黄土高原农牧交错带以干旱和半干旱气候类型为主，降水稀少，植被生物量普遍
偏小、冠幅不大，大多数植被呈斑块状分布。研究黄土高原稀疏人工植被覆盖下土壤
－植被－大气系统水分运动和转化规律，可揭示该区代表性生态系统植被的耗水特
性，对合理规划、布局和重建可持续发展的生态系统有重要意义。本文通过调查典型
乔灌木树种和草种的细根空间分布特征，监测SVAT 系统水分平衡分量，系统掌握了
不同植被类型水分转化特征和规律；并应用SHAW 模型模拟不同植被覆盖下水分和
能量在SVAT 系统各层次间的传输特征，分析典型植被长期耗水过程，初步探讨该区
坡面适宜的植被覆盖度。本研究的主要结论如下：
（1）六道沟流域主要乔灌木树种0－100 cm 土层中细根分布较多，100 cm 以下
逐渐减少。刺槐细根分布主要集中在0－340 cm；沙黄土柠条和沙柳细根分布主要集
中在0－300 cm，而沙地柠条和沙蒿细根分布相对较浅，主要集中在200 cm 以内。
就0－100 cm 土层中细根分布的比例而言，沙地柠条>沙蒿>黄土柠条>沙柳>刺槐。
（2）不同土地利用方式对剖面土壤水分有重要影响。油松和沙蒿的土壤水分状况
较好，刺槐、小叶杨、沙柳、柠条和沙柳－柠条－沙蒿混交林土壤含水量较低，其中
以0－200 cm 土层较为明显。不同土质上生长的20 多龄柠条均大量消耗了0－200 cm
土层的土壤水分，但对200 cm 以下土壤水分影响不尽相同，硬黄土深层土壤水分条
件相对较好，其次为披沙地和风沙土，沙黄土深层土壤水分被大量消耗，水分状况最
差。3－5 年生的苜蓿大量消耗0－280 cm 土层土壤水分，第3 年土壤储水量只有农
地的一半。
（3）不同植被覆盖下水量平衡分析表明，整个观测期沙黄土上生长的油松和柠条
土壤水分变化基本保持平衡，平均蒸散量/降水量（ET/P）之比分别为97.6％和98.3
％；而3－5 年生的苜蓿土壤储水呈负平衡，平均ET/P 高达107.5％。风沙土上生长
的柠条、沙柳和沙蒿土壤储水也基本保持平衡，平均ET/P 变化在95.7％－98.8％；
刺槐、小叶杨和沙柳－柠条－沙蒿混交林蒸散量略高于同期降水量，平均ET/P 分别
为103％、101.6％和101.1％。
（4）通过验证SHAW模型可以很好地模拟黄土高原农牧交错带人工植被水分和
能量动态变化。对苜蓿、柠条和油松小区剖面土壤水分模拟效率(ME)在0.54-0.82，相
对平均绝对误差（RMAE）在 9.2％－12.9％；对短波辐射、地表净长波辐射和净辐
黄土高原农牧交错带土壤－人工植被－大气系统水量转化规律及模拟
II
射模拟值与实测值的相对平均绝对误差(RMAE)分别为11.3％、18.4％和20.2％。能量
平衡组成分析表明，阴坡苜蓿地、短花针茅地和谷子地能量主要消耗于蒸散发的潜热，
而阳坡柠条林地和油松林地能量的消耗主要是感热。
（5）根据土壤允许流失量和植物对土壤水分的适度消耗与盖度的关系，对该区代
表性灌草植物适宜生长冠层盖度进行了初步研究，确定六道沟流域坡地适宜的苜蓿和
柠条盖度分别为33％－40％和25％－32％。
关键词：SVAT 系统，土壤水分，SHAW 模型，水量平衡，根系分布，适宜植被盖度