全 文 ：第 wt卷 第 w期
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林 业 科 学
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黄土区人工林草植被深层土壤干燥化研究进展 3
陈洪松t 王克林t 邵明安u
kt1 中国科学院亚热带农业生态研究所 长沙 wtstux ~ u1 中国科学院水利部水土保持研究所
黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室 杨凌 ztutssl
摘 要 } 黄土高原地区深层土壤干燥化k土壤干层l是人工林草植被过度耗水导致土壤水分负平衡的结果 ∀概述
土壤干层的研究进展 o包括土壤干层的特征 !类型 !量化指标 !成因 !分布 !危害及其缓减对策 o指出当前研究中存在
的问题 o对今后研究提出建议 ∀
关键词 } 黄土区 ~土壤干层 ~植被恢复 ~土壤水
中图分类号 }≥txu 文献标识码 }„ 文章编号 }tsst p zw{{kussxlsw p stxx p sz
收稿日期 }ussv p s{ p ux ∀
基金项目 }中国科学院知识创新工程领域前沿项目kstussuussxxwtvl和国家自然科学基金重大研究计划k|stsustul资助 ∀
3 本文得到中国科学院水利部水土保持研究所李玉山研究员 !杨文治研究员和邹厚远研究员的热情指导 o特此致谢 ∀
Α Ρεϖιεω ον τηε Εφφεχτ οφ ςεγετατιον Ρεηαβιλιτατιον ον τηε ∆εσιχχατιον
οφ ∆εεπ Σοιλ Λαψερ ον τηε Λοεσσ Πλατεαυ
≤«¨ ± ‹²±ª¶²±ªt • ¤±ª Ž¨ ¬¯±t ≥«¤² ¬±ª. ¤±u
kt1 Ινστιτυτε οφ ΣυβτροπιχαλΑγριχυλτυρε o ΧΑΣ Χηανγσηα wtstux ~ u1 Στατε ΚεψΛαβορατορψοφ Σοιλ Εροσιον ανδ ∆ρψλανδ Φαρµινγ
ον τηε Λοεσσ Πλατεαυ o Ινστιτυτε οφ Σοιλανδ Ωατερ Χονσερϖατιον o ΧΑΣ ανδ ΜΩΡ Ψανγλινγ ztutssl
Αβστραχτ } ׫¨ §¨¶¬¦¦¤·¬²± ²©§¨ ³¨¶²¬¯ ¤¯¼¨ µ²±·«¨ ²¨¶¶°¯¤·¨¤∏µ¨¶∏¯·¶©µ²°·«¨ ªµ¤§∏¤¯ §¨ ³¯ ·¨¬²± ²©¶·²µ¬±ªº¤·¨µ§∏µ¬±ª·«¨
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Κεψ ωορδσ} ·«¨ ²¨¶¶°¯¤·¨¤∏~§¨¶¬¦¦¤·¬²± ²©§¨ ³¨¶²¬¯ ¤¯¼¨ µ~√¨ ª¨·¤·¬²± µ¨«¤¥¬¯¬·¤·¬²±~¶²¬¯ º¤·¨µ
土壤干层是黄土高原地区半干旱和半湿润环境条件下 o人工林草植被过度耗水导致土壤水分负平衡而
形成的一种特殊的水文现象k杨文治等 ot||ul ∀土壤干层于 us世纪 ys年代在陕西东部旱塬k蒲城l最初发
现k西北水土保持研究所土壤水分组 ot|zxl o但当时并未引起足够的重视 ∀us世纪 {s年代以来 o黄土高原人
工林草地普遍出现了土壤干层 o而且越来越严重 o干层厚度也不断增加 o可达 { ∗ ts °k杨文治等 ot|{x ~t||u ~
李玉山 ot|{v ~usst ~ussu ~从心海等 ot||s ~梁一民等 ot||sl o由此引起了人们的广泛关注 o并逐渐成为植被建
设与生态水文研究领域的热点 ∀但至今仍然缺乏系统而深入的研究k刘文兆 ousssl ∀土壤干层不仅影响林
木生长 !生存和天然更新 o而且对后续树 !草种的选择和造林种草的实施也是一种潜在的威胁 o从而直接影响
黄土高原植被建设的进程k孙长忠等 ot||{l ∀由于人工林草植被在保持水土 !促进天然植被恢复和演替方面
具有不可替代的作用 o人们将研究的重点放在土壤干层的成因 !危害及其缓减对策上k杨维西 ot||y ~邹厚远
等 ot||{ ~李玉山 ot|{v ~usst ~ussu ~杨文治等 ot|{x ~usss ~孙长忠等 ot||{ ~王克勤等 ot||{ ~侯庆春等 ot||| ~黄
明斌等 ousst ~李裕元等 ousst ~王力等 ousstl ∀
随着西部大开发的逐步实施 o黄土高原水土保持和生态环境建设进入了一个大规模 !快速度和集中连片
治理的新阶段 o各地纷纷贯彻 !落实/退耕还林还草0措施 o以期加快植被恢复进程 o促进黄土高原生态系统的
良性循环 o为西部大开发的顺利实施提供有利的保障 ∀但是 o大规模 !大范围的植树种草必将引起土地利用
和覆盖的巨大变化 o并对土壤水文生态环境产生重要影响 o带来一系列新问题k杨文治等 ot|{x ~李玉山 ot||z ~
程国栋等 ousss ~沈国舫 ousss ~张志强等 ousss ~李锐等 oussu ~刘贤赵等 oussul ∀研究表明 o根据当地的气候 !
