全 文 ：林业科学研究!"#$%!"&"#$+% ,
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!!文章编号!$##$($)*&""#$%##(#+%(#*
降雨对华北石质山地侧柏林土壤温湿度及
水分运移的影响
田!超$!"! 孟!平$!"!! 张劲松$!"! 孙守家$!"! 黄!辉$!"! 贾长荣! 李建中
"$8中国林业科学研究院林业研究所!林木遗传育种国家重点实验室!北京!$###*$( "8南京林业大学南方现代林业协同
创新中心!江苏 南京!"$##,( 8济源市国有大沟河林场!河南 济源!)%)+%##
收稿日期$ "#$)($"(#%
基金项目$ 林业公益性行业科研专项项目""#$)#)"#+#(国家自然科学基金青年基金项目"$$##"$#
作者简介$ 田!超"$*&%#!女!在读博士!主要从事森林生态.森林水文方面的研究(0(1234$@3269A2:***+7$+89:1
!
通讯作者8
摘要!以华北石质山地侧柏林为研究对象!运用氢稳定同位素"
&
E#技术!结合大气.土壤的温湿度!探讨雨季和旱季
降雨对不同深度土壤温湿度动态及水分运移的影响+ 结果表明$土壤温度在雨季随降雨产生先减小后增大!随土壤
深度增加而降低!而旱季初期则随降雨持续减小!且随土壤深度的增加而升高+ 雨季和旱季!土壤湿度随降雨先增
大后减小!且均随土壤深度的增加而下降+ 雨季前期土壤湿度较低时!中雨可使表.中层土壤湿度增加较多!且该层
土壤水
&
E贫化!即降雨优先补给表.中层土壤(而前期降雨充足时!中雨使下层土壤湿度增加较多!而所有土壤水
&
E均贫化!即降雨可较快入渗到深层土壤+ 大雨使所有土层湿度增加且差异较小.
&
E贫化!即降雨可迅速入渗全
部土层+ 旱季初期!中雨使表层湿度增加较多!即使前期土壤湿度较低时!雨后全部土壤水
&
E均贫化!即中雨也可
较快入渗到深层土壤!进一步补给地下水+ 表层枯落物水
&
E值受降雨
&
E值直接影响!随降雨产生先贫化后富集(
而浅层.深层地下水
&
E值皆较稳定!几乎不受短期降水影响!可为干旱季节植被生长提供重要水源+
关键词!季节性降雨(土壤温度(土壤湿度(氢稳定同位素(土壤水分运移
中图分类号!C,$)8 文献标识码!B
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E[24=?X?O?Q?H4?@?Q! XA39A 36Q392@?Q @A2@O236>249:=4Q
林!业!科!学!研!究 第 "& 卷
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&
E[24=?:>
?Q G5
土壤温度和湿度作为生态植被建设和恢复的关键
因子!可影响植物的蒸腾作用.根系呼吸等生理活动!进
而影响植被的正常生长!对石质山区生态系统植被建
设至关重要,$ /-+ 土壤温度及水分的分布与植被和土
壤特性有关,)-!并受降雨.蒸发.大气温湿度等环境因
子的影响,%-!其中!植被因其类型及密度的差异影响土
壤温度及水分运动,+-+ 土壤质地和孔隙度的异质性使
得土壤非饱和带径流变化复杂!从而改变土壤温度及
水分状态,,-+ 此外!在森林生态系统中!降雨量.强度
和频度可决定物种的生存.结构及土壤水分运移过
程,& /*-+ 小雨一般影响表层土壤水分交换!而大雨可影
响到深层!且不同降雨历时对表层土壤湿度的影响能
持续几小时或几周,$#-+ 降雨在具有基岩裂隙的浅层土
