全 文 ：陕北黄土高原土壤干层的分布和分异特征 3
王　力1 ,3 3 3 　邵明安1 ,2 　张青峰3
(1 中国科学院水土保持研究所 ,黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室 ,杨凌 712100 ;
2 中国科学院地理科学与资源研究所 ,北京 100101 ;3 西北农林科技大学资源与环境学院 ,杨凌 712100)
【摘要】　以人工刺槐林为研究对象 ,经大量野外调查和数据分析 ,研究了陕北黄土高原土壤干层的分布状
况和分异特征. 结果表明 ,土壤干层在陕北黄土高原从南到北大范围内普遍分布 ,根据干化程度可分为 4
个类型区 :1)以宜君为代表的高原沟壑区南部 ;2)以富县、黄陵为代表的高原沟壑区北部 ;3)范围较广的丘
陵沟壑区 ,该区又可分为南、西、北 3 个小区 ,南区以延安、延长为代表 ;西区以吴旗、安塞为代表 ;北区以绥
德、米脂为代表 ;4)以神木为代表的风沙区. 受降雨量的影响 ,土壤干化程度具有明显的水平分异规律 ,即
随着降雨量从南到北的减少 ,干化程度亦随之加重 ;受海拔高度、降雨入渗能力的影响 ,土壤干化程度在小
范围的山地呈现明显的垂直分异规律 ,海拔愈高 ,干化程度愈严重 ;因土地类型的不同 ,土壤干化程度在局
地空间上呈现明显的分异规律.
关键词 　土壤干层 　土壤水分 　陕北黄土高原 　刺槐 　分布
文章编号 　1001 - 9332 (2004) 03 - 0436 - 07 　中图分类号 　S154. 1 　文献标识码 　A
Distribution and characters of soil dry layer in north Shaanxi Loess Plateau. WAN G Li1 ,3 ,SHAO Ming’an1 ,2 ,
ZHAN G Qingfeng3 (1 S tate Key L aboratory of Soil Erosion and Dryland Farming on the L oess Plateau , Insti2
t ute of Soil and W ater Conservation , Chinese Academy of Sciences , Yangling 712100 , China ;2 Institute of Geo2
graphical Sciences and N atural Resources Research , Chinese Academy of Sciences , Beijing 100101 , China ;
3 College of Resources and Envi ronment , Northwest Sci2Tech U niversity of A griculture and Forest ry , Yangling
712100 , China) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2004 ,15 (3) :436～442.
Based on a whole survey and detailed analysis in artificial Robinnia pseudoscacia forestland ,distribution and char2
acters of dry layer in soil were studied in north Shaanxi Loess Platea. The results showed that soil dry layer was
distributed universally from south to north in Loess Plateau ,which can be classified into four zones according to
the dryness :1) In southern gully zone represented by Ziwu Ridge and Huanglong Moutain in Yijun County ,the
soil dry layer was gentle ,so if the appropriate measures were taken and water2saving facility were available or in
water2abundant year ,the shortage of soil water coull be alleviated ;2) In northern gully zone represented by Fuxi2
an and Huangling County ,light soil dry layer occurs and was getting worse and we should pay close attention to
this ;3) In the large hill and gully zone ,serious dry layer appears ,it coull be subdivided into south ,west and north
plots. In south plot represented by Yanan and Yanchang County the dry layer was moderate ;in west represented
by Wuqi and Ansai County the dry layer was severe ;in north represented by Suide and Mizhi County the dry lay2
er was disastrous ; 4) In the windy sand zone represented by Shenmu County , since the precipitation decreased
drastically and seriously sandy ,very grave soil desiccation appeared. Also ,soil dryness showed apparent horizontal
differences with rainfall and the apparent vertical gradient in small hill area.
Key words 　Soil dry layer , Soil moisture , North Shaanxi Loess Plateau , Robinnia pseudoscacia , Distribution.3 国家重点基础研究发展规划项目 ( G2000018605) 、国家自然科学
基金重点项目 (30230290)和博士后基金资助项目.3 3 通讯联系人.
2003 - 03 - 24 收稿 ,2003 - 11 - 15 接受.
