黃土丘陵區(qū)流域土壤水資源變化與消耗-補(bǔ)償模式研究.pdf

1、黃土高原是世界上水土流失最嚴(yán)重的地區(qū)，也是我國(guó)水土保持和生態(tài)建設(shè)的重點(diǎn)區(qū)域。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，國(guó)家在黃土高原地區(qū)先后開(kāi)展的一系列生態(tài)建設(shè)工程對(duì)植被恢復(fù)和水土流失治理起到了積極作用，同時(shí)改變了土壤水的賦存方式及時(shí)空分布特征。本研究以黃土丘陵區(qū)王茂溝小流域?yàn)檠芯繉?duì)象，運(yùn)用水文學(xué)、水土保持學(xué)、地貌學(xué)、生態(tài)學(xué)等學(xué)科理論知識(shí)，釆用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、定位監(jiān)測(cè)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、空間分析和數(shù)值模擬等研究方法，系統(tǒng)分析了不同生態(tài)建設(shè)措施下王茂溝流域土壤水的時(shí)空分

2、布特征、時(shí)間穩(wěn)定性特征，估算了不同生態(tài)建設(shè)措施下王茂溝流域土壤水分植被承載力大小，闡明了不同生態(tài)建設(shè)措施對(duì)土壤水的消耗與補(bǔ)償作用，以期為黃土高原生態(tài)建設(shè)和流域土壤水資源利用提供科學(xué)依據(jù)。本文的主要研究結(jié)論如下：
　?。?）土壤含水量、土壤水資源量、土壤水資源虧缺度的時(shí)空變化特征
　　在不同生態(tài)建設(shè)措施下，王茂溝流域0-180cm土層的土壤含水量平均值大小依次為：壩地＞梯田＞草地＞林地。梯田、林地、草地土壤水資源量隨著土層深度

3、的增加而減小，而壩地土壤水資源量隨著土層深度的增加呈波動(dòng)變化趨勢(shì)。除壩地外，王茂溝流域不同生態(tài)建設(shè)措施下雨季后的土壤水均處于虧缺狀態(tài)，垂直剖面土壤水資源量變化和變異系數(shù)均隨土層深度的增加而降低。
　?。?）土壤含水量的時(shí)間穩(wěn)定性特征
　　梯田、林地和壩地8個(gè)土壤深度的土壤平均含水量時(shí)間序列，梯田和林地的土壤含水量隨土層深度增加呈現(xiàn)出的三種空間分布模式為：0-60cm逐漸增加、60-120c m逐漸降低、120-160cm逐漸

4、增加，而壩地的土壤含水量呈現(xiàn)出的3個(gè)空間模式為：0-60cm逐漸降低、60-120cm漸趨穩(wěn)定、120-160cm逐漸增加。梯田和林地0-20cm土層土壤含水量最低，而壩地40-60cm土壤含水量最低。不同生態(tài)建設(shè)措施下土壤含水量大小最佳代表性位置點(diǎn)隨土壤深度的變化而變化。不同生態(tài)建設(shè)措施下不同土層深度最佳代表性位置點(diǎn)的土壤含水量對(duì)流域各點(diǎn)該土層深度的平均土壤含水量具有較高的估算精度。生態(tài)建設(shè)措施類(lèi)型不同，則不同土層深度土壤含水量大小最

5、佳代表性位置點(diǎn)的位置及其土壤含水量大小均差異顯著。
　?。?）土壤水分植被承載力大小
　　根據(jù)土壤水分植被承載力估算結(jié)果，不同生態(tài)建設(shè)措施下的土壤水分植被承載力大小依次為：在一般生產(chǎn)水平和中等水分條件下，壩地（761g/m2·a）＞梯田（654 g/m2·a）＞草地（620 g/m2·a）＞林地（506 g/m2·a）；在最大生產(chǎn)水平與充分供水條件下，壩地（893 g/m2 a）＞草地（820g/g/m2·a）＞梯田（515

6、g/m2·a）＞林地（482 g/m2·a）。
　?。?）不同生態(tài)建設(shè)措施對(duì)土壤水的消耗-補(bǔ)償作用
　　2015年3月-2016年3月期間，不同生態(tài)建設(shè)措施下的土壤有效水含量均呈現(xiàn)“上升-降低-穩(wěn)定”的趨勢(shì)，即3月-7月為消耗期，8月-11月為補(bǔ)償期，12月-翌年3月為穩(wěn)定期。不同生態(tài)建設(shè)措施對(duì)壩地、梯田、林地和草地的全年土壤水的消耗與補(bǔ)償平均值分別為0.33％、0.27%、-0.26%、1.88%（正數(shù)為補(bǔ)償土壤水，負(fù)數(shù)為