水文和土壤等自然条件来实行退耕还林k草l o恢复自然植被有可能产生显著的气候和环境效应k符淙斌等 o
usstl o而这种气候和环境效应又反过来影响土壤水分的变化k‹∏¶½eµετ αλqot||| ~•²§µ¬ª∏¨½pŒ·∏µ¥¨ ousssl ∀如
何判定人工植树种草对土壤水分生态环境 !土壤干燥化程度的影响 o分析土壤干层对土壤水分循环 !林草植
被建设的影响等 o都是目前亟需解决的问题k杨文治等 ousssl ∀如何维持不同土地利用类型k林 !草 !农田等l
总耗水量与总有效降水量之间的平衡 !降低或消除区域性土壤干燥化的不利影响等 o更有待于系统而深入的
研究k刘文兆 ousss ~李锐等 oussul ∀本文试图系统分析现有的研究成果 o介绍黄土高原土壤干层的特征 !类
型 !量化指标 !成因 !分布 !危害及其缓减对策等 o并提出一些有待于进一步加强的研究方向 o以期加快植被建
设进程 o促进黄土高原生态环境的改善和可持续发展 ∀
t 土壤干层的特征
土壤干层一般是指土壤水在物理蒸发和植物蒸腾作用下 o不断逸入大气中 o经过较长时间因土壤水分负
补偿效应而在土体某一深度范围内形成的一层厚度不等的低湿层k杨文治等 ot||u ~usssl o是植被蒸散消耗
深层储水而长期得不到降水入渗补给 o导致土壤水分循环出现负平衡的结果 ∀据研究 o土壤干层应具有如下
特征k杨文治等 ot||u ~李玉山 ot|{v ~usstl }tl位于土体的某一深度范围内 o一般在降水入渗深度以下 ~ul具
有相对持久性 o不因土地利用类型的改变和年度降水入渗的补给而消失 ~vl具有一定的湿度范围 o下限为凋
萎湿度 o上限为毛管断裂湿度或土壤稳定湿度 ~wl干燥化深度与根系分布深度相应 o植物根系愈深 o干燥深
度愈大 ~xl干燥强度因植物种类和生长年限而定 o并与降水量和蒸散量的比值相应 o即密度大的乔灌林地大
于密度小的乔灌林地 o乔灌林地和人工草地大于农作物地 o高产农田大于低产农田 o有植物地大于裸露地 ∀
u 土壤干层的类型
李玉山kt|{vl从土壤水分利用的角度 o将土壤干层分为利用型干层k暂时性干层l和地区型干层k永久性
干层l ∀利用型干层分布在半湿润区 o主要出现在牧草和林地 ∀当牧草翻耕或林地疏伐后 o土层湿润将逐年
得到恢复 o恢复过程的长短与该地区降水和蒸发蒸腾平衡情况有关 ∀地区型干层是半干旱地区土壤水分循
环的一个特征 o是由于地区性水量负平衡所形成的 o具有相对持久性 ∀杨文治等kt||ul根据土壤干层形成的
物理机制 o将黄土高原土壤干层分为蒸散型干层和蒸发型干层 ∀蒸散型干层是由于多年生牧草地和林地强
烈的蒸腾耗水作用导致土壤水分大量蒸散丢失而形成的 o主要存在于黄土高原半干旱和半湿润地区 o一般认
为在延安 ) 延长 ) 子午岭西北边缘线k相当于 xxs °°降水等值线l以南地区 ∀蒸散型干层常因地域不同而
表现出明显的分异特征 o表现为土壤干层具有相对持久性 o其厚度常因干湿年份的交替和植被的变化而变化
k杨文治等 ousssl ∀蒸发型干层是在大气干旱和水势梯度的双重作用下 o土壤水分强烈蒸发丢失而形成的 o
主要存在于干旱和半干旱地区 o即延安 ) 延长 ) 子午岭西北边缘线以北地区k杨文治等 ousss ~王力等 o
usstl ∀通常意义上所说的土壤干层 o是指以植被过度蒸腾耗水为特征的具有相对持久性的/地区型干层0或
/蒸散型干层0 ∀
tl王 力 q陕北黄土高原土壤水分亏缺状况与林木生长关系 q中国科学院水利部水土保持研究所博士毕业论文 oussu
v 土壤干层的量化指标
土壤干层的判定多以其湿度是否介于土壤稳定湿度和凋萎湿度之间为依据k杨文治等 ot||u ~usss ~王力
等 ousssl ∀黄土高原地区重壤带凋萎湿度为 { h ∗ tv h o中壤 ´带为 x h ∗ z h o中壤 µ带为 z h ∗ { h o轻壤
带为 w h ∗ x h o砂壤带为 v h ∗ w h o紧砂土为 u1x h ∗ v h k李玉山等 ot|{xl o而重壤带 !中壤带土壤稳定湿度
为 tw h ∗ ty h o轻壤带为 | h ∗ tt h o砂壤带为 { h ∗ | h o紧砂土为 u1y h ∗ w1w h k杨文治等 ot||ul ∀对于重
壤土和中壤土 o土壤稳定湿度约相当于田间持水量的 zs h ∗ {s h k李玉山 ousstl o而对于轻壤土或砂壤土 o其
