全 文 ：黄土高原半干旱区集流灌草立体配置与水分调控*
程积民　杜　峰　万惠娥
(中国科学院水利部水土保持研究所, 陕西 杨凌 712100)
摘要: 该区干旱与水土流失并存, 降雨量时空分配不均,且水热并不同步(在春夏, 植物常因
缺水而枯死) ,致使生态环境建设中恢复植被的难度大。为此,采用工程整地措施与灌草立体配置
模式,发展集流灌草植被,调蓄土壤水分, 促进灌草植被的快速恢复。结果表明,在水平阶营造柠条
和披碱草, 在生长初期 0～500 cm 土层含水量可分为 3 个明显的层次; 在生长的第 4年随着灌草
根系深扎,土壤水分过耗, 出现明显的干土层,分布深度在 120～200 cm, 厚度为 100 cm。在第8 年
干土层扩大到100～300 cm, 厚度为 200 cm。第14 年土壤含水量有所回升,但幅度不大, 同第8 年
相比,仅提高 1. 5～2. 0 个百分点。水平阶的柠条灌木林随着生长时间的延续,其水分贮量变化是
否增加, 仍有待继续研究。该区 0～500 cm 多年土壤贮水量, 在生长初期( 4 月份) , 15 年生柠条
480. 15 mm, 12 年生沙棘、山桃分别为 414. 6 mm 和 385. 4 mm, 在生长末期( 10月) ,柠条 498. 31
mm,沙棘 423. 31 mm,山桃 445. 9 mm。仅占田间持水量的 30%～58% ,接近或略高于凋萎湿度,
因此,目前的土壤贮水量并不能满足灌木林的生长,仅能维持其生命。从土壤水分的消耗与贮量分
析,柠条与禾本科配置是适宜该区建造的优良灌木类型,其次为山桃和沙棘。
关键词: 黄土高原半干旱区; 集流灌草配置; 水分调控
中图分类号: S 283　　文献标识码: A　　文章编号: 1007-0435( 2000) 03-0210-10
1　材料与方法
1. 1　自然概况
试验区位于宁夏自治区固原县上黄村, 地处 106°26′～106°30′E, 35°59′～36°03′N, 海拔
1561～1795 m ,年总辐射量 5342. 4 mJ/ m2 ,年均气温 7℃, 年均降水量 412. 8 mm ( 1983—
1999) , 干燥度1. 5～2. 0,无霜期 125d。土壤为湘黄土, 属黄土丘陵区, 坡度 15°～25°。为典型
草原植被,并伴以少量灌丛, 以本氏针茅( stip a bungeana)、百里香( T hymus mongolicus)和
铁杆蒿( Ar itemisia gmet inic )等为优势种。并分布一些杂类草类型。植物种类稀少,退化严
重,覆盖度仅 25%～35% ,鲜草产量 525～825kg / hm 2, 1. 5 hm 2仅可维持一个羊单位。
1. 2　试验处理
1. 2. 1　在该区面积较大的丘陵、坡地(占总面积的 52%) ,沿山体水平方向在春秋两季,采
用人工或机械方法在 10°坡面修筑水平阶, 面宽 1. 5～2. 0 m,反坡 3°～5°。在 15°以上陡坡修
筑水平沟,面宽 0. 5～1. 0 m ,反坡 5°以上。在 20°以上陡坡坡面修筑鱼鳞坑,坑长 1. 5 m ,宽
1. 0 m ,坑高 0. 5 m ,带与带之间的宽度为 1. 5～2. 0 m。
1. 2. 2　在水平阶种植2～3行多年生禾本科牧草或一二年生豆科牧草,边沿种植灌木。水平沟
种植 1～2行禾本科或豆科牧草,沟边种植灌木。鱼鳞坑种植浅根性禾本科牧草,坑边种植灌木。
　　收稿日期: 2000-05-28;修回日期: 2000-08-07
* 国家“九五”科技攻关专题( 96-004-05-09) ,宁南宽谷丘陵区(固原)集水型农牧开发与生态建设研究部分内容
第 8 卷　第 3 期
Vo l. 8　　No . 3 草　地　学　报ACTA AGRESTIA SIN ICA
2000年　9月
Sept. 　2000
1. 2. 3　供试牧草种类为当地本氏针茅、芨芨草 ( A chnatherum sp lendens )、红豆草
( Onobry chis riciaef olia )、紫花苜蓿 (M edicago sativa) 等为主。灌木为柠条 ( Caragana
korshinskii )、沙 棘 ( H ippophaer hamnoicle )、山桃 ( Pr unus davidiana )、二 色胡 枝子
( L esp edez a bicolor )为主。灌草立体配置,带间天然草地得以保护,使植被的恢复与重建并重。
1. 3　进行不同类型土壤水分动态测定,测深 0～500 cm,每年测 3次( 4、8、11月份) ,已连续
