太行山区不同植被条件下土壤水分动态变化特征研究
发布时间：2021-10-30 22:05
为了解太行山区主要植被类型的土壤水分状况,选取太行山区4种典型植被——小麦/玉米（农作物）、黄背草（草本）、荆条（灌木）和核桃（乔木）,利用大型称重式蒸渗仪,监测了4种植被2018年和2019年生长季（4—10月）的土壤水分、深层渗漏和蒸散发要素,并利用数理统计方法分析了土壤含水量的变化特征。结果表明,2018年小麦/玉米、黄背草、荆条和核桃地平均土壤含水量分别为0.30 cm3·cm-3、0.35 cm3·cm-3、0.32 cm3·cm-3和0.36cm3·cm-3,而2019年平均土壤含水量分别为0.28cm3·cm-3、0.26cm3·cm-3、0.23cm3·cm-3和0.31 cm3·cm-3,相比于2017年生长季末（11月）...
【文章来源】：中国生态农业学报(中英文). 2020,28(11)北大核心CSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
多年平均降雨(1987—2019年)及2018年和2019年月降雨与气温分布图
由图2可知,2018年和2019年各植被类型土壤含水量变化趋势较为一致。在5 cm和15 cm深度上,土壤含水量受降雨-入渗和蒸散发影响波动剧烈;在45 cm深度上,仅在遭遇强降雨后土壤含水量会明显上升(例如:2018年8月8日,日降雨量47.75 mm;2019年8月4日,日降雨量72.64 mm);在100 cm深度上,除荆条外,其余3种植被类型在遭遇连续强降雨时(2019年8月4—9日,总降雨量91.95 mm),土壤含水量均有所上升,但土壤含水量上升趋势有所差异,在降雨前,小麦/玉米、黄背草和核桃100 cm土层深度土壤含水量分别为0.38 cm3?cm–3、0.22 cm3?cm–3和0.25 cm3?cm–3,降雨后3种植被土壤含水量上升幅度分别为0.04 cm3?cm–3、0.01 cm3?cm–3和0.10 cm3?cm-3,分别在降雨开始后11 h、69 h和35 h土壤含水量开始上升。由此可知,小麦/玉米种植区的入渗速率最快,核桃种植区土壤含水量上升幅度最大。形成这一结果的原因可能是小麦/玉米种植区在耕作作用下,土壤孔隙度更多,土壤疏松,有利于水分下渗;在核桃种植区,由于植被盖度相比其他植被小,冠层对降雨的截留作用更小,因此有更多的降雨转化为了土壤水分;在荆条种植区,降雨前土壤含水量为0.25 cm3?cm–3,较黄背草种植区土壤含水量高,但该土层深度降雨后土壤含水量无上升,出现这种情况的原因是荆条种植区上层土壤含水量较低,在5 cm、15 cm和45 cm土层深度上土壤含水量均为0.23 cm3?cm–3。由上可知,某一土层深度土壤含水量对降雨的响应过程受该土层深度含水量和其上层土壤含水量的影响。在150 cm和180 cm土层深度上,仅在作物种植区遭遇强降雨时土壤含水量有所上升,其他3种植被类型种植区土壤含水量基本保持不变,形成这一结果的原因可能是浅层土壤含水量的差异,在2019年8月3日,4种植被类型中,5 cm土层深度上作物种植区土壤含水量为0.28 cm3?cm–3,明显高于其他3种植被,而在15 cm、45 cm和100 cm土层深度上,土壤含水量分别为0.25 cm3?cm–3、0.29 cm3?cm–3和0.39 cm3?cm–3,高于黄背草和荆条种植区,虽在15 cm和45 cm土层深度上较核桃种植区土壤含水量略低,但是在100 cm土层深度上明显高于核桃种植区。由此可知,表层土壤含水量对于降雨入渗过程具有重要影响。2.2 不同植被类型土壤储水量状况
由图3可知,2018年生长季4种植被类型土壤储水量整体呈下降趋势,在黄背草、荆条和核桃种植区,4—7月土壤储水量迅速下降,8月受降雨量补充,土壤储水量有所上升,9、10月,由于降雨量较少和植被对土壤水分的消耗,土壤储水量呈下降趋势,其中,黄背草种植区和核桃种植区月土壤储水量相近且变化趋势一致,而荆条种植区,4—6月与黄背草和核桃土壤储水量相近,6月之后土壤储水量下降幅度增加,表明此时荆条比黄背草和核桃蒸散发作用强烈,对土壤水分消耗量增大。在小麦/玉米种植区,4—6月土壤储水量呈下降趋势,6—8月土壤储水量有所上升,但上升幅度较小,8—9月土壤储水量基本保持不变,9—10月土壤储水量有明显下降趋势。