浅谈退耕还林对土壤水分的影响

发表时间:2013-7-11   来源:《中小学教育》2013年10月总第149期供稿   作者:陈凤英
[导读]

——以延安市宝塔区冯庄乡王家沟村为例
陈凤英 四川省绵阳实验高级中学 621000
摘 要:本文采用野外调查与室内分析相结合的方法,对延安市宝塔区冯庄乡王家沟村退耕还林对土壤水分的影响进行了研究。结果表明,在土壤厚度40cm范围内,同一植被类型的土壤含水量随深度的增加均有增长的趋势,增长幅度坡耕地>苹果地>刺槐林地;不同植被类型的土壤含水量随土壤深度的增加变化不同,总体上看,平均土壤含水量刺槐林地>坡耕地>苹果地。
关键词:退耕还林 土壤含水量 延安市
        在黄土高原地区,水分是制约植被恢复与重建的主要限制因子,它是“箍桶”效益的短板。土壤水分是调节植被群落演变的一个主要因素,半干旱地区的植被长期处于水分亏缺状态,从而影响了水土保持的效果。退耕还林对土壤水分到底有什么影响,本文应用野外调查与室内分析相结合的方法,通过现已退耕地与坡耕地土壤水分的比较,探讨退耕还林对土壤水分的影响。
        一、研究区概况
        王家沟村位于宝塔区冯庄乡政府以北3公里外的拐沟内,地处陕北黄土高原丘陵沟壑区。境内前后沟长3公里,山大沟深,地形复杂,自然条件较差,平均海拔1000米,年均无霜期180天,年均气温9.2℃,年均降雨量500毫米,属暖温带大陆性干旱半干旱气候。全村总人口414人,流域面积7800亩。1999年以来,该村大力实施退耕还林、因地制宜、科学规划、综合开发,坚持退耕还林与荒山造林并重、栽植与管护并重、生物措施与工程措施并重、灌草混交、多林种搭配方式。
        二、样地的选择与研究方法
        1.样地的选择
        刺槐、苹果树是该地区实施退耕还林的主要造林树种,因此在王家沟境内选取具有代表性的刺槐林地和苹果地,并与坡耕地进行对比,对研究该地区退耕还林对土壤水分影响具有较好的代表性。选取的样地退耕年限有所差异,其中刺槐林地退耕5年,郁闭度为52.1%,苹果地退耕10年,郁闭度为30.8%。刺槐林地坡度18°、坡向正北,苹果地与坡耕地的地形条件基本一致,坡度19°、坡向正西。记录的主要项目有植被的郁闭度、林下植被的覆盖度、大气温度、湿度、风速等。
        2.研究方法
        本文采用野外调查与室内分析相结合的方法。对不同植被类型的土壤进行取土采样。分别在各样地内,挖掘采样的土壤剖面,按由上往下的顺序采取0-40cm的土壤,在每一基本单元的同一深度上采土样两份,称重封存后带回实验室测定。在实验室运用烘干称重法(在75℃下持续烘24h)测定土壤水分。
        三、结果与分析
        1.同一植被类型的土壤水分变化
        同一植被类型的土壤水分随土壤深度的增加有显著变化。
        (1)刺槐林地的土壤水分变化
        从图1可以看出:刺槐林的土壤水分在0-20cm深度内变化幅度较大,其中在0-10cm范围内土壤水分增长很快,而在10-20cm范围内土壤水分有所下降;在20-40cm深度内,土壤含水量基本没有变化。

 

        这主要是由于0-20cm的土壤与大气的水分交换十分活跃。受其影响,土壤含水量变化较大。其中,在0-5cm的土壤表层,由于采样前土壤受蒸发影响大,土壤水分易散失,因此土壤含水量较小。在20-40cm深度内,土壤水分被刺槐根系吸收消耗,但由于土壤上层水分的下渗补给,致使土壤水分在20-40cm内随深度增加无明显变化。
        (2)苹果林地的土壤水分变化
        从图2可以看出:苹果地的土壤水分随深度增加变化幅度较大,呈现出增长趋势,并且增长明显,出现了一次最低值,两次高值。

 

