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\摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 31 卷 第 18 期摇 摇 2011 年 9 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
高寒矮嵩草草甸冬季 CO2释放特征 吴摇 琴,胡启武,曹广民,等 (5107)………………………………………
开垦对绿洲农田碳氮累积及其与作物产量关系的影响 黄彩变,曾凡江,雷加强,等 (5113)……………………
施氮对几种草地植物生物量及其分配的影响 祁摇 瑜,黄永梅,王摇 艳,等 (5121)………………………………
浙江天台山甜槠种群遗传结构的空间自相关分析 祁彩虹,金则新,李钧敏 (5130)……………………………
大兴安岭林区不同植被对冻土地温的影响 常晓丽,金会军,于少鹏,等 (5138)…………………………………
樟子松树轮不同组分的稳定碳同位素分析 商志远,王摇 建,崔明星,等 (5148)…………………………………
内蒙古不同类型草地叶面积指数遥感估算 柳艺博,居为民,朱高龙,等 (5159)…………………………………
杭州西湖北里湖荷叶枯落物分解及其对水环境的影响 史摇 绮,焦摇 锋,陈摇 莹,等 (5171)……………………
火干扰对小兴安岭落叶松鄄苔草沼泽温室气体排放的影响 于丽丽,牟长城,顾摇 韩,等 (5180)………………
黄河中游连伯滩湿地景观格局变化 郭东罡,上官铁梁,白中科,等 (5192)………………………………………
黄土区次生植被恢复对土壤有机碳官能团的影响 李摇 婷,赵世伟,张摇 扬,等 (5199)…………………………
我国东北土壤有机碳、无机碳含量与土壤理化性质的相关性 祖元刚,李摇 冉,王文杰,等 (5207)……………
黄土旱塬裸地土壤呼吸特征及其影响因子 高会议,郭胜利,刘文兆 (5217)……………………………………
宁南山区典型植物根际与非根际土壤微生物功能多样性 安韶山,李国辉,陈利顶 (5225)……………………
岩溶山区和石漠化区表土孢粉组合的差异性———以重庆市南川区为例 郝秀东,欧阳绪红,谢世友 (5235)…
夏蜡梅及其主要伴生种叶的灰分含量和热值 金则新,李钧敏,马金娥 (5246)…………………………………
苏柳 172 和垂柳对 Cu2+的吸收特性及有机酸影响 陈彩虹,刘治昆,陈光才,等 (5255)………………………
导入 TaNHX2 基因提高了转基因普那菊苣的耐盐性 张丽君,程林梅,杜建中,等 (5264)………………………
空气湿度与土壤水分胁迫对紫花苜蓿叶表皮蜡质特性的影响 郭彦军,倪摇 郁,郭芸江,等 (5273)……………
黄土高原旱塬区土壤贮水量对冬小麦产量的影响 邓振镛,张摇 强,王摇 强,等 (5281)…………………………
咸阳地区近年苹果林地土壤含水量动态变化 赵景波,周摇 旗,陈宝群,等 (5291)………………………………
苗药大果木姜子挥发油成分变化及其地理分布 张小波,周摇 涛,郭兰萍,等 (5299)……………………………
环境因子对小球藻生长的影响及高产油培养条件的优化 丁彦聪,高摇 群,刘家尧,等 (5307)…………………
不同基质对北草蜥和中国石龙子运动表现的影响 林植华,樊晓丽,雷焕宗,等 (5316)…………………………
安徽沿江浅水湖泊越冬水鸟群落的集团结构 陈锦云,周立志 (5323)……………………………………………
黑胸散白蚁肠道共生锐滴虫目鞭毛虫的多样性分析与原位杂交鉴定 陈摇 文,石摇 玉,彭建新,等 (5332)……
基于熵权的珠江三角洲自然保护区综合评价 张林英,徐颂军 (5341)……………………………………………
专论与综述
中小尺度生态用地规划方法 荣冰凌,李摇 栋,谢映霞 (5351)……………………………………………………
土地利用变化对土壤有机碳的影响研究进展 陈摇 朝,吕昌河,范摇 兰,等 (5358)………………………………
海洋浮游植物与生物碳汇 孙摇 军 (5372)…………………………………………………………………………
多年冻土退化对湿地甲烷排放的影响研究进展 孙晓新,宋长春,王宪伟,等 (5379)……………………………
生源要素有效性及生物因子对湿地土壤碳矿化的影响 张林海,曾从盛,仝摇 川 (5387)………………………
生态网络分析方法研究综述 李中才,徐俊艳,吴昌友,等 (5396)…………………………………………………
研究简报
不同群落中米氏冰草和羊草的年龄结构动态 金晓明,艾摇 琳,刘及东,等 (5406)………………………………
主题分辨率对 NDVI空间格局的影响 黄彩霞,李小梅,沙晋明 (5414)…………………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*314*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*35*
室室室室室室室室室室室室室室
2011鄄09
封面图说: 在树上嬉戏的大熊猫———大熊猫是中国的国宝,自然分布狭窄,数量极少,世界上仅分布在中国的四川、陕西、甘肃
三省的部分地区,属第四纪冰川孑遗物种,异常珍贵。 被列为中国国家一级重点保护野生动物名录,濒危野生动植
物种国际贸易公约绝对保护的 CITES附录一物种名录。 瞧,够得上“功夫熊猫冶吧。
彩图提供: 陈建伟教授摇 国家林业局摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 31 卷第 18 期
2011 年 9 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 31,No. 18
Sep. ,2011
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:陕西省灾害监测与模拟重点实验室项目(09JS074)
收稿日期:2010鄄10鄄15; 摇 摇 修订日期:2011鄄07鄄04
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: zhaojb@ snnu. edu. cn
赵景波, 周旗, 陈宝群, 杜娟,王长燕.咸阳地区近年苹果林地土壤含水量动态变化.生态学报,2011,31(18):5291鄄5298.