1 　引 　　言
土壤干化现象最早发现于 20 世纪 60 年代[8 ] ,
至 80 年代 ,黄土高原人工林草地普遍出现土壤干化
现象 ,而且越来越严重 ,干层厚度不断加深 ,从最初
的 2 m 发展到 10 m 深左右. 陕北半干旱区飞播沙打
旺草地 6～7 年生沙打旺的强烈耗水层达 8～10 m
左右 ,土壤水分出现极度负补偿状况[3 ] . 林草植被
和土壤的退化伴随着干层厚度的加深 ,形成大面积
的低效低产林 ,由此引起了人们的关注. 许多学者先
后调查研究了黄土高原典型林草植被下因土壤水分
亏缺而形成的干化层[1 ,2 ,4 ,7 ,9～11 ,13～15 ] ,提出了初步
的防治对策. 但总的来说 ,土壤干层的研究尚不深
入 ,许多关键的问题远没有得到研究和解决 ,研究尺
度也仅限于某些局部小范围地区 ,对黄土高原地区
范围内土壤干层的分布和严重程度等没有一个清晰
的图象 ,因而不能对干层的研究进行系统化. 刺槐在
陕北黄土高原广泛分布 ,是唯一南北都有生长的树
应 用 生 态 学 报 　2004 年 3 月 　第 15 卷 　第 3 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Mar. 2004 ,15 (3)∶436～442
种 ,面积大 ,种类齐全. 为此 ,在大量野外调查基础
上 ,以刺槐 ( Robi nnia pseudoscacia) 为研究对象 ,对
比分析陕北黄土高原从南到北的土壤水分亏缺状
况 ,以从整体上查明陕北黄土高原土壤干化问题的
严重程度和分布规律 ,为今后干层的深入研究提供
科学依据.
2 　研究地区与研究方法
211 　研究地区概况
研究范围为陕北黄土高原 ,位于我国黄土高原的中部
(34°45′～39°40′N ,107°28′～111°15′E) ,总面积约 1010 ×104
km2 .本区地处中纬度内陆 ,具有大陆季风气候特点. 区内的
北部和西北部属半干旱季风气候类型 ,中南部属暖温带半干
旱季风气候类型. 地势西北高 ,东南低 ,北部为风沙、滩地 ,中
部为陕北黄土丘陵沟壑区 ,南部为渭北高原沟壑区 ,海拔
800～1 500 m. 温度和降雨量从东南到西北递减 ,具有明显
的地域性差异. 东南部年均气温 815～12 ℃, ≥10 ℃年积温
3 000～4 000 ℃,无霜期 150～210 d ,年平均降雨量 500～
650 mm. 西北部气温干燥 ,年平均气温 7～9 ℃, ≥10 ℃年积
温 1 800～3 400 ℃,无霜期 110～170 d ,年平均降雨量 350
～500 mm.
212 　研究方法
21211 标准地调查 　调查人工刺槐林标准地位置、地形、地
貌、植被组成、群落类型等 ;按群落常规调查法进行各株树胸
径、树高等指标的记测 ,并对平均标准木作树干解析.
21212 土壤水分测定 　在标准地内用打土钻法进行取样 ,测
定人工刺槐林地的土壤水分含量 ,取样深度为 5 m ,取样时
间为 1999 年 6 月和 10 月 ,是一年中土壤水分变化最为活跃
的时期. 土壤水分含量的测定用 105 ℃烘干法 ,0～100 cm
以 10 cm 为一个层次 ,100～500 cm 以 20 cm 为一个层次 ,共
30 个层次.
3 　结果与分析
311 　土壤干层的分布范围
调查研究表明 ,陕北黄土高原的土壤水分生态
环境整体处于亏缺状态 ,从南部的森林带到北部的
草原带 ,都有严重程度不一的水分亏缺现象 ,土壤干
层的存在比较普遍. 本次调查的南端宜君 (表 1、2)
属于高原沟壑区南部 ,位于渭北旱原北部 ,大部分是
黄土覆盖的土石山地 ,林草资源丰富 ,梢林密布 ,林
地覆盖率达 59 % ,对涵养水源有重要作用. 受地形
和森林覆盖的影响 ,年降雨量较多 ,年均达 71015
mm.在降雨量较充分条件下 ,宜君土壤水分维持在
较高水平 ,基本没有形成亏缺 ;仅在一些立地条件较
差的梁峁坡地形成了轻微的水分不足现象 ,且大多
出现在浅层土壤 ,形成了临时性轻度干化层 ,如果辅
以合理和适当的节水整地措施或遇丰水年 ,干化现
象可以得到缓解. 继续往北的黄陵、富县为高原沟壑
区北部 ,亦为渭北旱原的一部分 ,位于宜君的北部 ,
地貌和生态特征上以高原沟壑为主兼有部分破碎塬
地. 由于降雨量减少 ,与宜君相比 ,黄陵和富县的土
壤水分亏缺较为严重 ,相应也出现了较为严重的干
化层. 此外 ,还包括旬邑、宜川、韩城等 12 个县 ,作为
陕北黄土高原的南缘 ,降雨量相对较高 ,森林覆盖率
也较高 ,在植被类型划分上属于森林带 ,土壤水分条
件相对较好 ,但也出现一定程度的土壤干化现象 ,且
表现为愈往西北愈严重的特点. 延安、安塞、吴旗、绥
德、米脂属于丘陵沟壑区 ,区内沟壑纵横 ,林草的覆
盖稀少 ,土壤抗侵蚀力差 ,加之暴雨频繁 ,形成了极
为严重的水土流失 ,是入黄泥沙的主要来源区. 为
此 ,该区土壤水分亏缺十分严重 ,有些地方林草地土
壤含水量经常性的处于低水平状态 ,甚至达到凋萎
湿度以下 ,形成了极为严重的干化层. 根据侵蚀程
度 ,陕北丘陵沟壑区可分为南、西、北三区 ,其土壤水
分亏缺状况有一定差异. 南部土地受侵蚀程度相对
较轻 ,以梁峁状丘陵为主 ,间有宽平谷地和残塬的地
区 ,包括延川、延长全部 ,延安的大部和宜川、安塞的
