，土壤持水渗水能力变化不明显。（4）土壤持水能力随着土壤紧实度的减少和凋落物累积量的增加而增强，二者具有协同效应；土壤渗水能力随着土壤紧实度的减少而增加，凋落物覆盖对其影响不大。结论 土壤紧实度、凋落物覆盖决定城市森林土壤持水和渗水能力，减轻人为践踏，适当保留凋落物可以提高土壤持水、渗水能力，减少地表径流。
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关键词:
- 土壤紧实度 /
- 凋落物覆盖 /
- 土壤持水能力；土壤渗水能力
Abstract:Objective This study analyzed the effects of human interference on physical properties such as soil bulk density, porosity, and compactness, and revealed that soil compactness and litter covering determined the soil water holding capacity and water infiltration ability in urban forest, so as to provide reference for scientific management of urban forest litter and trampling intensity.Method Taking forest in the Olympic Forest Park, a typical urban forest park in Beijing, as the research object, we measured the properties of water holding and infiltration in the surface soil layer under human disturbance in terms of different trampling intensities (mild, moderate, severe) , different litter accumulation (0−4 t/ha, 4−8 t/ha, 8−12 t/ha), different coverage of grass plants (0, 0−50%, 50%−100%). And the effects of soil compactness and litter covering on soil water holding capacity and water infiltration ability were analyzed.Result (1) Different trampling intensities and litter accumulation had significant effects on soil water holding capacity (P < 0.05) and water infiltration ability, while grass coverage had no significant effect on both (P > 0.05). With the trampling intensity decreasing, soil aeration, water holding capacity, and infiltration capacity increased significantly. (2) Soil water holding capacity and soil infiltration rate were significantly positively correlated with soil porosity, and significantly negatively correlated with soil bulk density. It indicated that human disturbance affected the water holding and infiltration capacity by changing the degree of soil aeration and compactness. (3) With the increase of soil compactness, water holding capacity and water infiltration ability of urban forest soil decreased significantly; while with the increase of litter accumulation, soil water holding capacity and water infiltration ability changed not obviously. (4) Soil water holding capacity increased with soil compactness decreasing and litter accumulation increasing, both of which had a synergistic effect; soil water infiltration capacity increased