坝上高原不同植被类型覆盖下土壤水分含量对降雨的动态响应

作     者：党毅 王维 张永娥 王渝淞 丁兵兵 樊登星 贾国栋 余新晓 董俊杰 Dang Yi;Wang Wei;Zhang Yonge;Wang Yusong;Ding Bingbing;Fan Dengxing;Jia Guodong;Yu Xinxiao;Dong Junjie

作者机构：北京林业大学国家林业与草原局水土保持重点实验室北京100083 北京林业大学水土保持学院首都圈森林生态系统国家定位观测研究站北京100083 北京林业大学水土保持学院首都圈森林生态系统教育部野外科学观测研究站北京100083 中铁第五勘察设计院集团有限公司北京102600 中国水利水电科学研究院泥沙研究所北京100038 中交天津航道局有限公司天津300461 

基　　金：国家重点研发计划(2022YFF1302502-03) 

出 版 物：《北京林业大学学报》 (Journal of Beijing Forestry University)

年 卷 期：2023年第45卷第5期

页      码：106-118页

摘      要：【目的】土壤水是连接大气降水、地表水、地下水的关键因子,在地表径流、降雨入渗和植被蒸腾等生态水文过程中发挥重要作用。分析坝上高原地区不同雨量降雨事件中各植被类型覆盖下土壤水分含量动态响应过程及差异,将有助于深入探讨该区土壤水分含量的补给效应特性,对优化区域植被结构具有十分重要的理论及现实的意义。【方法】选取河北省张北县草地、柠条灌木林、杨树乔木林为研究对象,通过监测2019年4-10月连续土壤水分含量和降雨数据,分析不同植被类型覆盖下土壤水分含量对大小降雨事件的动态响应过程及差异。【结果】(1)研究区主要降雨事件由小雨和中雨构成,但主要降雨量由大雨提供。小雨和中雨发生次数占比为81.58%,其贡献的降雨量仅占年总降雨量42.66%;大雨发生次数占比仅为18.42%,却提供了年总降雨量的57.34%。(2)4-10月杨树乔木林土壤水分含量均值显著高于草地(P柠条灌木林(12.63±0.93)%>草地(10.67±2.77)%,土壤水分含量变异系数均值呈柠条灌木林(26.22%)>杨树乔木林(20.51%)>草地(13.89%),均为中等强度变异。(3)草地20~40 cm土层的土壤水分含量显著高于0~20 cm及40~100 cm的4个土层(P<0.05);柠条灌木林在20~40 cm和80~100 cm土层之间、0~20 cm和40~60 cm之间均不存在显著差异,且20~40 cm和80~100 cm土层土壤水分含量均显著高于其他3层(P<0.05);杨树乔木林80~100 cm土层的土壤水分含量显著高于其他4个土层(P<0.05)。(4)在不同雨量降雨作用下,除某些特殊情况外,柠条灌木林对降雨响应的各指标常与其他两种植被类型呈显著差异(P<0.05)。各植被类型覆盖的土壤水分含量开始响应速度均值、补给量均值、补给速率均值为柠条灌木林最大而杨树乔木林最小。小雨、中雨只能使3种植被类型0~20 cm土层做出响应,补给较为有限;而大雨作用下草地响应土层为0~60 cm,乔、灌木均为0~80 cm。3种植被类型覆盖下土壤水分含量响应速度、达峰速度、补给量、补给速率均随着土壤深度增加而变弱,上层土壤对于降雨的响应总是快于且幅度大于下层土壤。【结论】在当前降雨条件下,柠条灌木林对降雨响应最为敏感且响应效应最为强烈,而杨树乔木林响应速度最慢且响应效应最弱。此外,只有在大雨作用下,3种植被类型所覆被的中下层土壤水分含量才会得到明显的响应与补充。本研究结果为该地区未来营造防护林过程中改变重乔木轻灌木的传统观点,合理调整灌木比重,实现生态水文功能的整体提高等提供了一定的科学依据。

主 题 词：土壤水分含量 降雨 植被类型 坝上高原 

学科分类：0907[农学-草药学] 08[工学] 0829[工学-安全科学与工程类] 09[农学] 0903[农学-动物生产类] 090301[090301] 

核心收录：

D　O　I：10.12171/j.1000−1522.20220220

馆 藏 号：203121928...