与其他植被类型相比,小麦/玉米种植区6—7月土壤储水量上升的原因可能是小麦在6月进行收割,6—7月无植被对土壤水分的消耗,降雨除用于浅层土壤蒸发作用外,其余均转化为土壤水分,因此土壤储水量有所上升,9—10月是玉米生长旺盛时期,蒸散发作用强烈,对水分的消耗量大,因此土壤储水量呈明显下降趋势。2019年生长季,4种植被类型土壤储水量整体均无明显下降趋势,但各月土壤储水量由于降雨分布状况及不同植被类型下蒸散发作用的差异而有所不同。小麦/玉米种植区,除6—7月土壤储水量有轻微上升外,其他月份土壤储水量基本保持稳定;在黄背草种植区,4—8月土壤储水量呈持续下降趋势,8—10月受降雨的补充作用土壤储水量有所上升;在荆条种植区,除5—6月和7—9月土壤储水量变化较为明显外,其他月份土壤储水量基本保持稳定;在核桃种植区,4—6月土壤储水量呈迅速下降趋势,6—8月由于降雨补充,土壤储水量快速回升并保持在较高水平。2.3 不同植被类型土壤水分亏缺状况
【参考文献】：
期刊论文
[1]太行山南麓3种常见灌木的水分利用特性[J]. 何春霞,张劲松,孟平,胡心雨,高峻. 林业科学. 2018(09)
[2]黄土塬区深剖面土壤水分垂直分布特征及其时间稳定性[J]. 韩晓阳,刘文兆,程立平. 应用生态学报. 2017(02)
[3]太行山丘陵区降水时空分布特征及影响因素分析——以崇陵流域为例[J]. 田恬,宋献方,杨丽虎,张应华,卜红梅. 资源科学. 2016(06)
[4]集雨模式对农田土壤水热状况与水分利用效率的影响[J]. 银敏华,李援农,张天乐,徐袁博,谷晓博,王星垚. 农业机械学报. 2015(12)
[5]玉米生长后期的根系分布研究[J]. 廖荣伟,刘晶淼,白月明,安顺清,梁宏,卢建立,乐章燕,曹玉静. 中国生态农业学报. 2014(03)
[6]半干旱黄土丘陵区人工植被深层土壤干化效应[J]. 杨磊,卫伟,陈利顶,蔡国军,贾福岩. 地理研究. 2012(01)
[7]干旱半干旱沙区人工植被与土壤水分环境相互作用关系研究进展[J]. 崔向慧. 世界林业研究. 2010(06)
[8]单作与间作条件下核桃根系分布特征研究[J]. 马长明,翟明普,刘春鹏. 北京林业大学学报. 2009(06)
[9]太行山低山丘陵区不同地表类型降雨入渗产流规律研究[J]. 肖登攀,韩淑敏,杨艳敏,马林,侯永平. 水土保持研究. 2009(05)
[10]太行山区典型植被对土壤水势动态的影响研究[J]. 王鹏,宋献方,侯士彬. 自然资源学报. 2009(08)
博士论文
[1]黄土丘陵区坡地土壤水热特征及其耦合效应研究[D]. 唐敏.西北农林科技大学 2019
硕士论文
[1]我国干旱半干旱区温度和降水的时空分布特征[D]. 冉津江.兰州大学 2014
本文编号：3467509
【文章来源】：中国生态农业学报(中英文). 2020,28(11)北大核心CSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
多年平均降雨(1987—2019年)及2018年和2019年月降雨与气温分布图
由图2可知,2018年和2019年各植被类型土壤含水量变化趋势较为一致。在5 cm和15 cm深度上,土壤含水量受降雨-入渗和蒸散发影响波动剧烈;在45 cm深度上,仅在遭遇强降雨后土壤含水量会明显上升(例如:2018年8月8日,日降雨量47.75 mm;2019年8月4日,日降雨量72.64 mm);在100 cm深度上,除荆条外,其余3种植被类型在遭遇连续强降雨时(2019年8月4—9日,总降雨量91.95 mm),土壤含水量均有所上升,但土壤含水量上升趋势有所差异,在降雨前,小麦/玉米、黄背草和核桃100 cm土层深度土壤含水量分别为0.38 cm3?cm–3、0.22 cm3?cm–3和0.25 cm3?cm–3,降雨后3种植被土壤含水量上升幅度分别为0.04 cm3?cm–3、0.01 cm3?cm–3和0.10 cm3?cm-3,分别在降雨开始后11 h、69 h和35 h土壤含水量开始上升。由此可知,小麦/玉米种植区的入渗速率最快,核桃种植区土壤含水量上升幅度最大。形成这一结果的原因可能是小麦/玉米种植区在耕作作用下,土壤孔隙度更多,土壤疏松,有利于水分下渗;在核桃种植区,由于植被盖度相比其他植被小,冠层对降雨的截留作用更小,因此有更多的降雨转化为了土壤水分;在荆条种植区,降雨前土壤含水量为0.25 cm3?cm–3,较黄背草种植区土壤含水量高,但该土层深度降雨后土壤含水量无上升,出现这种情况的原因是荆条种植区上层土壤含水量较低,在5 cm、15 cm和45 cm土层深度上土壤含水量均为0.23 cm3?cm–3。