壤和喀斯特地形有利于水文过程快速进行,$$ /$"-!而在
同一土壤中!因前期含水量及根系的不均匀分布!降雨
会经土壤不同孔隙下渗,+-+ 因此!考虑植被.土壤性状
和降水特征能更好的了解生态系统水文过程+ 土壤水
氢稳定同位素"
&
E#值受降雨入渗.蒸发分馏.水分在
土壤中水平和垂直运动的影响,$ /$)-!因此!它可揭示土
壤水分运移过程!包括入渗.渗透和蒸散等,$%-+ 由于季
节性降雨的变化及降雨事件的特殊性!不同的土壤水
&
E值可表征降雨在土壤剖面的迁移.混合和滞留时间
等信息,$+-+ 目前!国内外对土壤水稳定同位素示踪研
究多集中在不同土地利用方式及季节间的差异
上,$+ /$*-!对不同降雨持续响应的研究较少,"# /"$-+
华北石质山地是华北平原的重要生态屏障!属
于半干旱区域!然而该地区土层瘠薄.土壤储水能力
差.岩石渗漏性强.水土流失严重(且早期坡地农耕
活动密集!山地植被受到破坏!土壤退化显著!因而
一直是我国林业生态建设的重点区域+ 侧柏"/J(&H0
)J(G=%"#6$7&(J6%"N8#UO269:#是该地区典型造林树种
之一!对维持石质山区脆弱的生态环境起着重要作
用+ 因此!本研究以侧柏林为研究对象!运用氢稳定
同位素技术!对雨季和旱季降雨前后大气和土壤温
湿度及不同深度的土壤水
&
E值进行研究!探讨土壤
剖面温湿度动态及水分运移对雨季和旱季降雨的响
应!为该区域林业生态工程建设及应对气候变化引
起的降雨格局转变提供理论依据+
$!研究区概况
研究区位于河南省济源市黄河小浪底森林生态
站!该站隶属于中国森林生态系统定位研究网络
"-U0SJ#!北依太行山南段!南邻黄河小浪底水利
枢纽工程!属华北南部石质山地退耕还林工程区+
定位站中心海拔 )$# 1!属暖温带大陆性季风气候!
年均气温 $"8) $)8b!年日照时数 " +,8, A!年
日照率 %)I!多年平均降水量 +)$8, 11!其中!+*
月为 )&8# 11!占全年的 +&8I+ 研究区内土壤为
棕壤!土层较薄 "# %# 91!土被分布极不均匀!且
部分基岩出露!土层下是松散的石灰岩风化层及裂
隙基岩!土壤水易下渗形成裂隙水+ 当裂隙水达到
不透水层!易渗出地表形成泉水,""- + 研究区内有一
常年不断的泉眼提供泉水"浅层地下水#!而深层地
下水取自于 +# 1深的井水+
"!研究方法
F8CD样地调查
"#$ 年 , 月!在该研究区选择林龄 # 2.密度为
### 株0A1/"的侧柏林!其郁闭度 #8*!平均树高
*8, 1!平均胸径为 $#8) 91!在林内设置标准样地
个!样地面积为 "# 1f# 1!分别测定枯落物厚度.
蓄积量.土壤密度.孔隙度.持水量等,"- +
F8FD气象因子观测
在研究地空阔地方布设标准自动气象站!连续
观测空气温度.相对湿度.降雨量等!并在其附近设
置降雨采集装置!雨后及时采集降水样!每次降水收
集 瓶!用帕拉胶密封后冷藏保存"$ )b#+
F8HD样品采集$处理及测定
本研究于 "#$ 年 ,$# 月选择 ) 次不同降雨
进行研究!其中!, 月 ) 日., 月 $& 日属于雨季中期
++
第 期 田!超等$降雨对华北石质山地侧柏林土壤温湿度及水分运移的影响
不同中雨"降雨量分别为 $*8#.$%8) 11#!& 月 $$
日为雨季末期大雨"降雨量为 ",8##!$# 月 $) 日为
旱季初期中雨"降雨量为 $8) 11#+ 在雨前及雨后
Q每天上午 ,$##$$$## 进行采样!分别在 个标
准样地中采集枯落物层及 # $#.$# "#."# #.