Zhao J B, Zhou Q, Chen B Q, Du J, Wang C Y. Research of dynamic variation of moisture in apple orchard soil in the area of Xianyang in recent years.
Acta Ecologica Sinica,2011,31(18):5291鄄5298.
咸阳地区近年苹果林地土壤含水量动态变化
赵景波1,2,*, 周摇 旗1, 陈宝群2, 杜摇 娟2,王长燕1
(1. 宝鸡文理学院陕西省灾害监测与模拟重点实验室, 宝鸡摇 721007; 2.陕西师范大学旅游与环境学院, 西安 710062)
摘要:利用人力钻采样法和烘干称重法,研究了咸阳地区 2002—2008 年间苹果林地 6 m深度范围土壤含水量的动态变化、土壤
干层的等级、土壤干层水分恢复、动力机制与消耗过程。 资料表明, 咸阳地区干旱年苹果林地土壤含水量较低, 发育了长期性
土壤干层。 2003 和 2007 丰水年苹果林地土壤干层中的水分得到了显著恢复, 经过当年的水分补给, 土壤干层已经消失。 丰
水年土层中重力水含量较高, 并能到达 2 m深度以下。 持续时间较长的重力水的存在是土壤干层水分恢复的驱动力, 但干层
水分恢复的直接动力是薄膜水的水膜压力。 在年降水量 800 mm或更多的条件下, 不论黄土厚度有多大, 土层水分完全能够
满足人工林生长的需要。 咸阳地区干旱年苹果林地土壤水分不足, 土壤水分收入量小于支出量, 土壤水分为负平衡, 没有剩
余的水分通过入渗补给地下水;丰水年苹果林地土壤水分充足, 土壤水分收入量大于支出量, 土壤水分为正平衡, 有剩余的水
分通过入渗补给地下水。 在年降水量为 800 mm左右的丰水年,该区补给的土壤水分可维持苹果林地在 3 a内不会出现长期性
干层, 3 a之后一般还会出现长期性土壤干层。
关键词: 咸阳地区; 丰水年与干旱年; 苹果林地含水量; 水分恢复与消耗;动力机制
Research of dynamic variation of moisture in apple orchard soil in the area of
Xianyang in recent years
ZHAO Jingbo1,2,*, ZHOU Qi1, CHEN Baoqun2, DU Juan2, WANG Changyan1
1 State Key Laboratory of Disaster Monitoring and Mechanism Simulating of Shaanxi Province, Baoji College of Arts and Science, Baoji 721007, China
2 College of Tourism and Environment, Shaanxi Normal University, Xi忆an 710062, China
Abstract: Based on manual drill and oven drying method, this paper studied the variation of soil moisture, dried degree
and restoration of dried layer, consumption and mechanism of soil moisture in dried layers in apple orchard in the depth of
six meter in the area of Xianyang between 2002 and 2008. As the data shows that, during the drought years, the moisture
amount is low with 7. 3%—9. 5% in the depth of 2. 1 to 4. 0 meter and 8. 9%—11. 6% at the depth of 4. 1 to 6. 0 meter,
together with the growth of the long鄄term dried soil layers. The soil moisture improved significantly in the years 2003 and
2007 with rich rainfalls and replenishment, the figure rising to 18. 8%—22. 7% in the depth of 2. 1 to 4. 0 meter and
15郾 4%—18. 2% in the depth of 4. 1 to 6. 0 meter, and the dried layers disappeared. Gravitational moisture is high in rainy
years and can reach as deep as more than 2. 0 meter. The gravitational water serves as the determining factor for the
moisture recovery in dried soil layer and the stress of water film as the direct source. It is found that, in the research area,
the moisture restoration of dried soil layers is rapid in the rainy years and the dried soil layers disappear after six months爷
moisture supply. Three stages can be found about the changes of moisture restoration of dried soil layers. In the first stage,
the content of soil moisture increases between 0 m and 2 m and gravitational water appears, during which period, with the
content of soil moisture exceeding 20% , part of the film moisture changes to the gravitational moisture, which can infiltrate
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into 2 meters in the same September. The second stage is the restoration of film water between 2 m and 4 m. When the
gravitational moisture of 0—2 m moves to 2—4 m, owing to the low content of film water, the gravitational water changes to
the film water and the water moves from upper soil to lower soil. The content of film water increases from about 8% to 16%
in this stage. The third stage is the appearance of the gravitational water in the depths 2—4 m. While film water of 2—4 m
increasing and exceeding 20% , part of the film water changes to gravitational water. The restored moisture content is
reasonably high in this stage. Moisture restoration of dried soil layers of 4—6 m is similar to that of 2—4 m and can also be
divided into three stages. But the restoration of dried soil layers between 4 m and 6 m is the result of the downward
migration of the water of 2—4 m. In the case of annual mean rainfall up to 800 mm or above, the soil moisture can entirely
meet the needs of artificial forest忆s growth regardless of how much the thickness of the loess will be. During the arid years,
the volume of receipts of soil moisture in apple orchard was less than that of expenditure, thus resulting in a negative water
balance without surplus water infiltrating into underground. During the wet years, on the contrary, the volume of receipts of
soil moisture is higher than that of expenditure, causing a positive water balance with surplus water infiltrating into
underground. In such rainy years with about 800 mm rainfall, the soil moisture replenishment can ensure a sustainable
growth of artificial forests without long鄄term dried layer within three years. However the dried layer may appear three years
later.
