黃土高原人工灌木林地水分生產(chǎn)力與土壤干燥化效應(yīng)模擬研究.pdf

1、在黃土高原半濕潤(rùn)區(qū)、半干旱區(qū)和半干旱偏旱區(qū)，以土壤水分持續(xù)嚴(yán)重虧缺為特征的人工灌木地土壤干燥化現(xiàn)象正在日益嚴(yán)峻地威脅著黃土高原人工灌木林的正常生長(zhǎng)。在野外灌木林地深層土壤濕度實(shí)地觀測(cè)基礎(chǔ)上，應(yīng)用美國研制的水土資源管理與植物生產(chǎn)力定量評(píng)價(jià)模型——WinEPIC 3060模型，模擬研究了1971～2000年期間黃土高原半干旱和半干旱偏旱區(qū)人工檸條和沙棘灌木林地水分生產(chǎn)力和深層土壤干燥化效應(yīng)，評(píng)價(jià)了人工灌木林地生產(chǎn)力的穩(wěn)定性，為黃土高原退耕還

2、林和植被恢復(fù)重建提供了科學(xué)依據(jù)。取得的主要研究進(jìn)展如下： (1)在黃土高原半濕潤(rùn)、半干旱和半干旱偏旱等3種類型區(qū)，11類灌木林地O～10m土層土壤濕度平均值為9.11％，除塬頂4年生沙棘林地外，其余10類灌木林地均已發(fā)生了土壤干燥化現(xiàn)象，平均土壤水分過耗量為485.0mm，平均土壤干燥化速度為47.7 mm／a。除林齡較短的灌木林地外，各類灌木林地在3m以下深層土壤濕度明顯低于荒草地和土壤穩(wěn)定濕度值，最大耗水深度接近或超過10m

3、。 (2)組建了延安、固原、海原等地WinEPIC模型逐日氣象要素序列數(shù)據(jù)庫、土壤剖面理化性狀數(shù)據(jù)庫和作物生長(zhǎng)參數(shù)數(shù)據(jù)庫。檸條林地逐年生物量和根層有效土壤含水量的模擬值與實(shí)測(cè)值的相關(guān)系數(shù)分別為0.678和0.675，均達(dá)到極顯著水平，表明WinEPIC模型可以應(yīng)用于黃土高原人工灌木林的水分生產(chǎn)力和土壤水分利用模擬研究。 (3)在1971～2000年模擬研究期間，延安、固原和海原檸條林地逐年生物量模擬值的平均值分別為0.4

4、7 t/hm<'2>、0.42t/hm<'2>和0.24t/hm<'2>，逐年生物量在9～14年生達(dá)到最大值后隨降水量年際波動(dòng)呈現(xiàn)出劇烈波動(dòng)性降低趨勢(shì)；延安、固原和海原沙棘林地逐年生物量模擬值的平均值分別為1.30t/hm<'2>、1.07t/hm<'2>和0.89t/hm<'2>，在8年生達(dá)到最大值后也呈現(xiàn)波動(dòng)性降低趨勢(shì)。3地檸條和沙棘林地分別在10～12年生和6～7年生之后年干旱脅迫日數(shù)呈現(xiàn)逐年波動(dòng)性上升趨勢(shì)。 (4)在19

5、71～2000年模擬研究期間，延安、固原和海原1～8年生檸條林地0～10m土層逐月土壤有效含水量模擬值在較高水平上呈現(xiàn)緩慢降低趨勢(shì)，9～13年生逐年劇烈降低，此后在較低水平上隨降水量變化而波動(dòng)。1～13年生檸條林地0～10m土層土壤濕度逐年降低，土壤干層形成并逐年加厚，13～14年生時(shí)土壤干層厚度已經(jīng)超過10m，此后2～10m土層土壤濕度保持相對(duì)穩(wěn)定的干燥化狀態(tài)。 (5)在1971～2000年模擬研究期間，延安、固原和海原1～4