六盘山叠叠沟小流域土壤物理性质及其水文功能研究
确定针对西北半干旱地区水资源状况，确定合理的植被建设策略是当地进行生态环境建设时必须重视的核心问题，土壤水文物理特征的好坏决定着植被建设的成败。六盘山是这一地区具有代表性的重要山地水源涵养林区，研究六盘山土壤物理特性及水分状况有助于为半干旱地区生态环境建设和植被恢复提供理论基础。
本文通过六盘山北侧典型背风坡宁夏固原叠叠沟小流域内的土壤水文物理性质和土壤水分的实地观测，初步结论如下：
1.流域内土壤物理性质空间分布规律通过在宁夏六盘山北侧叠叠沟小流域随土层深度、坡向、坡位及植被类型变化的调查表明：随着土层加深，土壤容重和石砾含量都逐渐增大。总孔隙度、毛管孔隙度、饱和持水量、毛管持水量和田间持水量都随着土层加深而减小。
不同坡向中，阴坡的土壤物理性质是最好的。随着坡位下降，土壤厚度、土壤容重、石砾含量、非毛管孔隙度逐渐增大，总孔隙度和毛管孔隙度逐渐减小，各种持水量指标基本上也有不同程度地减小。
在乔木林地、天然草地、天然灌丛、退耕地4种植被类型0-30cm土层的物理性质中，土壤容重为天然灌丛＜天然草地＜乔木林地＜退耕地；石砾含量为退耕地最低，其他3种植被类型差别不大；总孔隙度、毛管孔隙度、饱和持水量、毛管持水量和田间持水量均是天然灌丛＞天然草地＞乔木林地＞退耕地。非毛管孔隙度则是退耕地＞乔木林地＞天然灌丛＞天然草地。
最后，建立了土壤物理性质与经纬度、海拔、坡向、坡度、坡位、土壤深度、地表植被覆盖度等之间的回归方程。
2.土壤水文功能研究
调查发现，在各种土地利用方式中，退耕地有效贮水能力(964.45t/hm2)最好，不同坡向间的土壤平均有效贮水能力比较结果均为：阴坡(755.60t/hm2)＞半阴坡(742.57t/hm2)＞阳坡(436.85t/hm2)。无论哪种坡向，随着坡位下降，土壤的土层厚度逐渐加厚，土壤的贮水能力也基本上逐渐增大，但在中下坡或坡底，因为人为干扰出现异常。
在不同植被类型条件下的土壤稳定渗透速率中：虎榛子灌丛(1.9075mm/min)＞华北落叶松林地(1.4182mm/min)＞天然草地(0.9498mm/min)＞沙棘灌丛(0.4923mm/min)。由于人为干扰和植被共同作用的结果，不同坡位的土壤稳定渗透特性是中坡最好，下坡最次。不同土壤类型土壤的稳定渗透速率也是不同的，占流域面积最大的黑垆土的土壤稳定渗透速率最大。
利用4种模型对流域内土壤渗透特征的模拟结果表明，Horton公式模拟效果最好，适于模拟小流域的土壤渗透。另外通过分析还得到了土壤稳定渗透速率对非毛管孔隙度、石砾含量及总孔隙度的回归方程。
3.土壤水分动态及有效性
对流域内土壤水分的动态变化观测表明，流域内的土壤水分对降雨的响应同步性很强，依据各样点的土壤各层次在生长季节期间的水分动态特点将其划分为4个时期：土壤水分消耗期(5月中旬～6月下旬)、土壤水分消耗-积累期(7月上旬～8月中旬)、土壤水分消退期(8月下旬～10月中旬)和土壤水分稳定期(10月末以后)。降水季节变化和植物根系分布及其吸水特性的不同导致了土壤剖面各个层次含水率的差异，各层土壤的变异系数随土层深度的加深逐渐减小。依不同植被类型下土壤水分的垂直变化规律可将土层划分为4个层次：速变层(0～20cm)、活跃层(20～60)、相对活跃层(60～120cm)和相对稳定层(120cm以下)。
流域内土壤含水率空间差异很大。不同坡向平均土壤含水率大小依次是阳坡(15.43﹪)＜半阳坡(16.10﹪)＜半阴坡(17.85﹪)＜阴坡(22.13﹪)。不同土地利用类型的平均土壤重量含水率大小依次为阴坡杂灌丛(32.0﹪)＞半阴坡虎榛子灌丛(23.8﹪)＞退耕地(23.7﹪)＞阴坡华北落叶松林地(22.9﹪)＞半阳坡草地(21.8﹪)＞农田(马铃薯)(21.5﹪)＞云杉苗圃(20.9﹪)＞农田(小麦)(20.6﹪))＞阳坡草地(17.3﹪)＞半阳坡沙棘灌丛(16.5﹪)。研究结果表明，天然灌丛的水分条件最好，人工植被和农地水分状况要差些。而农地退耕后，土壤水分状况有所改善。
土壤水分有效性的研究结果表明，小流域内的典型植被类型下的土壤水分有效性多处于难效水甚至无效水状态。不同植被的土壤水分有效性排序为：天然草地＞半阴坡人工沙棘灌丛＞台地山桃人工幼林地＞阴坡华北落叶松人工林地＞半阴坡虎榛子天然灌丛＞半阳坡人工沙棘灌丛＞半阳坡天然杂灌丛＞半阴坡华北落叶松人工林地。
六盘山;土壤物理性质;土壤水分;土壤渗透特征;土壤水分有效性;生态环境
河北农业大学
硕士
森林培育
袁玉欣;于澎涛
2006
中文
S715
62
2007-05-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）