with soil compactness decreasing, while litter covering had little effect on it.Conclusion Soil compactness and litter covering determine the soil water holding capacity and water infiltration ability of urban forest soil. Reducing human trampling intensity and proper retention of litter can improve soil water holding capacity and water infiltration ability in urban forest, and then reduce surface runoff. -
作为具有生命力的绿色基础设施，城市森林对调节城市生态环境[1]、应对气候变化[2]、提高城市弹性[3]、服务居民身心健康以及提供优良的休闲游憩空间[4]等起着重要的作用。在具有高比例不透水地表面积的城市生态系统中，城市内涝问题频发，海绵城市建设的提出能够从多角度解决此问题，其中城市森林所具备降水吸持[5]、地表水入渗和降低地表径流[6]等水文功能，是充分发挥城市森林“海绵”作用的重要标志。而有机碳输入可有效地改良土壤物理性质[7]，是提高城市森林土壤水分入渗功能的重要途径之一。然而，市民的高强度游憩和使用干扰通常导致土壤紧实度提高[8]；管理中及时清理收集凋落物，在很大程度上阻断了凋落物对土壤的有机碳输入，是人类影响城市森林健康、降低城市森林土壤水文功能的重要原因[9]。凋落物收集和人为践踏等干扰活动，对城市森林土壤持水和蓄水能力的影响究竟有多大，目前尚无系统研究。
森林土壤的持水能力和渗水能力与林分类型[10]、林分结构及树种结构[11-12]、凋落物归还[13]等密切相关，但是，目前有关城市森林土壤持水能力和渗水能力的研究报道主要集中在绿地类型[14]、机械压实[15]等因子的影响上，针对凋落物和践踏双重作用的研究鲜有报道。在城市森林中，机械压实和人为践踏通常会改变土壤紧实度及其孔隙分布[16]，从而对土壤渗水能力产生显著影响。土壤紧实度对城市森林土壤持水和渗水能力的影响已经有一定量的报导，凋落物归还以及林下植被覆盖能否有效改善土壤紧实度，进而提高城市森林土壤的持水和渗水能力这一问题尚缺乏系统研究。因此，本研究以典型城市森林公园区域内受人为干扰的土壤为研究对象，将每类干扰分为3个水平梯度，研究其对土壤持水、渗水能力的影响，探讨最优管理模式，对深入了解城市土壤的退化程度以及影响因素具有重要意义，并为提高城市森林公园生态性经营管理提供一定的理论基础。
1. 研究区概况与研究方法
1.1 研究区概况
奥林匹克森林公园建成于2008年，位于北京市中轴线的北端，利用五环路的南北界定，将森林公园划分为以生态保护与生态恢复功能为主的北园区和以休闲娱乐功能为主的南园区[17]。总面积达680 hm2，其中水域面积约122 hm2，绝大多数水域为静态水体[18]，绿化覆盖率为95.61%。属温带大陆半湿润季风气候，四季分明，降水集中。春季干燥多风，昼夜温差较大；夏季炎热多雨；秋季晴朗少雨，冷暖适宜，光照充足；冬季寒冷干燥，多风少雪。年平均气温10 ~ 12 ℃，七月最热，平均气温27.5 ℃，年平均降水量600 mm。
土壤类型主要为潮褐土，主要植被为人工营造的乔灌草复层景观林，乔木主要为油松（Pinus tabuliformis）、侧柏（Platycladus orientalis）、国槐（Sophora japonica）、美国红梣（Fraxinus pennsylvanica）和银杏（Ginkgo biloba）；灌木树种主要为山桃（Prunus davidiana）和海棠（Malus spectabilis）；地被植物主要为鸢尾（Iris tectorum）、紫花地丁（Viola yedoensis）、附地菜（Trigonotis peduncularis）等。
1.2 材料和方法
1.2.1 样地设置
样地位于奥林匹克森林公园南园南门附近及北园北门南侧区域，土壤大多为发育不良的客土和素土。两地人流量相差较多，北园区域人流量较少，踩踏情况现象较轻，南园区域与之相反。试验区域样地的群落结构均为乔木+草本，树木生长状况较为一致，且试验阶段未发现进行水肥管理相关措施，采样区均无围栏。两地主要差异为人为践踏的多少，以及人工回收凋落物的频率，其他环境因素差异不大。因此，在这两地设置样地可明显地比较出土壤紧实度的差异。
根据不同的践踏干扰程度和不同凋落物累积量、杂草管理状况设置10 m × 10 m或15 m × 15 m的样地共41块，样地分布如图1所示。依据植物的倒伏和裸地面积比，将践踏干扰划分为3个等级[19]：（1）轻度践踏干扰（几乎无游客经过，植物倒伏率小于10%；土壤几乎保持原始性状），（2）中度践踏干扰（少量游客经过，植物倒伏率为20% ~ 35%，因践踏而产生的裸地所占比例小于10%，土壤轻微压实），（3）重度践踏干扰（大量游客经过，植物倒伏率大于35%，土壤重度压实）。根据草被植物的覆盖度将林下植被状况分为3级：（1）0，（2）0 ~ 50%，（3）50% ~ 100%；由于41个采样点的凋落物最大累积量为12 t/hm2，故将凋落物累积量均分为3级：（1）0 ~ 4 t/hm2，（2）4 ~ 8 t/hm2，（3）8 ~ 12 t/hm2。凋落物较多的区域人流量较少，并且人为收集管理不频繁，而凋落物较少甚至几乎为零的地方，多为人为部分或全部收集。由此可见人为回收是影响凋落物累积量的主要原因。样地划分依据及数量见表1。
