晉西北不同植被類型土壤水分時空變化特征

郭 彪, 王尚義,, ?？〗? 史建偉, 古文婷, 梁海斌

(1.山西大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院, 山西 太原 030006；

2.太原師范學(xué)院, 山西 太原 030012； 3.山西大學(xué) 黃土高原研究所, 山西 太原 030006)

晉西北不同植被類型土壤水分時空變化特征

郭 彪1, 王尚義1,2,3, ?？〗?,3, 史建偉3, 古文婷3, 梁海斌3

(1.山西大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院, 山西 太原 030006；

2.太原師范學(xué)院, 山西 太原 030012； 3.山西大學(xué) 黃土高原研究所, 山西 太原 030006)

摘要：[目的] 對晉西北黃土丘陵區(qū)不同植被類型不同季節(jié)土壤水分的動態(tài)進行研究，為今后該區(qū)域植被建設(shè)過程中選擇適宜的樹種提供理論依據(jù)。[方法] 以山西省岢嵐縣西北黃土丘陵區(qū)不同類型植被和撂荒地為研究對象，以當(dāng)?shù)?類有代表性的植被(喬木類小葉楊林、灌木類沙棘林及撂荒地)為研究對象，系統(tǒng)地對旱季(4月)和雨季(9月)不同植被剖面土壤水分含量動態(tài)變化規(guī)律進行分析。[結(jié)果] 各林地旱、雨季的土壤水分含量9月均明顯大于4月，從土壤表層到600 cm深處呈現(xiàn)出先增加后減少再增加的變化趨勢；而干燥化程度由強到弱依次表現(xiàn)為：小葉楊>沙棘>撂荒地；將3種不同植被類型在0—600 cm深度的土壤水分利用情況分為3個層次：土壤水分的微弱利用層、利用層(過渡層)和穩(wěn)定層(調(diào)節(jié)層)。[結(jié)論] 晉西北黃土丘陵區(qū)在恢復(fù)重建植被的過程中，要調(diào)整土地利用利用結(jié)構(gòu)，改善喬木、灌木和草的比例，實現(xiàn)植被的多樣化，建立合理類型的混交林和復(fù)層林，分配好種群密度，構(gòu)建一個相對平衡的植物群落，保證植物耗水和環(huán)境供水處于平穩(wěn)的狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：黃土丘陵區(qū); 土壤含水量; 植被; 垂直分布; 土壤干層

晉西北黃土丘陵區(qū)處于中國干旱和半干旱的環(huán)境過渡帶，也是農(nóng)牧交錯的生態(tài)脆弱區(qū)。由于氣候干燥，降水稀少，蒸發(fā)強烈，水資源成為決定該區(qū)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)鍵因子，而土壤水分狀況決定著生態(tài)建設(shè)中植被的類型和結(jié)構(gòu)，是植物生長和恢復(fù)的主要影響因素[1-3]。其中降水是該地區(qū)土壤水分及作物生長需水的主要來源，然而降雨在季節(jié)分配上的顯著差異，使得土壤水分與季節(jié)降雨量的變化緊密相關(guān)[4]，并且與降雨的季節(jié)性變化規(guī)律基本一致[5]。在一年中，秋冬季是土壤水分緩慢累積階段、春末夏初是土壤水分強烈消耗階段，夏季則是土壤水分的波動階段[6]，而黃土高原大部分地區(qū)的植被土壤普遍存在干化問題，部分垂直深度甚至出現(xiàn)重度干層[7]。土壤干層形成的原因很多，包括植株密度大、降水較少、氣候暖干化和水土流失等[8-9],但人們普遍認(rèn)為干旱半干旱區(qū)的土壤干層是蒸發(fā)作用導(dǎo)致的,氣候干旱則是主要原因。因此，充分認(rèn)識各種土地利用條件下土壤水分變化狀況和水分利用情況，研究土壤水分垂直空間變異特征的干濕季變化，是科學(xué)利用土地資源和治理黃土丘陵區(qū)生態(tài)環(huán)境的前提[10]，對改善黃土高原土壤干層有重要的科學(xué)價值。