值低于田间持水量的 zs h o只有 w| h ∗ xw h k杨文治等 ot|{xl ∀当然 o土壤稳定湿度是一个相对稳定值 o并
非固定不变k杨文治等 ot||u ~景可等 oussul ∀也有研究者以农田 !荒草地作为土壤水分背景 o判断人工林草
植被深层土壤的干燥化程度k黄明斌等 ousst ~刘贤赵等 oussu ~穆兴民等 oussvl ~或通过长期定位试验 o以造
林种草初期土壤水分为背景 o揭示深层土壤的干燥化进程k李玉山 ot|{v ~ussu ~丛心海等 ot||s ~梁一民等 o
t||sl ∀由于深层土壤的干燥化程度 !厚度 !范围等都对植物生长具有一定的影响 o因此试图确定土壤干层的
量化指标还具有较大的难度 ∀目前有关土壤干燥化程度的划分方法tlk何福红等 oussvl都具有较大的随意性
yxt 林 业 科 学 wt卷
和局限性 o不便于广泛应用 ∀
w 土壤干层的成因
黄土高原地区土壤干层的形成 o是该区植物资源特性 !下垫面性质 !生态气候带等综合作用导致土壤水
分循环出现负平衡的结果k李玉山 ousstl ∀土壤干层在一定程度上是黄土高原地区气候干旱的一种必然结
果 o而人工植被类型选择不当 !群落密度过大以及生产力过高等会加剧深层土壤的干燥化进程 ∀
411 气候干旱
黄土高原属半干旱和半湿润易旱地区 o是东南湿润季风气候向西北内陆干旱气候过渡 !暖温带落叶阔叶
林向典型草原和荒漠草原过渡的交错带 o多数地区年降水量 vss ∗ yxs °° o但蒸发量却相对较高 yuv1{k青海
门源l ∗ t uxw1s °°k宁夏同心l o其最低值接近年平均降水量的最高值k中国科学院黄土高原综合科学考察
队 ot||tl ∀这种/低降水 !高蒸发0的环境对土壤干层的形成具有明显的促进作用 o表现为黄土高原从东南到
西北 o气候渐趋干燥 !降水逐渐减少 o而土壤干燥化程度渐趋严重 o干层厚度也逐渐加深k王力等 ousstl ∀另
外 o持续干旱的气候特征也是加剧土壤干燥化程度的重要原因k‹∏¶½eµετ αλqot|||l ∀从早更新世到晚更新
世 o黄土堆积的发展标志着我国北方存在着气候变干的总趋势k杨文治等 ot||{l ∀黄土高原历史上 xss余年
ktwzs ) t|z|l的旱涝规律表明 o黄土高原干旱突出且连旱集中 o平均一次连旱持续 v1x 年 o连旱占旱年数的
zx h以上k邵明安等 ot|||l ∀在全球变暖的大背景下 o我国近百年的气候发生了明显的变化 o气温上升了
s1w ∗ s1x ε o其中 us世纪 |s年代是近百年来最暖的时期之一 ∀西北 !华北 !东北地区气候变暖最为明显 o其
中西北k陕 !甘 !宁 !新l变暖的强度高于全国平均值k丁一汇 oussul ∀近 xs年来 o陕北黄土高原平均气温普遍
升高 o其中冬季气温增幅最大 o增加 s1||z ε o其次是春季 o增加 s1xzv ε o而秋夏气温增加较小 ~同时 o陕西平
均降水量除春季外 o其余 v季均有所下降 o其中夏季下降幅度最大 o达到 tt1{ °° o而平均蒸发量在冬季增幅
最大k罗慧等 oussvl ∀夏季降雨量的减少和冬春气温的上升 o直接导致了土壤向干燥化方向的演变 ∀天然草
本植被下土壤干层的出现k王国梁等 oussul o从另外一个侧面表明土壤干层的形成在一定程度上是气候干旱
的一种必然结果 ∀
412 土壤水分循环特征的影响
黄土高原土壤多是粉砂含量较高 !土壤密度偏低kt1s ∗ t1v ª#¦°pvl的壤质土类型 o具有较高的入渗性
能 ∀深厚的黄土性土壤 o持水能力达 uss ∗ vss °°#°pt o可看作是一个容量很大的土壤水库 o能有效地缓和
季风区降水分布不均所造成的旱情 o保证植物生长对水分的需求k李玉山 ousstl ∀但是 o由于地下水埋藏深 o
一般不参与土壤水分循环 o因而黄土高原土壤水分循环的过程是比较单纯的降水入渗和上行蒸散过程 o蒸发
和蒸腾是土壤水分支出的主要途径k李玉山 ot|{vl ∀黄土高原地区降水入渗深度一般为 t ∗ v ° o但土壤物理
蒸发和植被蒸腾作用层深度可达 { ∗ ts ° o导致深层土壤经常处于水分亏缺状态 o从而产生干燥化土层 o并
呈逐年加深的趋势k丛心海等 ot||s ~梁一民等 ot||s ~李玉山 ot|{v ~usst ~ussu ~杨文治等 ot||u ~黄明斌等 o
usst ~王国梁等 oussul ∀即使在丰水年 o这种亏缺量也难以得到完全补充恢复k李玉山 ot|{v ~usstl ∀土壤水