# )# 91深处的土壤!迅速装入采样瓶!储藏在 #
%b的便携式冷藏箱内!带回实验室低温保存"低
于
#
"#b#(同时!采集泉水和地下水样品!每次
瓶!冷藏保存"$ )b#+
利用低温真空抽提仪器提取土壤水!将提取好
的土壤水以及采集的雨水.泉水.地下水样品过滤!
使用END($## 液态水同位素分析仪"N:
E#+
&
E]
%(BDJ$
%&(7G$#G
_( )$ b$ ###e
!!式中$
%(BDJ$
和
%&(7G(#G
表示样品和国际通用标准
物EK_的比率!测量精度为t#8%x+
F8ID土壤温湿度的测定
在林地不同土层 # $#.$# "#."# #.#
)# 91深处的土壤中分别安装温度计 "Be($#D!
gCB#和水分传感器 "0-(_
"
\!B[24:6 C938T698!
gCB#!通过 BS%(&B(C0数据采集器 "B[24:6 C938
T698!gCB#自动记录土壤温湿度!设定 # <采集 $
次!每 $# 136输出 $ 组平均值+
F8JD数据处理
为了更好的研究土壤水
&
E值随采样时间的变
化规律!将土壤水
&
E值看做 ) 个不同层次的加权平
均值!即根据 C65Q?O,")-方法将 # $#.$# "#."#
#.# )# 91深处土壤水
&
E值进行加权获得 #
)# 91同位素值!权重是各层土壤含水量占总含水
量的百分比+
运用 C3R12H4:@$"8# 作图!并利用 CFCC$*8# 分
析数据!对土壤密度.孔隙度等物理特性指标进行单
因素方差分析!用最小显著差数法"NCE#进行多重
比较!并分别对不同降雨时间的土壤温度.湿度及
&
E变化进行双因素"不同采样天数 /土壤深度#及
三因素"不同降雨时间/不同采样天数/土壤深度#
方差分析!进行多重比较!统计分析水平为Dm#8#%+
!结果与分析
H8CD环境因子及样地特征
8$8$!雨季和旱季 ) 次降雨特征及空气温湿度变
化!图 $." 表明$, 月 ) 日雨前 ")Q 降雨较少"仅 +
月 $$ 日降雨 )8, 11#!空气温度最高 "8#b!降雨
强度 "L* 110A /$.$*L# 11降雨后气温变化相对
迟缓!先下降后缓慢回升(, 月 $& 日雨前 $ 周即 , 月
& /$# 日分别降雨 $&L*.$)L"."$L# 11!导致此期间
空气温度较低""*L%b#!即在前期降雨充足时!经
历 $L+110A /$.$%L) 11降雨"此次降雨从 $& 日持
续到 $* 日 , 时采样前#!因此!雨后温度较低
"""L"b#!之后急剧回升!且降雨前后相对湿度较
大(& 月 $$ 日雨前 $#Q!即 & 月 $ 日降雨 )L% 11!雨
前气温较高"$L*b#!湿度较低"+&L"I#!$)L, 11
0A
/$
.",L# 11大雨后!气温下降后迅速回升($# 月
$) 日雨前降雨极少!即 & 月 ", 日.* 月 & 日.$, 日.
"$ 日分别降雨 #L".$L#.#L&.#L" 11!使得此期间气
候较干旱!由于 $# 月气温较低""#Lb#!"L* 110
A
/$
.$L) 11中雨后气温急剧下降!之后逐渐上升!