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图 1 奥林匹克森林公园中采样点的空间分布Figure 1. Spatial distribution of sampling points in Olympic Forest Park表 1 不同人为干扰下样地的数量分布Table 1. Quantitative distribution of sample plots under different human interference草被覆盖度
Grass coverage/%凋落物累积量/(t·hm− 2) Litter accumulation/(t·ha− 1) 总计
Total0 ~ 4 4 ~ 8 8 ~ 12 轻度践踏
Mild trampling中度践踏
Moderate trampling重度践踏
Severe trampling轻度践踏
Mild trampling中度践踏
Moderate trampling重度践踏
Severe trampling轻度践踏
Mild trampling中度践踏
Moderate trampling重度践踏
Severe trampling0 1 3 3 1 1 1 1 1 1 13 0 ~ 50 2 2 1 1 2 2 1 1 2 14 50 ~ 100 2 2 2 2 2 1 1 1 1 14 总计 Total 5 7 6 4 5 4 3 3 3 41 1.2.2 土壤样品及凋落物样品采集
采样时间为2019年4月30日至2019年5月7日（海淀区，最低温度为14 ℃，最高为28 ℃，无降雨天气）。在每块样地上，沿对角线（不靠近边缘）选取3个样点，在每个样点利用土钻及容积为100 cm3的环刀采集0 ~ 10 cm表层土（由于城区森林公园表层土受人为干扰影响较大且践踏压实主要发生于表层，所以选取0 ~ 10 cm的表土层）。每个样点取2个土样用于土壤物理性质、持水量、土壤渗透性的测定。
凋落物的采集：在每块样地的一条对角线上选取3个1 m × 1 m的小样方，样方尽量选在样地对角线树木间位置，凋落物均匀分布，且各样方内环境因素基本一致，即各小样方树木、植被情况基本一致。收集样方内的全部凋落物，记录种类并现场称量鲜质量。将样品带回实验室，放入烘箱（80 ℃）24 h，烘干结束后称质量，计算凋落物累积量（litter accumulation，LA）。
1.2.3 土壤主要物理性质及渗透特性测定
土壤主要物理性质性状、持水性能、渗透性测定方法均参照《中华人民共和国林业行业标准−森林土壤分析方法》[20]以及中国科学院南京土壤研究所土壤物理研究室的《土壤物理性质测定法》[21]。用环刀法测定土壤密度（soil bulk density，BD）、总孔隙度（total porosity，TP）、毛管孔隙度（capillary porosity，CP）、非毛管孔隙度（non-capillary porosity，NCP）以及饱和持水量（maximum water holding capacity，MWHC）、毛管持水量（capillary water holding capacity，CWHC）和田间持水量（field water holding capacity，FWHC）等指标。测定土壤紧实度（soil compactness，SC）时，SC-900仪器钻头每下降2.5 cm，得到一次土壤紧实度数据，取0 ~ 20 cm紧实度平均值作为表层土壤紧实度。采用室内双环刀法测定土壤渗透速率，即将一个空环刀（环刀底面积为20 cm2）与取土环刀用防水胶带结合在一起防侧渗；并将双环刀放置于漏斗架上，沿上环刀壁缓慢加水，始终保持水层厚度在土面以上5 cm处；从滴下第一滴水开始计时，记录2、3、5、10、15、20、25、30、45、60、75 min间段滴下的水量。本试验过程土壤渗透在75 min时均达到稳定。初始2 min渗透速率为初渗率（initial infiltration rate，IIR），60 ~ 75 min渗透速率为稳渗率（stable infiltration rate，SIR），全程75 min内渗透速率为平均渗透速率（average infiltration rate，AIR）。测定并记录当时的入渗水温，采用公式[19]将此时渗透速率换算为标准温度10 ℃下的渗透速率
K10 ：K10=Kθ0.7+0.03×θ (1) 式中：
θ 为渗透测定时的水温（℃），Kθ 是水温为θ 时的渗透速率（mm/min）。1.3 数据处理
采用Microsoft excel 2017进行数据整理。利用SPSS20.0统计软件对所有指标进行方差齐性检验、正态分布检验及多因素方差分析。利用Pearson相关检验分析土壤紧实度和城市森林土壤物理指标之间的相关性；运用多元回归分析紧实度与凋落物累积量对土壤持水、渗水指标的影响。利用Sigmaplot 12.5进行制图。
2. 结果与分析
2.1 人为干扰对土壤持水能力的影响
践踏程度对土壤饱和持水量、毛管持水量、田间持水量均呈极显著影响（P < 0.001），凋落物累积量对土壤饱和持水量、毛管持水量、田间持水量均呈显著影响（P < 0.05）（表2）。