目前，國內(nèi)外已相繼開展了相關(guān)研究，?？〗艿萚11]對晉西北不同植被類型深層土壤水分問題進行了研究。李瑜琴[12]對人工植被的土壤干化問題進行了探討，研究表明，人工林可以將深層土壤水分利用到極限，從而形成“干層”，導(dǎo)致深層土壤完全失去對植物生長的水分調(diào)節(jié)功能[13-15]。然而，關(guān)于季節(jié)性降水對晉西北深層水分影響的研究卻很少。本文擬以山西省岢嵐縣高家會鄉(xiāng)羊圈會村西北黃土丘陵區(qū)不同類型植被和撂荒地為研究對象，對其0—600 cm垂直深度范圍內(nèi)的土壤水分動態(tài)變化規(guī)律、土壤干層等方面進行深入研究，并重點分析干濕季土壤水分的空間變異特征及形成的主要原因。由于研究區(qū)位于山西省岢嵐縣北川防風(fēng)固沙林區(qū)，靠近太原衛(wèi)星發(fā)射中心所在地，所以對該區(qū)人工林土壤水分利用狀況，土壤干層分布特征，降水的季節(jié)變化規(guī)律的研究尤為重要，為進一步探究晉西北黃土丘陵地區(qū)干濕季土壤水分、植物生長及空間變異相關(guān)性的影響等方面提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1　研究區(qū)概述

研究區(qū)地處山西省忻州市岢嵐縣高家會鄉(xiāng)羊圈會村，地理坐標(biāo)介于111.381°—111.382°E，38.461°—38.462°N。該區(qū)氣候?qū)僦袦貛Т箨懶约撅L(fēng)區(qū)，冬季寒冷少雪，春季干燥多風(fēng)，夏季炎熱，秋季天高氣爽，具有四季分明，光照充足，氣溫低，降水少，蒸發(fā)量大，無霜期短等特點。年平均降水量僅有493.2 mm，年際變化在251.6～816.2 mm，降水主要集中在夏末秋初，7—9月降水量占全年降水量的57%，春冬季降水量僅占全年降水量的11.7%。平均蒸發(fā)量為2 260.2 mm，年平均氣溫為6.2 ℃，≥10 ℃的年平均積溫為2 646.9 ℃，平均無霜期約為120 d，全年日照總時數(shù)為2 751.6 h。該區(qū)土壤為黃土狀淡栗褐土，土層較厚，坡面平緩[16]。

本文以撂荒地作為對照，主要針對岢嵐縣高家會鄉(xiāng)羊圈會村西北黃土丘陵區(qū)兩種林地進行研究。各樣地概況如表1所示。

表1　各樣地的基本情況

1.2　研究方法

采用野外調(diào)查與實驗室數(shù)據(jù)分析相結(jié)合，先在野外實地取得土壤樣品，然后在實驗室進行土壤水分含量的測定及分析。

1.2.1樣地的選擇由于土壤水分動態(tài)的變化，在一定程度上可以反映出該區(qū)植被對土壤水分的利用現(xiàn)狀，作用規(guī)律和強度。因此選擇了3類有代表性的植被進行比較，即喬木類小葉楊林，灌木類沙棘林及撂荒地。

1.2.2季節(jié)因素選擇由于研究區(qū)屬中溫帶大陸性季風(fēng)區(qū)，具有冬、春季寒冷少雪，干燥多風(fēng)；夏秋季炎多雨，全年降水集中在夏末秋初，7—9月降水量達全年降水量的57%，冬春季降水量只占全年降水量的11.7%。因此，選擇2013年4和9月作為冬春旱季與夏秋雨季研究的代表月份進行采樣。

1.2.3野外取樣在研究樣地內(nèi)，根據(jù)W形路線在距離植被基部1 m左右處布設(shè)取樣點，每一樣地布設(shè)3個取樣點，采用土鉆取樣，取樣深度為600 cm，取樣間距為10 cm。所取土樣裝入鋁盒內(nèi)，為避免水分散失，鋁盒用膠帶密封包裝，并遮光保存。

1.2.4樣品分析與數(shù)據(jù)處理實驗室分析采用烘干稱重法進行土壤水分含量測定，將樣品及時用分析天平稱重后，置于電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，在105 ℃高溫條件下，連續(xù)烘干24 h，達到恒重后稱重。

