六道溝小流域主要灌木林地土壤干化研究

摘要 本文通過野外定位試驗研究了黃土高原水蝕風蝕交錯帶典型區域陜西神木縣六道溝小流域沙柳、檸條林地土壤水分狀況。該區域主要灌木林地土壤水分虧缺嚴重，在沙柳林地，天然降水的補給深度約為0－100cm土層，土壤干層范圍為0－480cm，在檸條林地，天然降水的補給深度約為0－200 cm土層，土壤干層超過600 cm，土壤質地、坡位等也影響灌木林地土壤干化層分布。

關鍵詞 小流域 灌木 土壤水分

中圖分類號 S152.7 文獻標識碼 A 文章編號 1002-2104(2007)05-0095-04

土壤干層是黃土高原地區半干旱和半濕潤環境條件下，人工林草植被過渡耗水導致土壤水分收支負平衡而形成的一種特殊的水文現象［1～4］。土壤干化現象最早發現于20世紀60年代，然而當時并沒有引起足夠的重視［5］，80年代，黃土高原人工林草地普遍出現土壤干化現象，土壤干層厚度不斷增加，甚至可以達到8～10 m左右［6～8］，由此引發了人們的關注，并對土壤干層的形成、危害及其緩解對策進行了探討［4， 9～10］。

陜北黃土高原的土壤水分生態環境整體處于虧缺狀態，土壤干層的存在比較普遍。土壤干層最為嚴重的地區位于陜北黃土高原北端，主要為長城以北的大部分地區，為毛烏素沙漠地的東南緣。該區域為水蝕風蝕交錯帶，土壤沙化嚴重，水分虧缺極為嚴重，土壤干化極大地限制了林草植被的生存，是陜北黃土高原生態最為惡劣的地區［4］。

1 研究區簡介

六道溝小流域地處黃土高原北端陜西省神木縣，是黃土高原水蝕風蝕交錯帶的強烈侵蝕中心，水蝕風蝕全年交錯進行，土壤干化嚴重。試驗區各類土壤水分性質見表1。該區多年平均降水437 mm，年平均干燥度1.8，年蒸發量1 400 mm，人工林樹種以檸條、沙柳等灌木為主［11］，由于水分虧缺，均出現不同程度的老化、衰敗，人工草地主要以紫花苜蓿、沙打旺等為主［12］。

黃土高原地區土壤含水量經常處于低儲水量水平，水分虧缺較多，一般占到田間最大持水量的50％～70％［4］，在黃土高原北部輕壤土或砂壤土，只有49%～54％，成為田間穩定持水量，南部質地較重的地區，此值較高，豐水年可達田間持水量的80％。一般認為，這種虧缺是一種正常狀態的虧缺，不是生物作用引起的，而是土壤條件和氣象因子決定的，因此在確定土壤干層的量化指標時不應該把這部分虧缺計算在內。根據黃土高原的普遍情況，土壤干層的判斷標準多以其濕度介于田間穩定持水量和凋萎濕度之間為依據［2～4，10］。

2 沙柳林地土壤干層分布

2004年春在六道溝小流域選擇一塊20年生沙柳林地布設6 m中子管，定期測定土壤含水量。該沙柳林地0～380 cm為風沙土，380 cm以下為沙黃土質地。

2004，2005年沙柳生長季末土壤剖面含水量如圖1所示。2004年沙柳林地土壤干層范圍在0～380 cm，2005年土壤干層范圍在0～480 cm。2005年沙柳林地土壤干化加劇，土壤干層加深的主要原因是降水明顯偏少，全年降水僅294.5mm，為多年平均降水量的67.4%，沙柳根系吸收深層土壤水來滿足自身正常的生理需要，造成深層土壤水減少。

2005年天然降水僅僅補給了沙柳林地0～100 cm土層土壤水，180 cm以下土層土壤含水量均減少，尤其是380 cm以下土層土壤含水量減少較多，土壤干層從0～380 cm增加到0～480 cm。

2004年10月沙柳林地0～100 cm土層土壤平均含水量為2.47%，2005年10月增加到3.47%，增幅為40.6%，2004年180～380 cm土層土壤平均含水量為5.72%，2005年減少為4.59%，380～600 cm土層土壤平均含水量則從2004年的12.99%減少到2005年的10.49%。

2004，2005年沙柳生長季末0～380 cm土層土壤平均含水量分別為4.07%和4.02%，接近萎蔫濕度，土層干化十分嚴重。與2004年相比，2005年沙柳林地0～600 cm土層土壤儲水量減少62.38 mm，這主要是由于土壤干層加深，沙柳林地深層土壤含水量繼續減少造成的。