测定了 15年以上,跟踪观测植物地上和地下部分的生长与土壤水分的互动规律。
2　结果与分析
2. 1　集流灌草立体配置
2. 1. 1　水平价
2. 1. 1. 1　该区适宜修筑水平阶的丘陵坡地(坡度在 20以下)占坡地总面积的 29. 5%, 是退
耕造林(灌木林)种草的主要治理区。因此, 修筑水平阶(经多年观测) ,可栏蓄 13%～15%的
坡面径流,将坡面 3m 集水面的水, 集中在1～1. 5m 田面上利用,这是增加土壤水分贮量,促
进植被快速恢复与重建集流灌草植被的重要措施。15年的试验结果已反复证明(见表 1、2)
该途径是成功的。
表 1　柠条与牧草立体配置种群生长变化
Table 1　Changes of g r ow th of cubic-ar ranged C . K or shins kii and herbage community
项目
Item
* 柠条+ 披碱草
C . korshinskii+
C. dahuricus
柠条+ 草木樨
C. kor shinskii+
M . suav ed ens
柠条+ 红豆草
C . korshinskii+
O . miciaef olia
生长年限(年)
Age
15 2 15 2 15 3
株高( cm)
Plan t height
120 50. 1 135 62 110 51
覆盖度( %)
Coverage
65 50 50 63 45 45
分枝(个)
Br anch
9 13 23 12 13 10
株数(株/m 2)
Number of stem (s tem/ m 2)
- 26 - 19 - 23
根深(m )
Root depth( m)
8. 8 0. 3 8. 5 0. 42 7. 8 1. 3
根重(k g/ hm2)
Root w eight ( kg/ hm 2)
15422. 5 - 13927 - 12941 -
产量(k g/ hm2)
Yield( k g/ hm2)
1322. 7 3082. 0 1468 6693 1194 9720
　　* ——为灌木叶子产量
2. 1. 1. 2　采用水平阶进行灌草立体配置, 不仅能吸收利用不同层次的水分、养分和光照,而
且促进植物的正常生长,并获得较高的生物产量。以荒山相同类型未治理地段为对照与水平
阶比较,柠条叶产量比对照区( 610 kg/ hm 2)提高 95. 7%～140. 7%, 沙棘叶产量比对照区
( 587 kg / hm 2)提高 168. 5%～209. 7%,柠条地下生物量比对照 ( 3957 kg/ hm 2) 提高 2. 3～
211第 3期 程积民等:黄土高原半干旱区集流灌草立体配置与水分调控
2. 9 倍, 沙棘比对照区 ( 3677 kg / hm2 )提高 1. 4～1. 6倍。牧草产量与荒山对照区( 525
kg/ hm
2)比较披碱草提高 4. 9 倍, 草木樨提高 11. 7 倍, 芨芨草提高 16. 2倍, 红豆草提高
16. 7倍,这充分表明水平阶整地成效显著(见表 1、2)。
表 2　沙棘与牧草立体配置种群生长变化
Table 2　Changes of g r ow th of cubic-ar ranged H . r hamnoides and herbage community
项目
Item
* 沙棘+ 芨芨草
H . rhamnoide s+ A . sp l endens
沙棘+ 草木樨
H . rhamnooides+ M . suav edens
生长年限(年)
Age
12 4 12 2
株高( cm)
Plan t height
130 58 110 75
覆盖度( % )
Coverage
45 30 50 45
分枝(个)
Br anch
5 33 4 10
株数(株/m 2)
Number of stem
— 8 — 18
根深(m )
Root depth
4. 5 0. 4 5. 6 0. 9
根重(k g/ hm2)
Root w eight
9569 — 8992 —
产量(k g/ hm2)
Yield
1576. 0 9027 1818 7863
　　* ——为灌木叶子产量
2. 1. 2　水平沟
2. 1. 2. 1　该区适宜修筑水平沟的荒山荒坡面积仅次于前一类,但坡面较陡, 植被生长不良,
地面多裸露。因此,采用水平沟整地沟面窄,沟与沟之间的天然荒山荒坡间距小,灌草立体配
置有利于层层栏蓄地表径流,防治水土流失,并可调节土壤水分,促进植物生长(见表 3、4)。
2. 1. 2. 2　柠条、山桃与芨芨草和草木樨立体配置,在水平沟种植后,地上和地下部的生长及