土壤含水量的計算公式為：

W=(g1-g2)/(g2-g)×100%

式中：W——土壤含水量(%)；g——鋁盒重量(g)；g1——鋁盒加濕土重(g)；g2——鋁盒加干土重(g)。

對于獲得的數(shù)據(jù)使用Excel軟件進行處理。

1.3　研究目的

(1) 了解不同植被類型林地0—600 cm垂直深度范圍內(nèi)的土壤水分動態(tài)變化規(guī)律。

(2) 重點研究旱、雨季土壤干層變異特征及形成的主要原因。

(3) 分析不同植被類型林地0—600 cm垂直深

度水分利用的分層情況。

2結(jié)果與分析

2.1　不同植被旱季、雨季土壤水分含量變化特征

土壤水分狀況受季節(jié)、地形、植被蒸騰、土壤滲透性、潛水水位等因素的綜合影響[17]，是生態(tài)系統(tǒng)中物理、化學(xué)和生物過程的主控因素之一，其量的大小、時空分布不僅決定著相關(guān)水文生態(tài)過程及效應(yīng)，還對生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量、生態(tài)—經(jīng)濟—社會耦合系統(tǒng)的發(fā)展具有重要影響。

為充分反映土壤水分季節(jié)間的變化，體現(xiàn)出不同類型植被在年際降水差異較大下的規(guī)律，將4和9月3種樣地同一深度土壤水分進行分析，比較土壤經(jīng)過旱季和雨季后不同地表植被土壤水分的變化情況，結(jié)果如圖1—2所示。

圖1　不同植被及撂荒地平均土壤水分含量比較

圖2　4和9月同一深度不同地表植被土壤水分的變化

因植被類型的不同，土壤水分的土壤垂直分布狀況也不同。從圖1中可以看出，各林地的土壤水分含水量表現(xiàn)為：撂荒地>沙棘>小葉楊。

小葉楊4月土壤平均含水量為9.38%，含水量的變化范圍在7.19%～12.64%，最小值和最大值分別出現(xiàn)在310與120 cm處；9月份土壤平均含水量為10.54%，含水量的變化范圍在6.98%~16.45%之間，最小值和最大值分別出現(xiàn)在350與170 cm處。

沙棘4月土壤平均含水量為9.48%，含水量的變化范圍在5.85%~12.61%之間，最小值和最大值分別出現(xiàn)在70與570 cm處；9月土壤平均含水量為10.74%，含水量的變化范圍在6.62%～15.76%，最小值和最大值分別出現(xiàn)在80與190 cm處。

撂荒地4月土壤平均含水量為13.25%，含水量的變化范圍在8.66%～17.19%，最小值和最大值分別出現(xiàn)在30 cm與350 cm處；9月土壤平均含水量為15.54%，含水量的變化范圍在7.05%～21.02%，最小值和最大值分別出現(xiàn)在10與350 cm處。

綜上分析可得，3種植被類型的土壤含水量9月均明顯大于4月，其中撂荒地差異最為明顯，相差2.29%。而小葉楊和沙棘因9月處于生長期，變化略小，分別為1.16%和1.26%。因小葉楊和沙棘的根系分布深度不同，4和9月其土壤含水量的最大值和最小值分布深度亦不同： (1) 小葉楊根系集中分布在150—250 cm土層深度范圍內(nèi)，由于植物生長消耗大量水分，4和9月土壤水分含量最低值處于根部以下310和350 cm，9月正處小葉楊迅速生長期，耗水增加，其土壤含水量最低值垂直分布深度比4月加深。另外，小葉楊4和9月的土壤水分含量最大值則分布在植物根系以上120和170 cm處，因夏季降雨量遠大于春季降雪融水量，所以，9月土壤水分下滲深度大于4月。(2) 沙棘的根系集中分布在50—120 cm土層深度內(nèi)，4和9月其土壤水分含量最低值處于根系繁密的70和80 cm土層深度處，土壤含水量受植物的生長和蒸散影響較大。4和9月最高值則分布在根部以下下570和190 cm處，分別受冬季土壤下層儲水和夏季降水入滲深度變化影響。(3) 撂荒地4和9月土壤含水量最低值處于表層30和10 cm土層深度處，并受外界降水和大氣溫度的影響明顯，而土壤水分含量最高值由于受到的外界影響因素相同，都處于350 cm處。