表 2 人为干扰对土壤持水、渗水能力影响的方差分析Table 2. Variance analysis on soil water holding capacity and water infiltration ability under human interference因子及因子间的
相互作用
Factor and interaction among factors饱和持水量
Maximum water holding capacity (MWHC)毛管持水量
Capillary water holding capacity (CWHC)田间持水量
Field water holding capacity (FWHC)初渗率
Initial infiltration
rate (IIR)稳渗率
Stable infiltration
rate (SIR)平均渗透速率
Average infiltration rate (AIR)T 12.276*** 11.278*** 10.363*** 3.095 10.842*** 10.945*** G 1.026 0.473 0.435 0.542 1.330 0.390 L 2.561* 2.686* 3.572* 2.398 3.315* 3.426* T × G 0.566 0.582 0.463 0.468 0.271 0.135 T × L 0.666 1.857 2.159 1.712 0.289 0.148 G × L 1.651 2.895 1.537 1.686 0.466 0.131 T × G × L 0.071 0.960* 1.415 0.899 0.162 0.078 注：T为践踏程度；G为草被覆盖度；L为凋落物累积量。表中数值为F检验值，*表示P < 0.05，**表示P < 0.01，***表示P < 0.001。Notes: T, trampling intensity; G, grass coverage; L, litter accumulation. Data are F testing values. * means P < 0.05 , ** means P < 0.01, *** means P < 0.001. 践踏程度降低，各凋落物累积下土壤毛管持水量和田间持水量均升高。饱和持水量受践踏程度的影响极显著（P < 0.001），随践踏程度的降低，饱和持水量显著升高，轻度践踏下饱和持水量为中度践踏和重度践踏的1.17倍和1.08倍，凋落物累积量为4 ~ 8 t/hm2时土壤各持水量最大（图2）。
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图 2 不同践踏及凋落物等级下土壤各持水量变化踏等级1、2、3分别为轻度践踏，中度践踏，重度践踏。凋落物等级1、2、3分别为0 ~ 4 t/hm2、4 ~ 8 t/hm2、8 ~ 12 t/hm2。不同小写字母代表差异显著。下同。Trampling level 1, 2, and 3 are mild trampling, moderate trampling and severe trampling, respectively. Litter level 1, 2 and 3 are 0−4 t/ha, 4−8 t/ha and 8−12 t/ha, respectively. Different lowercase letters represent significant differences. Same as below.Figure 2. Changes in soil water holding capacity under different trampling and litter levels人为干扰对城市森林土壤持水过程的影响是由土壤结构、植被环境、冠层截留等多种因素共同作用的结果。本文中，发现土壤紧实度与凋落物蓄积量的作用较林下植被的影响更加显著。土壤孔隙效果越优，饱和持水量、毛管持水量、田间持水量越大（图3）。
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图 3 土壤孔隙度与土壤持水量的关系Figure 3. Relationship between soil porosity and soil water holding capacity2.2 人为干扰对土壤渗水能力的影响
践踏程度对稳渗率及平均渗透速率有极显著的影响（P < 0.001），同时受凋落物累积量影响也较显著（P < 0.05）。践踏程度降低，各凋落物累积下土壤稳渗率及平均渗透速率均升高。践踏等级为轻度时，平均渗透速率可达0.23 mm/min，稳渗速率可达0.2 mm/min；践踏程度中等时，初渗率最高。同一践踏程度下，凋落物累积量为4 ~ 8 t/hm2时，土壤稳渗率及平均渗透速率均显著高于0 ~ 4 t/hm2及8 ~ 12 t/hm2。轻度践踏下，凋落物累积量为4 ~ 8 t/hm2时土壤渗水能力最大（图4）。初渗率受践踏程度影响显著（P < 0.05），受凋落物累积量的影响不显著，猜测原因可能是初渗率会受多种其他因素影响，如土壤瞬时含水量等。土壤渗水能力随土壤总孔隙度和孔隙度增加而增加，线性关系不显著（图5）。
