黄土高原荒溪近自然治理的土壤-植被水文生态作用研究

Vegatation is critical for soil and water control in Loess hilly and gully region which decided by soil water. It has an important theoreotical and practical significance to study on soil-vegetation hydrological effecting mechanism and characterizing reasonably their dynamic relationship for soil and water control in this region, which was a hot problem in Eco-hydrology on the Loess Plateau. Our study select a new soil water and conservation measure of torrent near-natural control which was recognized and accepted by domestic soil and water conservation research field as the object, with the purpose of clearing the soil water balance effect and revealing the effecting mechanism analysed from soil water infiltration and evapotranspiration. Furtherly analyzing the coupling eco-hydrological relationship between soil and vegetation with soil water and vegetation dynamic characteristics and comparing with the one with no near-natural control measurement aimed at providing scientific basis for sustainable soil and water management and control planning in this region.

植被是黄土丘陵沟壑区水土流失治理的关键，而土壤水分起到了决定性作用，深入研究土壤-植被之间的水文生态效应影响机制及合理表征二者之间的动态关系，对该地区水土流失治理具有重要的理论和实践意义，也是黄土高原流域生态水文学研究中的热点问题。因此，本研究拟选取荒溪近自然治理这一逐渐被我国水土保持领域所认识的新的水土保持措施为研究对象，旨在明晰荒溪近自然治理对土壤水分平衡状况的影响，从土壤水分入渗与植被蒸散两方面进一步揭示荒溪近自然治理对土壤水分平衡状况的影响机制，进而综合土壤水分与植被生长动态变化的耦合关系表征该模式下的土壤-植被水文生态作用，并进行对比分析，为该地区制定可持续水土流失治理与水土资源的科学管理对策提供科学依据。

土壤水分是黄土丘陵沟壑区小流域水土流失综合治理中植被恢复的关键因素。本研究选取了位于山西东部寿阳县的黄土丘陵沟壑区三眼井小流域作为研究对象，在小流域尺度土壤水分剖面调查的基础上，选取了沟道中不同土地利用类型和植被条件下的地块开展了径流小区土壤水分定位观测，通过对比研究初步分析了近自然治理条件下荒溪的土壤水分平衡状况及影响机制。 .综合聚类分析将该流域雨季前和雨季后的土壤水分剖面分为9种类型，以高土壤含水量且从上到下较为稳定的变化趋势这种类型居多，多为位于沟道内的梯田，林地尽管分布在沟道中但其土壤剖面为低土壤水分含量且下降或稳定趋势的类型，不存在低土壤水分含量且剖面成增加趋势的类型。多元回归分析和聚类分析结果均表明该流域土地利用类型对土壤水分剖面分布特征具有显著影响，各层土壤平均含水量从高到低依次为梯田>退耕地>荒草地>林地；沟谷地的平均含水量高于梁上；坡度与土壤含水量呈显著负相关关系，坡向和汇流累积量对各层的土壤水分含量均没有显著影响，海拔只对雨季后的土壤水分有显著影响。.雨季初到雨季末，沟道中的荒草地和林地的土壤水分入渗深度最大达到甚至超过了300cm，剖面土壤水分变化均为正平衡；而沟道中的玉米地和退耕地的土壤水分入渗深度则较浅，退耕地在100-300cm土层的土壤水分变化甚至出现了负平衡现象；雨季降水对林地的土壤水分补充量最大；沟道中上方来水对雨季土壤水分的变化没有明显影响，这与小流域土壤水分多元回归分析结果显示的汇流累积量对剖面土壤含水量没有显著影响的结果一致，可能与该地貌类型的沟道坡度较小，且沟道两侧多为陡坡，以及梯田的层状分布和微地形降低了上游来水量，使其对土壤水分入渗的影响较小导致。另外，由于不同土地利用方式的植被根系分布、地表覆盖以及地上生物量分布和植被生长期的差异，使得降水的入渗、土壤蒸发以及植被蒸腾耗水产生很大区别，因此加大监测频率和增加雨季前后两个月的土壤水分动态监测，以及选取与土壤水分相对应的植被生长效应指标，通过对比沟道中不同土地利用方式下的剖面土壤水分动态及其平衡特征，将更有助于揭示荒溪近自然治理的土壤水分特征及影响机制，为更加合理征其土壤-植被的水文生态效应提供基础。