對研究區(qū)不同林地土壤含水量的測定分析表明(圖2)，小葉楊、沙棘和撂荒地在4和9月從土壤表層到600 cm深處總體呈現(xiàn)先增加后減少再增加的變化趨勢。

小葉楊在0—50 cm的地表土壤層之間，4月土壤含水量大于9月，這一土壤層，9月雖然為雨季，但因天氣干燥，日照強烈，土壤蒸發(fā)量大，表層土壤水分含水量較低；而4月經(jīng)過冬春旱季，雖然降水量少，但天氣溫低，蒸發(fā)量小，土壤含水量反而大于9月。在50—310 cm的土壤層之間，9月土壤水分大于4月，在這一土壤層，小葉楊9月經(jīng)過雨季，降水充裕，雨水下滲，土壤水分充足，在170 cm左右剖面土壤含水量達到頂峰，而170 cm以下，因為夏秋季節(jié)正處小葉楊快速生長期，加之氣候炎熱，這一土壤層被樹木的生長和大氣的蒸騰消耗掉大量的水分，土壤水分下滲緩慢降低；而4月氣候寒冷，樹木停止生長，大氣蒸散量少，然而經(jīng)過冬季少量降雪，融化下滲，土壤水分含量在120 cm達到最高值，之后減緩。在310—600 cm的土壤層之間，9與4月基本相同，這一土壤層由于在降水入滲以下沒有水分補給，小葉楊根系不斷吸水的作用，形成比較穩(wěn)定的生物利用型的土壤干層。

沙棘在0—40 cm的地表土壤層之間，4月土壤水分略微大于9月，這一土壤層受季節(jié)因素明顯。而在40—380 cm的土壤層之間，9月土壤水分大于4月，在這一土壤層，由于沙棘的根系集中分布于40—110 cm的土層中，9月土壤含水量受雨水下滲、植物的生長和蒸散影響較大，從110—240 cm的土壤含水層，除植物吸收和蒸散作用后，雨水下滲深度逐漸達到最大值，在240—380 cm之間因補給深層土壤水分減弱，趨于平緩。而4月樹木處于生長停滯期，大氣蒸散量少，這一土壤層中，含水量變化不大。在380—600 cm的土壤層之間，9月沙棘林根系水分的吸收，底層土壤水分向上運移，因此整體上含水量略微低于4月。

撂荒地在0—80 cm的地表土壤層中，9月土壤水分小于4月，這一土壤層，撂荒地受季節(jié)性降水、大氣溫度和蒸散等外界因素影響明顯。在80—600 cm的土壤層之間，9月土壤水分明顯大于4月，這是因為9月為雨季，降雨量大，降水入滲強烈，加上氣溫高，土壤水分運移明顯；4月氣候干旱，但氣溫低，大氣蒸散量更少，水分入滲率低。

2.2　不同植被土壤干層的垂直分布

何福紅等[18]對黃土高原溝壑區(qū)土壤干層進行分級，認(rèn)為含水量在12%~14%為輕度干層，含水量在10%～12%為中度干層，含水量在10%以下為嚴(yán)重干層。依此對該研究區(qū)內(nèi)各試驗地塊的不同土層進行土壤干層劃定，可以看出3種不同類型的土地干層分級，結(jié)果如表2所示。

從表層土壤看，4月撂荒地0—50 cm為中度干層、50—110 cm為輕度干層，沙棘地0—120 cm為嚴(yán)重干層，小葉楊地0—100 cm為中度干層；9月撂荒地0—40 cm為嚴(yán)重干層，40—60 cm為中度干層，60—130為輕度干層，沙棘地0—90 cm為嚴(yán)重干層，90—130 cm為中度干層，小葉楊地0—80 cm為中度干層，80—110 cm輕度干層。這是因為撂荒地表層土壤干層變化影響因素單一，主要受降雨和蒸發(fā)因素影響，隨著深度的增加干燥化程度降低。沙棘相比小葉楊冠幅較小，受外界影響相對明顯，加之根系的分布深度集中于0—100 cm左右，因此兩個月份表層土壤均為嚴(yán)重干層。小葉楊表層土壤在4月蒸發(fā)緩慢，均為中度干層，9月蒸發(fā)強烈，但降雨充分，隨著深度的增加到80—110 cm干燥化程度減緩為輕度干層。