但短时间内很难恢复到雨前水平+ ) 次降雨
&
E值
分别为(&"L&+x.(,,L"$x.(*)L&+x. (++L)x! 雨
后空气湿度均在第 $ 天升高!然后逐渐下降!但均未
在 Q内下降到雨前水平+
图 $!) 次降雨的降雨量及雨水
&
E值
2(S_.G(S_.9(S_.Q(S_.2(D.G(D.9(D.Q(D
分别代表 ) 次降雨前后空气相对湿度和温度
图 "!) 次降雨前后空气温湿度的变化
,+
林!业!科!学!研!究 第 "& 卷
8$8"!枯落物层及土壤层水文效应!研究可知!侧
柏林分枯落物厚度为 )8% 91!总蓄积量.最大持水
量.有效拦蓄量分别为 "#8,).&8"&."*8%" @0
A1
/"
+ 表 $ 表明$随土壤深度的增加!土壤密度从
#8*% R091
/增加至 $8)$ R091/!且 # )# 91
的土壤密度显著比 # # 91的大!而总孔隙度.毛
管孔隙度.持水率等则随深度的增加而减小!且表层
显著大于深层! 其中! 总孔隙度为 "+L*+I
L)$I!毛管孔隙度占总孔隙度的 *)I以上!最大
持水率.有效持水率分别为 "#L%,I %L*I.
$&L"+I "L*)I+
表 CD研究样地土壤物理特性
土层厚度
K91
土壤密度K
"R091
/
#
总孔隙度
KI
毛管孔隙度
KI
非毛管孔隙度
KI
最大持水率
KI
毛管持水率
KI
有效持水率
KI
# $^# #8*% t#8#& . 8)$ t#8% B "8)+ t#8"& B #8*% t#8" B %8* t"8+* B )8& t"8%* B "8*) t"8&" B
$# "^# $8$# t#8#) . #8%$ t$8)% . "&8, t"8#+ . $8,& t#8,+ B ",8,* t"8"# . "+8$& t"8,* . "8** t"8+% .
"# ^# $8$" t#8$, . "+8*+ t"8"" - "%8*" t"8$* . $8#) t#8$* B ")8$& t$8*% .- "8") t$8,% .- "$8,# t$8, .-
# )^# $8)$ t#8$, B "&8&& t$8), .- ",8+$ t$8)$ . $8", t#8"" B "#8%, t$8+ - $*8+, t$8) - $&8"+ t$8#& -
! +F&*% *F+#+ &F"*) "F"$ ",F$,& ")F*& ")F+,,
D #8#$ #8##% #8##& #8$%" #8### #8### #8###
!!注$同列数据后不同大写字母表示差异显著"Dm#L#%#+
H8FD降雨前后侧柏林土壤温度的变化
由图 可知$) 次降雨前土壤温度的变化"平均
为 "8& $*8"b#没有气温的变化大 ""L#
"#Lb!图 "#!其中!前 次降雨土壤温度均随土壤
深度的增加而下降!而第 ) 次降雨随土壤深度的增
加而升高+ 雨季中期!当前期降雨较少时土壤温度
均值为 "$8#b!$*8# 11降雨后土壤温度没有下降
反而略有升高!且不同土层土温上升幅度相似+ 表
" 表明$) 次降雨不同天数及土壤深度间的土壤温度
差异均极显著"Dm#8#$#+ 多重比较表明$$* 11降
雨前土壤温度与第 $ 天差异不显著!其余天数间均
显著!且土壤深度是决定温度的重要因素"CC0深度 v
CC0天数#+ 随雨季降雨的增多!$%8) 11降雨前土壤
温度为 "$8+b!雨后下降较多后回升!且雨前与第
天土温差异不显著!此外雨后第 $ 天表层温度下降
最多"$8"b#!且不同采样天数对土温影响最大
"CC0天数 vCC0深度#+ 雨季末期!",8# 11降雨前土
温均值最高为 "8b!虽然此次降雨量最大!但降
雨历时短!加之雨后较高的气温!雨后温度下降程度
不及上次降雨!且表层土壤温度下降较多"#L+b#!