群落结构组成, 由于受坡面径流栏蓄和土壤水分调控的影响, 使有限的降水经过水平集蓄,
将坡面 3 m 的集水面,集中在 0. 5～1 m 田面上利用。缓解土壤水分的不足,促进灌草植被
的生长。
2. 1. 2. 3　柠条叶子产量比荒山同种类型的对照( 610 kg/ hm 2)提高 100%～109. 8%; 山桃
叶子产量比对照( 597 kg / hm2提高 155. 9%～176. 8%。
2. 1. 2. 4　柠条地下生物量比对照( 3957 kg / hm 2)提高 2. 3倍, 山桃比对照( 3876 kg/ hm 2)提
高 1. 38～1. 55倍。
2. 1. 2. 5　芨芨草和草木樨的产草量比荒山对照( 525 kg/ hm 2)分别提高 15. 4倍和 11. 8倍。
综上分析该区 15°以上荒坡筑水平沟, 进行灌草立体配置种植, 是缓解水分不足,促进
植物快速生长的关键措施(见表 3、4)。
212 草　地　学　报 2000年
表 3　柠条与牧草立体配置种群生长变化
T able 3　Changes o f gr owth o f cubic-arr anged C . kor shinskii and herbage com munit y
项目
Item
* 柠条+ 草木樨
C . korshinskii+
M . suavedens
柠条+ 芨芨草
C. korshinskii+
A . sp l endens
生长年限(年)
Age
8 2 8 5
株高( cm)
Plan t height
110 65 105 90
覆盖度( % )
Coverage
45 45 40 45
分枝(个)
Br anch
12 15 9 10
株数(株/m 2)
Number of stem
— 20 — 8
根深(m )
Root depth
7. 2 0. 9 7. 3 0. 5
根重(k g/ hm2)
Root w eight
13114 — 12784 —
产量(k g/ hm2)
Yield
1218. 7 6266. 1 1279. 6 8617. 2
　　* ——为灌木叶子产量
表 4　山桃与牧草立体配置种群生长变化
Table 4　Changes of g r ow th of cubic-ar ranged P . davidiana and herbage community
项目
Item
* 山桃+ 芨芨草
P . dav idiana+ A . spl end ens
山桃+ 草木樨
P . dav idiana+ M . suav ed ens
生长年限(年)
Age
15 6 15 2
株高( cm)
Plan t height
135 90 120 110
覆盖度( % )
Coverage
40 45 50 55
分枝(个)
Br anch
5 12 6 12
株数(株/m 2)
Number of stem
— 7 — 1. 8
根深(m )
Root depth
4. 8 0. 4 5. 2 0. 9
根重(k g/ hm2)
Root w eight
9887. 5 — 9211. 7 —
产量(k g/ hm2)
Yield
1652. 3 6178. 9 1527. 6 6716. 7
　　* ——为灌木叶子产量
2. 1. 3　鱼鳞坑　该区适宜修筑鱼鳞坑的荒山坡面积仅次于上述两类,其特点是坡陡, 人为
活动较少, 但放牧利用过度,天然植被稀疏, 地面裸露严重,沟坡两旁切割较深, 易造成严重
的水土流失。所以,对该类徒坡, 不能单从植被恢复和利用方面考虑,而主要从水土保持的角
度考虑,工程措施一定要坚固耐用,生物措施配置尽可能选择适应性强、耐旱、耐寒、耐脊薄,
抗风的灌草植物(见表 5)。
213第 3期 程积民等:黄土高原半干旱区集流灌草立体配置与水分调控
表 5　柠条、山桃牧草立体配置生长变化
Table 5　Changes of g row th of cubic-ar ranged C . K orshinsk ii and P . dav idiana
项目
Item
* 柠条+ 草木樨
C. korshinskii+ M . suav edens
柠条+ 本氏针茅
C. kor shinskii+ S . bung eana
山桃+ 芨芨草
P . dav idiana+ A . spl end ens
生长年限(年)
Age
15 2 15 8 15 5
株高( cm)
Plan t height
110 90 95 50 106 90
覆盖度( %)
Coverage
40 45 50 55 45 55
分枝(个)
Br anch
