晋西北生态重建优势种林地土壤水分研究- - 以沙棘和柠条为例

人工植被土壤水分研究对认识土壤干化原因与土壤干层分布规律有重要科学意义。晋西北作为黄土高原半湿润、半干旱典型地区，既是生态过渡带又是是环境脆弱区，生态重建意义重大。土壤水分成为限制植物生长和分布的主要因子，其垂向分布状态直接影响树木的根系分布与正常生长。土壤含水量及区域变化受已经发生了变化的现代气候控制，植被建设必须适应现代土壤水分状况。通过研究晋西北优势种-沙棘、柠条（主要生态林、经济林）及可供对比的小叶杨、草地、农田0～6m、0～10m深度范围内的土壤水分变化规律、土壤水理性质（持水性、储水性、凋萎湿度等）及植被蒸腾量来探讨晋西北优势种生长、生态重建、避免绿色荒漠等高成本的环境退化问题。为确定土壤干层、划分干层等级、评价土壤水库以及各季节储水量变化提供关键性科学依据。确定因气候变化引起的目前晋西北黄土区不同地形、降水等条件下适宜的植被类型，有针对性地发展适应该区土壤水分的树种和农作物。

晋西北作为黄土高原半湿润、半干旱典型地区，既是生态过渡带又是环境脆弱区。该区域由于自然环境和气候条件的特殊性，导致了土地干旱、土壤贫瘠、生态环境脆弱等诸多生态问题。土壤水是植被生长需水的最主要来源，是限制植被类型、植被生长和分布的主要影响因素。研究该区域人工植被土壤水分对认识土壤干化原因、评价土壤水库、指导该地合理配置植被模式、避免绿色荒漠等环境问题具有重要科学意义。本研究采用野外样地采样、实验室化验分析，结合多种统计学手段，系统研究了晋西北多个县域多种植被类型在不同土层深度的土壤含水量情况，针对该区域不同人工植被类型土壤干化和干层分布，提出了该区域适宜发展的植被类型。本课题以晋西北五寨、岚县、偏关、左云、右玉、神池、岢岚等县域为目标研究区域，以当地常见的沙棘、柠条以及可供对比的小叶杨、落叶松、油松、榆树、柳树、撂荒地、农田等为实验样地，采用描述性统计分析、方差分析、相关性分析、空间变异分析等模型，对比分析了不同植被类型在不同季节内0-6 m以及0-10 m深度的土壤含水量的分异特征和土壤干层分布规律。研究了不同林龄柠条林土壤水分含量总体变化，揭示了不同林龄柠条土壤水分垂直分布特征以及不同林龄柠条林土壤干化程度及其各层次间的关系。比较了晋西北矿区、非矿区不同植被类型在不同深度土层内的土壤含水量变化及因子间的相关性，评价了采矿对不同植被类型土壤含水量的影响。通过构建土壤水分亏缺评价模型，定量评价了晋西北不同人工林地土壤剖面水分亏缺现象，揭示了不同人工林地分层土壤的水分亏缺特征以及土壤相对干化特征。对陕西省延川县枣树林和苹果林4m深度土层水分的变化进行了研究，分析了该两种林地可利用土壤水资源差异和土壤水分有效性类型，并对土壤水分有效性、土壤干层及其水循环等方面进行了分析。采用D8算法的典型方法，对太谷县水环境地域划分进行了研究，计算无洼地水流流向、汇流累积量，得出该县29类集水区，并划分7类农业水环境地域分布区。本课题研究结果对于查明晋西北不同人工植被土壤含水量垂向分层在不同地区的厚度差异、含水量差异和不同地区土壤干化的原因以及农田土壤含水量变化及农田暂时性干层的变化具有重要科学意义，对该区域生态重建和农业生产提供依据和理论支撑。