之后土温回升并超过雨前水平!土温主要由土壤深
度决定"CC0深度 vCC0天数#+ 旱季初期雨前土温均值
最低为 $*L,b!降雨 $L) 11后第 $ 天表层土壤温
度下降最多"L$b#!随后 " Q 持续下降!土温受不
同天数的影响较大"CC0天数 vCC0深度#+ 此外!对土
温进行三因素方差分析可知$不同降雨时间.不同采
样天数及土壤深度间的土温差异均极显著
"Dm#8#$#!且不同降雨对土温的变化影响最大+
图 !) 次降雨前后土壤温度的变化
H8HD降雨前后侧柏林土壤湿度的变化
由图 ) 可知$) 次降雨前后土壤湿度均随土壤
深度的增加而减小+ 随降雨的产生!土壤湿度均明
显增加!随后下降!与土温不同! Q内均未恢复到雨
前水平!且 ) 次降雨土壤平均湿度分别为 $"8*I.
")L#I.$,8,I.$8&I+ 表 " 表明$) 次降雨前后不
同天数及不同土壤深度间的湿度差异均极显著"Dm
#8#$#+ 多重比较结果表明$$%8) 11降雨后 $#
"#."# # 91深处土壤湿度的差异不显著!且不同
采样天数是决定土壤湿度的重要因素" CC0天数 v
&+
第 期 田!超等$降雨对华北石质山地侧柏林土壤温湿度及水分运移的影响
CC0深度#!而其余 次降雨不同深度土壤对湿度的影 响较大"CC0深度 vCC0天数#+
表 FDI 次降雨林内土壤温度$湿度和土壤水
!
;的天数X土壤深度双因素方差分析
降雨
时间"月日# 降雨量K11
因子
土壤温度
! CC0
土壤湿度
! CC0
土壤水
&
! CC0
#, /#) $*8#
#, /$& $%8)
#& /$$ ",8#
$# /$) $8)
天数 %%8"# #8+* &$8"& ")#8$$ $"$8) )**8)+
深度 &)$8%) $#8%* "+"8+ ,,%8# "8#$ $$8+%
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深度 $%"8% )8*+ ,&8"& "$)8& +"8"# &*,8+
天数 $&"8*% %8%# $$8 "+#8", +)&8&# " "##8+%
深度 )8% $#8#+ "%"8", %,*8% $%&8$% %+8)"
天数 &),8*" *)8&" +"8&* $&8#* &)+8"" " *$&8+$
深度 $ &,8* )+8$& $8+& ,"&8$ $"&8,) )))8#$
!!注$CC0为误差平方和+
不同降雨对土壤湿度增量的影响不同! 次降
雨"雨季 $*L#.",L# 11.旱季 $8) 11#后!表层 #
$# 91土壤湿度的增加均最多!分别增加 *8#I.
&8$I.*8"I(而深层土壤湿度增加均较少!$*L#.
$8) 11降雨后!深层土壤湿度分别增加 8#I.
8$I!与表层差异较大(",L# 11降雨后!#
)# 91深处土壤湿度增加 %8#I!与表层差异较小+
雨季 $%8) 11降雨后!"# # 91深处土壤湿度增
加较多"+8+I#!# )# 91深处土壤增加 +8"I!
而表层土壤增加最少")8&I#+ 此外!三因素方差
分析表明!降雨时间.采样天数及土壤深度间的土壤
湿度差异均极显著"Dm#8#$#!且不同降雨对土壤湿
度的影响较大+
图 )!) 次降雨前后土壤湿度的变化
HEID降雨前后侧柏林土壤水
!