Key Words: the area of Xianyang; wet year and arid year; soil moisture in apple orchard; moisture restoration and
consumption; dynamical mechanism
人们对西北黄土区人工林地土壤含水量进行了许多研究[1鄄3], 取得了一些有价值的成果。 已认识到土壤
的干化、土壤干层的发育对人工林造成了不利影响[1鄄2], 揭示了黄土高原中龄人工林常出现弯曲和矮小的原
因是 2 m以下发育了土壤干层[1鄄2]。 土壤干层是在林草植被长期过度耗水的情况下, 土壤含水量长时间处于
亏损状态, 土壤含水量达到凋萎湿度的条件下形成的[1鄄2]。 在黄土高原之外的辽宁南部等地区, 同样存在土
壤水分不足的问题[4], 在西北草原区也有干层发育[5鄄6]。 在国外降水少的地区同样有干层发育[7]。 在重力水
分布深度小于 2 m的降水较少地区, 一般都有干层发育[8]。 虽然过去对土壤干层进行了很多研究, 但以往
研究的几乎都是正常年含水量[1鄄4], 缺乏对降水差异显著年份土层含水量的对比研究, 更缺少对干层水分恢
复过程、恢复水平、恢复的动力机制、恢复后的水分消耗等问题的研究。 本文通过对咸阳地区苹果林地土壤含
水量的多年监测,研究了该区土壤干层的分布、发育强度、恢复条件以及水分平衡等问题,为该区干层防治等
提供科学依据。
1摇 地区概况、材料和研究方法
1. 1摇 地区概况
咸阳地区属暖温带大陆性季风气候,四季分明,冬夏季较长,春秋季较短。 该区年平均气温变化在 13
益 [9]左右,年平均降水量变化在 600 mm 左右, 降水主要集中在 7、8、9 月份, 年际变化与季节变化较大。
2003 年平均降水量为 800 mm,比 600 mm左右的多年平均降水量高出 200 mm,是咸阳地区的丰水年。 2003
年降水主要集中在 5—10 月。 咸阳 2001、2002、2003、2004、2005、2006、2007、2008 年降水量分别为 405 mm、
442 mm、800 mm、417 mm、372 mm、461 mm、800 mm、494 mm。 2001 与 2002 年降水量比正常年明显少, 这两
年的土层含水量为干旱年含水量,2003 年为丰水年土壤含水量, 2004—2006 年为丰水年之后的土壤含水量,
2007 年又是降水量较多的丰水年土壤含水量。 研究地点选在咸阳庞西村、兴平店张村(图 1)。 庞西村位于
咸阳市北约 5 km, 店张村位于兴平市北约 16 km。 这两个研究点均位于河流二级阶地上,地形平坦开阔,6 m
深度范围内均为马兰黄土, 土质疏松,结构均一,能够敏感反映含水量的差异。 调查访问可知, 采样苹果园
一般无灌溉。
2925 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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1. 2摇 材料与研究方法
研究的植被包括咸阳 12 龄、13 龄和 17 龄苹果林、兴平店张村 11 龄苹果林。 树木间距为 3 m左右。 打钻
取样时间在 2002 年 4 月、2003 年 12 月、2004—2008 年在 11 月。 土壤样品用轻型人力钻采取,取样深度为 6
m, 样品间距为 10 cm。 所采样品均用铝盒包装而且用胶带密封,尽量减少水分的散失。 含水量测定采用烘
干称重法。 烘干温度为 105 益,烘干时间大于 24 h。 烘干前后的样品重量用 1 / 10000 精度的电子天平称得。
土壤含水量计算式为:W=(W1-W2) / W2伊100% 。 式中 W为所测样品的土壤含水量, W1为烘干前土壤样品重
量, W2为烘干后土壤样品重量。 水分平衡利用下式表示:W =P-R-E。 W 为测期始末土壤储水量的增减值,
P为降水量, R为地表径流量, E为蒸发量与植物蒸腾量之和。
2摇 人工林地土壤含水量实验结果
2. 1摇 咸阳庞西村 12、13、17 龄苹果林地土层含水量
2002 年 11 月, 在咸阳庞西村 13 龄苹果林地打了 5 个 6 m深的钻孔, 每孔取样 60 个。 a 孔含水量测定
结果表明, 13 龄苹果林地土壤含水量变化可分为 3 层。 第 1 层在 0—2 m 之间, 含水量变化在 8. 8%—
11郾 4%之间, 平均为 10. 1% ;第 2 层在 2. 1—4 m之间, 含水量变化在 7. 3%—11. 0%之间, 平均为 8. 6% ;第
3 层在 4. 1—6 m之间, 含水量最高, 变化在 7. 7%—13. 7%之间, 平均为 10. 3% (图 1a)。 b、c孔含水量及变
化(图 1b)与 a孔相近, 只是第 3 层含水量比 a孔高 1. 5%左右。 2002 年 17 龄苹果林 4 个钻孔含水量也很低
(表 1)。
1 2 3 4 5
a b c
深度
Dep
th/m
0
1
2
3
4
5
6
0
1
2
3
4
5
6
0
1
2
3
4
5
6
6 9 12 15 18 21 24 27 6 9 12 15 18 21 24 27含水量 Moisture content/%6 9 12 15 18 21 24 27
图 1摇 咸阳庞西村 13 龄苹果林地土层含水量
Fig. 1摇 Soil moisture of 13鄄year apple trees land at the Village Pangxi, Xianyang
a 、b、c 分别为钻孔 a、b、c土层含水量; 1: 2002 年 11 月土层含水量; 2: 2003 年 12 月土层含水量; 3: 2004 年 11 月土层含水量;4: 干层与
非干层含水量分界线;5: 重力水与非重力水含量分界线
2003 年 12 月 14—15 日, 在庞西村 13 龄苹果林地相同地点打了 4 个 6 m深的钻孔, 每孔取样 60 个。 a
孔含水量测定结果显示, 2003 年 12 月苹果林地含水量较高, 据含水量变化也可分为 3 层。 第 1 层在 0—2 m
之间, 含水量变化在 16. 0%—23. 2%之间, 平均为 18. 9% ;第 2 层在 2. 1—4 m 之间, 含水量升高, 变化在
15. 5%—24. 0%之间, 平均 21. 0% ;第 3 层在 4. 1—6 m之间, 含水量降低, 变化在 14. 4%—16. 8%之间, 平
均为 15. 7% (图 1a)。 b 孔的含水量变化(图 1b)与 a 孔相差不大, c 孔第 2、第 3 层含水量比 a 孔平均高
2郾 5%左右。
2004 年 11 月 10—11 日在咸阳 13 龄苹果林地相同地点进行了 4 个剖面含水量测定, 据含水量变化(图
1a)也可以分为 3 层。 a孔第 1 层在 0—2 m之间, 含水量变化在 12. 4%—15. 3%之间, 平均为 13. 8% ;第 2
