水蝕風(fēng)蝕交錯(cuò)帶不同植被覆蓋條件坡面土壤水分循環(huán)的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、水蝕風(fēng)蝕交錯(cuò)帶是黃土高原水土流失最為嚴(yán)重的地區(qū)之一，該地區(qū)生態(tài)環(huán)境十分脆弱，成為黃河中下游河道泥沙輸入的主要來源。坡耕地面積占該地區(qū)耕地總面積的60％左右，其土壤侵蝕占總侵蝕量的50～60％。因此，坡耕地退耕還林還草是減少水土流失、實(shí)現(xiàn)該區(qū)生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)的有效途徑。但坡地退耕還林還草必須了解各種退耕林草對(duì)土壤水分循環(huán)與轉(zhuǎn)化的影響以及土壤水分的演變過程，并依據(jù)土壤水分的數(shù)量以及坡面上的分布進(jìn)行相應(yīng)的林草配置。因此，本試驗(yàn)通過野外監(jiān)測四種

2、典型的不同土地利用方式的人工坡地小區(qū)降水入滲、蒸散、再分布、動(dòng)態(tài)變化及土壤侵蝕幾個(gè)方面的特征和放水沖刷試驗(yàn)，系統(tǒng)地研究了不同退耕林草對(duì)土壤水分循環(huán)過程的影響和坡地土壤侵蝕特征，得到了以下幾點(diǎn)結(jié)論： (1)苜蓿地降水補(bǔ)償量最多，檸條地和荒草地降水補(bǔ)償量和轉(zhuǎn)化率較苜蓿地少，但檸條地要好于荒草地。裸地的累積入滲量和降水轉(zhuǎn)化率最小。在水分再分布過程中，不同植被坡面濕潤峰入滲深度隨時(shí)間推移的規(guī)律可用冪函數(shù)關(guān)系描述。 (2)三種2年

3、生有植被的小區(qū)相比，苜蓿地的蓋度最大，荒草地其次，檸條地最小。三種植被地上生物的含水量相比，紫花苜蓿含水量最高，檸條含水量最低，荒草地居中。三個(gè)小區(qū)畝產(chǎn)量相比，檸條地最高，苜蓿地其次，荒草地最少。三個(gè)小區(qū)地上生物量年增長速度相比，檸條地最快，荒草地其次，苜蓿地最低。2005年觀測期內(nèi)，蒸散作用的強(qiáng)度從大到小，依次是苜蓿地、檸條地、荒草地和裸地。 (3)微型蒸散計(jì)法、水量平衡法和管式TDR法所測結(jié)果的趨勢一致，能夠反映不同植被小區(qū)

4、蒸散量的大小關(guān)系。在大面積計(jì)算蒸散量時(shí)選用水量平衡法較好，在地面植物覆蓋較少的地區(qū)可選用微型蒸散計(jì)法，而在小型區(qū)域需要精確測量蒸散量時(shí)可以使用管式TDR法。 (4)檸條蒸騰強(qiáng)度日變化曲線在兩種天氣下明顯不同：晴天時(shí)曲線為雙峰型，有午休現(xiàn)象；陰天時(shí)曲線為單峰型。檸條日蒸散變化動(dòng)態(tài)與地表溫度的變化密切相關(guān)。 (5)種植當(dāng)年，苜蓿地土壤侵蝕量最大，其次是檸條地，高于荒草地和裸地。而栽種第二年，檸條地和苜蓿地有效的減少了侵蝕量，

5、當(dāng)年侵蝕模數(shù)從大到小為裸地、荒草地、苜蓿地和檸條地。種植初期的檸條減沙減流效應(yīng)要優(yōu)于苜蓿，而在初期天然荒草地的水土保持效應(yīng)還比較弱。 (6)土壤侵蝕量與最大雨強(qiáng)之間存在明顯的冪函數(shù)的關(guān)系。坡面徑流流速隨流量增大呈波動(dòng)性增大。同一流量徑流流速沿坡面呈波動(dòng)性增加趨勢。放水流量與產(chǎn)流時(shí)間之間呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系，與平均徑流強(qiáng)度之間呈線性關(guān)系。隨著流量的增大，產(chǎn)流時(shí)間趨于穩(wěn)定值。平均徑流強(qiáng)度隨放水流量的增加而增加。徑流平均含沙率隨著流量的增加

6、呈拋物線的形式，但泥沙的絕對(duì)量隨流量的增大而增大。徑流含沙量在沖刷過程中呈波動(dòng)性變化。在低流量下，徑流的剝蝕和沖刷主要以粘粒和粉粒為主，在高流量下，徑流對(duì)土壤中粉砂粒的搬運(yùn)能力增強(qiáng)。 (7)2004年降水補(bǔ)給量從大到小分別為苜蓿地、荒草地、檸條地、裸地，而同期植物耗水量從大到小分別為苜蓿地、檸條地、荒草地、裸地。在種植初期，苜蓿地土壤水分循環(huán)深度和強(qiáng)度最大，其次是檸條地、荒草地，裸地最小。 (8)不同利用方式土壤剖面儲(chǔ)水

7、量始終表現(xiàn)為從上坡位到下坡位逐漸增加的趨勢，土壤的補(bǔ)給表現(xiàn)為從坡頂向下逐漸增大的趨勢，但是土壤的消耗也表現(xiàn)出從坡頂向下逐漸增大的趨勢。所有小區(qū)土壤儲(chǔ)水量與時(shí)間和坡面位置的關(guān)系可用二元三次多項(xiàng)式表達(dá)并進(jìn)行預(yù)測。 (9)在人工種植牧草初期，以紫花苜蓿為代表的草本植物水分循環(huán)深度和強(qiáng)度最大，但是由于其高耗水性導(dǎo)致在干旱年土壤水分嚴(yán)重虧空，土壤表層出現(xiàn)干旱層。以檸條為代表的灌木植物在種植初期水分循環(huán)深度和強(qiáng)度較大，其土壤表層也出現(xiàn)干旱層