G值的变化
8)8$!土壤水
&
E值随时间的变化!图 % 所示$)
次降雨前枯落物水及土壤水
&
E值均因植被蒸发耗
水而富集!且旱季初期最大!分别为 /"&L)%x和 /
,L#%x!其次为雨季 , 月 ) 日.$& 日!而 & 月 $$ 日
雨前
&
E值最小!分别为/+,8"*x和/+)8)"x+
由于降雨量.降雨强度及雨水
&
E值的不同!使
雨后枯落物水及土壤水
&
E值的差异较大+ $*L#
11降雨后!受较小降雨
&
E值" /&"8&+x#的影响!
枯落物水
&
\值第 $ 天急剧下降至 /&$8$%x!以后
持续升高!而土壤水
&
E值则在雨后 " Q 下降后缓慢
升高+ 表 " 表明$) 次降雨不同采样天数间差异均
极显著"Dm#8#$#+ 多重比较结果表明$$*L# 11降
雨后第 " 天与第 天的差异不显著($%8) 11降雨
的
&
E值为/,,8"$x!枯落物水
&
E值先下降后逐渐
回升!而土壤水
&
E值则持续下降!且第 " 天与第
天的土壤水
&
E值差异不显著(",L# 11降雨的
&
E
值最小" /*)L&+x#!枯落物水及土壤水
&
E值均先
下降后逐渐回升!其中!枯落物水
&
E值比雨前的大+
旱季初期 $8) 11降雨的
&
E值最大" /++8)x#!
枯落物水及土壤水
&
E值均先下降后持续升高+ 此
外!三因素方差分析表明!降雨时间.采样天数及土
壤深度间的土壤水
&
E值差异均极显著"Dm#8#$#!
且不同降雨对土壤水
&
E值变化的影响最大+
降雨期间!浅层.深层地下水
&
E值相对稳定!分
别约为/%,x和/+#x!变化幅度较小+
8)8"!土壤水
&
E值随土壤深度的变化!图 + 所
示$) 次降雨前土壤水
&
E值曲线不同!降雨后!因雨
水的
&
E值较小!使雨后土壤水
&
E值曲线均向左偏
移!而因不同降雨量及强度.不同深度土壤水
&
E值
不同+
雨季中期!当前期降雨较少.土壤湿度较低时
*+
林!业!科!学!研!究 第 "& 卷
图 %!) 次降雨前后枯落物水.土壤水.降水.浅层及深层地下水的
&
E值变化
图 +!) 次降雨前后土壤水
&
E值垂直运移的变化
#,
第 期 田!超等$降雨对华北石质山地侧柏林土壤温湿度及水分运移的影响
"图 +2#!土壤水
&
E值曲线随土层深入向左偏移!即
随深度增加
&
E值减小($*L# 11中雨后!第 $ 天枯
落物及 # "# 91土壤水
&
E值受降雨影响减小!而
"# 91以下土壤水
&
E值则略有增加(第 " 天枯落物
及 # $# 91表层土壤水
&
E值增大!而 $# 91以下
&
E值减小(第 天涵养在 "# 91以上的水分继续下
渗!使下层土壤水
&
E值继续减小!上层值则增大+
因采样前 , 月 &$# 日有 场中雨产生!土壤
水
&
E值在 $# "# 91深处土壤水
&
E值达到最大
后略有减小"图 +G#+ , 月 $& 日 $%8) 11中雨后!
