在宁夏固原六盘山叠叠沟小流域坡面径流小区(长0.9 m、宽0.5 m)内进行了10种枯落物覆盖量(0.0、0.5、1.0、3.0、5.0、7.0、10.0、15.0、20.0、25.0 t.hm-2)、5个入口流量(10、20、30、40、60 mL.s-1)的地表径流试验。结果表明:当枯落物覆盖量从0.0 t.hm-2增加到25.0 t.hm-2时,地表径流流速与无枯落物覆盖相比减小了57.50%72.27%;地表径流流速随入口流量增加而明显加大,尤其是无枯落物覆盖时增加最快;在坡度为14°的条件下,枯落物覆盖对地表径流流速的阻延值△V(cm.s-1)与单宽流量q(mL.s-1.cm-1)、枯落物覆盖量G(t.hm-2)的关系为:△V=3.617 7q0.507 5G0.431 5(R2=0.910 2);枯落物覆盖量增加使地表曼宁阻力系数n值加大,在枯落物覆盖量小于10.0 t.hm-2时,n值随枯落物量增加而急剧加大;当枯落物覆盖量在10.025.0 t.hm-2范围内增加时,n值的加大趋势逐渐变缓;n值与枯落物覆盖量之间呈较好的二项式关系。

2005年6—10月,在宁夏六盘山北侧叠叠沟小流域的不同坡面设置了93个调查样点,研究了土壤物理性质随土层深度、坡向、坡位及植被类型的变化。结果表明: ( 1)随土深增加,土壤密度和石砾含量逐渐增大,而土壤总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、土壤饱和持水量、毛管持水量和田间持水量却逐渐减小,但非毛管孔隙度在100cm以下土层时因石砾含量加大却随土深增加而增大; (2)各项土壤水文物理性质基本上均是阴坡优于半阴半阳坡和阳坡,半阴半阳坡与阳坡差别不大; (3)随着坡位下降,土壤厚度、土壤密度、石砾含量、非毛管孔隙度逐渐增大,总孔隙度和毛管孔隙度逐渐减小,各种持水量指标基本上也是程度不同地减小,但上坡的持水量指标大于阴坡坡顶; (4) 4种植被类型0～30 cm土层的土壤密度为天然灌丛天然草地>乔木林地>退耕地;非毛管孔隙度则是退耕地>乔木林地>天然灌丛>天然草地。其次,还建立了土壤物理性质与海拔、坡向、坡度、坡位、土壤深度、地表植被覆盖度等之间的回归方程。

森林枯落物和土壤具有重要生态水文功能,对六盘山香水河小流域的辽东栎—少脉椴、华北落叶松林的研究表明:辽东栎—少脉椴林枯落物未分解层、半分解层的最大持水量分别为5. 42、11. 28 t·hm-2 ;华北落叶松林的对应值分别为5. 72、24. 51 t·hm-2。两种林分枯落物的有效拦蓄量分别为0. 56和1. 63 mm,即华北落叶松林枯落物的持水能力好于辽东栎—少脉椴林。但辽东栎—少脉椴林1 m土层的非毛管持水深和毛管持水深(108. 15、441. 02mm)远大于华北落叶松林(65. 80、420. 00 mm) ,且前者生长季1 m土层有效持水能力(267. 77～327. 42 mm)大于后者(133. 55～227. 23 mm) 。从林地综合持水能力来看,辽东栎—少脉椴林的水文生态功能优于华北落叶松林。此外发现,虽然是两个不同的林分,但其1 m土层的有效持水能力的非毛管比例都是36. 6% ,毛管比例都是6314% ,表明在采用土壤有效持水能力、毛管贮水深、非毛管贮水深这3个指标中的任何一个评价较厚土层的总持水能力时,都将有很好的一致性。