由上可知,某一土层深度土壤含水量对降雨的响应过程受该土层深度含水量和其上层土壤含水量的影响。在150 cm和180 cm土层深度上,仅在作物种植区遭遇强降雨时土壤含水量有所上升,其他3种植被类型种植区土壤含水量基本保持不变,形成这一结果的原因可能是浅层土壤含水量的差异,在2019年8月3日,4种植被类型中,5 cm土层深度上作物种植区土壤含水量为0.28 cm3?cm–3,明显高于其他3种植被,而在15 cm、45 cm和100 cm土层深度上,土壤含水量分别为0.25 cm3?cm–3、0.29 cm3?cm–3和0.39 cm3?cm–3,高于黄背草和荆条种植区,虽在15 cm和45 cm土层深度上较核桃种植区土壤含水量略低,但是在100 cm土层深度上明显高于核桃种植区。由此可知,表层土壤含水量对于降雨入渗过程具有重要影响。2.2 不同植被类型土壤储水量状况
由图3可知,2018年生长季4种植被类型土壤储水量整体呈下降趋势,在黄背草、荆条和核桃种植区,4—7月土壤储水量迅速下降,8月受降雨量补充,土壤储水量有所上升,9、10月,由于降雨量较少和植被对土壤水分的消耗,土壤储水量呈下降趋势,其中,黄背草种植区和核桃种植区月土壤储水量相近且变化趋势一致,而荆条种植区,4—6月与黄背草和核桃土壤储水量相近,6月之后土壤储水量下降幅度增加,表明此时荆条比黄背草和核桃蒸散发作用强烈,对土壤水分消耗量增大。在小麦/玉米种植区,4—6月土壤储水量呈下降趋势,6—8月土壤储水量有所上升,但上升幅度较小,8—9月土壤储水量基本保持不变,9—10月土壤储水量有明显下降趋势。与其他植被类型相比,小麦/玉米种植区6—7月土壤储水量上升的原因可能是小麦在6月进行收割,6—7月无植被对土壤水分的消耗,降雨除用于浅层土壤蒸发作用外,其余均转化为土壤水分,因此土壤储水量有所上升,9—10月是玉米生长旺盛时期,蒸散发作用强烈,对水分的消耗量大,因此土壤储水量呈明显下降趋势。2019年生长季,4种植被类型土壤储水量整体均无明显下降趋势,但各月土壤储水量由于降雨分布状况及不同植被类型下蒸散发作用的差异而有所不同。小麦/玉米种植区,除6—7月土壤储水量有轻微上升外,其他月份土壤储水量基本保持稳定;在黄背草种植区,4—8月土壤储水量呈持续下降趋势,8—10月受降雨的补充作用土壤储水量有所上升;在荆条种植区,除5—6月和7—9月土壤储水量变化较为明显外,其他月份土壤储水量基本保持稳定;在核桃种植区,4—6月土壤储水量呈迅速下降趋势,6—8月由于降雨补充,土壤储水量快速回升并保持在较高水平。2.3 不同植被类型土壤水分亏缺状况
【参考文献】：
期刊论文
[1]太行山南麓3种常见灌木的水分利用特性[J]. 何春霞,张劲松,孟平,胡心雨,高峻. 林业科学. 2018(09)
[2]黄土塬区深剖面土壤水分垂直分布特征及其时间稳定性[J]. 韩晓阳,刘文兆,程立平. 应用生态学报. 2017(02)
[3]太行山丘陵区降水时空分布特征及影响因素分析——以崇陵流域为例[J]. 田恬,宋献方,杨丽虎,张应华,卜红梅. 资源科学. 2016(06)
[4]集雨模式对农田土壤水热状况与水分利用效率的影响[J]. 银敏华,李援农,张天乐,徐袁博,谷晓博,王星垚. 农业机械学报. 2015(12)
[5]玉米生长后期的根系分布研究[J]. 廖荣伟,刘晶淼,白月明,安顺清,梁宏,卢建立,乐章燕,曹玉静. 中国生态农业学报. 2014(03)
[6]半干旱黄土丘陵区人工植被深层土壤干化效应[J]. 杨磊,卫伟,陈利顶,蔡国军,贾福岩. 地理研究. 2012(01)
[7]干旱半干旱沙区人工植被与土壤水分环境相互作用关系研究进展[J]. 崔向慧. 世界林业研究. 2010(06)
[8]单作与间作条件下核桃根系分布特征研究[J]. 马长明,翟明普,刘春鹏. 北京林业大学学报. 2009(06)
[9]太行山低山丘陵区不同地表类型降雨入渗产流规律研究[J]. 肖登攀,韩淑敏,杨艳敏,马林,侯永平. 水土保持研究. 2009(05)
[10]太行山区典型植被对土壤水势动态的影响研究[J]. 王鹏,宋献方,侯士彬. 自然资源学报. 2009(08)
博士论文
[1]黄土丘陵区坡地土壤水热特征及其耦合效应研究[D]. 唐敏.西北农林科技大学 2019
硕士论文
[1]我国干旱半干旱区温度和降水的时空分布特征[D]. 冉津江.兰州大学 2014
本文编号：3467509
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