從中部土壤層看，4月撂荒地110—210 cm為中度干層，210—260 cm為輕度干層，沙棘地120—180 cm為輕度干層，180—260 cm為中度干層。小葉楊地100—200 cm為輕度干層，200—260 cm為中度干層。9月份撂荒地130—180 cm為中度干層，180—210 cm為輕度干層。沙棘地130—140 cm為輕度干層，140—240 cm無干層。小葉楊地110—230 cm為無干層，230—260 cm為輕度干層。在這一土壤層，3種不同類型的土壤干層影響因素較多且復(fù)雜，但其各自的植被類型又有不同的規(guī)律：4和9月的撂荒地因季節(jié)降雨差異，水分下滲深度不同，隨著深度增加而干燥化程度減小。沙棘地在4月經(jīng)過冬春旱季，除少量降雪補給外，植物生長水分主要補給方式為地下水的向上運移，因此180—260 cm范圍內(nèi)出現(xiàn)重度干層。9月經(jīng)過雨季雨水充分補給，140—240 cm范圍內(nèi)出現(xiàn)無干層現(xiàn)象。小葉楊地4和9月份的整體趨勢因根部吸收，水分運移，出現(xiàn)隨著深度的增加干燥化程度也逐漸增強。

表2　不同植被及撂荒地土壤干層的分級

從下層土壤層看，4月撂荒地260—600 cm無干層現(xiàn)象，沙棘地260—370 cm為嚴(yán)重干層，370—510 cm為中度干層，510—600 cm輕度干層。小葉楊地260—360 cm為嚴(yán)重干層，360—600 cm為中度干層。9月撂荒地210—600 cm無干層現(xiàn)象。沙棘地240—280 cm為輕度干層，280—600 cm中度干層。小葉楊地260—300和380—600 cm為中度干層，300—380 cm為嚴(yán)重干層。4和9月撂荒地底層土壤受外界因素影響較小，出現(xiàn)無干層現(xiàn)象。而沙棘林地和小葉楊情況相同，4月植物生長緩慢，隨著深度的增加土壤干層減輕，9月植物正處于生長旺盛期，隨著雨水下滲深度減少，底層土壤水分向上補給，出現(xiàn)中度甚至嚴(yán)重的土壤干層。小葉楊地的土壤干層深度和嚴(yán)重程度都遠遠大于沙棘地。

總之，由于植被類型的差異，其根系分布深度和密度也不相同，加之不同植被的蒸騰量和土壤的蒸發(fā)量不同，所以引起的土壤干燥化程度與土壤的干層深度也不盡相同，總體上看主要表現(xiàn)為：小葉楊>沙棘>撂荒地。由此可見，在以后的生態(tài)環(huán)境建設(shè)中，應(yīng)充分考慮不同植被土壤干層的空間分布特征，選擇合適的樹種，為晉西北黃土高原區(qū)的植被恢復(fù)重建和土地合理利用做出正確的規(guī)劃。

2.3　不同植被土壤水分分布分層的定量分析

依據(jù)王孟本等[19]用標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)對黃土高原土壤的水分坡面進行層次劃分：標(biāo)準(zhǔn)差>1.5為活躍層(土壤水分微弱利用層)，1.5～1為次活躍層(土壤水分利用層)，<1為穩(wěn)定層(土壤水分調(diào)節(jié)層)，對3種不同類型的土壤用地垂直分布特征進行定量分析，結(jié)果如表3—4所示。

(1) 對4和9月的不同植被和撂荒地分別在各土層深度土壤水分含量進行定量分析比較表明，在4和9月的0—100 cm土層范圍內(nèi)各月表現(xiàn)為：平均含水量撂荒地>小葉楊>沙棘，標(biāo)準(zhǔn)差撂荒地>小葉楊>沙棘。這一土層為土壤水分的微弱利用層，土壤水分因受到自然條件的影響。如降水、溫度、水分狀況等，干濕變化顯著，受外界因素影響劇烈。該層水分在夏秋雨季迅速增加，但因溫度高，蒸發(fā)消耗更為明顯，在冬春旱季雖降雨量很少，但溫度低蒸發(fā)消耗相對小。這一土層對林木生長作用相對較小。