一部分 ,土地面积占全区的 2212 % ,年均降雨量
约 500 mm ,土壤水分亏缺较西、北二区程度要略
轻. 西区大致为 1 400 m 海拔高程与其它两区分界 ,
是地势高、气候冷凉的地区 ,为梁状丘陵 ,梁大沟深 ,
包括吴旗全部和志丹、安塞、定边、靖边大部或一部
分 ,土地面积占全区 3715 % ,年均降雨量约 480
mm ,土壤水分亏缺程度高于南区 ,低于北区. 北区
是水蚀最为严重、地形最为破碎的地区 ,包括绥德、
米脂、吴堡、子洲、清涧、子长的全部和佳县、神木、府
谷、榆林、横山的大部或一部分 ,土地面积占全区的
4013 % ,土壤水分亏缺最为严重 ,形成的土壤干化层
也最为历害 ,严重地影响了当地林草植被的生存和
发展. 继续往北为风沙区 ,主要为长城以北的大部分
地区 ,毛乌素沙地的东南缘 ,包括靖边、横山、榆林、
神木的大部或一部分. 该区为水蚀和风蚀的交错带 ,
土地沙化严重 ,水分亏缺极为严重 ,土壤干化极大地
限制了林草植被的生存 ,是陕北黄土高原生态环境
最为恶劣的地区.
312 　土壤干层的分布特征及地带性规律
31211 水平分布状况 　黄土高原地处我国湿润向西
北干旱区的过渡地带 ,属于半干旱半湿润区. 该区降
雨量偏少 ,地表水资源贫乏 ,大部分地区以雨养农业
为主 ,因此降雨量成为影响本区农林牧业发展最为
7343 期 　　　　　　　　　　　　　王 　力等 :陕北黄土高原土壤干层的分布和分异特征 　　　　　　　　　　　
表 1 　部分典型样地不同层次土壤平均含水量( %)
Table 1 Average soil moisture of different layers in some typical sample sites
地 名
Places
坡 向
Slope
含 水 量 Soil moisture ( %)
0～50 50～100 100～150 150～200 200～300 300～400 400～500 0～500
宜君县城边 Yijun 东南坡 Southeast 14137 11192 12124 11185 14139 13184 11177 12191
西北坡 Northwest 18127 14150 12157 14105 11152 14132 16185 14158
黄陵桥山 Huangling 东坡 East 9115 10163 9130 8172 8112 7127 8142 8180
西坡 West 9181 9181 10165 10165 9191 8185 8196 9181
富县任家台 Fu county 南坡 South 9145 7130 6177 6143 5169 8116 9126 7158
北坡 North 12159 9127 8176 8133 7173 8101 11181 9150
西坡 West 3 13150 9139 10111 9194 9116 10105 14105 10189
南坡 South 3 16176 9128 9185 10126 10143 9149 9191 10185
延安小崂山 Yan′an 东坡 East 5196 6178 7107 7193 9130 9158 9176 8105
西坡 West 9115 10110 10165 10107 11102 12141 11143 10169
安塞寺腰险 Ansai 南坡 South 2135 3132 3127 4125 4180 6131 6110 4134
北坡 North 3160 5122 6123 6153 6103 7151 5152 5181
吴旗铁边城 Wuqi 南坡 South 3138 3193 4117 3172 3175 3123 3181 3171
北坡 North 5147 7164 6190 5198 8129 8122 4165 6174
绥德辛店沟 Suide 南坡 South 3100 4111 4118 3190 3168 3174 4108 3181
北坡 North 4101 5174 6140 7129 6138 6141 8115 6134
米脂高西沟 Mizhi 南坡 South 2128 3115 3167 4125 4102 3171 4172 3169
北坡 North 2111 3149 3158 3198 3197 5108 4190 3187
靖边万亩林 Jingbian 南坡 South 3 3 6125 7124 8123 7123 6199 6106 2146 6135
北坡 North 3 3 8113 6195 7158 7149 10187 10104 11183 8198
神木六道沟 Shenmu 南坡 South 2109 3102 3145 3125 3171 3198 4151 3143
北坡 North 2101 3111 3145 3198 3182 4108 4160 31583 天然辽东栎林地 The forest land of natural Quercus liaot ungensis ; 3 3 人工柠条林地 The forest land of manmade Caragana Fabr. ;其余为人工
刺槐林地 The rest are the forest land of manmade Robinnia pseudoscacia .