9 8 11 5 4 7
株数(株/m 2)
Number of stem
- 21 - 36 - 6
根深(m )
Root depth
6. 9 0. 8 5. 5 0. 4 5. 7 0. 6
根重(k g/ hm2)
Root w eight
9800 - 9233 - 9167. 8 -
产量(k g/ hm2)
Yield
1050 5127 984 5011. 7 987. 6 6127. 6
　　* ——为灌木叶子产量
鱼鳞坑整地后选用柠条、山桃与草木樨、本氏针茅和芨芨草进行立体配置, 其植被生长
变化情况,远高于对照。主要原因是对降雨历时长、强度小的有限水,可就地栏蓄、缓慢入渗,
不断调节和提高土壤局部的水分利用率,促进植物的生长。
2. 2　集流灌草地土壤水分变化动态
2. 2. 1　水平阶柠条灌木林土壤水分变化
荒山荒坡采用工程整地措施,进行灌草合理布局与立体配置,层层栏蓄径流,改善植物
生长的立地条件, 调蓄土壤水分, 促进植物生长。从 15年生的柠条灌木林地的土壤水分动态
结果表明。
2. 2. 1. 1　从修筑水平阶第二年( 1985年)开始建造柠条灌木林,通过 15年土壤水分的连续
测定结果表明,自生长初期到末期,变化幅度可分为三个层次,第一层 0～40 cm 含水量变化
幅度较大, 而且极不稳定,随着降水量的变化而不断调节,为速变层;第二层 50～260 cm 土
壤水分含量较低, 但分布比较稳定,而且变幅小,为根系利用层;第三层从 270～500 cm 含水
量呈上升趋势,但增长幅度不大,未出现明显的土壤干层,为恢复层(图 1)。
2. 2. 1. 2　待柠条灌木林生长到第4年时( 1988年)根系的分布深度达 3. 5～4. 0 m , 50～220
cm 土层含水量为 6. 1%～7. 5% ,比造林前的8. 2%～11. 0%降低了2. 1～3. 5个百分点。自
植物生长初期到生长末期, 120～220 cm 土层含水量最低为 4. 9%, 最高未超过 7. 0%, 形成
明显土壤干层。柠条灌木林生长到第 2年时( 1992年) ,根系的分布深度已达5. 0 m 以上,土
壤干层不断扩大,由第 4年生的 1 m 干层已扩大到 2 m ( 100～300 cm ) , 含水量最低为 4.
6% ,最高为 7. 3%(见图 2)。
2. 2. 1. 3　柠条灌木林生长的第 14年( 1998年) ,土壤干层不甚明显,尤其是从 200 cm 开始
土壤含水量逐渐回升, 但回升幅度较小(见图 3)。
214 草　地　学　报 2000年
图 1　上黄井沟阳洼柠条林土壤含水量( 1985)
Fig. 1　Soil w ater cotent of c. korshinskii in
jinggouyangw a, shanghu ang in 1985
图 2　上黄井沟阳洼柠条林土壤含水量( 1992)
Fig. 2　Soil w ater content of c. korshinskii in
jinggouyangw a, shanghu ang in 1992
图 3　上黄井沟阳洼柠条林土壤含水量( 1998)
Fig. 3　Soil w ater content of c. korshinskii in
jinggouyangw a, shanghu ang in 1998
215第 3期 程积民等:黄土高原半干旱区集流灌草立体配置与水分调控
2. 2. 1. 4　水平阶柠条灌木林地的土壤含水量变化与荒山(对照)接近,但 14年生柠条地的
土壤水分除调节植物生长平衡外, 据测定尚有一半的水分被蒸腾消耗掉, (年蒸腾耗水量为
257. 25 mm)。而荒山天然植被的蒸腾耗水量仅占同期 0～500 cm 土壤贮水量的 15% (年蒸
腾耗水量为 69. 06)。结果表明, 该区柠条灌木林的生物产量, 除已消耗大量土壤水分外,在
生长末期 0～500 cm 土层还储存与荒山相同的贮水量。植物生长所耗土壤水分,主要是通过
修筑水平阶、水平沟和鱼鳞坑等工程措施, 调节和栏蓄的天然降水,补充了土壤水分之不足。
2. 2. 2　灌木林地土壤水分变化与生产力
2. 2. 2. 1　据灌木林根系水分利用层计算(见表 6) , 0～500cm 柠条灌木林在生长初期土壤
贮水量为390. 35mm、生长终期为423. 23mm,沙棘灌木林分别为433. 01mm、395. 57mm。山
桃灌木林为 557. 01mm、518. 19mm; 天然植被(退化草地)为 492. 89mm、528. 19mm。但该区
灌木林生长不良,生物量低,主要是根系分布层的土壤含水量已接近或低于凋萎湿度(见表
