不同地形部位林草地水土保持措施对土壤水分的影响研究_翟国爽.pdf

65 2022 年 第 12 期 黑 龙 江 水 利 科 技 No.12.2022 （第 50 卷）Heilongjiang Hydraulic Science and Technology （Total No.50）不同地形部位林草地水土保持措施对土壤水分的影响研究翟国爽（朝阳市建平县白山乡水利服务站，辽宁 建平 122406）摘 要：以辽西低山丘陵区红山小流域为例，通过测定试验样地 2020 年 4-10 月 0120cm土层的土壤含水率，探讨了林分密度对土壤含水量的影响及林草地土壤含水率随时间和土壤剖面深度的变化。结果表明：在 060m 近地表，随土层深度的增加不同地形部位林草地和不同密度的林地土壤含水量逐渐下降，深层土壤含水量变异系数小于表层，其中060cm 的变幅最明显；随土层深度和时间变化不同林分密度刺槐林土壤水分含量变化趋势相同，即高密度中密度低密度，060cm 之间中、低密度刺槐林的土壤水分差异较小，7-8 月份的含水量非常接近，以 20004000 株/hm2的中密度为该区域最优造林密度；随土层深度变化不同地貌部位草地和林地土壤含水量变化不同，坡面为草地林地，梁坡为草地林地(040cm)，40cm 以下林地略低于草地且相差不大，沟台为草地林地(020cm)，20cm 以下林地低于草地，红山小流域沟台适合种草，梁坡与坡面适合种树。关键词：地形条件；林分密度；土壤水分；林草地 中图分类号：S157 文献标识码：B文章编号:1007-7596（2022）12-0065-05 收稿日期 2022-11-16 作者简介 翟国爽（1 9 7 4-），男，辽宁朝阳人，工程师，研究方向为水土保持、水资源、河道、水 利工程施工、移民、农村饮水安全等。Effects of Soil and Water Conservation Measures on Soil Moisture in Forest Effects of Soil and Water Conservation Measures on Soil Moisture in Forest and Grassland in Different Terrain Locationsand Grassland in Different Terrain LocationsZHAI Guo-shuang(Water Conservancy Service Station of Baishan Township,Jianping County,Chaoyang City,Jianping 122406,China)Abstract:Taking Hongshan Small watershed in the hilly region of western Liaoning as an example,the effects of stand density on soil moisture content and the changes of soil moisture content with time and soil profile depth were discussed by measuring the soil moisture content in the 0-120cm soil layer of the test plot from April to October 2020.The results show:At 060m near the surface,with the increase of soil depth,the soil water content of forest and grassland in different terrain parts and forest with different density gradually decreased.The coefficient of variation of soil water content in deep layer was smaller than that in surface layer,and the variation of soil water content in 060cm was the most obvious.With the changes of soil depth and time,the soil moisture content of black locust forest with different stand densities had the same trend,that is,high density medium density low density.The soil moisture content of black locust forest with medium and low density within 060cm had little difference,and the water content in July and August was very close.The medium density of 20004000 plants/hm2 was the optimal afforestation density in this area.With the change of soil depth,the soil water content of grassland and woodland in different landforms changed differently.The slope was grassland DOI:10.14122/ki.hskj.2022.12.021 66 2022 年 第 12 期 黑 龙 江 水 利 科 技 No.12.2022 （第 50 卷）Heilongjiang Hydraulic Science and Technology （Total No.50）为恢复辽西低山丘陵区的生态植被，在这一地区国家先后启动了防护林建设、退耕还林草和天然林防护等一系列生态工程1。