表 2 　陕北黄土高原各区域概况及土壤干化程度
Table 2 Degree of soil desiccation and conditions of the all areas in Loess Plateau of north Shaanxi
区类
Types of area
范 围
Scope
地貌特征
Characters of
physiognomy
海 拔
Elevation
年均气温
Average
temperature
( ℃)
极端最低
温度 ( ℃)
Lowest
temperature
> 10 ℃积温
Accumulated
temperature
年均降雨量
Average
precipitation
(mm)
年日照
Annual
sunshine
(h)
无霜期
Free of
frost
(d)
沟壑密度
Gully denisity
(km·km - 2)
侵蚀模数
Erosion index
(t·km - 2·
yr - 1)
高原沟壑区
Gully area
宜君 Yijun 宜君、韩城的大部分地
区 ,及富县、黄陵、铜川、
白水、旬邑、淳化、耀县的
部分地区
属梢林覆盖的土石
山地
990～1800 710～917 - (2110～2613) 2500～2922 606～730 2383～2473 140～197 - -
富县、黄陵
Fuxian , Huangling
黄陵、富县、洛川、甘泉的
大部 ,宜川、宜君的一部
分
除有部分梢林覆盖
的土石山地外 ,主要
为高原沟壑区 ,兼有
部分破碎塬地
840～1500 818～912 - (2210～2517) 2960～3007 623～645 2487～2521 169～183 - -
丘陵沟壑区
Gully and
hilly area
南区 South 延川、延长全部 ,延安的
大部和宜川、安塞县的部
分 ,土地面积占全区的
2212 % 为梁峁状丘陵 ,南部有破碎的残塬 ,延河入黄处地势低下 500～1400 913～1010 - 2514 3207～3405 572～596 2445～2465 143～195 2～5 5000～10000
西区 West 吴旗全部和志丹、安塞、
定边、靖边大部或部分 ,
土地面积占全区 3715 % 区内梁峁状丘陵为主 ,坡缓谷宽 ,北部梁高沟深 ,梁间地多
为涧地
800～1800 718～810 - 2811 2837～2950 514～557 2342～2821 145～164 3～5 10000～15000
北区 North 绥德、米脂、吴堡、子洲、
清涧、子长的全部和佳
县、神木、府谷、榆林、横
山的大部或部分 ,土地面
积占全区的 4013 % 西北高 ,东南低 ,峁状丘陵为主 ,峁多梁窄 ,至黄河沿岸为狭谷丘陵 570～1400 910～916 - 3217 2855～3458 493～503 2608～3424 151～182 5～7 10000～30000
风沙区
Sandy area
长城以北的大部分地区 ,
为毛乌素沙地的东南缘 ,
包括靖边、横山、榆林、神
木的大部或部分
以沙地、沙丘为主 ,
间有草滩地
- - - - - - - - 500～15000
(风蚀 Wind erosion)
主要的气候因子. 受降雨量分布的影响 ,土壤水分状
况具有明显的水平分布[12 ]和垂直分布特征. 土壤干
层在本区随经纬度变化其干化程度呈现较明显的水
平地带性规律. 黄土区土壤水分含量受气候、土壤、
植被、地形及时间等因素的强烈影响 ,其土壤干化程
度的分布规律与上述因素密切相关. 需要特别指出
的是 ,黄土高原土壤水分的分布在地带性尺度上 ,只
有水平地带性 ,而没有垂直地带性 ,其海拔高程不足
以形成垂直方向上的地带性差异.
此外 ,由于黄土高原水土流失严重 ,地形被切割
的支离破碎 ,沟壑纵横 (沟长 ≥250 mm 的沟壑密度
高达 215～413 km·km - 2) ,坡地多 (坡度 ≥5°的坡蒂
占 80 %) [5 ,6 ] ,土地类型复杂多样 ,土壤水分状况局
地差异明显 ,因而土壤干化程度也有明显差异 ,即存
在局地空间上的分异.
陕北黄土高原的降雨量随纬度具有明显的变化
834 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　15 卷
规律 ,一般来说 ,从南到北随纬度的增加 ,降雨量渐
趋减少. 受此影响 ,土壤水分状况渐趋恶化 ,表现出
明显的地带性变化规律. 对陕北黄土高原从南到北
9 个代表性样点的实地调查表明 ,不论是农地、草地
或是林地 ,土壤水分状况的表层或深层储水都表现
为渐次减少的趋势 ,即土壤的干化程度逐渐严重 ,干
层厚度逐渐加深.