7)。仅占田间持水量的 37% (柠条)、31%(沙棘)、30. 6% (山桃) ,土壤干层明显,而且范围增
大。
2. 2. 2. 2　为使该区灌木林生长良好,生物量较高,必须采取合理整地和造林措施。分析水平
阶栽植 15年的柠条灌木林, 0～500 cm 土层贮水量变化的数据可以看出, 在生长的 5年、10
年和 15年土壤贮水量在生长终期分别增加 15. 69 mm、67. 64 mm、50. 36 mm, 同期降水量
分别为 385. 3 mm ( 1989年)、335. 3 mm ( 1994年)和 319. 1 mm ( 1999年)均为干旱年。在如
此干旱的条件下, 水平阶土壤水分除供柠条灌木正常生长外, 剩余土壤贮水接近荒山。结果
充分表明,合理的整地造林将随着时间的延续土壤水分可不断得到补充和调节。
表 6　灌木林地水分利用率年际变化
T able 6　Yea rly changes of water utilization rat ion in shvubland
植物
Plant
生长
年限
Age
year
(年)
生物量
Biomass
(k g/ mu)
土壤贮水量( mm )
Water content
初期
Init ial
stage
终期
l as t
stage
总耗水量
The total
amount of
los ing
water (mm)
蒸腾耗水量
T he water
am ount of
t ranspira
t ion( mm )
水分利用效率
Water
ut iliz at ion
ef f iciency
( k g/ mm)
水分有效利用系数
Th e
coef ficien t
of
w ater
effect ive
ut ilizat ion
柠条
C. K orshinskii
13 270. 41 432. 19 358. 19 387. 5 233. 50 0. 7 0. 60
14 275. 35 431. 89 450. 91 388. 28 257. 25 0. 71 0. 66
15 295. 35 390. 35 423. 23 280. 32 255. 30 1. 05 0. 91
沙棘
H . rhamnoid es
12 379. 7 428. 31 344. 39 397. 42 254. 0 0. 96 0. 89
13 474. 0 456. 15 395. 56 467. 89 384. 53 1. 01 0. 82
14 349. 0 433. 01 397. 57 348. 64 321. 00 1. 00 0. 92
山桃
P. dav idiana
10 258. 1 376. 29 323. 09 366. 70 311. 00 0. 70 0. 85
11 214. 7 406. 89 402. 88 411. 31 304. 54 0. 52 0. 74
12 245. 7 557. 01 518. 19 352. 02 256. 7 0. 70 0. 73
* 天然植被
Natural
vegetat ion
5 61. 80 564. 87 551. 59 326. 78 70. 88 0. 19 0. 22
6 55. 5 559. 72 493. 07 473. 95 69. 06 0. 12 0. 15
7 47. 7 492. 89 528. 19 277. 90 74. 13 0. 17 0. 27
　　* ——退化天然植被的封育年限
216 草　地　学　报 2000年
表 7　灌木林地土壤水分的利用
Table 7　Water ut ilization in shrub-land
类型
Type
植物
Plant
土层深度
Layer
depth
( cm)
土壤含水量( % )
S oil water con tent
变化幅度
Range
平均值
Mean
占田间持水量的百分数
Percentage of f ield
capacity
( % )
土壤贮水量
Water content
storing
根系水分调节
利用层
Water
regulat ing and
ut ilizing
柠条
C. korshinskii
0～40 8. 2～11. 2 10. 7 52. 0 47. 1
沙棘
H . rhamnoides
0～40 5. 6～16. 0 10. 8 53. 0 47. 52
山桃
P . dav idiana
0～40 5. 1～15. 1 10. 10 49. 0 44. 44
根系水分层
Water
ut ilizing