3 檸條林地土壤干層分布

3.1 檸條林地土壤干層分布特征

2004年春在六道溝小流域選擇三塊不同土壤質地20年生檸條人工林地，布設6m中子管，定期測定土壤含水量。

2004，2005年檸條生長季末風沙土、沙黃土以及硬黃土質地檸條林地土壤水分含量如圖2所示。

風沙土檸條林地0～600 cm土層土壤水分含量均低于穩定田間持水量。2005年降水較少，降水補給深度僅達到50cm土層。2004年檸條生長季末50～260cm土層平均土壤水分含量為7.36%，2005年只有4.36%，減少了33.7%，土壤干化現象加劇，260～600cm土層土壤水分基本不變，稍高于凋萎濕度，可能已成為永久干層。

2005年降水并沒有使得沙黃土檸條林地土壤水分得到補給，0～200cm土層土壤水分減少。2004年降水稍多，檸條生長季末，0～200cm土層平均土壤含水量為10.2%，土壤干化現象輕微，2005年同期只有6.9%，減少了32.2%，土壤干化嚴重。沙黃土檸條林地0～200 cm土層土壤水分受天然降水影響較大，降水充沛時，土壤水分可以得到補充，因此2005年的干化現象應屬于臨時干化。200～600cm土層土壤水分年季間基本沒有變化，接近凋萎濕度，土壤發生嚴重干化，土壤水分難以得到降水的補給，水分虧缺主要是由于檸條根系吸收深層土壤水引起的，可能已發生永久干化。

硬黃土檸條林地0～220cm土層土壤水分隨降水量的變化而變化。2004年檸條生長季末0～220 cm土層平均土壤含水量為7.8%，2005年同期只有5.5%，減少了28.7%，土壤臨時干化嚴重。220～600cm土層土壤含水量受降水影響較少，年季間基本沒有變化，而且隨著土層加深，土壤水分含量逐漸增加，出現輕度干化現象。

3.2 質地對檸條林地土壤干層形成的影響

2005年10月底不同質地檸條林地土壤水分含量如圖3所示。不同質地檸條林地土壤水分含量差異非常明顯。土層深度0～200cm左右，各種質地土壤水分含量均受天然降水影響，土壤水分含量變異較大。風沙土檸條林地0～200cm土層土壤平均含水量為5.3％，硬黃土為5.5％，沙黃土稍大，為6.9％。然而，200cm土層以下，硬黃土檸條林地土壤水分含量遠大于風沙土和沙黃土，干化現象也較輕；320 cm以下，風沙土檸條林地土壤水分大于沙黃土，這可能的原因是風沙土檸條林地風沙土的厚度在[KG)]0～380cm之間，380cm以下土壤質地為黃土，水分條件較好。風沙土和沙黃土檸條林地均出現比較嚴重的土壤干化現象，在200cm土層以下可能已經出現了永久干化層。

3. 坡位對檸條林地土壤干層形成的影響

為了明確坡位對檸條林地土壤干層形成的影響，我們于2004年10月在硬黃土檸條坡地（坡長80 m，坡度9°）測定了坡上、坡中和坡下位0～600cm土層土壤水分含量（圖4）。

坡位對土壤水分的影響主要發生在0～200 cm土層，200cm以下坡位對土壤水分影響很小。0～200 cm土層土壤平均水分含量，坡上為8.9%、坡中為8.3%、坡下為10.8%，坡下土壤水分含量較高，主要原因是較多的降水在坡下聚集、入滲，土壤水分補給較好，土壤臨時干化現象較輕。

200～600cm土層平均土壤含水量，坡上為8.1%、坡中為7.7%、坡下為8.5%，差異不明顯，出現比較明顯的土壤干層。坡上位土壤水分稍好于坡中位，這可能是由于坡上檸條林地時常受到人畜破壞，檸條長勢較差，蒸騰較弱引起的。

4 結 論

天然降水是六道溝小流域土壤水分的唯一補給源，然而該研究區地處黃土高原北部風沙區，天然降水少而且年季變化大，土壤水分得不到有效補給，灌木林地土壤水分虧缺，干化現象嚴重，植被出現明顯的退化。

不同灌木林地土壤干化層范圍不同。風沙土、沙黃土檸條林地土壤臨時干化層出現在0～200 cm之間，200 cm以下土壤可能出現永久干化，硬黃土檸條林地土壤干化現象較輕。不同質地檸條林地土壤干化現象差異明顯。不同坡位對檸條林地土壤干化也有影響，總的來說，坡下位干化現象較輕，坡上位較重。明確灌木林地土壤干層范圍，對該區域植被恢復、生態重建具有一定的指導作用。

(編輯：劉文政)

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