(2) 在4和9月的100—300 cm土層范圍內(nèi)各月表現(xiàn)。① 100—200 cm范圍。平均含水量：小葉楊>沙棘>撂荒地；4月標(biāo)準(zhǔn)差：撂荒地>沙棘>小葉楊，9月標(biāo)準(zhǔn)差：沙棘>撂荒地>小葉楊。② 200—300 cm范圍。4月平均含水量：撂荒地>小葉楊>沙棘。9月平均含水量：撂荒地>沙棘>小葉楊。4月標(biāo)準(zhǔn)差：撂荒地>小葉楊>沙棘。9月平均含水量：沙棘>小葉楊>撂荒地。這一土層為土壤水分的利用層(過渡層)。該層受到降水的下滲，植被蒸騰耗水和林地蒸發(fā)的影響，也和林地生長情況及林地儲水量有關(guān)，而土壤水分的多少直接影響植被的生長狀態(tài)。

表3　不同植被和撂荒地土壤水分的分布

表4　不同植被和撂荒地土壤水分剖面分布　cm

(3) 在4和9月的300—600 cm土層范圍內(nèi)各月表現(xiàn)。平均含水量：撂荒地>沙棘>小葉楊。標(biāo)準(zhǔn)差在300—400 cm范圍：沙棘>撂荒地>小葉楊；400—500 cm范圍4月為：小葉楊>撂荒地>沙棘。9月為：撂荒地>沙棘>小葉楊；500—600 cm范圍：撂荒地>沙棘>小葉楊。這一土層為土壤水分的穩(wěn)定層(調(diào)節(jié)層)：因根系的減少和蒸騰耗水的減弱，該層土壤水分變化不明顯，豐水年可以儲蓄水分，在欠水年可以向植被輸送水分。小葉楊在這一層土壤含水量很低，在9和4月的降水的臨界深度分別為360和380 cm，臨界深度以下已經(jīng)到凋萎濕度，存在明顯的干層，調(diào)節(jié)功能非常弱，因此只有在特別干旱的年份或者降水特別豐沛的條件下對根系的水分吸收有微弱的調(diào)節(jié)作用。

3結(jié)果與分析

本文對晉西北黃土丘陵區(qū)不同植被類型0—600 cm土層的土壤水分從橫向、縱向、定量分層3個方面進行細(xì)致研究，雖然國內(nèi)外對于不同植被土壤水分研究較多，但對相同地區(qū)不同類型植被土壤水分研究卻比較很少。首先，從橫向研究結(jié)論表明與李洪建等[5]對一般年份0—300 cm土層中土壤水分動態(tài)3個時段：春末夏初土壤水分消耗期，夏末秋初土壤水分蓄積期和秋末冬初水分消耗期的研究結(jié)果相類似；土壤的干、濕季與氣候的干、濕季相一致，3種不同類型植被的土壤含水量雨季均明顯大于旱季。其次，從縱向方面對不同類型植被土壤干層的垂直分布進行細(xì)致分級、分層研究，在不同的土壤分層中不同植被土壤干層的級別也不盡相同，并且對相同植被類型在旱、雨季嚴(yán)重干層的范圍深度和運移變化也進行了深度的剖析，這在國內(nèi)外研究較少。由于本文僅是對不同類型植被在4和9月兩個代表性季節(jié)的土壤水分時空變化的初步探討，所得研究結(jié)果還需作進一步證實，同時也希望通過該研究能為該區(qū)域的植被恢復(fù)重建及其人工林管理提供一定的參考價值，來促進植被生態(tài)環(huán)境得到進一步的改善。

4結(jié) 論

(1) 各林地的土壤水分含量在4和9月都表現(xiàn)為：撂荒地>沙棘>小葉楊。并且3種植被類型的土壤含水量9月均明顯大于4月，呈現(xiàn)出從土壤表層到600 cm深處總體趨勢先增加后減少再增加的變化趨勢。

(2) 因植被類型的差異，其根系分布深度和密度也不相同，加之不同植被的蒸騰量和土壤的蒸發(fā)量不同，所以引起的土壤干燥化程度與土壤的干層深度也不盡相同。研究區(qū)不同植被土壤干燥化程度由強到弱排序依次為：小葉楊>沙棘>撂荒地。

