黃土丘陵區(qū)流域土壤水資源變化與消耗-補償模式研究.pdf

1、黃土高原是世界上水土流失最嚴重的地區(qū)，也是我國水土保持和生態(tài)建設(shè)的重點區(qū)域。自20世紀(jì)80年代以來，國家在黃土高原地區(qū)先后開展的一系列生態(tài)建設(shè)工程對植被恢復(fù)和水土流失治理起到了積極作用，同時改變了土壤水的賦存方式及時空分布特征。本研究以黃土丘陵區(qū)王茂溝小流域為研究對象，運用水文學(xué)、水土保持學(xué)、地貌學(xué)、生態(tài)學(xué)等學(xué)科理論知識，釆用現(xiàn)場調(diào)查、定位監(jiān)測、數(shù)理統(tǒng)計、空間分析和數(shù)值模擬等研究方法，系統(tǒng)分析了不同生態(tài)建設(shè)措施下王茂溝流域土壤水的時空分

2、布特征、時間穩(wěn)定性特征，估算了不同生態(tài)建設(shè)措施下王茂溝流域土壤水分植被承載力大小，闡明了不同生態(tài)建設(shè)措施對土壤水的消耗與補償作用，以期為黃土高原生態(tài)建設(shè)和流域土壤水資源利用提供科學(xué)依據(jù)。本文的主要研究結(jié)論如下：
　?。?）土壤含水量、土壤水資源量、土壤水資源虧缺度的時空變化特征
　　在不同生態(tài)建設(shè)措施下，王茂溝流域0-180cm土層的土壤含水量平均值大小依次為：壩地＞梯田＞草地＞林地。梯田、林地、草地土壤水資源量隨著土層深度

3、的增加而減小，而壩地土壤水資源量隨著土層深度的增加呈波動變化趨勢。除壩地外，王茂溝流域不同生態(tài)建設(shè)措施下雨季后的土壤水均處于虧缺狀態(tài)，垂直剖面土壤水資源量變化和變異系數(shù)均隨土層深度的增加而降低。
　?。?）土壤含水量的時間穩(wěn)定性特征
　　梯田、林地和壩地8個土壤深度的土壤平均含水量時間序列，梯田和林地的土壤含水量隨土層深度增加呈現(xiàn)出的三種空間分布模式為：0-60cm逐漸增加、60-120c m逐漸降低、120-160cm逐漸

4、增加，而壩地的土壤含水量呈現(xiàn)出的3個空間模式為：0-60cm逐漸降低、60-120cm漸趨穩(wěn)定、120-160cm逐漸增加。梯田和林地0-20cm土層土壤含水量最低，而壩地40-60cm土壤含水量最低。不同生態(tài)建設(shè)措施下土壤含水量大小最佳代表性位置點隨土壤深度的變化而變化。不同生態(tài)建設(shè)措施下不同土層深度最佳代表性位置點的土壤含水量對流域各點該土層深度的平均土壤含水量具有較高的估算精度。生態(tài)建設(shè)措施類型不同，則不同土層深度土壤含水量大小最

5、佳代表性位置點的位置及其土壤含水量大小均差異顯著。
　?。?）土壤水分植被承載力大小
　　根據(jù)土壤水分植被承載力估算結(jié)果，不同生態(tài)建設(shè)措施下的土壤水分植被承載力大小依次為：在一般生產(chǎn)水平和中等水分條件下，壩地（761g/m2·a）＞梯田（654 g/m2·a）＞草地（620 g/m2·a）＞林地（506 g/m2·a）；在最大生產(chǎn)水平與充分供水條件下，壩地（893 g/m2 a）＞草地（820g/g/m2·a）＞梯田（515

6、g/m2·a）＞林地（482 g/m2·a）。
　?。?）不同生態(tài)建設(shè)措施對土壤水的消耗-補償作用
　　2015年3月-2016年3月期間，不同生態(tài)建設(shè)措施下的土壤有效水含量均呈現(xiàn)“上升-降低-穩(wěn)定”的趨勢，即3月-7月為消耗期，8月-11月為補償期，12月-翌年3月為穩(wěn)定期。不同生態(tài)建設(shè)措施對壩地、梯田、林地和草地的全年土壤水的消耗與補償平均值分別為0.33％、0.27%、-0.26%、1.88%（正數(shù)為補償土壤水，負數(shù)為