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图 4 不同践踏及凋落物等级下土壤各渗透速率的变化Figure 4. Changes in soil infiltration rates under different trampling and litter levels![]()
图 5 土壤孔隙度与土壤渗水能力的关系Figure 5. Relationship between soil porosity and soil infiltration capacity2.3 人为干扰对土壤持水能力与渗水能力的协同关系的影响
饱和持水量是毛管孔隙和非毛管孔隙水分贮蓄量之和，因此可代表土壤最大贮蓄持水能。随着土壤紧实度的降低和凋落物累积量的增加，土壤饱和持水量逐渐增大，土壤持水能力增强，凋落物与土壤紧实度之间具有协同效应，共同提升土壤持水能力。稳渗率为土壤稳定渗水时的渗透速率，可代表土壤的渗水能力。渗水能力随着土壤紧实度的降低而增加，但是凋落物的增加对渗透速率影响不大（图6）。
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图 6 土壤紧实度、凋落物累积量对饱和持水量、稳渗率的影响* 表示相关关系显著（P < 0.05）；** 表示相关关系极显著（P < 0.01）。下同。* means significant correlation （P < 0.05）; ** means extremely significant correlation （P < 0.01）. The same below.Figure 6. Effects of soil compactness and litter accumulation on saturated water holding capacity and stable infiltration rate饱和持水量与土壤密度、土壤紧实度、非毛管孔隙度呈显著负相关，与毛管孔隙度、总孔隙度呈显著正相关。毛管持水量、田间持水量与土壤密度、土壤紧实度呈显著负相关，与毛管孔隙度、总孔隙度呈显著正相关。初渗率与土壤紧实度呈显著正相关。平均渗透速率、稳渗率与土壤密度、土壤紧实度呈显著负相关，与非毛管孔隙呈显著正相关，与毛管孔隙度和总孔隙度相关性不显著（表3）。土壤物理性状指标与土壤各持水及渗透指标相关性不同。土壤非毛管孔隙度与毛管孔隙度的比值，反映了土壤水分在涵蓄水量和供给植物生理性用水能力之间的一种权衡关系，该值与土壤饱和持水量、平均渗透速率和稳渗率均呈极显著负相关。
表 3 土壤各持水量及渗透指标与土壤物理性状指标的Pearson相关关系Table 3. Pearson correlation coefficients between soil water holding capacity, infiltration index andphysical property indexes of soil物理性状指标
Physical property index饱和持水量
MWHC毛管持水量
CWHC田间持水量
FWHC初渗率
IIR平均渗透速率
AIR稳渗率
SIR土壤密度
Soil bulk density （BD）− 0.661** − 0.494* − 0.421* − 0.113 − 0.340* − 0.318* 土壤紧实度
Soil compactness （SC）− 0.542** − 0.659** − 0.549** 0.284** − 0.679** − 0.680** 土壤非毛管孔隙度
Non-capillary porosity of soil （NCP）− 0.469** − 0.046 − 0.069 0.190 0.259* 0.238* 土壤毛管孔隙度
Capillary porosity of soil （CP）0.619** 0.844** 0.667** − 0.084 0.070 0.071 土壤总孔隙度
Total porosity of soil （TP）0.797** 0.686** 0.604** 0.040 0.210 0.199 土壤毛管孔隙度/土壤非毛管孔隙度
Ratio of capillary porosity to non-capillary porosity of soil
（NCP/CP）− 0.300** 0.007 − 0.091 − 0.146 − 0.251** − 0.275** 3. 讨论与结论
3.1 土壤持水能力的影响因素
人为干扰对城市森林土壤持水过程的影响是由土壤结构、植被环境、冠层截留等多种因素共同作用的结果。本文中，土壤紧实度与凋落物累积量的影响较林下植被覆盖更加显著。饱和持水量是毛管孔隙和非毛管孔隙水分贮蓄量之和，反映土壤贮蓄和调节水分的潜在能力，毛管持水量和田间持水量分别代表毛管孔隙和非毛管孔隙中能够贮存的水分。
土壤踩踏程度的变化引起土壤紧实度的变化，而土壤密度和土壤孔隙程度也随土壤紧实度增加而增加和降低，进而引起土壤持水能力下降。此外，凋落物的累积量也会通过影响土壤孔隙性质改变土壤持水性能（图7），凋落物在降雨过程中可以缓冲削弱雨滴对土壤的击打溅蚀，增加贮存水分的孔隙[22]。然而，本研究发现凋落物过多会影响土壤持水能力。这可能是由于较高的凋落物累积量和覆盖可以增加土壤腐殖质，减少土壤水分蒸发，进一步增加毛管悬着水[23]，但凋落物累积量过高且不分解，对土壤持水能力产生负向影响。枯落物厚度和覆盖越高的地块，土壤表层有机质含量越高，越有利于植物生长，且保持水土的能力相对就越大[24-25]本研究与这些研究结果不同，当然二者之间关系并不显著，可能由于凋落物还会影响土壤有机碳的含量，这也是导致土壤粘结和持水能力变化的因素之一[26-27]。
