黃土丘陵區(qū)林地干化土壤水分入滲及遷移規(guī)律研究.pdf

1、陜北黃土丘陵區(qū)人工林地存在大規(guī)模的土壤干化現(xiàn)象，隨著林草植被建設(shè)的快速發(fā)展，長(zhǎng)期造林過(guò)程中不合理的植被選擇和栽植密度致使林地土壤干化問(wèn)題愈發(fā)嚴(yán)重。土壤干化問(wèn)題的防治與修復(fù)，因此也成為生態(tài)學(xué)科與土壤學(xué)科十分關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。該地區(qū)地形地貌特殊，不具備灌溉條件，加之當(dāng)?shù)氐叵滤癫剌^深，降雨成為干化土壤水分修復(fù)的唯一來(lái)源。為了探索降雨條件下林地干化土壤的水分入滲及遷移規(guī)律，本文利用野外地下10m大型土柱模擬棗林地土壤干層，通過(guò)長(zhǎng)期定位監(jiān)測(cè)，探討

2、不同降雨類型、不同生育時(shí)期下的干化土壤水分入滲、遷移規(guī)律，并進(jìn)一步利用Hydrus-1D模型進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)，對(duì)當(dāng)?shù)貤椓滞寥浪值目茖W(xué)管理與改善具有重要的理論和實(shí)踐意義。主要得出以下結(jié)論:
　　(1)獨(dú)立降雨與間歇降雨下的土壤水分入滲、遷移規(guī)律不同。獨(dú)立降雨條件下，土壤水分的入滲、遷移深度除了受降雨量、氣象因子等影響明顯外，還與降雨強(qiáng)度、初始土壤含水率有關(guān)，降雨強(qiáng)度越大、初始土壤含水率越高，水分的入滲深度及遷移深度也越大;間歇降雨較獨(dú)

3、立降雨具有更強(qiáng)的入滲、遷移規(guī)律，間歇降雨中前次降雨為后次降雨提高了土壤含水率，后次降雨在前次降雨的基礎(chǔ)上發(fā)生，幾次降雨交互對(duì)土壤水分的入滲、遷移產(chǎn)生促進(jìn)作用。相同降雨量下，其入滲深度較獨(dú)立降雨可提高100％～160％;遷移深度可提高91％～197％。
　　(2)水分在土壤垂向運(yùn)輸中具有剖面特征，從地表向下依次表現(xiàn)為:蒸滲層、過(guò)渡層和入滲層。生育期內(nèi)三個(gè)土層深度分別為:0～60cm、60～120cm、120～220cm，休眠期依次為

4、:0～100cm、100～140cm、140～240cm。其中，蒸滲層土壤水分受降水、蒸發(fā)作用影響最大，在生育期和休眠期內(nèi)該層次土壤儲(chǔ)水量均與降水量表現(xiàn)出較強(qiáng)的一致性，二者呈線性變化:W生=0.2332P+81.25（R2=0.41），W休=0.7011P+133.24(R2=0.66);過(guò)渡層受蒸發(fā)作用影響有所減弱，該層土壤儲(chǔ)水量?jī)H呈微弱波動(dòng)，在生育期內(nèi)表現(xiàn)為土壤水分入滲大于蒸發(fā)，休眠期為蒸發(fā)大于入滲;入滲層則不受蒸發(fā)作用影響，土壤水

5、分不斷向深層入滲補(bǔ)給，土壤儲(chǔ)水量隨時(shí)間推移而不斷增加。
　　(3)生育期月平均蒸發(fā)耗水量為40.1 mm，蒸發(fā)耗水系數(shù)基本維持在0.87左右，平均每月降水量約87.0％用以蒸發(fā)消耗，13.0％用于入滲補(bǔ)給土壤;休眠期月平均蒸發(fā)耗水量為24.7mm，土壤蒸發(fā)耗水系數(shù)高達(dá)5.1，該時(shí)期蒸發(fā)損失量79.4％來(lái)自降水，20.6％來(lái)自土壤儲(chǔ)水量，因此休眠期是土壤水分損失的重要階段。
　　(4)黃土丘陵區(qū)并非所有降雨都能夠?qū)ν寥浪钟杏?/p>

6、響。2014.8.1～2016.12.31間降雨次數(shù)與降雨量的有效率分別為21.3％、62.6％;土壤水分的垂直運(yùn)輸具有滯后性，且分帶特征明顯，試驗(yàn)觀測(cè)期間，有效降雨對(duì)干化土壤，的水分修復(fù)深度介于350～400cm。
　　(5) Hydrus-1D模型對(duì)于模擬土柱土壤水分的模擬值與實(shí)測(cè)值吻合程度良好。利用Hydrus-1D模型建立典型平水年條件下的土壤水分運(yùn)移深度模擬，估算出600cm深度的土壤干層得到修復(fù)大致需要8～9年的時(shí)間，