图 1 　陕北黄土高原 (从南到北)人工刺槐林地 (a) 和农田 (b) 的土壤
水分状况 (平均)
Fig. 1 Soil moisture of artificial Robinnia pseudoscacia forestland ( a)
and farmland ( b) in the typical sample sites of north Shaanxi Loess
Plateau(average) 1
A :宜君 Yijun ;B :黄陵 Huangling ; C :富县 Fuxian ; D :延安南 South
Yanan ; E :延安北 North Yanan ; F :寺腰险 Shiyaoxian ; G:安塞 Ansai ;
H :吴旗 Wuqi ; I :绥德 Suide ;J :米脂 Mizhi11) 0～100 cm ;2) 100～200
cm ;3) 200～500 cm.
由图 1 可以看出 ,人工刺槐林地土壤含水量从
南到北呈明显降低 ,土壤水分状况渐趋恶化. 以延安
为界 ,延安以北土壤水分状况极度恶化 ,土壤表层贮
水接近甚至低于凋萎湿度 ;而深层贮水也不容乐观 ,
严重危胁到植物的生存和生长. 这一规律与降雨量
从南到北的变化规律一致 ,从宜君到米脂 ,降雨量依
次从 71015 mm 减少到 48712 mm (表 3) .
通常 ,黄土高原年均降水量在时空分布上呈现
出以下特征 :1)年均降水的绝对量值较小. 黄土高原
属典型的大陆性季风气候 ,由于极地大陆气团非常
干燥且稳定 ,造成黄土高原冬季寒冷干燥 ,降水稀
少. 春季由于冬季风衰退 ,而较弱的太平洋暖湿气流
难以影响黄土高原 ,加之因冬季极地大陆气团长期
控制的影响 ,造成大气和土壤干旱明显 ,春旱现象严
重. 夏季黄土高原近地面处于大陆热低压槽的前部 ,
而高空则在副热带高压的影响和控制下 ,盛行太平
洋热带海洋气团 ,湿度较大 ,成为黄土高原降水的主
要来源 ,因而暖湿空气经冷空气的激发作用形成大
面积降水. 秋季暖湿的海洋气团南退 ,冷空气推进到
黄土高原 ,但因南退的暖湿海洋性气团受秦岭阻隔 ,
而变性大陆性气团侵入很快 ,结果形成较多的锋面
降水. 总的来说 ,黄土高原的年均降水量较低. 按照
以年降水 400 mm 划分干旱与半干旱区的标准 ,黄
土高原属于典型的从干旱区向半干旱区、半湿润区
的过渡区域 (表 3) .
2)年均降水量按照西南2东北走向自东南向西
北逐渐递减. 由于小气候的影响 ,降水的趋势线与地
形、植被等下垫面条件表现一致. 在土石山区 ,南部
子午岭、黄龙山等地 ,由于森林山地的水文效应 ,局
部降水较多.
3)年内分配极不均一. 黄土高原一年之中的降
水通常始于 3 月 ,至 6 月下旬得到加强 ,主要集中在
7～9 月 ,降水总量约占全年降水量的 60 %～80 %
(表 4) . 而冬季降水一般只占全年降水的 5 %左右.
同时 ,南北部各季节的降水量在全年降水中的所占
的比重也有所不同.
　　4)年际变化较大. 由于季风的影响 ,黄土高原的
降水变率较大 ,年相对变率平均在 20～30 % ,季节
降水的相对变率则多达 50～90 %. 4～6 月降水的不
稳定程度一般都大于 4～9 月. 丰水年的降水量往往
是枯水年的几倍 ,甚至十几倍 (表5) . 总的来说 ,降
表 3 　陕北黄土高原部分地区的年均降水量
Table 3 Annual average precipitation of some sample sites in north Shaanxi Loess Plateau
宜君
Yijun
黄 陵
Huangling
富 县
Fuxian
延安南
South Yanan
延安北
North Yanan
安 塞
Ansai
吴 旗
Wuqi
绥 德
Suide
米 脂
Mizhi
年均降雨量 (mm) 71015 58016 57617 54919 54919 49214 49513 48712 45017
Average precipitation
表 4 　绥德等三县年降雨量分配
Table 4 Distribution of annual precipitation about three counties
地点
Places
年降雨量
Annual precipitation
(mm)
5～9 月 May～Sptember
降雨量
Precipitation (mm)
占全年
Percentage ( %)
5～6 月 May～J une
降雨量
Precipitation (mm)
占全年
Percentage ( %)
7～8 月 J uly～August
降雨量
Precipitation (mm)
占全年
Percentage ( %)
绥德 Suide 503 39718 79 9518 19 22110 4319
延安 Yanan 572 44913 78 10813 19 25118 4410
吴旗 Wuqi 514 41617 81 9118 18 23313 4514
9343 期 　　　　　　　　　　　　　王 　力等 :陕北黄土高原土壤干层的分布和分异特征 　　　　　　　　　　　
水的年变幅为西北部大于东南部 ,而且降水越少的
地区其降水量的年际变化也越大.