(3) 根據(jù)3種不同類型的土壤水分垂直分布特征，將其土壤水分利用規(guī)律從0—600 cm大致分為3個層次：0—100 cm為土壤水分的微弱利用層(活躍層)，100—300 cm為土壤水分的利用層(過渡層)，300—600 cm為土壤水分的穩(wěn)定層(調(diào)節(jié)層)。

(4) 土壤干層的形成，在一定程度上會削弱土壤的供水能力，影響植被的生長，從而導(dǎo)致土壤理化性質(zhì)發(fā)生變化，降低土壤的質(zhì)量，使得土壤緊實度增加和土壤表層板結(jié)，甚至?xí)绊懙降叵滤幌陆?。因此，在以后的生態(tài)環(huán)境建設(shè)中，應(yīng)考慮到土壤干層的時空分布特征，調(diào)整土地利用利用結(jié)構(gòu)，改善喬木、灌木和草的比例，實現(xiàn)植被的多樣化，建立合理類型的混交林和復(fù)層林，分配好群落密度，構(gòu)建一個相對平衡的植物群落，保證植物耗水和環(huán)境供水處于平穩(wěn)的狀態(tài)，使得晉西北黃土丘陵區(qū)的植被群落能夠穩(wěn)定地可持續(xù)地發(fā)展，為植被恢復(fù)重建和土地合理利用提供科學(xué)的理論依據(jù)。

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Characteristics of Soil Moisture Variation Under Different Vegetation Types in Northwestern Shanxi Province

GUO Biao1, WANG Shangyi1,2,3, NIU Junjie2,3, SHI Jianwei3, GU Wenting3, LIANG Haibin3

(1.CollegeofEnvironmental&ResourceSciences,ShanxiUniversity,

Taiyuan,Shanxi030006,China; 2.TaiyuanNormalUniversity,Taiyuan,Shanxi

030012China; 3.InstituteofLoessPlateau,ShanxiUniversity,Taiyuan,Shanxi030006,China)

Abstract：[Objective] Research on the dynamic characteristics of soil moisture under different vegetations in different seasons in loess hilly area of Northwest Shanxi Province in order to provide conferences for the selection of appropriate species of vegetation in this area in vegetation construction process.[Methods] This study takes the different types of vegetation and abandoned land in the Loess Hilly Area of Kelan County, Northwest Shanxi Province as the research subject. The author chose the three representative vegetation types in this area as the main object, which including Populus simonii as the representative of arbor, sea buckthorn as the representative of shrub, and abandoned land. The vertical dynamic variation of the soil moisture in the dry season(April) and rainy season(September) of these vegetation types from different surface was systematically analyzed. [Results] The soil moisture of the three vegetation types in September was significantly greater than in April, showing the overall trend was increased, then reduced and increased again from the depth of the surface to 600 cm. The order of soil moisture content of each woodland is: abandoned land> sea buckthorn> populus simonii. Soil dry layer standard of loess hilly region: mild dry layer, moderate dry layer and serious dry layer.[Conclusion] In the process of vegetation restoration and reconstruction in Northwest Shanxi Province, it is essential to adjust the structure of land utilization, improve the proportion of arbors, shrubs and grass, diversify the vegetation, establish a sustainable mixed and re-storied forests and a relatively balanced plant communities with rational population density, and to ensure the water supply by the environment and water consumption of the vegetation is in a stable state.

Keywords:loess hilly region; soil moisture content; vegetation; vertical distribution; soil desiccation

文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1000-288X(2015)01-0267-07

中圖分類號：K903

通信作者：?？〗?1968—)，男(漢族)，山西省嵐縣人，博士，教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事區(qū)域環(huán)境研究。E-mail：junjieniu@foxmail.com。

收稿日期：2014-03-04修回日期：2014-03-30

資助項目：國家自然科學(xué)基金項目“晉西北生態(tài)重建優(yōu)勢種林地土壤水分研究”(41171423)

第一作者：郭彪(1986—),男(漢族),山西省長治市人,碩士研究生,研究方向為區(qū)域環(huán)境。E-mail:1395935507@qq.com。