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图 7 土壤紧实度与凋落物累积量与土壤物理性质的关系Figure 7. Relationship between soil compactness as well as litter accumulation and soil physical properties3.2 土壤渗水能力的影响因素
土壤水分入渗性能是评价植被层水分调节能力的重要指标[28]。土壤渗透性的好坏直接关系到地表径流的大小，渗透性能越好，地表径流越少[29]。土壤遭到践踏后，土壤紧实度增加；但土层会混入砾石，出现由砾石引起的优先流[30]，从而破坏土壤的团粒结构[31]，二者的共同作用降低了土壤孔隙度，并降低了土壤的渗透能力。孔隙度与平均渗透速率、稳渗率呈不同程度的显著正相关关系，印证了这一结论，与Yang等和李建兴等的研究结果一致[32-33]。
随着地表凋落物累积量的增加，土壤密度先降低再升高，孔隙度先升高再降低，土壤的稳渗率、平均渗透速率也呈先升高再降低的趋势。这可能与地表的凋落物通过腐殖质巨大的表面积及亲水基团增强了土壤吸持力，进而增强了土壤渗透性有关。然而。凋落物较多会影响土壤呼吸[34]和土壤温度[35]，对土壤的入渗产生负面影响[36-37]。在土壤湿润的过程中，土壤团聚体发生分散瓦解，表面形成结皮[38-39]，对土壤初渗的过程及土壤入渗能力产生影响。同时，土壤水分状态不同，土壤持水能力也有所不同。因为，土壤水分运动是降雨、蒸发、地下水流动多种运动共同作用结果[40]。水分充足时，即降水和灌溉后，水分很快下渗，此时水分下渗运动强于水分保持，这两种运动的权衡关系有待于今后做进一步研究。
综合来看，土壤因人为践踏引起的紧实度变化及人为收集凋落物引起的凋落物累积量变化对土壤持水及渗水能力的影响整体上大于植被覆盖的影响，但与紧实度引起的变化相比，凋落物累积量引起的变化相对不明显，凋落物累积量对土壤持水、渗水能力变化的解释力较弱。减轻人为践踏、降低紧实度、适当保留凋落物可以提高土壤的持水、渗水能力，更好地发挥城市森林的“海绵作用”。
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图 1 奥林匹克森林公园中采样点的空间分布
Figure 1. Spatial distribution of sampling points in Olympic Forest Park
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图 2 不同践踏及凋落物等级下土壤各持水量变化
踏等级1、2、3分别为轻度践踏，中度践踏，重度践踏。凋落物等级1、2、3分别为0 ~ 4 t/hm2、4 ~ 8 t/hm2、8 ~ 12 t/hm2。不同小写字母代表差异显著。下同。Trampling level 1, 2, and 3 are mild trampling, moderate trampling and severe trampling, respectively. Litter level 1, 2 and 3 are 0−4 t/ha, 4−8 t/ha and 8−12 t/ha, respectively. Different lowercase letters represent significant differences. Same as below.
Figure 2. Changes in soil water holding capacity under different trampling and litter levels
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图 3 土壤孔隙度与土壤持水量的关系
Figure 3. Relationship between soil porosity and soil water holding capacity
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图 4 不同践踏及凋落物等级下土壤各渗透速率的变化
Figure 4. Changes in soil infiltration rates under different trampling and litter levels
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图 5 土壤孔隙度与土壤渗水能力的关系
Figure 5. Relationship between soil porosity and soil infiltration capacity
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图 6 土壤紧实度、凋落物累积量对饱和持水量、稳渗率的影响
* 表示相关关系显著（P < 0.05）；** 表示相关关系极显著（P < 0.01）。下同。* means significant correlation （P < 0.05）; ** means extremely significant correlation （P < 0.01）. The same below.