表 5 　绥德等三县年降雨量极差
Table 5 Maximum difference of annual precipitation about three counties
地 点
Place
年最大降雨量 (mm)
Highest precipitation
年最小降雨量 (mm)
Lowest precipitation
相差倍数
Difference
绥德 Suide 27916 57710 211
延安 Yanan 87112 38013 113
吴旗 Wuqi 78715 32714 114
　　5)降水集中 ,多暴雨 ,强度大. 黄土高原的降水
在总量较小、时间分配不均的状况下 ,多以高强度暴
雨的形式出现 (表 6) . 据记载 ,榆林、兰州等地最大
月降水量超过 200 mm ,占年均降水量的 70 %以上.
至于短时期最大降水问题更加突出. 特大暴雨的出
现 ,无论是出现的时间还是出现的地点 ,均纯属一种
偶然现象 ,极难预测. 降水强度还反映在降水日数和
连续无降水日数上. 黄土高原多数地方的降水日数
均不足 100 d ,而连续无降水日数各地则均较长.
表 6 　绥德等三县一日最大降雨量及出现日期
Table 6 Maximum precipitation of a day and its date about three coun2
ties
地点
Place
一日最大降雨量 (mm)
Highest precipitation of a day
出现日期
Date
绥德 Suide 13310 19641716
延安 Yanan 9811 195818111
吴旗 Wuqi 8010 195818111
　　由于黄土高原特殊的气候条件 ,降雨量的多少
直接影响到土壤水分的高低 ;降雨特征也直接决定
了土壤水分的利用程度. 因此 ,陕北黄土高原降水的
时空特点对土壤水分的亏缺程度有明显的决定作
用.主要表现为 :1) 在年降雨量绝对值低的前提下 ,
土壤水分生态条件整体处于亏缺状态 ,土壤干层的
出现就是这一问题的直接反映 ;2) 降雨的不规则性
导致水土流失加剧 ,干旱问题趋于严重 ,植被耗水得
不到有效补偿 ,土壤储水恶化 ,最终形成了土壤水分
较难恢复的干化层 ;3) 降雨量的地带性变化规律明
显影响了土壤水分状况的变化. 不论是林地、农地
(图 2 和表 7)或是草地 (表 8) ,土壤水分状况不管是
表层还是深层储水 ,都表现为随降雨量减少渐次减
少的趋势 ,即从东南到西北 ,降雨量渐次降低 ,土壤
的干化程度逐渐严重 ,干层厚度逐渐加深.
31212 坡面的垂直分异状况 　陕北黄土高原大区范
围内的降雨量随海拔高度变化的关系较为复杂. 但
对于小范围内的山地而言 ,由于受入渗能力、土壤持
水性能等多种因素的影响 ,土壤水分状况基本表现
为随着高度的增加而逐渐恶化趋势. 由表 9 可以看
出 ,在其它条件相似情况下 ,一个坡面上土壤水分从
上到下依次减少 ,特别是 0～100 cm 内的浅层贮水 ,
坡下部的土壤含水量比坡上部的含水量多出近
4 % ,0～500 cm 内的贮水也多出了近 112 % ,说明坡
下部的土壤水分状况整体好于坡上部 . 这主要是因
表 7 　陕北黄土高原几个代表性样点农田的土壤含水量
Table 7 Soil moisture of farmland in some samples sites of north Shaanxi Loess Plateau
土层深度
Soil depth (cm)
宜君
Yijun
黄陵
Huangling
富县
Fuxian
延安南
South of Yanan
延安北
North of Yanan
安塞
Ansai
吴旗
Wuqi
绥德
Suide
米脂
Mizhi
0～100 13125 11198 10183 10163 8137 3179 3120 3156 2182
100～200 12135 10176 10136 9154 8150 4176 4199 4184 4166
200～500 13193 11192 10184 10155 9198 5174 5163 4184 4175
0～500 13118 11155 10168 10124 8195 4176 4161 4141 4108
表 8 　黄土高原各样地荒草坡土壤水分状况
Table 8 Soil moisture of undisturbed grassland in some samples sites of
north Shaanxi Loess Plateau
地点
Place
经度 (°)
Longitude
纬度 (°)
Latitude
土壤含水量 ( %)
Soil moisture
宜君城北 Yijun 3516 10910 1511
黄陵城南 Huangling 3518 10912 916
富县子午岭 Fuxian 3610 10913 1211
延安小崂山 Yanan 3615 10913 1212
吴旗铁边城 Wuqi 3711 10718 612
安塞实验站 Ansai 3711 10912 910
绥德辛店沟 Suide 3716 11016 515
米脂高西沟 Mizhi 3718 11014 510
靖边新农村 Jingbian 3718 10817 515
为在其它条件相似的情况下 ,坡下部的入渗要好于
坡中部和坡上部 1 一般而言 ,下部汇集了更多的径
流 ,形成了相对较好的土壤贮水 ,因而土壤干化程度
较之中部和上部要轻得多.