第 $ 天所有土壤水
&
E值均减小!第 " 天枯落物水及
"# 91以下土壤水
&
E值则向右偏移增大!而 # "#
91土壤水
&
E值减小!第 天 "# 91以下土壤水
&
E
值减小!其余土壤水
&
E值则右移增大+
& 月 $$ 日!除 # )# 91土壤水
&
E值略有增
大!其余深度土壤水
&
E值的变化趋势与 , 月 $& 日
雨前的相似+ 由于此次降雨量较大且持续时间短
"",8# 11.% A#!雨后第 $ 天所有土壤水
&
E值均减
小!第 " 天枯落物水及 "# 91以上土壤水
&
E值增
大.下层减小!第 天枯落物水及土壤水
&
E值均
增大+
旱季初期雨前土壤水
&
E值变化趋势与 , 月 )
日雨前的相同!然而!虽然此次降雨量最小"$8)
11#!但雨后第 $ 天所有土壤水
&
E值均减小!之后
"# 91以上土壤水
&
E值增大!下层减小!第 天 #
)# 91深处土壤水
&
E值继续减小!其余土壤水
&
E
值则增大+
)!结论与讨论
I8CD土壤温度
本研究表明!雨季和旱季 ) 次降雨前后!侧柏林
土壤温度变化差异小于气温!主要受广圆形林冠遮
蔽.枯落物覆盖及土壤特性等的影响!使土壤温度受
降雨影响相对较小!从而保障植被根系在较适宜的
温度下正常生长发育(然而!雨季表层土温最高土温
随土壤深度的增加而下降!旱季初期则相反!表明表
层土温受气温直接影响!而下层土壤具有一定的保
温效果!使到旱季初期下层土温较高!可保障植被根
系安全过冬+
由于不同季节降雨量及强度的差异!加之不同
的大气温湿度!使 ) 次降雨土温的变化趋势有所差
异+ 雨季土壤温度先下降后升高!除第 $ 次降雨外!
这与采样及研究日期有关+ 调查发现$第 $ 次降雨
当天!土壤温度均值为 "#8)b!且小于雨前!而由于
前期降雨较少!且雨后气温较高"图 "#!使得雨后第
$ 天土温迅速回升并超过雨前水平+ 此外!表层土
温下降程度与降雨量并不成正比!如 $%8) 11雨后
表层土温下降 $L"b!而 ",L# 11雨后下降 #L+b!
这主要取决于当日大气温湿度+ 对不同降雨前后表
层土温差值与气温.大气相对湿度.降雨量进行回归
分析!发现气温与表层土温差值呈极显著正相关"D
m#8#$#+ 这与崔素芳等,"%-关于土温与气温.降雨
量相关关系的研究结果一致(然而!旱季初期土温随
降雨一直下降!这可能是由于降雨后土壤湿度较大!
使得土壤热容量较高!虽然雨后气温有所升高!但上
升幅度不足以提供足够的热量!使得土壤温度持续
降低!这有待于以后进一步的研究探讨+
I8FD土壤湿度
由于侧柏林的郁闭度较高!使表层土壤蒸发相
对较少!且因石质山地下层石砾含量较多!土壤水分
不断向深层入渗!涵养水分能力下降!使得表层湿度
较高而下层较低+ 雨季中期"$%8) 11降雨#因前期
土壤湿度较大!使得雨后 $# "# 91与 "# # 91
土壤含水量差异不显著+ ) 次降雨后由于土壤蒸
发.下渗.植被蒸腾等消耗水分!使得土壤湿度随时
间变化下降,"+ /",- !且降雨前后 天湿度差异显著!
表明土壤湿度对降雨响应较敏感!李润春等,"&-研究
也表明!土壤湿度和降雨量相关系数较大+ 此外!研
究发现!旱季初期土壤湿度高于雨季 $*L# 11降雨
前后的土壤湿度!虽然二者降雨量小.强度相同!但
旱季初期土壤中储存部分雨季降雨!且此时气温降
低!植被光合及蒸腾作用减弱!所需土壤水分减少!
因此!土壤湿度较大!表明土壤水文运动受同期植物
生理活动的影响,$%- +
因前期土壤湿度.降雨量及强度的不同,"*- !使
得雨后土壤湿度增量有所差异!其中!雨季 $*L# 11
降雨.旱季初期雨后表层湿度增加最多+ 因前期湿
度较低!且降雨量小!降雨优先补给表层土壤(而大
雨后所有土层湿度增量相对较小!主要是由较大的
降雨量及强度所致!即降雨量大.历时短的降雨可较
快入渗全部土层"# )# 91#+ 此外!雨季 $%8) 11
中雨后 "# # 91深处土壤湿度增加最多!因雨前
# "# 91深处土壤湿度较大!且降雨量及强度较
小!降雨优先入渗到表层土壤使其饱和!然后额外水
分慢慢下渗到深层!使得 # 91以上土壤湿度相差
不大+ 这表明!在前期土壤湿度较充分的条件下!中
$,
林!业!科!学!研!究 第 "& 卷
雨可入渗到深层土壤+
IEHD土壤水
!