工程措施、农业耕作措施和植被措施被称为三大水保措施，措施的实施会给土壤水分的静态分布和动态过程造成影响，反之土壤水分的动态变化和分布特征也会影响水保措施的实施及效益2。目前，中国研究土壤水分受水保措施影响的较多，主要侧重于不同林、草地及林分密度的对比分析，而系统探讨不同地形林草地特别是辽西低山丘陵区人工刺槐林土壤水分的还较少。自然条件下，在植被、地形、土壤及气候的共同作用下土壤水分表现出很强的尺度效应和显著的时空异质性，地表形态水分的动态过程和静态分布的改变会导致土壤含水率发生变化3-6。从垂直剖面上，受植被根系吸收、蒸腾、土壤蒸发、降水、气温等外界环境的共同影响，不同植被类型土壤含水量表现出不同的变化特征。近年来，国内许多学者广泛研究了不同用地方式下黄土丘陵区土壤水分的动态变化、效应影响等，并提出降水等大气属性是影响大尺度上土壤含水量空间异质性的关键因素，而小尺度范围内土壤含水量的主控因素有土壤理化性质、土地利用类型、植被、地形条件、有机质含量等7-10。在诸多因子综合作用下土壤水分的时空异质性极其显著，土壤水分的时空异质性受植被、土地利用、坡位、坡度、坡向、降雨、温度等影响显著11。鉴于此，文章结合相关研究成果，以辽西低山丘陵区红山小流域次生草地和高、中、低密度人工刺槐林的土壤水分观测为依据，全面考虑大面积退耕还林这一植被治理措施的林分密度及草地、林地等不同用地方式的土壤水分特征，并提出不同地形部位的适宜种植密度和植被类型，为合理配置该区植被措施提供一定支持。1 试验区概况试验区设于辽西低山丘陵区红山小流域，属辽河中下游，介于E11933571193826、N41 51 49 41 55 10之间，流域总面积 21.66km2，海拔高程 669 971m。流域属大陆性季风气候，日照时数 2858h，无霜期 129d，平均气温 8.3，降水量 433mm/a，降水年季间变化大且年内分配不均匀，多集中在 7、8、9 月，蒸发量1823mm/a，相对湿度 53%，日照充足，雨热同期，有沟谷、沟台、梁坡和坡面。流域内以人工林为主，树种主要有沙棘、荆条、棉槐，刺槐等，经济林主要有山杏，林木成材率较低，草种以狗尾草、沙打旺、胡枝子、马蔺草、蒲公英、燕麦草、披碱草等为主，林草覆盖率 40.71%。2 研究方法2.1 样地设置2020 年 4-10 月在建平县红山小流域林地进行试验，将试验区内 10 个林地样地按前期林分结构调查结果划分成低、中、高 3 个密度等级，所对应的种植密度 10002000 株/hm2、20004000 株/hm2、4000 株/hm2。样地信息统计表，见表 1。表 1 样地信息统计表编号 植被类型 地形部位 恢复年限/a密度/株(hm2)-1覆盖度/%1#刺槐林梁坡3035402#刺槐林坡面2521103#刺槐林坡面207804#刺槐林坡面2015005#刺槐林沟台1552006#刺槐林梁坡3038607#刺槐林坡面2012208#刺槐林坡面2016509#刺槐林坡面20101010#刺槐林梁坡15158011#草地坡面309012#草地梁坡308813#草地沟台3092在流域内沟台、梁坡、坡面三种地表形态上设 woodland,the beam slope was grassland woodland(040cm),the woodland below 40cm was slightly lower than grassland and the difference was not much,the gully platform was grassland woodland(020cm),and the woodland below 20cm was lower than grassland.The gully platform in Hongshan small watershed was suitable for planting grass.Beam slope and slope are suitable for planting trees.Key words:topographic condition;stand density;soil moisture;forest lawn cemetery 67 2022 年 第 12 期 黑 龙 江 水 利 科 技 No.12.2022 （第 50 卷）Heilongjiang Hydraulic Science and Technology （Total No.50）置 3 个草地和 4 个林地，各样地土壤利用土钻采样法分层取样并测定含水率。分层范围为 010cm、1020cm、2040cm、4060cm、6080cm、80100cm、100120cm，土 层 总 深 度 0120cm，为保证数据精度，在自然无人为扰动情况下每层随机选取上、中、下 3 个采样点。烘箱温度108110，各土壤样品烘 8h 至恒重，测定含水量并取算数平均值，含水率=(湿土质量-烘干土质量)/烘干图质量 100%。2.2 数据处理试验采用 Excel 2012、Origin 2019 软件进行数据分析和图形绘制，应用 SPSS 软件计算单因素方差，以此反映不同林分密度刺槐林地和不同水土治理方式的土壤水分含量差异。3 结果与分析3.1 不同林分密度刺槐林地土壤含水量1）土壤水分随土层深度的变化。不同土层深度的土壤含水量变化，见图 1。结果显示：人工刺槐林地土壤水分在高、中、低 3 个密度等级上的变化趋势基本相同，随土层深度增加(060cm 近地表)土壤含水量逐渐减小，其中040cm内变幅较大，4060cm 内变幅趋于平缓；60cm 处土壤