表 9 　延安试区一个剖面的土壤含水量
Table 9 Soil moisture of a slope land in Yanan
坡位
Location of slope
0～100 cm 100～200 cm 200～500 cm 0～500 cm
坡上部 Up 8130 7158 8151 8142
坡中部 Middle 10106 8131 7155 8176
坡下部 Down 12129 9112 7140 9156
31213 土壤干层在局地空间上的分异 　土壤干层在
局地空间上的分异主要是指土壤干化程度在同一地
区因土地类型不同而产生变化的现象. 黄土高原因
其严重的水土流失 ,地形被切割的支离破碎 ,在同一
地区往往呈现复杂多样的土地类型 ,土壤水分状况
也因之而发生了明显的差异.
陕北黄土高原的土地类型主要有梁峁地 (坡
044 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　15 卷
地) 、梯田、塌地、沟掌地、坝地、沟阶地、川滩地以及
涧地等 ,不同的土地类型 ,土壤水分状况有较大差
异.
1)梁峁地 (坡地) :梁峁地是黄土高原最为普遍
的一种土地类型 ,特别是在黄土高原丘陵沟壑区约
50 %～60 %的土地属于该类型. 梁峁地位于沟缘线
之上 ,是坡耕地的集中分布地. 一般来说 ,梁峁地土
壤水分条件较差 ,是水分亏缺较为严重的土地类型 ,
也是形成土壤干化层集中的地类. 黄土高原的梁峁
地坡度较陡 ,加之该区降雨集中 ,且多以暴雨的形式
出现 ,导致了极为严重的水土流失 ,从而形成了梁峁
地土壤水分生态条件较差的现状. 在目前黄土高原
的生态环境治理中 ,最为重要的就是梁峁地 ;梁峁地
植被能否改善 ,生态环境能否恢复 ,是成败的关键.
多年的经验表明 ,梁峁地不适宜农业耕作和种植耗
水性较强的乔灌木 ,在植被恢复过程中不应过分地
追求经济效益 ,而应以发展生态效益明显的永久性
草地或灌木能源林. 根据杨文治[13 ]研究 ,峁顶的土
壤水分条件差于峁坡 ,原因是峁顶处于地形的最高
部位 ,风力较强 ,土壤蒸发强烈 ,造成了水分的大量
蒸散. 但本研究则相反 ,特别是有一定植被覆盖的条
件下 ,峁顶水分条件有时优于峁坡 ,可能是顶部汇集
了更多径流 ,而峁坡 (特别是坡上部)降雨入渗较少 ,
从而导致水分含量较低.
2)梯田 :梯田是黄土高原水土流失治理中广泛
采用的一项主要工程措施 ,主要是通过降低地面坡
度 ,改变小地形 ,达到蓄积雨水、增加入渗、提高土壤
水分储量和利用效率 ,进而提高植物生产力的目的.
在一般情况下 ,梯田的水分状况要比梁峁地优越得
多 ,作物产量也有明显的提高. 据调查 ,梯田地土壤
水分亦有一定程度的亏缺 ,并形成了土壤干化层 ,与
梁峁地相比程度较轻 ,但仍应引起足够的重视.
3)涧地 :涧地是陕北黄土高原靖边县的一种土
地类型 ,也是当地的主要农业用地. 靖边县地貌类型
较为特殊 ,其南部属于丘陵沟壑区 ,北部属于风沙滩
地区 ,中间部分即为较平坦的梁峁涧地区. 梁峁涧地
区主要分布在白于山以北、榆定公路以南一带 ,约为
1115 ×105 hm2 ,占全县总面积的 23 %. 海拔 1 300～
1 600 m ,相对切割深度 100～200 m ,地表为厚层黄
土及更新世洪积、坡积、冲积物覆盖 ,基底为白垩系
砂页岩 ,出露较少. 地表形态以黄土梁峁为主 ,梁缓
涧宽 ,梁涧相当. 在较为平缓的梁峁之间 ,发育有平
坦的封闭或半封闭的开阔谷地 ,即称为涧地. 一般宽
300～1 000 m ,长约 2 000～20 000 m ,地面比降仅
有 1 %～5 % ,多沿谷地向下缓倾. 其中最大的为三
岔乡至王渠子乡的 20 km 长涧 ,面积达 1411 km2 .
