晉西北黃土丘陵區(qū)人工林地土壤水分虧缺評(píng)價(jià)

劉 庚, 牛俊杰, 朱煒歆, 王 玲

(太原師范學(xué)院 汾河流域科學(xué)發(fā)展研究中心, 山西 太原 030012)

晉西北黃土丘陵區(qū)人工林地土壤水分虧缺評(píng)價(jià)

劉 庚, ?？〗? 朱煒歆, 王 玲

(太原師范學(xué)院 汾河流域科學(xué)發(fā)展研究中心, 山西 太原 030012)

[目的] 定量評(píng)價(jià)半干旱黃土丘陵區(qū)人工林地土壤水分虧缺現(xiàn)象,為科學(xué)指導(dǎo)該區(qū)域合理配置植被和生態(tài)恢復(fù)建設(shè)提供理論依據(jù)。[方法] 以地處晉西北的五寨縣為目標(biāo)研究區(qū)域，通過(guò)構(gòu)建土壤水分虧缺定量評(píng)價(jià)模型，對(duì)檸條林(Caraganakorshinskii)、小葉楊林(Populussimonii)、油松林(Pinustabuliformis)土壤水分相對(duì)虧缺指數(shù)和樣地土壤水分相對(duì)虧缺指數(shù)進(jìn)行計(jì)算。[結(jié)果] 3種人工林地均有不同程度的土壤水分相對(duì)虧缺現(xiàn)象，小葉楊林和檸條林在0—200 cm有輕微土壤水分虧缺，小葉楊林在200—600 cm深度內(nèi)沒(méi)有土壤水分虧缺，檸條林在200 cm深度以下土壤水分虧缺值隨土層深度增加而升高；油松林在0—200 cm土層深度內(nèi)，土壤水分虧缺嚴(yán)重，在200 cm深度以下土壤水分虧缺值隨土層深度增加而有所降低；3種林地的樣地土壤水分相對(duì)虧缺指數(shù)分別為0.16，-0.12和0.31，油松林的土壤水分虧缺程度高于另外2種林地；3種人工林地均有不同程度的干層分布，以輕度和中度干層為主，油松林在淺層土壤有重度土壤干層發(fā)育。[結(jié)論] 晉西北黃土丘陵區(qū)3種人工林地中，油松林土壤水分虧缺最為嚴(yán)重。

水分虧缺; 人工林地; 土壤水分虧缺; 黃土丘陵區(qū)

土壤水分是陸地植被生態(tài)系統(tǒng)和生物過(guò)程中的重要環(huán)境因子[1]，對(duì)半干旱黃土丘陵區(qū)的生態(tài)恢復(fù)和生態(tài)重建具有重要作用[2-3]，該區(qū)域由于自然環(huán)境和氣候條件的特殊性，導(dǎo)致了土地干旱、土壤貧瘠、生態(tài)環(huán)境脆弱等諸多問(wèn)題[4-5]。晉西北作為黃土高原重要組成部分，生態(tài)環(huán)境同樣十分脆弱，近年來(lái)通過(guò)退耕還林、人工林地建設(shè)等工程加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和生態(tài)恢復(fù)，但由于植被配置模式不合理等人為因素使得植被對(duì)土壤深層土壤水分過(guò)度消耗，形成土壤蒸散型干層或者蒸發(fā)型干層[6]，導(dǎo)致不同深度土層土壤水分出現(xiàn)不同程度的虧缺現(xiàn)象[7-8]。已有研究表明，在半干旱黃土丘陵區(qū)人工林地土壤水分虧缺具有普遍性特征，油松、沙棘、檸條、苜蓿、側(cè)柏、小葉楊和沙打旺等喬灌林地都出現(xiàn)由土壤水分虧缺導(dǎo)致的土壤干層發(fā)育[9-10]。目前國(guó)內(nèi)外在土壤水分虧缺評(píng)價(jià)方面從不同植被類型、立地條件、評(píng)價(jià)模型、評(píng)價(jià)指標(biāo)等方面開(kāi)展了相應(yīng)的研究[11-19]，對(duì)于土壤水分虧缺的定性、半定量以及定量化評(píng)價(jià)取得了較大的進(jìn)步。對(duì)于晉西北和山西范圍內(nèi)不同植被淺層土壤水分的異質(zhì)性、土壤水分時(shí)空變化、土壤水分利用效率以及植被需水量等方面也有相關(guān)研究[20-22]，但對(duì)于晉西北不同人工林地深層土壤水分虧缺的定量化評(píng)價(jià)還鮮有報(bào)道。因此定量研究該區(qū)域不同人工林地的土壤水分虧缺對(duì)防止新的生態(tài)退化、生態(tài)重建的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。本研究選擇地處晉西北的五寨縣為研究區(qū)域，定量評(píng)估3種典型人工林地深層剖面土壤水分虧缺現(xiàn)狀和程度，以期為解決該地合理配置植被模式，避免綠色荒漠等環(huán)境問(wèn)題提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)域位于晉西北的五寨縣胡會(huì)鄉(xiāng)石咀頭村，海拔高度約為1 430 m。該區(qū)常年無(wú)霜期為110～130 d，年均氣溫4.1～5.5 ℃，極端最高氣溫35.2 ℃，最低-36.6 ℃，全年≥10 ℃的積溫2 452.3～2 787.5 ℃，一般凍土平均初日為11月上旬，終日為4月上旬，最大凍土深度為149 cm。全年降雨量平均為448.4～478.3 mm，但分配極不均勻，主要集中在7，8，9月，占到全年降水總量的65%，多以大雨至暴雨形式降落。該區(qū)蒸發(fā)強(qiáng)烈，蒸發(fā)量為降雨量的3～4倍，尤以春季為甚。植物群落和種類及其地理分布常隨海拔高度、氣候變化而發(fā)生變化，即氣候是主要的影響因素，海拔在1 500 m以下的黃土丘陵區(qū)，代表性的植物有狗尾草(Setariaviridis)、蘆草(Phragmitesaustralis)、錦雞兒(Caraganasinica)等，典型的人工植被有檸條(Caraganakorshinskii)、小葉楊(Populussimonii)、油松(Pinustabuliformis)等。該縣屬于典型的半干旱黃土丘陵區(qū)，降水稀少、氣候干旱等自然因素導(dǎo)致了諸多生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。

1.2 樣點(diǎn)采集與分析

選擇在該縣具有代表性的檸條林地、小葉楊林地和油松林地，以多年撂荒草地為對(duì)照樣地，樣地均設(shè)在低緩坡地上。油松林齡為30 a，平均樹(shù)高約為4.5 m，油松喜光、抗瘠薄、抗風(fēng)，在土層深厚、排水良好的酸性、中性或鈣質(zhì)黃土上，-25 ℃的氣溫下均能生長(zhǎng)，花期4—5月，球果第二年10月成熟。檸條林齡為35 a，平均樹(shù)高約為2 m，檸條主根入土深，根系極為發(fā)達(dá)，萌生力很強(qiáng)，常形成密生樹(shù)叢，具有很好的防風(fēng)固沙作用，種子為紅色，花期5—6月，果期7月。小葉楊林齡為50 a，平均樹(shù)高約為9 m，小葉楊喜光，喜濕，耐瘠薄，耐干旱，也較耐寒，適應(yīng)性強(qiáng)，山溝、河灘、平原、階地以及短期積水地帶均可生長(zhǎng)，花期3—5月，果期4—6月。一般3—7和9—12月是土壤水分最大的失墑期，該縣由于4月初土壤才能解凍，因此選擇2013年4—7月的每月22—26號(hào)在野外采集土壤樣品，每種植被樣地選3個(gè)點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)采樣，撂荒地樣地樣方大小為2 m×2 m，檸條、小葉楊、油松林地的樣方大小為10 m×10 m。采用土鉆取土法，從地表向下垂直每間隔10 cm采集1次樣品，采樣深度為0—600 cm，將采集好的樣品裝入鋁合內(nèi)并用膠帶密封。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)采用烘干法進(jìn)行土壤水分含量測(cè)定，在105 ℃高溫條件下，連續(xù)烘干24 h，達(dá)到恒重后稱重，依據(jù)公式計(jì)算。將樣地中每層3次采樣所測(cè)定出土壤含水量的平均值作為該層深度的土壤含水量。萎蔫系數(shù)通過(guò)離心機(jī)法測(cè)定土壤水分特征曲線獲取，田間持水量在野外實(shí)地測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)分析方法

對(duì)于不同植被的土壤水分虧缺定量評(píng)價(jià)，已有學(xué)者展開(kāi)了相應(yīng)的研究，大多采用土壤貯水虧缺度、土壤貯水虧缺量、土壤有效水分儲(chǔ)存量、土壤水分虧缺補(bǔ)償度[11-14]、土壤有效水虧欠量、土壤干燥化指數(shù)等評(píng)價(jià)指標(biāo)[23-24]對(duì)土壤水分虧缺進(jìn)行評(píng)價(jià)。為定量研究本區(qū)域不同人工林地相對(duì)于多年撂荒草地土壤剖面土壤水分的虧缺程度，本文采用土壤水分相對(duì)虧缺指數(shù)(compared soil water deficit index, CSWDI)和樣地土壤水分相對(duì)虧缺指數(shù)(plot compared soil water deficit index, PCSWDI)進(jìn)行分析[25]，計(jì)算模型定義如下：

(1)

式中：CSWDIi——不同林地第i土層土壤水分相對(duì)虧缺值；i——采樣土層序列； CPi——對(duì)照樣地即多年撂荒草地第i層土壤含水量(%)； SMi——樣地第i層土壤含水量(%)； WM——萎蔫系數(shù)。 值越大表明土壤水分虧缺越嚴(yán)重，若值小于0，表示土壤水分沒(méi)有虧缺。

(2)

式中：PCSWDI——樣地土壤水分相對(duì)虧缺指數(shù)； SWScpi——對(duì)照樣地即多年撂荒地第i層土壤儲(chǔ)水量(mm)； SWSi——樣地第i土層土壤儲(chǔ)水量； SWSwm——萎蔫系數(shù)對(duì)應(yīng)的土壤儲(chǔ)水量(mm)；k——樣地土層的分層數(shù)。

土壤儲(chǔ)水量計(jì)算公式為：

Wi=Mi×Pi×h×10÷100

(3)

式中：Wi——土壤儲(chǔ)水量(mm)；Mi——土壤含水量(%)；Di——土壤容重(g/cm3)；h——土層深度(cm)；i——土層序列。樣地土壤水分相對(duì)虧缺指數(shù)值越大，該樣地土壤水分相對(duì)虧缺程度越高，若值小于0，表明土壤水分沒(méi)有虧缺。

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析以及計(jì)算在軟件SPSS 16.0內(nèi)完成，圖形繪制在軟件OriginPro 8.0內(nèi)完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同人工林地深層土壤水分含量特征

3種人工林地與撂荒草地在4個(gè)月土壤剖面含水量特征如圖1所示。

圖1 不同植被類型在不同月份中土壤水分含量

從圖1可以看出，4種植被在4個(gè)月的土壤水分含量隨土層深度增加有明顯的趨勢(shì)特征，總體上表現(xiàn)出先升高后降低再升高的規(guī)律，但不同植被之間以及同種植被不同月份之間土壤含水量變化也有差異。3種人工林地在0—100 cm土層深度內(nèi)土壤含水量變化的差異較大，其主要原因是淺層土壤含水量大小受降水入滲、土壤物理蒸發(fā)以及植被根系吸水等因素影響較大，造成不同植被不同月份在該深度土層范圍內(nèi)土壤水含量變化范圍較大。檸條林在100—200 cm土層深度內(nèi)土壤含水量為降低趨勢(shì)，在200—600 cm土層深度范圍內(nèi)為升高趨勢(shì)，在100—600 cm深度范圍內(nèi)4個(gè)月份的土壤含水量大小較為接近；小葉楊林4月的土壤含水量與其他3個(gè)月份的土壤含水量差別較大，在0—200 cm深度范圍內(nèi)為降低趨勢(shì)，在200—600 cm深度范圍內(nèi)為升高趨勢(shì)；油松林6,7月在0—100 cm深度的土壤含水量明顯高于4和5月，在0—100 cm深度范圍內(nèi)表現(xiàn)為升高的趨勢(shì)，在100—250 cm深度范圍內(nèi)為降低趨勢(shì)，在250—600 cm深度范圍內(nèi)土壤含水量又表現(xiàn)出升高趨勢(shì)，在100—600 cm深度范圍內(nèi)，4個(gè)月份的土壤含水量大小較為接近；撂荒地在4個(gè)月土壤含水量的規(guī)律以及大小也基本一致，5月在0—100 cm深度內(nèi)土壤含水量值稍微低于其他3個(gè)月，在0—100 cm深度范圍內(nèi)為升高趨勢(shì)，在100—300 cm深度范圍內(nèi)為降低趨勢(shì)，在300—600 cm深度范圍內(nèi)土壤含水量又表現(xiàn)出升高趨勢(shì)。從4種植被200—600 cm深度范圍內(nèi)土壤剖面含水量分布特征來(lái)看，小葉楊林和撂荒地深層土壤含水量較大，檸條林次之，油松林最小，表明檸條林和油松林的生長(zhǎng)對(duì)深層土壤的需水量更大。

對(duì)每種植被在4個(gè)月份同一層的含水量進(jìn)行平均作為該層的平均含水量，將平均后的土壤含水量做描述性統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如表1所示。

從表1可以看出，4種植被的描述性統(tǒng)計(jì)指標(biāo)最小值、最大值、均值和中值的大小分別均為：小葉楊林>撂荒地>檸條林>油松林，其中小葉楊林和撂荒地的均值和中值較為接近，油松林的最大值、最小值、均值和中值明顯較低。4種植被土壤含水量的極差分別為7.32%，9.35%，9.09%，6.46%，撂荒地土壤含水量變化范圍最大，油松土壤含水量變化范圍最小。

表1 不同植被4個(gè)月份平均土壤水分含量的描述性統(tǒng)計(jì)分析

2.2 不同人工林地土壤剖面水分的相對(duì)虧缺評(píng)價(jià)

基于構(gòu)建的人工林地土壤剖面水分相對(duì)虧缺評(píng)價(jià)模型，對(duì)3種人工林地相對(duì)于對(duì)照樣地的剖面土壤水分相對(duì)虧缺指數(shù)進(jìn)行計(jì)算，3種林地剖面土壤水分的相對(duì)虧缺指數(shù)分布特征如圖2所示。從圖2可以看出，3種林地剖面土壤水分虧缺情況差異較大。檸條林土壤水分相對(duì)虧缺指數(shù)最大值為0.5，最小值為-0.32，平均值為0.16，小葉楊林土壤水分相對(duì)虧缺指數(shù)最大值為0.25，最小值為-0.63，平均值為-0.07，油松林土壤水分相對(duì)虧缺指數(shù)最大值為0.6，最小值為-0.06，平均值為0.31。從土壤水分相對(duì)虧缺指數(shù)剖面分布特征來(lái)看，在0—200 cm深度范圍內(nèi)，小葉楊林和檸條林的土壤水分相對(duì)虧缺指數(shù)在0～0.25之間，表明在該層深度范圍內(nèi)土壤水分虧缺不太嚴(yán)重，小葉楊林在200—600 cm深度范圍內(nèi)，除個(gè)別深度剖面土層土壤水分相對(duì)虧缺指數(shù)值大于0外，其他值基本都小于0，表明在該層深度范圍內(nèi)，小葉楊林地土壤水分未出現(xiàn)虧缺現(xiàn)象。檸條林在200—600 cm深度范圍內(nèi)，土壤水分相對(duì)虧缺指數(shù)值隨土層深度增加呈增大趨勢(shì)，最大值達(dá)到0.5，表明檸條林在該土層深度范圍內(nèi)土壤水分有一定的虧缺。油松林在0—150 cm深度范圍內(nèi)土壤水分相對(duì)虧缺指數(shù)值隨土層深度增加呈逐漸增大趨勢(shì)，表明在該層深度范圍內(nèi)土壤水分受土壤物理蒸發(fā)以及植被蒸騰作用強(qiáng)烈，土壤水分有較大虧缺現(xiàn)象，在150—300 cm深度范圍內(nèi)土壤水分相對(duì)虧缺指數(shù)值逐漸降低，降到最小值為-0.06，在該土層深度范圍內(nèi)，土壤水分虧缺程度逐漸降低，在300—400 cm深度范圍內(nèi)，土壤水分相對(duì)虧缺指數(shù)值又逐漸升高，而在400—500 cm深度范圍內(nèi)為降低，在500—600深度范圍內(nèi)又升高，總體上來(lái)看，油松林在0—200 cm深度范圍內(nèi)土壤水分虧缺較為嚴(yán)重，在200—600 cm深度范圍內(nèi)土壤水分相對(duì)虧缺指數(shù)雖有所降低，但基本上都大于0，表明油松林在0—600深度內(nèi)土壤水分都有虧缺的現(xiàn)象。油松林在淺層土壤的土壤水分相對(duì)虧缺程度高于檸條林和小葉楊林，對(duì)300 cm深度以下土壤，檸條林和油松林土壤水分虧缺程度較為相似，小葉楊林在該土層深度范圍內(nèi)土壤水分基本沒(méi)有呈現(xiàn)虧缺現(xiàn)象。

圖2 不同人工林地土壤水分相對(duì)虧缺指數(shù)

2.3 不同人工林地分層土壤的水分虧缺特征

為比較不同林地之間土壤水分虧缺狀況，構(gòu)建了樣地土壤水分相對(duì)虧缺指數(shù)，分別計(jì)算了3種人工林地0—600，0—100，100—200，200—300，300—400，400—500，500—600 cm等不同分層的樣地土壤水分相對(duì)虧缺指數(shù)值，計(jì)算結(jié)果如表2所示。從表2可以看出，檸條林、小葉楊林和油松林的樣地土壤水分相對(duì)虧缺指數(shù)值分別為0.16，-0.12和0.31，油松林土壤水分虧缺程度高于檸條林和小葉楊林，小葉楊林的土壤水分虧缺程度最低。油松林在100—200，300—400 cm土層范圍內(nèi)土壤水分虧缺較為嚴(yán)重，虧缺指數(shù)值分別為0.55和0.33，在其他分層范圍內(nèi)土壤水分虧缺值也都大于0；檸條林在300—400，400—500，500—600 cm分層內(nèi)土壤水分相對(duì)虧缺值分別為0.2，0.31和0.33，有一定的土壤水分虧缺現(xiàn)象，在0—100，100—200，200—300 cm分層內(nèi)土壤水分相對(duì)虧缺值都接近0，表明土壤水分虧缺現(xiàn)象不嚴(yán)重；小葉楊林在0—100，100—200 cm分層內(nèi)土壤水分相對(duì)虧缺值為0.12和0.15，有輕微土壤水分虧缺現(xiàn)象，但在其他分層內(nèi)，土壤水分相對(duì)虧缺值均小于0，沒(méi)有出現(xiàn)土壤水分虧缺現(xiàn)象。不同人工林地分層土壤以及不同樣地之間的土壤水分虧缺特征表明，不同人工林地土壤水分虧缺程度不同，油松林土壤水分虧缺最嚴(yán)重，檸條林次之，小葉楊林土壤水分虧缺程度最輕，不同分層范圍內(nèi)土壤水分虧缺程度也不一致，表明在不同深度范圍內(nèi)土壤水分含量大小受土壤物理蒸發(fā)、降水入滲補(bǔ)給、植被蒸騰作用等綜合因素的影響。

表2 不同人工林地樣地土壤水分相對(duì)虧缺指數(shù)

注：PCSWDIa—PCSWDIf分別代表0—100，100—200，200—300，300—400，400—500，500—600 cm土層深度的PCSWDI值。

2.4 不同人工林地土壤相對(duì)干化特征

在半干旱黃土丘陵區(qū)，由于氣候干旱，降雨量小、地下水埋藏深難以有效利用等原因，土壤水是該區(qū)域林草植被需水的最主要來(lái)源。該區(qū)域淺層土壤含水量的變化主要受外界降水入滲對(duì)深層土壤進(jìn)行補(bǔ)給、植被蒸騰作用以及土壤物理蒸發(fā)等因素影響，深層土壤水含量消耗以及變化主要受植被根系吸水以及植被蒸騰作用因素影響。對(duì)黃土丘陵區(qū)不同人工林地深層土壤含水量來(lái)看，由降水入滲對(duì)土壤水的補(bǔ)給量要低于由于植被蒸騰作用的需水量，造成該地區(qū)深層土壤水分過(guò)度消耗，出現(xiàn)了深層土壤水分干燥化的現(xiàn)象，土壤干燥化到一定程度就導(dǎo)致土壤干層的發(fā)生。在該區(qū)域由生態(tài)恢復(fù)、退耕還林等工程種植的不同喬木、灌木人工林地均出現(xiàn)了土壤干燥化現(xiàn)象和土壤干層的發(fā)生，不同植被類型導(dǎo)致深層土壤的干燥化程度不同。按照已有研究結(jié)論將土壤干層分為3個(gè)等級(jí)：即含水量<6%為重度干層，6%<含水量<9%為中度干層，9%<含水量<12%為輕度干層。4種植被在4個(gè)月份平均土壤含水量的剖面干層分布特征如圖3所示。從圖3可以看出，4種植被均存在一定的土壤干燥化效應(yīng)，隨土層深度變化，其干燥化程度也不同。檸條林在0—150 cm以及320—400 cm深度范圍內(nèi)為輕度干層，在其它深度范圍內(nèi)基本為中度干層；撂荒地在0—320深度范圍內(nèi)的干燥化特征與檸條林基本一致，320—400 cm范圍內(nèi)沒(méi)有發(fā)生干層現(xiàn)象，400—480 cm深度范圍內(nèi)為輕度干層，480—600 cm深度范圍內(nèi)幾乎沒(méi)有干層；小葉楊林在0—600 cm深度范圍內(nèi)整體干燥化現(xiàn)象不嚴(yán)重，0—250 cm深度范圍內(nèi)為輕度干層，250—600 cm深度范圍內(nèi)沒(méi)有發(fā)生干層現(xiàn)象；油松林在0—600 cm深度范圍內(nèi)干燥化程度較為嚴(yán)重，0—50 cm深度范圍內(nèi)為輕度干層，50—100 cm深度范圍內(nèi)為中度干層，100—280 cm深度范圍內(nèi)為重度干層，280—600 cm深度范圍內(nèi)基本為中度干層。

通過(guò)對(duì)不同人工林地土壤相對(duì)干燥化特征分析可以看出，本研究區(qū)域所種植的人工喬木、灌木以及撂荒地均有不同程度的干燥化現(xiàn)象，且不同深度土壤剖面產(chǎn)生土壤干層的程度與不同的植被類型有密切關(guān)系，總體上看，小葉楊林淺層土壤有輕度臨時(shí)性干層現(xiàn)象，而深層土壤幾乎沒(méi)有出現(xiàn)干層，撂荒地和檸條林大部分均為輕度干層和中度干層，但沒(méi)有出現(xiàn)重度干層，油松林土壤干燥化程度最大，除部分為重度干層外，其他基本都為中度干層。

圖3 不同植被4個(gè)月份平均土壤水分含量的干層分布

3 結(jié) 論

(1) 所研究3種人工林地以及對(duì)照樣地多年撂荒草地4—7月土壤含水量在淺層土壤剖面內(nèi)變化較大，在深層剖面土壤內(nèi)含水量大小較為接近，不同植被淺層土壤含水量變化主要受外界降水入滲、土壤物理蒸發(fā)、植被蒸騰因素影響。在0—600 cm深度范圍內(nèi)含水量變化趨勢(shì)總體為先升高后降低再升高，小葉楊林4個(gè)月平均含水量的平均值、最大值和最小值都最大，其次為撂荒草地、檸條林和油松林。

(2) 3種人工林地都具有不同程度的土壤水分虧缺現(xiàn)象，油松林樣地土壤水分相對(duì)虧缺指數(shù)值最大，其次為檸條林和小葉楊林。油松林在0—200 cm范圍內(nèi)土壤水分虧缺嚴(yán)重，在200—400 cm范圍內(nèi)虧缺程度有所降低，檸條林和小葉楊林在0—200 cm范圍內(nèi)有土壤水分輕微虧缺現(xiàn)象，小葉楊林在200—600 cm基本沒(méi)有出現(xiàn)土壤水分虧缺現(xiàn)象，檸條林在200—600 cm范圍內(nèi)土壤水分虧缺比淺層土壤嚴(yán)重。

(3) 小葉楊林和多年撂荒草地在淺層土壤有臨時(shí)性輕度干層分布，深層土壤干層現(xiàn)象不明顯，檸條林深層土壤有中度干層分布，油松林土壤干層現(xiàn)象較為嚴(yán)重，0—300 cm深度范圍屬于中度和重度干層，300—600 cm深度范圍基本為中度干層，應(yīng)通過(guò)有效的水保措施補(bǔ)充土壤水分。

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Assessment on Soil Water Deficit Under Different Artificial Forestland in Loess Hilly Regions of Northwestern Shanxi Province

LIU Geng, NIU Junjie， ZHU Weixin, WANG Ling

(ResearchCenterforScientificDevelopmentinFenheRiverValley,TaiyuanNormalUniversity,Taiyuan,Shanxi030012,China)

[Objective] We aimed to quantitatively assess the soil water deficit under vegetation in the semiarid loess hilly region in order to provide theoretical support for the selection of vegetation types and ecological restoration pattern. [Methods] The compared soil water deficit index(CSWDI) and plot compared soil water deficit index(PCSWDI) ofCaraganakorshinskii,PopulussimoniiCarr andPinustabulaeformisin soil profiles of 0—600 cm deepth were calculated to quantify soil water deficit and its profile distribution under different vegetation types on April, May, June and July in Wuzhai County, Northwestern Shanxi Province. [Results] Soil water deficit appeared in all three artificial forestland. Soil water deficit was found inP.simoniiandC.korshinskiiin soil layers between 0 and 200 cm, however, it was hardly found inP.simoniibetween 200 and 600 cm. Below 200 cm, soil water deficit increased with increasing CSWDI inC.korshinskii. TheP.tabulaeformishad led to a serious deep soil desiccation, especially in soil layers from 0 to 200 cm. Soil water deficit decreased in the layers below 200 cm with the increase of soil depths inP.tabulaeformis. PCSWDI ofC.korshinskii,P.simoniiandP.tabulaeformiswas 0.16,-0.12 and 0.31, respectively. The soil water deficit ofP.tabulaeformiswas more severe than that in the others two forestland. The dried soil layer was distributed in all three artificial forestland with a different degree, mainly for mild and moderate dry layer distribution. Extreme dry layer presented in shallow soil ofP.tabulaeformis. [Conclusion] The soil water deficit in theP.tabulaeformiswas the severest among the three artificial forests in the loess hilly regions.

soil water deficit; artificial forestland; soil water deficit; loess hilly region

2014-03-19

2014-04-15

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“晉西北生態(tài)重建優(yōu)勢(shì)種林地土壤水分研究:以沙棘和檸條為例”(41171423)， “顧及污染物向異性特征的土壤有機(jī)污染物三維空間分布預(yù)測(cè)方法研究”(41401236); 山西省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2015021166)

劉庚(1981—),男(漢族),山東省微山縣人,博士,講師,主要從事土壤信息技術(shù)研究。 E-mail:liugeng9696@126.com。

牛俊杰(1968—),男(漢族),山西省嵐縣人,博士,教授,主要從事自然地理與區(qū)域環(huán)境研究。 E-mail:junjieniu@foxmail.com。

A

1000-288X(2015)05-0309-06

S152.7