分循环层在逐年加深之后 o重新变浅 o以至发展为相当于当年降水入渗深度 o导致深层土壤储水补充调节植
物需水的作用逐渐消失 o使地上植被完全依靠当年降水进行生长 o易受干旱气候条件的制约 ∀
413 群落生产力过高和密度过大
从根本上说 o土壤干层是由于降水不能满足植被需求 o植被为维持生长而过度消耗深层土壤储水导致土
壤水分出现负平衡的结果 ∀当降水量一定时 o群落生产力过高 !密度过大 !会加剧深层土壤的干燥化进程k杨
维西 ot||y ~孙长忠等 ot||{l ∀过高的群落生产力和密度 o必然带来水分的过度消耗 o导致深层土壤的干燥
化 ∀例如前些年 o黄土高原一些地区大面积种植沙打旺k Αστραγαλυσ αδσυργενσl o在发展畜牧业 !缓减天然植被
的压力方面发挥了重要作用 o但是由于没能及时采取措施限制和调节生产力过高的沙打旺群落 o结果导致深
层土壤干燥化 !群落衰退 !产量急剧下降 o最后不得不停止经营k杨维西 ot||yl ∀
另外 o有研究认为 o植被类型选择不当也是加剧深层土壤干燥化进程的重要原因k杨维西 ot||y ~侯庆春
等 ot|||l ∀实际上 o这还是由于群落生产力过高和密度过大造成的 ∀有些地区片面追求人工林草的高生长
量 !高经济效益 o在适合灌木林生长的地区栽种乔木林 o在只适宜栽植耐旱乔木树种的地段栽植耗水性强的
zxt 第 w期 陈洪松等 }黄土区人工林草植被深层土壤干燥化研究进展
速生树种 o其结果都加剧了深层土壤的干燥化 ∀us世纪 {s年代初期 o沙打旺 !人工种植红豆草k Ονοβρψχηισ
ϖιχιαεφολιαl ov年内长势喜人 o而 x年后逐渐衰亡k杨维西 ot||yl ∀据陕北吴旗飞播区定位研究结果 o沙打旺草
地随着牧草生长年限的增长 o土壤干层厚度逐渐增大k梁一民等 ot||sl ∀v年生沙打旺草地的土壤干层处于
t ∗ v ° ox年生沙打旺草地的干层下限延伸到 x °以上 oy年生沙打旺草地的土壤干层下限接近 { ° o导致深
层土壤储水持续严重亏缺k杨文治等 ousssl ∀
x 土壤干层的分布
黄土高原地区人工林草地土壤干层的分布范围相当广泛k杨维西 ot||y ~孙长忠等 ot||{ ~侯庆春等 o
t||| ~李玉山 ousst ~杨文治 ousstl ∀土壤干层的区域分布特征与其降水和土壤物理特性的地带性规律直接
相关 o具体表现为黄土高原从东南向西北 o气候渐趋干燥 !降水逐渐减少 o土壤持水性能渐次降低 !蒸发性能
渐趋增高 !稳定湿度逐渐减小 !深层储水渐次降低k李玉山等 ot|{x ~杨文治等 ot||{l o而土壤干燥化程度渐趋
严重 o干层厚度也逐渐加深k侯庆春等 ot||| ~王力等 ousstl ∀侯庆春等kt|||l对黄土高原刺槐k Ροβινια
πσευδοαχαχιαl林地雨季后土壤水分状况的调查结果表明 o土壤干层大致出现在黄陵到富县一带 o向北土壤干
燥化程度逐渐加剧 o到神木则最为严重 o这一趋势与降水趋势相吻合 ∀王力kussul根据土壤干燥化程度将黄
土高原划分为 w个类型区tl }tl以宜君为代表的高原沟壑区南部 o主要包括子午岭 !黄龙山的大部分地区 o土
壤干燥化程度轻微 o如遇丰水年或辅以适当的整地节水措施 o土壤水分亏缺可得到有效缓减 ~ul以富县 !黄
陵为代表的高原沟壑区北部 o出现了轻度干燥化土层 o有的地方还较为严重 o并有继续恶化的趋势 ~vl范围
较广的丘陵沟壑区 o出现了程度严重的干燥化土层 o该区又可分为南 !西 !北 v个小区域 o南区以延安 !延长为
代表 o土壤干燥化程度中等 o西区以吴旗 !安塞为代表 o土壤干燥化程度严重 o北区以绥德 !米脂为代表 o土壤
干燥化程度极为严重 ~wl以神木为代表的风沙区 o土壤干燥化极为严重 ∀
当然 o黄土高原土壤干层的分布除表现出上述宏观特征外 o由于受沟谷系统特殊的微区域环境条件和丘
陵 !塬 !梁 !峁和沟谷彼此镶嵌的环境结构的影响 o在同一沟谷系统中其分布可能会出现微域分异k杨文治等 o
t||{l ∀
tl王 力 q陕北黄土高原土壤水分亏缺状况与林木生长关系 q中国科学院水利部水土保持研究所博士毕业论文 oussu
y 土壤干层的潜在危害
土壤干层形成后 o/土壤水库0供水调节能力大大减弱 o人工林草植被生长衰退 o提早老化 o形成大面积的
低效低产林 o且天然下种更新不良k侯庆春等 ot||t ~t|||l ∀由于深层土壤水分亏缺量的不断增大 o深根系人