3925摇 18 期 摇 摇 摇 赵景波摇 等:咸阳地区近年苹果林地土壤含水量动态变化 摇
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层在 2. 1—4 m之间, 含水量升高, 变化在 14. 8%—16. 8%之间, 平均 15. 7% ;第 3 层在 4. 1—6 m之间, 含
水量增高, 变化在 16. 1%—20. 2%之间, 平均为 17. 8% 。 b 孔含水量(图 1b)比 a 孔高 1. 4% , c 孔含水量
(图 1c)变化与 a孔类似, 但其含水量明显比 a 孔高。 2003 年 12 月 17 龄苹果林 4 个钻孔含水量也很高(表
1)。
表 1摇 咸阳地区 2005—2008 年 11 月不同深度土层平均含水量 / %
Table 1摇 Soil moisture content in different deep earth in the area of Xianyang in November from 2005 to 2008
采样地点
Collecting site
采样时间
Collecting date
树龄
Tree age
不同土层深度 Soil different / %
0—2 m 2. 1—4 m 4. 1—6 m 0—6 m
剖面数
Section nomber
咸阳 2002鄄11 13 10. 7 7. 3 8. 9 9. 0 5
2003鄄11 13 17. 3 18. 8 15. 4 17. 2 4
2004鄄11 13 12. 9 14. 7 16. 4 14. 7 4
2005鄄11 13 12. 3 12. 7 14. 5 13. 2 3
2006鄄11 13 12. 0 11. 2 12. 8 12. 1 3
2007鄄11 12 18. 9 18. 2 13. 8 16. 9 4
2008鄄12 12 13. 5 15. 2 12. 2 13. 6 3
2002鄄11 17 11. 2 7. 6 9. 3 9. 4 4
2003鄄11 17 18. 3 19. 2 15. 6 17. 7 4
2004鄄11 17 13. 4 15. 1 16. 2 14. 9 4
2005鄄11 17 13. 4 13. 2 14. 0 13. 5 4
2006鄄11 17 13. 9 11. 3 12. 7 12. 6 4
2007鄄11 17 19. 6 16. 8 11. 8 16. 1 4
2008. 12 17 13. 8 14. 7 13. 1 13. 9 3
兴平 2002鄄11 11 11. 3 9. 4 11. 6 10. 8 3
2003鄄11 11 19. 4 22. 7 18. 2 20. 1 3
2004鄄11 11 14. 4 17. 5 20. 3 17. 4 3
2005鄄11 11 13. 2 14. 3 16. 2 14. 6 3
2006鄄11 11 12. 9 12. 4 14. 1 13. 1 3
2007鄄11 11 18. 3 18. 7 14. 5 17. 2 3
2008鄄11 11 15. 3 14. 1 12. 4 14. 0 3
摇 摇 表中采样时间每增加 1 a, 树龄也相应增加 1 a, 为统一对比, 表中未表示树龄的增加
在 2004、2005、2006 年 11 月中旬对咸阳庞西村相同地点 13 龄和 17 龄苹果林地分别进行了 3—4 个钻孔
的采样测定, 结果表明 2004 年和 2005 年 2. 1—4 m 土层含水量等于或大于 12. 7% (表 1), 尚无干层发育,
而在 2006 年 11 月中旬 13 龄和 17 龄苹果林地 2. 1—4 m略低于 12% ,发育了土壤干层(表 1)。 2007 年咸阳
降水量又增加到了 800 mm, 对 12 龄与 17 龄苹果林地分别进行了 4 个钻孔的采样测定显示 2. 1—4 m干层都
已消失, 4. 1—6 m的干层在有的剖面中消失, 有的剖面中尚未全部消失, 但 0—6 m 平均含水量大于 16%
(表 1)。 2008 年咸阳年降水量只有 494 mm, 该年 12 与 17 龄苹果林地 2 m以下尚未出现干层(表 1)。
2. 2摇 兴平店张村 11 龄苹果林地含水量测定结果
2002 年 11 月, 在兴平店张村 11 龄苹果林地打了 4 个 6 m深的钻孔, 每孔取样 60 个, 选取代表性 3 个
钻孔资料介绍如下。 a孔测定结果表明, 干旱年土壤含水量低, 据含水量变化可分为 3 层。 第 1 层在 0—2 m
之间, 含水量在 8. 9%—13. 4%之间,平均为 11. 3% ;第 2 层在 2. 1—4 m之间,含水量降低,变化在 8. 3%—
12. 4%之间, 平均为 9. 6% ;第 3 层在 4郾 1—6 m之间, 含水量进一步升高, 变化在 9. 0%—15. 2%之间, 平均
为 11. 7% (图 2a)。 b孔与 c孔测定结果与 a孔相近, 差别较小。
2003 年 12 月 11—13 日, 在兴平店张村相同苹果林地打了 4 个 6 m 深的钻孔, 每孔取样 60 个。 a 孔测
定结果(图 2a) 表明, 丰水年土壤含水量高, 变化明显, 含水量可分为 3 层。 第 1 层在 0—2 m之间, 含水量
在 17. 0%—21. 3%之间, 平均为 19. 2% ;第 2 层在 2. 1—4 m之间, 含水量升高, 变化在 18. 7%—24. 7%之
4925 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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间, 平均为 22. 3% ;第 3 层在 4. 1—6 m 之间, 该层含水量变化在 16. 0%—22. 3%之间, 平均为 18. 4% (图
2a)。 b、c孔含水量(图 2b, c)与 a孔分层基本相同, 含量差别很小, 但波动变化有一定差别。
在 2004 年 11 月 7—9 日, 对相同地点苹果林地进行了 4 个剖面的含水量测定。 a孔 60 个样品测定结果
(图 2a)表明, 剖面含水量也可以分为 3 层。 第 1 层在 0—2 m之间, 含水量在 12郾 3%—15. 8%之间, 平均为
14. 1% ;第 2 层在 2. 1—4 m 之间, 含水量升高, 变化在 14. 3%—20. 2%之间, 平均为 17. 3% ;第 3 层在
4郾 1—6 m之间, 含水量变化在 19. 0%—22. 3%之间, 平均为 20. 0% 。 b 孔、c 孔测定结果(图 2b, c)与 a 孔
相近, 但比 a孔含水量低 1%左右。
另在 2005 年 11 月 10—16 日对兴平店张村相同地点苹果林地进行了 4 个钻孔的采样测定, 结果表明
2005 年 2. 1—4 m土层含水量为 14. 1% (表 1), 但仍无干层发育, 而在 2006 年 2. 1—4 m 土层含水量为
