黄土丘陵区典型人工林土壤水分补给与消耗特征研究

发布时间：2020-05-05 07:23

【摘要】：退耕还林(草)工程实施以来,黄土高原水土流失现象改善明显,地方经济实现了可持续发展。降水是黄土高原植物生长所需水分的主要来源,而该地区不合理的人工植被配置模式使得植被对土壤水分的消耗超出了天然降雨的补偿能力,导致各层次土壤水分均出现不同程度的亏缺现象。因此,亟需明确各种人工林土壤水分的亏缺状况,及适宜此地的人工林配置模式。本研究以典型黄土丘陵区—延安市宝塔区天河流域内的7种不同人工林(包括乔木林:刺槐林、侧柏林,灌木林:柠条林、沙棘林,乔灌混交林:侧柏/沙棘混交林、刺槐/沙棘混交林、刺槐/侧柏混交林)为对象,通过土钻取样测定了2016年5~11月各林地10 m深度土层的土壤水分与人工林植株根系,分析了不同人工林土壤水分时间分布规律、不同人工林植株细根剖面分布规律、不同人工林地土壤储水、耗水规律及土壤水分亏缺状况。本试验主要结论如下:(1)在黄土高原延安地区,不同人工林对土壤水分利用显著不同,不同土地利用类型下土壤水分分布差异明显。全年10 m土层平均含水量侧柏林地柠条林地侧柏/沙棘混交林地沙棘林地刺槐/沙棘混交林地刺槐/侧柏混交林地刺槐林地。刺槐林地0~20 cm含水量较高可能是因为其地表有厚度为3~5 cm的腐殖质,能有效缓减降雨后表层土壤水分的蒸发。刺槐、刺槐/沙棘混交林、刺槐/侧柏混交林地土壤含水量明显低于其他林地,这主要是刺槐耗水性能强,侧柏林地整地方式为有水平条形坑,条形坑可在坡面产生径流时对其进行有效拦截,起到蓄水保水作用。农地与撂荒地土壤含水量垂直分布规律一致,且农地土壤含水量低于撂荒地。(2)本试验在0~10 m土层内,各人工林细根干质量密度,整体呈现随土层深度增加而减小的趋势,且根系主要分布在1 m土层。各人工林根系除表层(0~1 m)分布较密外,在下层还有一分布集中区域,柠条、沙棘、侧柏、刺槐皆在6 m土层根系分布达到第二次峰值,产生这种根系分布的原因可能是随机选取试验林木、林木本身已有的根系分布特点以及土钻取样方法的局限性。0~10 m土层内,柠条根系干质量密度最大,苹果树最小。0~10 m土层内,刺槐及混交林平均比根长高于其他林木,刺槐及混交林扎根较深,对5 m以下深层水分的吸收能力大于其他纯种林。(3)各林地土壤储水量与降雨量变化规律基本一致。全年0~10 m土层土壤储水量平均值侧柏最高、刺槐/侧柏最低。刺槐、刺槐/沙棘、刺槐/侧柏林地土壤储水量明显低于其他林地。土壤水分测定末期(11月)与初期(5月)相比,侧柏、刺槐/侧柏林地10 m土层土壤储水量分别增加了115.28 mm、52.95 mm,可能是因为林木枝繁叶茂、郁闭度较高,表层土壤水分蒸发较小,条形坑能蓄积雨水,不但对降雨径流侵蚀能量有很大的减弱和消除作用,减轻了坡面水土流失强度,能有效提高水分入渗,而其他林地土壤储水量皆下降。不同人工林地土壤储水亏缺度不同,但整体均呈现表层较小,然后急剧增大,再减小,再增大的趋势。刺槐、刺槐/沙棘、刺槐/侧柏林地土壤储水亏缺度变化规律一致,且明显高于其他林地,刺槐林地土壤储水亏缺度最高(29.26%~33.57%)。沙棘、刺槐、刺槐/沙棘、刺槐/侧柏林地在0~10 m土层土壤储水亏缺度皆为负,表明该林地土壤水分在整个土层均处于不同程度的亏缺状态。柠条林地在5至7月间土壤储水亏缺度为负,说明在此期间柠条林地整体土壤储水量尚未处于亏缺状态。降雨对土壤水分也有一定的补偿作用,5月至11月,只有侧柏和刺槐/侧柏林地土壤储水补偿度为正,其余林地土壤储水增量和补偿度皆为负。
【图文】：

土壤水分垂直分布,类型,人工林,土壤水分

撂荒地沟道图 2-1 研究区内不同土地利用类型Fig.2-1 Research area of different land use types2.2 研究内容2.2.1 不同人工林土壤水分时间动态变化通过土钻取样烘干法测定 2016 年 5～11 月 10 m 土层内的土壤水分，明确不同人林地土壤物理性质、年内不同剖面土层土壤水分随时间变化特征、不同人工林及每种分土壤水分垂直分布规律。2.2.2 不同人工林植株根系分布规律用PSON PERFECTIONTM 4990 PHOTO 型扫描仪测定不同人工林植株体 10 m 土内根系的根表面积、根长等细根形态指标，通过计算获得根干重密度、比根长，用天测定细根干重，明确黄土丘陵区不同人工林根系垂直分布规律。2.2.3 不同人工林土壤水分消耗与补给特征

技术路线图,人工林,土壤水分,试验研究

本研究技术路线图
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S714

【参考文献】