工林草生产力降低甚至大面积枯死k梁一民等 ot||s ~杨维西 ot||yl ∀人工林草植被衰败后 o深层土壤水分难
以快速恢复 o重新造林种草就有很大的难度k侯庆春等 ot|||l ∀在年降水量 wxs °°和土壤水分严重亏缺条
件下 o固原地区 x °土层土壤含水量恢复到当地的自然含水量水平大约需要 tx 年k穆兴民等 oussvl ∀吴旗
沙打旺草地衰败 w年后 o土壤水分恢复深度为 v1x ° o土壤含水量只提高了 u h o有效水仅是天然草地的 tΠz ∀
按照这一速度预测 ov1x °范围内土壤干层的含水量达到天然草地含水量的水平至少需要 us年以上 o在这期
间很难保证林草对水分的需求k侯庆春等 ot|||l ∀
另外 o深层土壤的干燥化不利于区域地下水的补给和水分大循环k李玉山 ot|{v ~usstl ∀在黄土高原地
区 o降水入渗补给地下水 o必须满足 u个条件 }tl降水入渗量超过土壤水分亏缺量 ~ul入渗深度超过蒸发蒸
腾作用层深度 ∀黄土高原地区降水少 o一般只能湿润上部土层 t ∗ v ° o难以超过蒸发蒸腾作用层深度 o更不
可能穿透整个具有巨大水分亏缺量的土壤干层 ∀因此 o土壤干层成了水分传递的隔离层 o中断了降水垂直入
渗补给地下水的路径 o削弱了水分大循环k李玉山 ot|{v ~usstl ∀随着黄土高原地区水土保持和植被建设进
程的加大 o深层土壤干燥化对区域水循环可能带来更大的影响 ∀人工林草植被在减少地表径流的同时 o因蒸
发蒸腾量增加 o促进深层土壤干燥化 o从而阻断地下水补给 o减少总径流量k李玉山 ot||zl ∀
{xt 林 业 科 学 wt卷
z 土壤干层的缓减对策
土壤干层并非是人工植被建设的必然产物k孙长忠等 ot||{ ~侯庆春 ot|||l o只要遵循植被地带性分布规
律k梁一民 ot||| ~李锐等 ousss ~邹厚远 ousss ~于贵瑞等 oussul o充分考虑土壤水分生态条件k杨文治等 o
t||wl o根据造林立地条件正确地选择树种和草种 o同时适当调控群落密度和生产力k杨维西 ot||yl o并结合
一定的抚育措施和人工造林种草技术 o人工植被建设就能在很大程度上减少土壤干层的发生并削弱其危害
k杨文治等 ot||u ~usss ~杨文治 ousstl ∀
天然植被依据水热条件有规律的呈地带性分布 o不同植被地带的植被类型k包括组成 !结构以及生物量
等l不同k梁一民 ot|||l ∀因此 o建造人工植被必须选择其相应的地带性植被类型k杨维西 ot||y ~程国栋等 o
usssl o并考虑土壤水分的地带性和非地带性分布规律k杨文治等 ot||wl o同时考虑植物的群落结构原理 o建
立不同类型的复层混交植被k梁一民 ot|||l ∀由于该区沟谷 !塬 !梁 !峁彼此镶嵌的环境结构的影响 o土壤水
分存在明显的微区域分异特征 o在同一沟谷系统中 o可同时出现干旱草原环境与森林草原环境并存的情况
k杨文治等 ousssl ∀鉴于黄土高原地区造林立地条件和水分生态条件的复杂性 o具体造林过程中还应审慎考
虑林地立地条件和不同树种的生物学特性 o因地制宜地选配树种 ∀在黄土高原地区 o尤其是半干旱地区 o采
用先恢复草灌植被 o再恢复森林植被的方式是不可能的 o缺乏理论依据k李玉山 ot|{v ~梁一民 ot||| ~景可等 o
ussul ∀在该区森林草原地带和典型草原带建造乔灌混交林或稀树灌草丛 o乔 !灌 !草均应一次种植 o使其随
时间推移同时向下延伸 o维持生长k梁一民 ot|||l ∀余新晓kt||xl采用土壤动力水文学理论 o从水量平衡和
水分营养面积的角度分析了黄土高原地区防护林体系合理的造林密度 o认为达到合理密度的林分既能充分
利用当地水分资源 o又不至于导致深层土壤干燥化 ∀赵文智等kusstl认为 o干旱区人工植被的建设应在加强
对天然植被格局与生态水文效应 !具有水力提升功能植物识别 !植物吸收的水分来源 !生态需水量及生态地
下水位等方面研究的基础上 o从恢复生态学和生态水文学的角度 o确定适宜人工植被的种类组成和格局 ∀
在黄土高原半湿润地区实施人工造林 o幼林的生理需水可得到保证 ∀但在林木生长旺季 o需要采取措施
加以抚育 o有计划地进行间伐或更新 o并注意栽植密度 o可使土壤水分生态环境得到改善 o从而缓减土壤干层
对林木生长的不良影响k杨文治等 ousssl ∀在半干旱区 o已被人工林草植被干燥化了的土壤水分生态环境虽