12郾 3% , 已接近干层含水量。 2007 年降水量增多, 土壤含水量增高, 明显高于干层标准。 2008 年土壤含水
量减少, 但干层仍未出现(表 1)。
a b c01
2
3
4
5
6
0
1
2
3
4
5
6
0
1
2
3
4
5
6
6 9 12 15 18 21 24 27 6 9 12 15 18 21 24 27
深度
Dep
th/m
含水量 Moisture content/%6 9 12 15 18 21 24 27
1 2 3 4 5
图 2摇 兴平店张村 11 龄苹果林地土层含水量
Fig. 2摇 Soil moisture of 11鄄year apple trees land at Dianzhang village, Xingping
a 、b、c分别为 a、b、c钻孔土层含水量;1: 2002 年11 月土层含水量; 2: 2003 年12 月土层含水量; 3: 2004 年 11 月土层含水量;4:干层与非
干层含水量分界线 ;5: 重力水与非重力水含量分界线
2. 3摇 丰水年苹果林地水分平衡与水分消耗
土壤水分平衡的构成成分包括输入量、储存量和输出量。 输入量包括降水、侧向补给与灌溉水量, 储存
量即储存于土体中前 1 年的水量, 输出量即蒸发、蒸腾、径流、排水等。 根据黄土高原洛川的研究, 15 龄和 28
龄苹果林蒸散量平均为 605 mm左右[10]。 在年降水量大于 605 mm的年份, 土壤水分平衡为正值, 年平均降
水量小于 605 mm, 土壤水分平衡值为负值。 平坦的黄土塬面苹果林地产流几乎为零[10]。 在观测时段内的
2003 年和 2007 年降水量均为 800 mm, 比正常年的 600 mm明显增多, 所以土壤水分出现了正平衡。
由 2003 年和 2007 年的含水量测定可知, 经过丰水年的降水补给, 咸阳和兴平在这两年降水 800 mm的
丰水年苹果林地 0—6 m土层水分增加了 3. 2%—9. 2% , 平均为 6. 4% , 表明丰水年 0—6 m土层水分收入量
显著大于支出量。
丰水年补给的水分能够满足苹果林多少年正常生长的需要值得讨论。 根据咸阳 2003 年丰水年之后的含
水量变化可知, 到了 2005 年底基本没有干层出现, 到 2006 年又出现了干层(图 1—图 3)。 这表明在降水量
800 mm的丰水年之后经过 2 年的水分消耗, 土壤干层将再次出现。 到 2007 年咸阳降水量增多, 达到了 800
mm。 该年土壤剖面 4 m以上含水量显著升高有盈余, 2—4 m深度范围内的干层再次消失, 4—6 m干化也不
明显。 到 2008 年土壤水分虽然减少, 但干层基本没有出现(表 1)。 由此可见, 随着从 2002 年到 2008 年降
5925摇 18 期 摇 摇 摇 赵景波摇 等:咸阳地区近年苹果林地土壤含水量动态变化 摇
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水量的变化和 6—9 月平均降水量的变化, 该区土壤含水量也呈现由低—高—低—高的变化, 土壤干层则表
现为出现—消失—再出现—再消失的变化。 尽管上述降水与土壤干层的变化具有很清楚的相关性, 但在
2003 年比 2007 年恢复的土壤水分高, 这反映了自然因素的复杂性。 其原因是与降水量的局部变化、降水的
局部聚集和土壤入渗率的分布不均有关。
降水量平衡值的正负与土壤水分盈亏量(图 3)的变化有明显的差别, 这显然是降水入渗到土壤下部难
以受到蒸发造成的,特别是入渗到 2 m以下的水分不受蒸发影响。 这也表明,丰水年之后次年降水的亏缺不
一定造成土壤干层出现, 表明干旱年水分消耗减少, 即蒸散量减少。
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
2002 2002 2003 2003 2004 2004 2005 2005 2006 2006 2007 2007 2008 2008
年份 Years
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900 2.1—4.0m 0—6.0m 4.1—6.0m年降水量
含水
量 M
oistu
re co
ntent
/%
年降
水量
Ann
ual p
recip
itatio
n/mm
图 3摇 咸阳苹果林地不同年份土壤水分亏缺量和盈余量
Fig. 3摇 Volume of soil moisture deficit and surplus from apple trees land in different years in Xianyang
3摇 讨论
3. 1摇 咸阳地区苹果林地的土壤干层恢复水平和过程
土壤干层是根据田间稳定持水量确定的[11]。 田间稳定持水量约相当于田间持水量的 60% [12]。 黄土高
原田间持水量为 20%左右[11], 所以研究者将延安地区含水量低于 12%的土层确定为干层, 并将含水量在
9%—12%和 6%—9%之间的土层划分为轻度干层与中度干层[11]。 关中平原田间持水量为 20%或 21% [12]。
按此计算, 关中平原干层含水量标准应接近 13% 。 为使研究结果更为可靠, 仍将咸阳地区的干层含水量标
准定为 12% 。 在田间稳定持水量条件下, 土壤水势或吸力为 1. 0 bar[12]。 在黄土高原人工林分布区, 长期性
干层一般分布在 2 m 以下[1, 13鄄15], 2 m 以上为旱季存在的暂时性干层。 在本文所研究的咸阳与兴平土壤
2郾 1—4 m含水量一般在 8. 5%—9. 5%之间, 所以出现了长期性轻度干层和中度干层。
根据 2003 丰水年 11 月的含水量测定结果(图 1, 图 2, 表 1)可知, 在 2003 年的 11 月, 咸阳和兴平苹果
林地 2—6 m深处的土壤干层全部消失, 恢复深度至少达到了 6 m, 在 2—4 m深处的干层水分从 7. 4%恢复
到了 19. 0%左右, 恢复后的土壤水分较充足。 4—6 m深处的干层也得到了恢复(表 1)。 这表明轻度干层和
中度干层在年降水量 800 mm左右的条件下, 经过 6 个月的水分入渗就能恢复。 咸阳 2003 年降水量主要出
现在 5—10 月份之间的夏秋季节, 降水持续时间长达 6 个月之久, 这是干层能够较快恢复的原因。
有的研究者认为, 黄土层厚度大, 大气降水渗入地下深部, 土壤水分不能满足森林植被的需要, 在过去
暖湿的间冰期也没有森林发育[16]。 研究表明, 在年降水量 800 mm左右的条件下, 不论黄土厚度有多大, 土
层水分完全能够满足人工林生长的需要。
3. 2摇 干层水分恢复的动力机制与水分运移的形式
观测得知, 土壤干层是通过重力水的驱动恢复的。 土层重力水是含水量大于田间持水量的条件下形成
的水[12], 关中平原的田间持水量为 20% [12], 所以咸阳地区土层含水量大于 20%指示有重力水存在。 薄膜