        通常枯枝落叶层除能截留降雨外,还具有吸收和阻滞地表径流,抑制土壤蒸发,同时还有蓄水减沙和水源涵养的效益。由于苹果地林下植被稀疏,并且无枯枝落叶的覆盖,所以土壤上层蒸发较大,导致0-20cm深度内,土壤上部水分含量明显小于土壤下部。在土壤深度>20cm的范围内,土壤水分含量先增加后减小,在30-35cm内达到最大值,这可能与水分在此段下渗的积累与蒸发的减小密切相关,从而导致了土壤水分含量的增长。
        (3)坡耕地的土壤水分变化

 

        从图3可以看出:土壤含水量随土壤深度的增加不断增长。
        坡耕地种植土豆、向日葵,生长较差,无枯枝落叶的覆盖,另外锄地翻动了土壤表层,加速了表层土壤水分的蒸发,因此土壤含水量在0-5cm的土壤表层出现最低值。由于作物根系较浅,土豆根系主要集中在0-30cm深度内,而作物根系具有固土和强化水分入渗的效应,致使土壤含水量随土壤深度增加不断增长。同时,坡耕地由于长期耕作,土壤松动较为频繁,易于降水下渗,而耕作深度一般为20-30cm,30-40cm处土壤处在犁底层,土质相对坚硬,水分不易渗透,因此在35cm段水分积聚较多,再往下土壤水分含量有所减少。
        从上述三种植被类型的土壤含水量可以看出,土壤水分在0-40cm深度范围内,呈现出不断增长的趋势。
        2.不同植被类型的土壤含水量的对比
        (1)土壤含水量随深度变化的对比
        从图4可以看出:随土壤深度的增加,三种植被类型的土壤含水量均出现增长,其中增长的幅度:坡耕地>苹果地>刺槐林;而从总体上看,土壤含水量刺槐林地>坡耕地>苹果地。

  
        (2)土壤平均含水量的对比
        由图5可知:0-40cm的平均土壤含水量刺槐林地>坡耕地>苹果地。与苹果地和坡耕地相比,刺槐林的蒸腾作用虽然最强,植物生长所需的耗水量最大,但由于其郁闭度、林下植被的覆盖度大,所以刺槐林地土壤蒸发微弱,地表径流输出量少,降雨功能被削弱并被转化为渗透势能,土壤的保水能力强,加之刺槐林通过凋落物和土壤根系的作用,能改善土壤孔隙状况,增强土壤的持水能力,所以刺槐林地的土壤含水量最大。苹果林地的蒸腾作用小于刺槐林地,由于郁闭度、林下植被的覆盖度小,无枯枝落叶层,因此苹果地的土壤蒸发旺盛,截留降雨能力差,水土保持能力不强;与坡耕地相比,由于苹果树根系发达,产量高和生物量大,其强烈的蒸腾耗水作用比一般农作物都要高;另外,对苹果地的平整,深翻和精细护理,又将改变下垫面状况,影响区域降雨入渗,产流关系,改变区域水循环特征,这些因素都是苹果地土壤含水量最小的原因。坡耕地的土壤含水量处于刺槐林地和苹果地之间,坡耕地虽然土壤蒸发旺盛,截留降水能力差,但作物生长所需的水分少;蒸腾作用与苹果树相比非常微弱;同时由于翻耕,使得上层土壤质地疏松,切断了土壤的毛细管,起到了锄地保水的作用;加之可能有灌溉的影响,因此土壤的含水量较苹果地大。
 

 

        四、结论
        土壤深度在40cm范围内,同一植被类型的土壤含水量随土壤深度的增加不断增长,不同植被类型对土壤水分的影响各不相同。
        土壤平均含水量刺槐林地13.8582%、苹果地11.389%、坡耕地12.4779%。土壤平均含水量的大小顺序依次为:刺槐林地>坡耕地>苹果地。
        总体上讲,刺槐林地的土壤含水量不仅最高,而且变化幅度最小,土壤含水量比较稳定,优于坡耕地和苹果林地。而苹果地的土壤含水量不仅最小,变化幅度却较刺槐林地大很多,说明刺槐林的保水能力更强。因此,与苹果树相比,退耕还林应以刺槐林为主。


投稿 打印文章 转寄朋友 留言编辑 收藏文章
  期刊推荐
1/1
无标题文档
转寄给朋友
朋友的昵称:
朋友的邮件地址:
您的昵称:
您的邮件地址:
邮件主题:
推荐理由:

写信给编辑
标题:
内容:
您的昵称:
您的邮件地址: