陕北黄土高原土壤水分亏缺状况与林木生长关系
文献类型：学位论文
| 作者 | 王力 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2002 |
| 授予单位 | 中国科学院、水利部水土保持研究所 |
| 授予地点 | 陕西 |
| 导师 | 邵明安 |
| 学位专业 | 土壤学 |
| 中文摘要 | 黄土高原作为我国西部开发整体格局中的重要组成部分，恢复其脆弱的生态环境是维系这一地区可持续发展的最基本要素。黄土高原生态环境的建设，退耕还林还草是切入点，由于地处于干旱半干旱区，水分则是制约该区植被恢复和生态重建的主要限制因子。因此，研究黄土高原的土壤水分生态环境问题，对于该区的林草植被的建设和生态环境的重建工作具有十分重要的意义。 本论文主要针对黄土高原土壤水分严重亏缺现状以及因之而形成的土壤干化和林草植被衰退现象，主要对以下几方面的问题进行了研究：1) 土壤水分的意义及其在生态系统水分循环过程中的作用；2) 林草植被土壤水分亏缺状况及其对植被生长的影响；3) 土壤干层的涵义及成因分析；4) 陕北黄土高原土壤干层的分布及特征；5) 土壤干层的量化指标初步研究。 经过两年多的野外实地考察和室内分析，取得了如下主要研究结果： 1. 土壤水分是指贮存在土壤中一定深度范围内能被植物吸收利用的土壤水含量，土壤水分有效性对植物的生长发育起着最为关键的作用，因此，土壤水分应属于水资源的范畴，是水资源的重要组成部分。降水是黄土高原地区土壤水分的唯一来源，土壤水分在生态系统的水分循环过程中起着中枢的作用。 2. 天然林地和人工林地土壤水分亏缺状况对比：1) 提出了“林地土壤稳定持水量”的概念，初步定义为“不会影响到林分正常生长、发育，不会导致群落产生逆向演替所需的最低土壤含水量”。2) 天然林与人工林地土壤水分状况存在明显的差异。总的来说，天然林地土壤水分条件优于人工林地。以“林地稳定持水量”为依据，天然林地水分亏缺不严重，只在浅层形成了轻度亏缺，并在雨季后能得到及时的恢复；同时这种亏缺并没有影响到天然植被的发育与演替。人工林地土壤水分则亏缺明显，深层亏缺尤为严重，已接近凋萎湿度；同时，这种水分亏缺严重地影响到了人工林的生存和发展，部分林地已出现了明显的衰退迹象。3) 在人工林地，因水分亏缺形成了严重程度不同的干化层。4) 富县天然山杨林和天然辽东栎林的景观生态特征表明，两类森林群落没有出现衰退的迹象，这说明森林群落合理的内部结构不会造成林地土壤水分的严重亏缺，其自然气候条件可以满足森林群落生存、发展的需要。当前人工林地的土壤水分出现严重亏缺而形成土壤干化层并导致人工林衰退是人为不合理经营造成人工林群落林分结构不完善的结果，如果人为干预适当，能创造出类似于天然植被的生存条件，人工植被完全有可能得到正常的生存和发展，出现衰退的人工刺槐林完全有可能得良好的恢复。 3. 土壤水分对林分生长的影响：1) 土壤水分亏缺严重制约着树高、胸径和材积的生长。具体表现为，从富县开始，人工刺槐林地下都存在不同程度的土壤干化现象，且从南到北渐趋严重。这一趋势与人工刺槐林的生长状况紧密地结合在一起，即从南到北，人工刺槐林的生长状况受土壤水分的影响也渐趋恶化。2) 降雨量不足，干旱缺水是黄土高原丘陵沟壑区低效低产林形成的主要原因。3) 土壤干化层的形成，是林木生长和气候干旱双重作用的结果，而人为高密度粗放经营，不合理的种植方式亦加剧了土壤的旱化，造成了水分长期亏损的累积，且随着亏损程度的加剧，干化层逐渐上移。同时，干化层的存在，严重地阻碍了植物对深层土壤水分的利用，使现有植被仅能利用当年的降雨而生存，从而使林分完全处于干旱气候的胁迫之下。4) 除了降雨量之外，栽植密度也是影响林木生长的重要因素。5) 在陕北黄土高原，除南部的宜君和富县之外，北部的吴旗、安塞、绥德、米脂等地人工刺槐林生长极为缓慢，经济效益甚微，在改善生态环境和保持水土方面所起的作用也很低，严重地影响了黄土高原地区的植被建设和可持续发展，并损害群众造林的积极性。同时表明，这些地方不适合刺槐这类耗水性较强的植物大面积生长。 4. 土壤干化层的危害：1) 土壤干层的存在使局部小气候环境趋于旱化。2) 封干层导致了土地的退化。