紅壤坡地不同植被類型的干濕季土壤水分動態(tài)規(guī)律研究.pdf

1、我國熱帶亞熱帶的紅壤區(qū)降水分布不均，由此造成的水土流失和季節(jié)性干旱問題十分突出，嚴重制約了該區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展。紅壤坡地的土壤水分狀況影響農(nóng)林生態(tài)系統(tǒng)的功能，也是導致季節(jié)性干旱形成的原因。然而，近年紅壤坡地上植被的種植結(jié)構(gòu)改變對干濕季紅壤水分動態(tài)規(guī)律的影響機制還不清楚。本文研究干濕兩季紅壤坡地不同植被類型的土壤水分變化規(guī)律，為改善紅壤季節(jié)性干旱提供理論依據(jù)。
　　本研究在湖北省咸寧市賀勝橋鎮(zhèn)江里頭的一個典型紅壤緩坡地（坡地面積約1

2、3667 m2，坡長約136 m，平均坡度約4°，坡向正南，第四紀紅色粘土母質(zhì)）上開展，于2015年4月12日至2016年10月3日進行高頻連續(xù)定位監(jiān)測試驗。試驗設(shè)置在上坡、中坡、下坡三個坡位，植被類型分別是喬木（杉木）、小喬木（紅葉石楠）、作物（油菜），每個植被地塊中心埋設(shè)4個EC-5水分探針，分別監(jiān)測20、40、60、90 cm深度的土壤含水量(記錄間隔為30 min)，坡地自然降雨量監(jiān)測與土壤含水量同步。2016年3月12日（進入

3、濕季前）沿坡地縱向中心線，每個地塊均勻設(shè)置3～5個采樣點，采用烘干法測定土壤含水量。2016年4月21日，進行植物根系挖取及掃描試驗，獲取根長、根表面積、根體積等指標。得到以下研究結(jié)果:
　　(1)不同植被類型的土壤水分宏觀特征不同。2016年濕季水澇、干季干旱分別都比2015年嚴重。喬木的土壤儲水量在兩年之間幾乎無差異，但是2016年小喬木的土壤儲水量明顯降低，而作物的土壤儲水量明顯增加。2015年，小喬木40 cm深度在干季的

4、土壤平均含水量明顯相對濕季降低;喬木40 cm深度土壤平均含水量在兩季中都最小;作物60 cm深度土壤平均含水量在濕季最小。喬木淺層土壤水分在濕季的活躍程度（變異系數(shù)）較大且大于干季，而小喬木的各深度土壤水分在干季的活躍程度大于濕季。喬木干季60 cm深度和作物干季20 cm深度、濕季60 cm深度的土壤水分時間穩(wěn)定性較弱，但水分活躍程度較大。作物60 cm深度存在一個頻率較小、但又跨度較大的高含水量集中區(qū)域，尤其是在2016年的高含水

5、量區(qū)域明顯較大。
　　(2)不同植被類型的根系特征與吸水能力密切相關(guān)。喬木和小喬木在土壤40 cm深度的RLD（總根長密度）大于20 cm深度且最大，60、90 cm深度的RLD隨著土壤深度增加而減小;小喬木在不同土壤深度上的RLD都大于喬木，尤其是土壤40 cm深度;作物20 cm深度的RLD、RSD（總根表面積密度）、RVD（總根體積密度）都最大且隨土壤深度增加而遞減。在濕季，這三種植被的根系相對吸水率在土壤剖面上的變化特征與

6、細根根長量的分布特征基本一致。在2015、2016年的干旱期內(nèi)，喬木和小喬木的根系相對吸水率變化規(guī)律幾乎相同，二者在2016年干旱早期的根系相對吸水率下降不是很穩(wěn)定，而在干旱后期則緩慢趨于平穩(wěn)且其變化規(guī)律與2015年干旱階段一致，這主要與干旱持續(xù)時間長短有關(guān)。
　　(3)不同植被土壤20 cm深度的干旱強度和干旱程度的變化特征差異明顯。整體上，喬木的土壤干旱強度、干旱程度都隨著干旱天數(shù)的增加而增加，小喬木和作物的土壤干旱程度雖然在

7、兩年干旱期中都呈增加趨勢，但二者的干旱強度變化在兩年干旱期中有不同的表現(xiàn)，2016年的干旱強度大于2015年且總體呈下降趨勢。干旱期初始，喬木、小喬木的土壤干旱程度都大于作物，而在干旱過程中（除了2015年干旱期Ⅱ之外）的土壤干旱強度是作物＞小喬木＞喬木;作物和小喬木的表層土壤含水量在干旱過程中都較早降低到最小值，而喬木滯后。
　　(4)不同植被土壤水分—降雨的響應過程在不同降雨事件中表現(xiàn)不同。在大暴雨、暴雨事件下，喬木、小喬木和

8、作物的土壤水分—降雨的響應過程都主要受到優(yōu)先流（根系通道或地表裂縫）和壤中流（來自上坡的土壤水分補給）的共同影響，其中作物休閑期的表層土壤水分波動沒有喬木、小喬木劇烈。中、小雨事件對這三種植被土壤水分的影響相對減小，而作物種植期表層土壤水分對中雨的響應最明顯且迅速，含水量波動較喬木、小喬木更為劇烈。
　　因此，濕季，喬木和小喬木的土壤水分—降雨響應過程相似，但作物種植期的表層土壤水分波動比喬木、小喬木明顯，而休閑期恰好相反;干季，