然难以得到根本改善 o但只要采取恰当的抚育措施 o改进造林种草技术 o人工造林种草工程还是能够获得成
功的k杨文治等 ousss ~杨文治 ousstl ∀根据当地环境的水分承载力调控造林种草的适宜密度 !合理的群落生
产力 o可以使土壤水分亏缺得到缓减 o使植物耗水与环境供水间保持一个相对的平衡状态 o从而使群落持久
地保持稳定状态k杨文治 ot|{t ~梁一民等 ot||sl ∀例如 o多年生豆科牧草轮播禾本科牧草 o有利于土壤水分
的恢复 o并保持人工草地的持续发展k吴钦孝等 ot||{l ∀沙打旺用于沟坡的草场改良和植被建造 o若与适宜
的灌木如柠条k Χαραγανα κορσηινσκιιl !沙棘等k Ηιπποπηαε ρηαµνοιδεσl实行带状混交 o则沙打旺衰败后易形成较
稳定的带状灌木林 ~在较平缓 !完整的梁峁坡 o实行沙打旺与农地宽带带状间轮作 o可获得沙打旺的最高产草
量 o而深层土壤储水又不会过分亏缺 o通过 w ∗ x年可得到较好的恢复 o为后茬作物的高产提供更好的水分条
件k梁一民等 ot||sl ∀同时 o采用人工集流措施也是防止和减少土壤干层发生的一条有效途径k王克勤等 o
t||{ ~孙长忠 ousssl ∀水平梯田 !反坡水平阶等都具有改善土壤水分 o防止和削弱土壤干层发生的作用k侯庆
春等 ot|||l ∀集水造林能使更多的降水渗入到根际区以下的深层土壤 o防止了深层土壤的干燥化及其导致
的林木生长不良问题k孙长忠 ousssl ∀王百田等kussul通过研究光合速率与土壤含水量的关系 o认为在黄土
高原半干旱地区油松k Πινυσταβυλαεφορµισl和侧柏k Πλατψχλαδυσ οριενταλισl适宜的土壤k中壤质黄绵土l含水量范
围分别为 ts h ∗ t{ h和 { h ∗ t{ h o最佳适宜土壤含水量为 tw1u h和 tv1t h o这为黄土高原地区布设相应的
径流林业措施 o进行有效的土壤水分管理提供了理论依据 ∀
另外 o在大力进行人工植被建设的同时 o应该加强天然植被的保护和改良 o采用封育措施促进植被的自
然恢复 o以便形成稳定的植被类型和结构k«¤±ªot||z ~山仑 ousss ~沈国舫 ousst ~于贵瑞等 oussul ∀根据陕西
安塞 !宁夏固原长期定位试验结果 o在年降水量 wss °°以上的地区 o对天然草场采取封育措施数年后即可收
到明显成效 o最终建成可被持续利用的稳定植被类型k山仑 ousssl ∀由于坡地植被恢复重建的复杂性和艰巨
性 o应该加强各气候带退耕还林还草的试点工作k陈洪松等 oussvl ∀有条件的地方 o应该以植被自然恢复为
|xt 第 w期 陈洪松等 }黄土区人工林草植被深层土壤干燥化研究进展
主 !人工种植为辅 o并依据植被自然恢复的密度 !群落结构以及植被类型等来指导同一植被类型区的人工植
被建设 ∀
{ 结论与建议
土壤干层在一定程度上是黄土高原地区气候干旱k以/低降水 !高蒸发0为特征l的一种必然结果 o而人工
植被类型选择不当 !群落密度过大以及生产力过高等会直接加剧土壤干燥化的进程 ∀只有遵循植被地带性
分布规律 o充分考虑土壤水分生态条件 o根据造林立地条件正确地选择树种和草种 o同时适当调控群落密度
和生产力 o并结合一定的抚育措施和人工造林种草技术 o人工植被建设才能在很大程度上减少土壤干层的发
生并削弱其危害 ∀尽管人工植被深层土壤干燥化现象受到了广泛的关注 o但目前仍缺乏系统而深入的研究 o
尤其是土壤干层形成的水分动力学机制 !发展趋势 !调控途径及其对植被建设与区域水循环的潜在影响等还
有待进一步深入研究 ∀鉴于黄土高原人工植被建设中土壤干层出现的普遍性 !土壤干层对长期植被建设的
潜在危害性以及大规模退耕还林还草可能对区域水循环 !气候带来的重大影响 o建议今后加强以下几方面的
研究工作 }
tl干燥化土层形成的水分动力学机制及其调控途径 ∀关于人工林草地干燥化土层形成的水分动力学机
制 o由于缺乏长期而系统的定位试验研究 o目前还难以确定干燥化土层形成过程中土壤水分的动态变化规律
以及各种因素k气候 !地形 !植被类型与密度等l对干燥化土层的影响程度 o干燥化土层土壤水分的恢复途径
还有待于进一步深入研究 ∀采用虚拟植物技术k郭炎等 ousstl研究根系的吸水特征 o有助于揭示干燥化土层
形成的水分动力学机制 o进而确定相应的调控途径 ∀
ul植被的生态需水和土壤水分的植被承载力 ∀土壤水分是黄土高原地区植被恢复重建的关键性限制因
