黃土高原人工灌木林地水分生產力與土壤干燥化效應模擬研究.pdf

1、在黃土高原半濕潤區(qū)、半干旱區(qū)和半干旱偏旱區(qū)，以土壤水分持續(xù)嚴重虧缺為特征的人工灌木地土壤干燥化現(xiàn)象正在日益嚴峻地威脅著黃土高原人工灌木林的正常生長。在野外灌木林地深層土壤濕度實地觀測基礎上，應用美國研制的水土資源管理與植物生產力定量評價模型——WinEPIC 3060模型，模擬研究了1971～2000年期間黃土高原半干旱和半干旱偏旱區(qū)人工檸條和沙棘灌木林地水分生產力和深層土壤干燥化效應，評價了人工灌木林地生產力的穩(wěn)定性，為黃土高原退耕還

2、林和植被恢復重建提供了科學依據(jù)。取得的主要研究進展如下： (1)在黃土高原半濕潤、半干旱和半干旱偏旱等3種類型區(qū)，11類灌木林地O～10m土層土壤濕度平均值為9.11％，除塬頂4年生沙棘林地外，其余10類灌木林地均已發(fā)生了土壤干燥化現(xiàn)象，平均土壤水分過耗量為485.0mm，平均土壤干燥化速度為47.7 mm／a。除林齡較短的灌木林地外，各類灌木林地在3m以下深層土壤濕度明顯低于荒草地和土壤穩(wěn)定濕度值，最大耗水深度接近或超過10m

3、。 (2)組建了延安、固原、海原等地WinEPIC模型逐日氣象要素序列數(shù)據(jù)庫、土壤剖面理化性狀數(shù)據(jù)庫和作物生長參數(shù)數(shù)據(jù)庫。檸條林地逐年生物量和根層有效土壤含水量的模擬值與實測值的相關系數(shù)分別為0.678和0.675，均達到極顯著水平，表明WinEPIC模型可以應用于黃土高原人工灌木林的水分生產力和土壤水分利用模擬研究。 (3)在1971～2000年模擬研究期間，延安、固原和海原檸條林地逐年生物量模擬值的平均值分別為0.4

4、7 t/hm<'2>、0.42t/hm<'2>和0.24t/hm<'2>，逐年生物量在9～14年生達到最大值后隨降水量年際波動呈現(xiàn)出劇烈波動性降低趨勢；延安、固原和海原沙棘林地逐年生物量模擬值的平均值分別為1.30t/hm<'2>、1.07t/hm<'2>和0.89t/hm<'2>，在8年生達到最大值后也呈現(xiàn)波動性降低趨勢。3地檸條和沙棘林地分別在10～12年生和6～7年生之后年干旱脅迫日數(shù)呈現(xiàn)逐年波動性上升趨勢。 (4)在19

5、71～2000年模擬研究期間，延安、固原和海原1～8年生檸條林地0～10m土層逐月土壤有效含水量模擬值在較高水平上呈現(xiàn)緩慢降低趨勢，9～13年生逐年劇烈降低，此后在較低水平上隨降水量變化而波動。1～13年生檸條林地0～10m土層土壤濕度逐年降低，土壤干層形成并逐年加厚，13～14年生時土壤干層厚度已經超過10m，此后2～10m土層土壤濕度保持相對穩(wěn)定的干燥化狀態(tài)。 (5)在1971～2000年模擬研究期間，延安、固原和海原1～4