3)土壤干层使植被生长衰退，形成大面积的低效低产林。4) 严重土壤干层使天然下种更新不良。5) 土壤干层使衰败后的林草地重新造林难度更大。 5. 土壤干层的成因：1)气候干旱，降水减少。2)土壤水分物理性能。3)严重的水土流失。4) 植被类型选择失当。5) 群落生产力过高，群落密度过大。 6. 土壤干层的分布及特征：1)土壤干层在黄土高原从南到北大范围内普遍分布，根据干化程度可分为四个类型区：(1) 以宜君为代表的高原沟壑区南部，主要包括子午岭、黄龙山的大部分地区，土壤干化程度轻微，如遇丰水年或辅以适当的整地节水措施，土壤水分亏缺可以得到有效缓解；(2)以富县、黄陵为代表的高原沟壑区北部，出现了轻度干化层，有的地方还相对较为严重，并有继续恶化的趋势，应引起足够的重视；(3) 范围较广的丘陵沟壑区，出现了程度严重的土壤干化层，该区又可分为南、西、北三个小区域，南区以延安、延长为代表，土壤干化程度为中度；西区以吴旗、安塞为代表，土壤干化程度严重；北区以绥德、米脂为代表，土壤干化程度极为严重；(4)以神木为代表的风沙区，由于降雨量的急剧减少，沙化严重，土壤水分亏缺十分历害，出现了极为严重的土壤干化现象。2) 受降雨量的影响，土壤干化程度呈现明显的水平地带性规律。3)受海拨高度、降雨入渗能力的影响，土壤干化程度在小范围的山地呈现明显的垂直分异规律。4) 因土地类型的不同，土壤干化程度在局地空间上呈现明显的分异规律。 7. 土壤干层的量化指标：初步认为土壤干层的量化指标上限应以田间稳定持水量为宜，将该值以下的水分亏缺全部看作土壤干层的范畴，其下限可达死亡湿度(植物不能再吸收的水分)。以延安试区为例，根据水分亏缺程度对植被生长的影响状况，将干层初步划分为三个等级：I轻度干层，含量量为9—12%，对植物生长影响不太大，基本能正常生长；Ⅱ中度干层，含水量为6—9%，对植物生长影响较严重，表现为密度大的林分成林不成材，形成低产林；Ⅲ严重干层，含水量在6%以下，最低可达死亡湿度，对植物生长影响非常严重，植被经常处于缺水状态，部分已开始枯萎甚至死亡。 在天然林地，应考虑“林地土壤稳定持水量”，作为天然林地和人工林地的土壤水分亏缺状况的依据和土壤干化的量化指标。8. 不同因素对人工刺槐林地土壤干化的影响：1)坡向对土壤干层有明显的影响，阳坡刺槐人工林下水分整体不足，形成了远较阴坡严重的干层，这是因为阳坡吸收太阳辐射多，蒸发量更大、植被耗水更强的缘故。2)坡度对土壤干层也有显著影响，以25°为界，25°以上的坡度形成的干层明显严重于25°以下的坡度，这说明25°以上的陡坡地水分条件更为严酷。宜种植耗水性低于刺槐的植被。3) 林龄对土壤干层的严重程度影响不明显，主要是因为本研究所选刺槐的林龄本身差异不大，且都在16年生以上，过了刺槐大量耗水的生长阶段。总之，黄土高原的土壤水分生态环境总体上处于干旱亏缺的状态，形成了较为严重的土壤干化层，在独特的黄土地质环境以及典型的季风大陆性气候的作用下，干化层的分布自南向北呈现明显的水平分异规律，但同时在局地空间上形成复杂的分布格局，使该区的林草植被措施相应变得较为复杂。土壤干化层的形成和林草植被的衰败互为因果，在这种恶性循环之中，土壤水分亏缺越来越严重，林木生长条件越来越恶化，最终形成大面积的低效低产林。因此，黄土高原的生态环境的建设，必须协调土壤水分状况的良性循环与林草的正常生长发育两个方面，强调健康可持续的林草建设策略，保证林草建设的持续生态效果，才可能取得成功。 |
| 公开日期 | 2011-07-01 ; 2011-07-14 |
| 源URL | [http://ir.iswc.ac.cn/handle/361005/4020]  |
| 专题 | 水土保持研究所_水保所知识产出(1956-2013) |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王力. 陕北黄土高原土壤水分亏缺状况与林木生长关系[D]. 陕西. 中国科学院、水利部水土保持研究所. 2002. |
入库方式： OAI收割
来源：水土保持研究所
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