素 o深入开展植被的生态需水和土壤水分的植被承载力等方面的研究 o有助于制定合理的退耕还林还草措
施 o避免干燥化土层的形成 o从而保证植被建设的顺利进行 ∀
vl坡面和流域土壤 ) 植物 ) 大气传输系统k≥∂ „×l中水分的传输动力学 ∀≥∂ „×中水分的传输研究是当
今国际学术界的热点之一k康绍忠等 ot||w ~刘昌明等 ot|||l o有助于研究植被的生态需水和土壤水分的植被
承载力 o对揭示黄土高原地区降雨 ) 入渗 ) 产流规律 !土壤水分的循环与转化特征以及干燥化土层形成的机
理等都具有重要的现实意义和科学价值 ∀
参 考 文 献
陈洪松 o邵明安 qussv q黄土区坡地土壤水分运动与转化机理研究进展 q水科学进展 otwkwl }xtv p xus
程国栋 o张志强 o李 锐 qusss q西部地区生态环境建设的若干问题与政策建议 q地理科学 ouskyl }xsv p xts
丛心海 o梁一民 o李代琼 qt||s q黄土高原半干旱区沙棘根系特性与土壤水分动态研究 q水土保持通报 otskyl }|{ p tsv
丁一汇 qussu q关注气候变化kul }我国气候变暖以冬季和北方最为明显 q中国青年报 otu月 ux日第 tt版
符淙斌 o袁慧玲 qusst q恢复自然植被对东亚夏季气候和环境影响的一个虚拟试验 q科学通报 owyk{l }y|t p y|x
郭 炎 o李保国 qusst q虚拟植物的研究进展 q科学通报 owykwl }uzv p u{s
何福红 o黄明斌 o党廷辉 qussv q黄土高原沟壑区小流域土壤干层的分布特征 q自然资源学报 ot{ktl }vs p vx
侯庆春 o韩蕊莲 o韩仕峰 qt||| q黄土高原人工林草地/土壤干层0问题初探 q中国水土保持 okxl }tt p tw
侯庆春 o黄 旭 o韩仕峰 qt||t q黄土高原地区/小老树0成因及其改造途径的研究 Œq小老树的分布及其生长特点 q水土保持学报 oxktl }yw p
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黄明斌 o杨新民 o李玉山 qusst q黄土区渭北旱塬苹果地对区域水循环的影响 q地理学报 oxyktl }z p tv
景 可 o申元村 qussu q黄土高原林草建设的经验教训与前景 q科技导报 okwl }xw p xy
康绍忠 q刘晓明 o熊运章 qt||w q土壤 p植物 p大气连续体水分传输理论及应用 q北京 }水利电力出版社
李 锐 o刘国彬 o穆兴民 qusss q改善生态与富民增收是黄土高原生态建设的中心 q中国科学院院刊 okvl }t|v p t|y
李 锐 o杨勤科 o温仲明 o等 qussu q区域土地利用变化环境效应研究综述 q水土保持通报 ouukul }yx p zs
李玉山 o韩仕峰 o王正华 qt|{x q黄土高原土壤水分性质及其分区 q中国科学院水利部西北水土保持研究所集刊 okul }t p tz
李玉山 qusst q黄土高原森林植被对陆地水循环影响的研究 q自然资源学报 otykxl }wuz p wvu
李玉山 qt||z q黄土高原治理开发与黄河断流关系 q水土保持通报 otzkyl }wt p wx
李玉山 qt|{v q黄土区土壤水分循环特征及其对陆地水分循环的影响 q生态学报 ovkul }|t p tst
李玉山 qussu q苜蓿生产力动态及其水分生态环境效应 q土壤学报 ov|kvl }wsw p wtt
syt 林 业 科 学 wt卷
李裕元 o邵明安 qusst q黄土高原气候变迁 !植被演替与土壤干层的形成 q干旱区资源与环境 otxktl }zu p zz
梁一民 o李代琼 o从心海 qt||s q吴旗沙打旺草地土壤水分及生产力特征的研究 q水土保持通报 otskyl }ttv p tt{
梁一民 qt||| q从植物学群落学原理谈黄土高原植被建造的几个问题 q西北植物学报 ot|kxl }uy p vt
刘昌明 o孙 睿 qt||| q水循环的生态学方面 }土壤 ) 植被 ) 大气系统水分能量平衡研究进展 q水科学进展 otskvl }uxt p ux|
刘文兆 qusss q小流域水分行为 !生态效应及其优化调控研究方面的若干问题 q地球科学进展 otxkxl }xwt p xww
刘贤赵 o黄明斌 qussu q渭北旱塬苹果园土壤水分环境效应 q果树学报 ot|kul }zx p z{