6925 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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水是以薄膜形式吸附于土颗粒表面的水, 含量小于 20% 。
观测表明, 在 2002 年 11 月干层恢复之前咸阳苹果林 0—6 m 深度范围含水量很低, 无重力水出现(图
1, 图 2)。 根据 2003 年土层水含量与水分存在形式变化(图 1, 图 2), 可将干层水分恢复量与动力变化可分
为以下 3 个阶段。 第 1 阶段是 0—2 m之间土层含水量增加和重力水出现阶段。 在 2003 年 5 月开始降水不
断增多, 0—2 m季节性含水量增加,当含量超过 20%时,部分薄膜水转变成为重力水,在 9 月份重力水已入
渗到 2 m深度。 第 2 阶段是土层 2—4 m薄膜水恢复阶段。 在 0—2 m重力水运移到 2—4 m时, 由于该层薄
膜水含量低, 重力水转变为薄膜水, 并由水膜厚的上部向水膜薄的下部运移。 因此 2—4 m 水分恢复的直接
的具体动力是薄膜水的水膜压力, 而土层 0—2 m的重力水是决定性的驱动力。 2—4 m的干层薄膜水含量增
多, 由 8%恢复到了 16% (表 1), 恢复量不太高。 第 3 阶段是土层 2—4 m重力水出现阶段。 随着 2—4 m深
处薄膜水的不断积累并超过 20%时, 就有部分薄膜水转变为重力水(图 1, 图 2), 该阶段水分运移动力是重
力水与薄膜水的水膜压力两种, 恢复量很高。 这一水分存在形式的大转变为 4—6 m土层水分恢复提供了驱
动力。 土壤 4—6 m水分的恢复与 2—4 m基本相同, 也可分为相同的 3 个阶段。 由此可见, 重力水出现是土
壤干层水分恢复的驱动力, 但土壤干层带内水分恢复的直接具体动力是薄膜水的水膜压力或水膜压力与重
力两种力的作用。 重力水的突出特点是含量较高, 运移快, 在当年年底就能到达 6 m深度, 所以在重力水持
续时间较长的土层下部不会出现长期性干层。
4摇 结论
(1)咸阳地区干旱年苹果林地 0—6 m土层含水量低, 2—4 m 土层普遍发育了长期性轻度或中度干层。
在 2003 丰水年土壤干层水分得到了充分的恢复, 土壤干层恢复较快, 经过 6 个月的水分补给干层就已消失。
(2)丰水年 2 m以下的薄膜水能够富集并转变成为重力水, 这是干层水分恢复的主要驱动力。 干层水分
恢复可分为 3 个阶段, 第 1 阶段是为干层恢复提供驱动力的土层 0—2 m 深度范围出现重力水的阶段, 第 2
阶段是水膜压力作为具体动力的干层薄膜水恢复阶段, 水分恢复量不高, 第 3 阶段是水膜压力与重力共同作
用的阶段, 水分恢复量很高。 土壤 4—6 m 干层水分恢复的动力与阶段与 2—4 m 相同, 可分为同样的 3 个
阶段。
(3)咸阳地区苹果林地丰水年及其之后 1 年内 6 m深度范围土层含水量较高, 在丰水年之后降水基本正
常条件下, 降水量为 800 mm丰水年补充的水分可满足苹果林 3 年正常生长的需要。
(4)咸阳地区干旱年苹果林地土壤水分不足, 土壤水分收入量小于支出量, 土壤水分为负平衡。 丰水年
苹果林地土壤水分充足, 土壤水分收入量大于支出量, 土壤水分为正平衡。 在年降水量 800 mm或更多的条
件下, 不论黄土厚度有多大, 土层水分完全能够满足人工林生长的需要。
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8925 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 31,No. 18 September,2011(Semimonthly)
CONTENTS
CO2 emission from an alpine Kobresia humilis meadow in winters WU Qin, HU Qiwu, CAO Guangmin, et al (5107)………………
Effect of cultivation on soil organic carbon and total nitrogen accumulation in Cele oasis croplands and their relation to crop yield
HUANG Caibian, ZENG Fanjiang, LEI Jiaqiang, et al (5113)
…
……………………………………………………………………
Biomass and its allocation of four grassland species under different nitrogen levels
QI Yu, HUANG Yongmei, WANG Yan, et al (5121)
……………………………………………………
………………………………………………………………………………
Small鄄scale spatial patterns of genetic structure in Castanopsis eyrei populations based on autocorrelation analysis in the Tiantai
Mountain of Zhejiang Province QI Caihong, JIN Zexin, LI Junmin (5130)………………………………………………………
Influence of vegetation on frozen ground temperatures the forested area in the Da Xing忆anling Mountains, Northeastern China
CHANG Xiaoli,JIN Huijun,YU Shaopeng,et al (5138)
………
……………………………………………………………………………
Analysis of stable carbon isotopes in different components of tree rings of Pinus sylvestris var. mongolica
SHANG Zhiyuan, WANG Jian, CUI Mingxing, et al (5148)
……………………………
………………………………………………………………………
Retrieval of leaf area index for different grasslands in Inner Mongolia prairie using remote sensing data
LIU Yibo, JU Weimin, ZHU Gaolong, et al (5159)
………………………………
………………………………………………………………………………