Figure 6. Effects of soil compactness and litter accumulation on saturated water holding capacity and stable infiltration rate
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图 7 土壤紧实度与凋落物累积量与土壤物理性质的关系
Figure 7. Relationship between soil compactness as well as litter accumulation and soil physical properties
表 1 不同人为干扰下样地的数量分布
Table 1 Quantitative distribution of sample plots under different human interference
草被覆盖度
Grass coverage/%凋落物累积量/(t·hm− 2) Litter accumulation/(t·ha− 1) 总计
Total0 ~ 4 4 ~ 8 8 ~ 12 轻度践踏
Mild trampling中度践踏
Moderate trampling重度践踏
Severe trampling轻度践踏
Mild trampling中度践踏
Moderate trampling重度践踏
Severe trampling轻度践踏
Mild trampling中度践踏
Moderate trampling重度践踏
Severe trampling0 1 3 3 1 1 1 1 1 1 13 0 ~ 50 2 2 1 1 2 2 1 1 2 14 50 ~ 100 2 2 2 2 2 1 1 1 1 14 总计 Total 5 7 6 4 5 4 3 3 3 41 
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表 2 人为干扰对土壤持水、渗水能力影响的方差分析
Table 2 Variance analysis on soil water holding capacity and water infiltration ability under human interference
因子及因子间的
相互作用
Factor and interaction among factors饱和持水量
Maximum water holding capacity (MWHC)毛管持水量
Capillary water holding capacity (CWHC)田间持水量
Field water holding capacity (FWHC)初渗率
Initial infiltration
rate (IIR)稳渗率
Stable infiltration
rate (SIR)平均渗透速率
Average infiltration rate (AIR)T 12.276*** 11.278*** 10.363*** 3.095 10.842*** 10.945*** G 1.026 0.473 0.435 0.542 1.330 0.390 L 2.561* 2.686* 3.572* 2.398 3.315* 3.426* T × G 0.566 0.582 0.463 0.468 0.271 0.135 T × L 0.666 1.857 2.159 1.712 0.289 0.148 G × L 1.651 2.895 1.537 1.686 0.466 0.131 T × G × L 0.071 0.960* 1.415 0.899 0.162 0.078 注：T为践踏程度；G为草被覆盖度；L为凋落物累积量。表中数值为F检验值，*表示P < 0.05，**表示P < 0.01，***表示P < 0.001。Notes: T, trampling intensity; G, grass coverage; L, litter accumulation. Data are F testing values. * means P < 0.05 , ** means P < 0.01, *** means P < 0.001.
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表 3 土壤各持水量及渗透指标与土壤物理性状指标的Pearson相关关系
Table 3 Pearson correlation coefficients between soil water holding capacity, infiltration index andphysical property indexes of soil
物理性状指标
Physical property index饱和持水量
MWHC毛管持水量
CWHC田间持水量
FWHC初渗率
IIR平均渗透速率
AIR稳渗率
SIR土壤密度
Soil bulk density （BD）− 0.661** − 0.494* − 0.421* − 0.113 − 0.340* − 0.318* 土壤紧实度
Soil compactness （SC）− 0.542** − 0.659** − 0.549** 0.284** − 0.679** − 0.680** 土壤非毛管孔隙度
Non-capillary porosity of soil （NCP）− 0.469** − 0.046 − 0.069 0.190 0.259* 0.238* 土壤毛管孔隙度
Capillary porosity of soil （CP）0.619** 0.844** 0.667** − 0.084 0.070 0.071 土壤总孔隙度
Total porosity of soil （TP）0.797** 0.686** 0.604** 0.040 0.210 0.199 土壤毛管孔隙度/土壤非毛管孔隙度
Ratio of capillary porosity to non-capillary porosity of soil
（NCP/CP）− 0.300** 0.007 − 0.091 − 0.146 − 0.251** − 0.275**
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