黃土高原人工喬木林地水分生產(chǎn)力與土壤干燥化效應(yīng)模擬研究.pdf

1、黃土高原人工喬木林地水分生產(chǎn)力與土壤干燥化效應(yīng)模擬研究摘要黃土高原地處我國半濕潤和半干旱氣候區(qū)，由于氣候持續(xù)干早少雨，以土壤水分持續(xù)嚴(yán)重虧缺為特征的人工林地土壤干化正在日益嚴(yán)峻地威脅著黃土高原人工林正常生長，土壤干層的形成己經(jīng)成為人工林重建的嚴(yán)重隱患，導(dǎo)致人工林生長緩慢和逐漸衰敗，進(jìn)一步制約了黃土高原植被建設(shè)的步伐。在黃土高原半濕潤高原溝壑區(qū)和半干旱丘陵溝壑區(qū)，在野外人工林地深層土壤濕度實地觀測基礎(chǔ)上，應(yīng)用美國研制的水土資源管理與植物生

2、產(chǎn)力定量評價模型—V丙nEPIC模型，模擬研究了1957一2001年期間刺槐和油松林地水分生產(chǎn)力和0~10m土層土壤水分利用特征，系統(tǒng)分析了人工林地生產(chǎn)力變化趨勢和土壤干燥化規(guī)律，評價了人工林健康生長的穩(wěn)定性，為黃土高原退耕還林和植被恢復(fù)重建提供了科學(xué)依據(jù)。研究取得主要進(jìn)展如下:(1)在黃土高原半濕潤區(qū)和半干旱區(qū)，人工刺槐和油松林地均發(fā)生了較為嚴(yán)重的土壤干燥化現(xiàn)象。半濕潤區(qū)刺槐林地和油松林地0一10m土層土壤水分過耗量分別為363.91

3、11111和53.7nml，土壤干層厚度分別超過7.3m和9.sm。半干早區(qū)刺槐林地土壤水分過耗量為758.5刀1111，土壤干層厚度超過10m。(2)組建了長武、洛川和延安等研究地區(qū)的逐日氣象要素序列、土壤剖面理化性狀、作物生長參數(shù)等WlnEPIC模型數(shù)據(jù)庫。模型驗證結(jié)果表明，WinEPIC模型能夠較為精確地模擬黃土高原人工刺槐和油松林地水分生產(chǎn)力和土壤水分利用動態(tài)。(3)在1957一2001年模擬研究期間，長武和延安刺槐林地逐年生物

4、量模擬值的平均值分別為5‘52叨In12和5.37切川12，并在5一6年生后呈現(xiàn)明顯的波動性降低趨勢洛川和延安油松林地逐年生物量模擬值的平均值分別為4.29燈hinZ和3.62價mlZ，分別在17年生和13年生后出現(xiàn)了明顯波動性降低趨勢。(4)在1957一2001年模擬研究期間，長武和延安刺槐林地在6~7年生時出現(xiàn)干早脅迫，此后干早脅迫日數(shù)呈現(xiàn)逐年波動性上升趨勢，且延安明顯高于長武洛川18年生和延安16年生油松林地均出現(xiàn)干旱脅迫，此后干

5、旱脅迫日數(shù)呈現(xiàn)明顯的波動性上升趨勢。(5)在1957~201年模擬研究期間，長武和延安刺槐林地1一7年生期lbJ是林地土壤強烈干燥化階段，8年生后林地0一10m土層逐月土壤有效含水量長期在0一25Om的較低水平上隨降水變化而波動。洛川14一20年生和延安9一20年生期間是油松林地土壤強烈干燥化階段，21年生以后油松林地0一10m土層土壤有效含水量在0一150mm較低水平上波動。SIMULATIONOFW人1，ERPRODUCTIVITY

6、SOILDESICCAT10NEFFECTSOFARTIFICIALFOR五STLANDONTHELOESSPLATEAUABSTRCTTlleloessPlateauisase而一hun五dandsemi一aridareaofChina.Becauseoflongt而edrou日11in比centyears，soildesiccationcausedbyseveresoilwaterdeficitisanincreasi雌seriou

7、slimit1I1gfactorofartificialforestgr0從嘆11ontheloessPlateall.Thedesi沈atedsoill盯erisahidentroubleofartificialfesilal1dcon島trUctionandleadtoartificialtreegro、vthbecomeslowlyandgotde撫rloratedgradtlaly，、v】11chfu找11erl加itthest

8、ePofve腳ationconstI’UctionoftheloessPlateau.BasedonsoilmoistureobservationindeePsoillayersoftheartificialfestland，thewinEPICmodel，which叭.asdevelopedbyUSAandisasoilandwaterresourcesmanagementandPlantproductivitysimulationm

9、ode1，wasusedtosimulatewaterProductivityandsoildesiccationefectsinO一10msoilProfileonBlacklocust訛eandChinesePinetreeforestiandonsemi.11讓mid，highlandand四11yregion印ldsemi一麗d，hillygullyregionofthe1oessPlateaudllr1ng1957to2001

10、.叨letrendswgterProductivitychangeandsoildesiccationofartificiaIfestiandwereanalyzedbasedons1mu1ateddata，and5謐abilityofartificialfestlandgroWthweredeten刀ined，whichProvidethebasicscientificfoundationsf咐thdrawingcroPlandtof

11、orestlandandvegetationreconstruct1onontheloessPlateauTheProgressesofthisstudyareasfollowing:(1)SeveresoildesiccationalreadyocuredonartificialBl即klocusttreeandChinesePinetreeforestl田ldonthebothsemi一humidandsemi一aridregion

12、s.Soilwateroveruseamountino一l0msoilProfileofBlack1ocusttreeandChinesePinetree1brestlandonsemi一hunlidregionswas363.gmand5337n”刀陰parately，thicknessofdesiccatedsoil1ayerswasover73mandg.smresPectively.Onsemi一aridarea，soilwat

13、eroveruseamountaJ1dthicknessofdesiccatedsoillayersino一10msoilprofileofBlacklocusttree、，as758萬mandoverl011弓.(2)Thedatabasesofdailyweat】lervariablesequences，PhysicalandchenucalProPedesofsoilProfile，cropgrowthParametersof城n

14、EPICmodelatChangwu，Luocll幽1皿dyail，an從℃rebuiltfthesimulation.Themodelverificatlonresultssll(，wthatlbewinEPICmodelcouldsimulatewaterProductivityandsoil認(rèn)raterd鄧amicsofartificialBlacklocusttre即1〔1ChiI1esePinetreefestlandonth