Decomposition of lotus leaf litter and its effect on the aquatic environment of the Beili Lake in the Hangzhou West Lake
SHI Qi, JIAO Feng, CHEN Ying, et al (5171)
……………
……………………………………………………………………………………
Effects of fire disturbance on greanhouse gas emission from Larix gmelinii鄄Carex schmidtii forested wetlands in XiaoXing忆an
Mountains, Northeast China YU Lili, MU Changcheng, GU Han, et al (5180)…………………………………………………
Wetland landscape transition pattern of Lianbo Beach along the Middle Yellow River
GUO Donggang,SHANGGUAN Tieliang,BAI Zhongke,et al (5192)
…………………………………………………
………………………………………………………………
Effect of revegetation on functional groups of soil organic carbon on the Loess Plateau
LI Ting, ZHAO Shiwei,ZHANG Yang, et al (5199)
…………………………………………………
………………………………………………………………………………
Soil organic and inorganic carbon contents in relation to soil physicochemical properties in northeastern China
ZU Yuangang, LI Ran, WANG Wenjie, et al (5207)
………………………
………………………………………………………………………………
Characteristics of soil respiration in fallow and its influencing factors at arid鄄highland of Loess Plateau
GAO Huiyi, GUO Shengli, LIU Wenzhao (5217)
………………………………
…………………………………………………………………………………
Soil microbial functional diversity between rhizosphere and non鄄 rhizosphere of typical plants in the hilly area of southern Nixia
AN Shaoshan,LI Guohui,CHEN Liding (5225)
……
……………………………………………………………………………………
Differences in the surface palynomorph assemblages on a karst mountain and rocky desertification areas: a case in Nanchuan
District,Chongqing HAO Xiudong, OUYANG Xuhong,XIE Shiyou (5235)………………………………………………………
Ash content and caloric value in the leaves of Sinocalycanthus chinensis and its accompanying species
JIN Zexin, LI Junmin, MA Jine (5246)
………………………………
……………………………………………………………………………………………
Uptake kinetic characteristics of Cu2+by Salix jiangsuensis CL J鄄172 and Salix babylonica Linn and the influence of organic acids
CHEN Caihong, LIU Zhikun, CHEN Guangcai, et al (5255)
…
………………………………………………………………………
Introduction of TaNHX2 gene enhanced salt tolerance of transgenic puna chicory plants
ZHANG Lijun,CHENG Linmei,DU Jianzhong,et al (5264)
………………………………………………
…………………………………………………………………………
Effects of air humidity and soil water deficit on characteristics of leaf cuticular waxes in alfalfa (Medicago staiva)
GUO Yanjun, NI Yu,GUO Yunjiang, et al (5273)
…………………
…………………………………………………………………………………
Influence of water storage capacity on yield of winter wheat in dry farming area in the Loess Plateau
DENG Zhenyong, ZHANG Qiang, WANG Qiang, et al (5281)
…………………………………
……………………………………………………………………
Research of dynamic variation of moisture in apple orchard soil in the area of Xianyang in recent years
ZHAO Jingbo, ZHOU Qi, CHEN Baoqun, et al (5291)
………………………………
……………………………………………………………………………
Volatile oil contents correlate with geographical distribution patterns of the miao ethnic herb Fructus Cinnamomi
ZHANG Xiaobo,ZHOU Tao,GUO Lanping,et al (5299)
……………………
……………………………………………………………………………
