西安地區(qū)豐水年之后人工林地土壤水分恢復與消耗.pdf

1、黃土高原地處半干旱地區(qū)，降雨量少并且集中，加之地下水埋藏深度大，使土壤水分在黃土高原的植被建設中顯得尤為重要。地表的蒸發(fā)和植物的蒸騰，使土壤水分嚴重虧損，部分植被下的土壤中出現(xiàn)了土壤干層，尤其在人工林草植被下的土壤中表現(xiàn)尤為突出。土壤干層不僅影響植被的生長和更新，而且威脅后續(xù)植被建設。因此，研究土壤水分變化對促進黃土高原人工林正常生長、林業(yè)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設，以及減輕可能造成的環(huán)境災害有重要的實際意義。 本文通過對西安地區(qū)北郊、

2、南郊和東郊不同類型人工林地和農(nóng)田0～6m土壤含水量的測定，研究了該地區(qū)豐水年之后人工林地和農(nóng)田的土壤水分恢復狀況和消耗過程，以及土壤水分的變化規(guī)律與影響因素等問題。樣品的采集利用的是輕型人力鉆，鉆孔深度為6m，采樣間距為10cm，每孔采樣一般為60個。土壤含水量的測定采用了被認為是準確可靠的烘干稱重法。所選研究地點包括西安地區(qū)北郊高陵縣團莊、南郊吳家墳和長安區(qū)，以及東郊灞橋區(qū)邵平店等。所選人工林地樹種有梨樹林、杏樹林、中國梧桐林、法國梧

3、桐林、楊樹林、雪松林、中國槐樹林、白蠟樹林和側(cè)柏等。此外，為便于對比，對荒草地的土壤含水量也進行了一些測定。 2003平均降水量為883mm，比正常年均降水量(600mm)高283mm，屬于西安地區(qū)的豐小年。2004年西安地區(qū)降水量達517.2mm，比多年平均降水量低近100mm，因此，屬于貧水年。2005年西安地區(qū)降水量達570余mm，屬于正常降水年份。通過對不同降水年份人工林地和農(nóng)田土壤含水量的測定與分析，得出了以下認識。

4、 (1)西安地區(qū)不同人工林下土壤含水量差異較大。研究表明，闊葉的梧桐樹和楊樹對水分的消耗比針葉的雪松少，但是側(cè)柏消耗水分最少。在我們所選擇的樹種中，土壤含水量由高到低依次為側(cè)柏＞中國梧桐＞法國梧桐＞楊樹＞白蠟樹＞雪松。造成人工林地土壤水分含量差異的主要原因是不同樹種生長速度的快慢不同。而農(nóng)田(麥田和玉米地)土壤含水量普遍較高，并且小麥和玉米對土層含水量的影響較小。 (2)西安地區(qū)人工林下土壤水分的季節(jié)性變化趨勢一般情況下與

5、降水的季節(jié)性變化趨勢基本一致，由于降水發(fā)生時間與水分入滲到相應土層有一定時間差，土壤含水量的峰值出現(xiàn)時間要滯后于降雨量的峰值出現(xiàn)時間。即春季、秋季人工林地土壤含水量較高，而夏季較低。同一地區(qū)不同年份降水量及降水期的長短存在差別，造成土壤水分的年際動態(tài)變化。豐水年人工林地土壤水分含量高，而貧水年和正常降水年份土壤水分含量較低，甚至出現(xiàn)干層。 (3)我們的研究結(jié)果充分顯示，在2003年降水量超過883.2mm條件下，西安地區(qū)人工林地

6、經(jīng)過6～12個月的水分入滲，2～4m的土壤水分都得到了恢復，含水量最高可達25％，一般恢復深度到達4m，最大的恢復深度可達6m或更深。農(nóng)田土壤水分也得到了明顯恢復，尤其4～6m表現(xiàn)最為突出。但是，豐水年之后，西安地區(qū)人工林地土壤水分經(jīng)過一年半消耗，干層就再度出現(xiàn)，而且出現(xiàn)的深度還是主要集中在2～4m?？梢?，西安地區(qū)人工林地土壤水分消耗速度很快，而且只靠豐水年的降水難以維持人工林的正常生長。 (4)土壤干層形成的具體原因是降水量少

7、造成的重力水帶厚度小和薄膜水帶的深度小。黃土高原重力水帶厚度多在1～2m，之下為薄膜水帶。重力水在土層中的含量較高，入滲、運移速度最快，在夏秋季降雨較多時期，易受大氣降水和蒸發(fā)作用的影響，含水量變化大，旱季含水量低，雨季又可以使其達到飽和狀態(tài)。薄膜水補給與運移非常緩慢，含量相當?shù)?，當較密集的植物根系伸展到該層并吸收其中的水分時，該層中的水分供應速度低于植物消耗速度時，這就造成了土壤干層的形成。薄膜水不能及時補充虧缺的水分是土壤干層形成的

8、最直接的重要因素。 (5)近100a來，黃土高原地區(qū)氣候變干變暖，降水量明顯減少。近15年來西安降水量波動中呈現(xiàn)減少趨勢，而年均溫呈現(xiàn)上升趨勢，重力水的入滲深度也相應變淺。降水量的減少引起土壤水分來源減少；溫度升高導致蒸發(fā)以及植物蒸騰作用的加強，促使土壤水分減少，引起土壤的干化。從延安到秦嶺北麓年均降水量為600mm左右，近100a來，由于氣候的暖干化使得該地區(qū)降水量減少了100mm。降水量的減少對這一地區(qū)土壤水的影響非常大，土

9、壤含水量從可滿足森林發(fā)育下降到可基本滿足森林草原的發(fā)育，加之該地區(qū)人工林種植密度過大等原因，已出現(xiàn)了嚴重的土壤干層。 (6)地表植被的類型、蓋度、生物量及生長發(fā)育情況都會影響土壤含水量，土地的不同利用方式包括耕作和人為干擾，會改變土壤的性質(zhì)和植被蓋度，從而影響土壤水分含量。從一定程度上說，土壤干層是黃土高原地區(qū)特定氣候、環(huán)境條件下的必然產(chǎn)物，而人為因素也是導致深層土壤干燥化的重要原因。長期以來，由于人們對人工植被類型選擇的不當、

10、群落密度過大、群落生產(chǎn)力過高等原因，造成了人工植被土壤水分的嚴重虧缺，特別是隨著林木密度和林齡的增加，深層土壤水分嚴重虧缺，直接影響到森林植被水源涵養(yǎng)作用的發(fā)揮，限制了林木生長的產(chǎn)量和質(zhì)量，導致土地生產(chǎn)力退化，嚴重的甚至使大面積人工植被死亡。 (7)土壤干層的存在不僅指示了植被生長發(fā)育不正常，而且指示了當?shù)厮h(huán)正常與否。黃土高原地下水埋深多為40～100m，而且四周均被切割至基巖的溝谷所包圍，無地下側(cè)流補給，因此，降水垂直入滲