罗 慧 o万迪 o霍有光 qussv q陕北黄土高原生态环境治理与可持续发展关系问题 q科技导报 okvl }yt p yw
穆兴民 o徐学选 o王文龙 o等 qussv q黄土高原人工林对区域深层土壤水环境的影响 q土壤学报 owskul }uts p utz
山 仑 qusss q怎样实现退耕还林还草 q林业科学 ovykxl }u p w
邵明安 o上官周平 o黄明斌 qt||| q黄土高原近 xss年干涝变迁 q见 }邵明安 q黄土高原土壤侵蚀与旱地农业 q西安 }陕西科学技术出版社 otzv
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沈国舫 qusss q写在/西部大开发中的生态环境建设问题0笔谈之前 q林业科学 ovykxl }u
沈国舫 qusst q西部大开发中的生态环境建设问题 ) ) ) 代笔谈小结 q林业科学 ovzktl }t p y
孙长忠 o黄宝龙 o陈海滨 o等 qt||{ q黄土高原人工植被与其水分环境相互作用关系研究 q北京林业大学学报 ouskvl }z p tw
孙长忠 qusss q黄土高原荒坡径流生产潜力研究 q林业科学 ovykxl }tu p ty
王百田 o杨雪松 qussu q黄土半干旱地区油松与侧柏林分适宜土壤含水量研究 q水土保持学报 otyktl }{s p {v
王国梁 o刘国彬 o常 欣 o等 qussu q黄土丘陵区小流域植被建设的土壤水文效应 q自然资源学报 otzkvl }vv| p vww
王克勤 o王斌瑞 qt||{ q集水造林防止人工林植被土壤干化的初步研究 q林业科学 ovwkwl }tw p ut
王 力 o邵明安 o侯庆春 qusst q黄土高原土壤干层初步研究 q西北农林科技大学学报 ou|kwl }vw p v{
王 力 o邵明安 o侯庆春 qusss q土壤干层量化指标初探 q水土保持学报 otwkwl }{z p |s
吴钦孝 o杨文治 qt||{ q黄土高原植被建设与持续发展 q北京 }科学出版社
西北水土保持研究所土壤水分组 qt|zx q陕西省东旱塬农田墒情调查 q土壤 okyl }uz| p u{x
杨维西 qt||y q试论我国北方地区人工植被的土壤干化问题 q林业科学 ovuktl }z{ p {w
杨文治 o韩仕峰 qt|{x q黄土丘陵区人工林草地的土壤水分生态环境 q中国科学院水利部西北水土保持研究所集刊 ou }t{ p u{
杨文治 o马玉玺 o韩仕峰 o等 qt||w q黄土高原地区造林土壤水分生态分区研究 q水土保持学报 o{ktl }t p |
杨文治 o邵明安 o彭新德 o等 qt||{ q黄土高原环境的旱化与黄土中水分关系 q中国科学k⁄辑l ou{kwl }vxz p vyx
杨文治 o邵明安 qusss q黄土高原土壤水分研究 q北京 }科学出版社 otsz p ttt
杨文治 o余存祖 qt||u q黄土高原区域治理与评价 q北京 }科学出版社 ouwt p u|z
杨文治 qt|{t q黄土高原土壤水分状况分区k试拟l与造林问题 q水土保持通报 otkul }tv p t|
杨文治 qusst q黄土高原土壤水资源与植树造林 q自然资源学报 otykxl }wvv p wv{
于贵瑞 o谢高地 o王秋凤 o等 qussu q西部地区植被恢复重建中几个问题的思考 q自然资源学报 otzkul }uty p uus
余新晓 qt||x q土壤动力水文学问题的研究及其在防护林体系建设中的应用 q世界林业研究 okvl }uz p vv
张志强 o孙成权 o王学定 qusss q西部热中的冷思考 ) 浅论黄土高原生态建设问题 q科学新闻周刊 okttl }z o|
赵文智 o程国栋 qusst q干旱区生态水文过程研究若干问题评述 q科学通报 owykuul }t{xt p t{uz
中国科学院黄土高原综合科学考察队 qt||t q黄土高原区域环境及其调控 q北京 }科学出版社
邹厚远 o程积民 o周 麟 qt||{ q黄土高原草原植被的自然恢复演替及调节 q水土保持研究 oxktl }tuy p tv{
邹厚远 qusss q陕北黄土高原植被区划及与林草建设的关系 q水土保持研究 ozkul }|y p tst
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tyt 第 w期 陈洪松等 }黄土区人工林草植被深层土壤干燥化研究进展