目前 ,涧地多被现代河谷分割 ,形成 20～30 m 宽的
冲沟 ,成为破涧. 一般涧地的沟壑密度为 115～5 km
·km - 2 . 由于涧地地势平缓 ,土质较好 ,土壤水分条
件亦优于梁峁地以及南部的丘陵沟壑区和北部的风
沙滩地区 ,因此人为活动强烈. 据记载 ,涧地在历史
上曾有较好的植被分布 ,但在近代因过量垦植 ,植被
遭到严重的破坏 ,到 20 世纪 60～70 年代 ,出现了土
地沙化现象 ,目前已较为严重. 在植被类型划分上 ,
靖边属干草原地带的南界 ,一般来说 ,其水分状况较
差 ,土壤水分含量的绝对水平较低 ,不适宜乔灌木生
长 ;但涧地土壤水分生态条件有明显不同于草原带
的特征 ,近年来在靖边县城周边营造了大面积的乔
灌林 (如万亩林) ,取得了一定的成就 ,说明涧地的水
分条件优于其它类型区. 本次调查发现 ,靖边涧地柠
条 ( Caragana korshi nskii)林地土壤水分含量甚至高
于米脂、安塞等地柠条林梁峁坡地的水分含量 (表
10) ,原因可能就在于此.
4)沟阶地 :沟阶地是黄土丘陵区沟底一种窄梯
田 ,其土壤水分的收入和支出受降雨和侧渗的影响
明显. 其收入项除就地降雨之外还有坡面径流入渗
和土壤内侧流量补充 ,但由于侧面蒸发强烈 ,其土壤
含水量比坡地和梁地仅高 1 %～2 % ,仍有程度不轻
的亏缺量 ,50 cm 以下形成了严重程度不一的干化
层[13 ] .因此提出的改造办法是加大梯田宽度 ,以减
小侧面蒸发.
　　5)塌地、沟掌地、坝地、川滩地 :土壤水分条件都
较好 ,大都处田间持水量的 75 %以上 ,有的甚至常
维持在田间持水量左右的水平[13 ] . 如果以田间稳定
表 10 　柠条林地土壤水分状况对比
Table 10 Comparison of Caragana korshinskii forestlands in three sample sites
地名
Name
坡向
Slope
坡度
Gradient
地类
Type
土层深度 Soil depth (cm) / 含水量 Soil moisture ( %)
0～50 50～100 100～150 150～200 200～300 300～400 400～500 0～500
米脂 Mizhi 西坡 West 25° 梁峁地 Slope land 2147 3182 4114 4112 5101 3193 3178 3190
安塞 Annsai 南坡 South 23° 梁峁地 Slope land 3126 3186 4154 4190 5151 6149 8144 5129
靖边 Jingbian 南坡 South 4° 涧　地 Gull land 6125 7124 8123 7123 6199 6106 2146 6135
北坡 North 4° 涧　地 Gull land 8113 6195 7158 7149 10187 10104 11183 8198
1443 期 　　　　　　　　　　　　　王 　力等 :陕北黄土高原土壤干层的分布和分异特征 　　　　　　　　　　　
持水量 (一般相当于田间持水量的 60 %) 作为参考
标准 ,土壤水分基本没有亏缺 ,因此没有土壤干化层
存在. 例如 ,分布于沟头的沟掌地 ,1 m 土层的土壤
自然湿度约相当于田间持水量的 75 %～80 % ,高于
田间稳定持水量 ,土壤水分没有亏缺 ,亦没有形成土
壤干化层.
4 　结 　　论
411 　土壤干层在黄土高原从南到北大范围内普遍
分布 ,根据干化程度可分为 4 个类型区 :1)以宜君为
代表的高原沟壑区南部 ,土壤干化程度轻微 ,如遇丰
水年或辅以适当的整地节水措施 ,土壤水分亏缺可
以得到有效缓解 ;2)以富县、黄陵为代表的高原沟壑
区北部 ,出现轻度干化层 ,有的地方较为严重 ,并有
继续恶化的趋势 ;3)范围较广的丘陵沟壑区 ,出现程
度严重的土壤干化层 ,该区又可分为南、西、北 3 个
小区域 ,南区以延安、延长为代表 ,土壤干化程度为
中度 ;西区以吴旗、安塞为代表 ,土壤干化程度严重 ;
北区以绥德、米脂为代表 ,土壤干化程度极为严重 ;
4)以神木为代表的风沙区 ,由于降雨量的急剧减少 ,
沙化严重 ,土壤水分亏缺十分历害 ,出现了极为严重
的土壤干化现象.
412 　受降雨量的影响 ,土壤干化程度呈现明显的水
平分异规律 ;受海拔高度、降雨入渗能力的影响. 土
壤干化程度在小范围的山地呈现明显的垂直分异规
律 ,一般来说 ,海拔愈高 ,干化程度愈严重.
413 　因土地类型不同 ,土壤干化程度在局地空间上
呈现明显的分异规律. 在黄土高原的各种土地类型
中 ,梁峁地的土壤干化程度最为严重 ,是黄土高原生
态环境治理和恢复的重点.
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作者简介 　王 　力 ,男 ,1973 年生 ,博士 ,助理研究员 ,主要
从事土壤水分和植被生长方面的研究 ,发表论文 10 余篇. E2
mail :wangli5208 @sina. com
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