G值的变化
不同降雨雨前枯落物水及土壤水
&
E值均因植
被蒸散发消耗水分而富集!且旱季初期最大+ 因枯
落物覆盖于土壤层之上!直接受降水入渗及蒸发的
影响!不存在诸如土壤之间相互入渗补给或植被直
接利用水分等的影响!因此!枯落物水
&
E值直接受
降水影响减小且与雨水
&
E值接近!随后因水分蒸发
而富集(然而!由于研究区属石质山地!土层瘠薄.下
层石砾含量较多!不同时期降雨前土壤水
&
E值随深
度的变化不一致!这主要与前期降水.土壤蒸发.植
被水分利用等有关+ 在前期降雨较少的雨季与旱季
初期!雨前土壤水
&
E值均随深度增加而贫化!这主
要是由于前期降雨量较少.土壤湿度较低!浅层土壤
受蒸发影响较大!使上层土壤水
&
E富集+ 前期降雨
较多时!由于采样前 , 月 &$# 日分别降 次中雨!
使得此期间空气温度较低.湿度较大"图 "#!枯落物
及土壤湿度相对较高"图 )#!因此枯落物及表层土
壤水蒸发较少
&
E贫化!而中下层土壤水
&
E相对富
集可能是受降水影响较小!且受到来自上层富集土
壤水的混合!使土壤水
&
E值较高+
受前期土壤含水量.降雨量.强度及雨后蒸散发
等影响!雨后土壤水
&
E值随深度的变化不同+ 雨后
第 $ 天主要受降雨影响!研究期间无论降雨大小!土
壤表层均受到影响!这一现象与其他学者,$,!"#-的研
究相同(然而!深层土壤因前期降雨及次降雨量的差
异表现不同!其中!因雨季 $*L# 11降雨前土壤湿度
最小!雨后第 $ 天只入渗到 "# 91土壤!即降雨优先
补给表层和中层土壤!使得表层和中层土壤水
&
E值
减小+ 前期降雨较多时即使次降雨较小"$%8) 11.
$8+ 110A
/$
#!雨水也可较快入渗到深层土壤+ 降
雨量大且强度高的降雨"",8# 11.$)8, 110A /$#
后!雨水很快入渗到深层!使土壤得到充分补给+ 旱
季初期!虽然降雨量最小!然而!因植被所需土壤水
分减少!雨后第 $ 天雨水可以入渗到全部土层!进一
步补给地下水,"$- + 随后 " Q!因枯落物及表层土壤
涵养的水分较多!混合水以活塞流形式继续下
渗,$+!$*- !缓慢补给下层土壤(而因含水量的差异!补
给速率有所不同!且随气温升高!枯落物水及土壤水
&
E值因蒸发.水分利用等作用而富集+
研究期间!浅层及深层地下水
&
E值皆相对稳
定!由于浅层地下水来源于基岩裂隙!即降雨先入渗
土壤层后通过裂隙继续下渗!遇到隔水层后向上运
移!出露地面形成浅层地下水!其水分运移路径相对
较长+ 同样!深层地下水来源于 +# 1深处!运移路
径较长!受短期降水影响较小!因此!可在干旱季节
为植被生长提供重要水源!这与徐庆等,"$-在卧龙自
然保护区的研究结果一致!即浅层地下水
&
E值变化
幅度很小!受降水直接影响小!在区域水量平衡中起
着重要作用+
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