Effect of environmental factors on growth of Chlorella sp. and optimization of culture conditions for high oil production
DING Yancong, GAO Qun, LIU Jiayao, et al (5307)
………………
………………………………………………………………………………
The effects of substrates on locomotor performance of two sympatric lizards, Takydromus septentrionalis and Plestiondon chinensis
LIN Zhihua, FAN Xiaoli, LEI Huanzong, et al (5316)
……
……………………………………………………………………………
Guild structure of wintering waterbird assemblages in shallow lakes along Yangtze River in Anhui Province, China
CHEN Jinyun, ZHOU Lizhi (5323)
…………………
…………………………………………………………………………………………………
Phylogenetic diversity analysis and in situ hybridization of symbiotic Oxymonad flagellates in the hindgut of Reticulitermes chinensis
Snyder CHEN Wen, SHI Yu, PENG Jianxin, et al (5332)………………………………………………………………………
An entropy weight approach on the comprehensive evaluation of the Pearl River Delta Nature Reserve
ZHANG Linying, XU Songjun (5341)
………………………………
………………………………………………………………………………………………
Review and Monograph
On planning method of mesoscale and microscale ecological land RONG Bingling, LI Dong, XIE Yingxia (5351)……………………
Effects of land use change on soil organic carbon:a review CHEN Zhao,L譈 Changhe,FAN Lan,et al (5358)………………………
Marine phytoplankton and biological carbon sink SUN Jun (5372)………………………………………………………………………
Effect of permafrost degradation on methane emission in wetlands: a review
SUN Xiaoxin, SONG Changchun, WANG Xianwei, et al (5379)
……………………………………………………………
…………………………………………………………………
A review on the effects of biogenic elements and biological factors on wetland soil carbon mineralization
ZHANG Linhai, ZENG Congsheng, TONG Chuan (5387)
………………………………
…………………………………………………………………………
A review of studies using ecological network analysis LI Zhongcai, Xu Junyan, WU Changyou, et al (5396)…………………………
Scientific Note
Dynamics of age structures on Agropyron michnoi and Leymus chinensis in different communities
JIN Xiaoming, AI Lin, LIU Jidong, et al (5406)
………………………………………
…………………………………………………………………………………
The impact of thematic resolution on NDVI spatial pattern HUANG Caixia, LI Xiaomei, SHA Jinming (5414)………………………
2009 年度生物学科总被引频次和影响因子前 10 名期刊绎
(源于 2010 年版 CSTPCD数据库)
排序
Order
期刊
Journal
总被引频次
Total citation
排序
Order
期刊
Journal
影响因子
Impact factor
1 生态学报 11764
2 应用生态学报 9430
3 植物生态学报 4384
4 西北植物学报 4177
5 生态学杂志 4048
6 植物生理学通讯 3362
7
JOURNAL OF INTEGRATIVE
PLANT BIOLOGY
3327
8 MOLECULAR PLANT 1788
9 水生生物学报 1773
10 遗传学报 1667
1 生态学报 1. 812
2 植物生态学报 1. 771
3 应用生态学报 1. 733
4 生物多样性 1. 553
5 生态学杂志 1. 396
6 西北植物学报 0. 986
7 兽类学报 0. 894
8 CELL RESEARCH 0. 873
9 植物学报 0. 841
10 植物研究 0. 809
摇 绎《生态学报》 2009 年在核心版的 1964 种科技期刊排序中总被引频次 11764 次,全国排名第 1; 影响因
子 1郾 812,全国排名第 14;第 1—9 届连续 9 年入围中国百种杰出学术期刊; 中国精品科技期刊
摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 31 卷摇 第 18 期摇 (2011 年 9 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
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(Semimonthly,Started in 1981)
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