layer
柠条
C. korshinskii
40～400 4. 8～10. 2 7. 5 37. 0 310. 0
沙棘
H . rhamnoides
40～350 4. 4～8. 1 6. 3 31. 0 224. 6
山桃
P . dav idiana
40～350 4. 3～7. 9 6. 1 30. 6 217. 5
根系水分补充
利用层
Water
sup plem ent ing
and ut iliz ing
layer
柠条
C. korshinskii
400～450 8. 3～11. 8 10. 11 52. 2 60. 59
沙棘
H . rhamnoides
350～450 6. 1～10. 7 8. 4 41. 6 86. 94
山桃
P . dav idiana
350～440 6. 2～8. 5 7. 4 36. 6 85. 10
根系水分补充
调节层
Water
sup plem ent ing
and r egulat ing
layer
柠条
C. korshinskii
450～500 11～12. 7 11. 95 58. 0 71. 40
沙棘
H . rhamnoides
440～500 7. 1～13. 4 10. 3 50. 1 74. 16
山桃
P . dav idiana
450～500 7. 1～8. 9 8. 0 39. 4 48. 00
2. 2. 3　灌草荒坡地土壤贮水量年际变化动态
2. 2. 3. 1　黄土高原地处我国西部干旱、半干旱地区,多年来, 由于降雨稀少, 地下水位较深,
土壤水分贮量基础差, 致使造林、种草的成活率和保存率低。通过 15年灌草荒坡地土壤水分
连续测定(见表 8) , 灌木林地 0～500cm 年均土壤贮水量在生长初期( 4月) , 15年生柠条为
480. 15mm、12 年生沙棘为 414. 6mm、12 年生山桃为 385. 4mm , 分别比天然草地减少
4. 1%、17. 1%、23. 0%。在生长末期( 10月)柠条为 498. 31mm、沙棘为 423. 51mm、山桃为
445. 29mm,分别减少 7. 2%、21. 1%和 17. 0%。
2. 2. 3. 2　该区灌木林地土壤贮水量变化,在生长初期的顺序为柠条> 沙棘> 山桃,生长末
期为柠条> 山桃> 沙棘。柠条叶片小,茎杆细,耐平茬,蒸腾强度低,故抗旱能力强;而沙棘和
山桃虽也耐旱,但不耐平茬,叶片大而肥厚,茎杆粗, 蒸腾强度大。因此,柠条是该区最适宜的
灌木树种,其次为山桃和沙棘。目前的土壤水分贮量,是远远满足不了植物生长的需求,仅能
维持其生命, 要想改变这一现状,不仅要采用工程整地措施,而且还要控制造林密度,调节和
弥补水分的严重不足, 使有限的降水集中使用, 发展集流灌草业,才是该区生态环境建设、植
217第 3期 程积民等:黄土高原半干旱区集流灌草立体配置与水分调控
被快速恢复行之有效的途径。
表 8　灌草荒地土壤储水量年际变化
Table 8　Year ly changes of soil w ater content stor ed in shrub and gr ass wasteland
年份
Year
(年)
降雨量
Rainfal l
( mm)
柠条灌木林地
Shrub land of
C. R orshhinki i
沙棘灌木林地
Shrub land of
H . rh am noid es
山桃灌木林地
Shru b lan d of
P . dav idiana
天然草地
Natural
g ras sland
初期
Init ial
stage
终期
Last
stage
初期
Init ial
stage
终期
Las t
s tage
初期
Init ial
s tage
终期
Last
stage
初期
In itial
stage
终期
Last
stage
1985 432. 1 522. 3 619. 8 500. 4 420. 3 346. 9 524. 2 445. 8 480. 4
1987 324. 6 438. 9 468. 3 400. 9 433. 5 445. 5 476. 7 457. 0 456. 2
1989 358. 3 444. 9 476. 4 398. 0 385. 3 413. 0 331. 1 437. 6 486. 1
1991 259. 7 428. 4 408. 2 381. 6 467. 6 398. 2 385. 2 494. 2 466. 1
1993 335. 3 417. 3 416. 3 421. 3 477. 4 397. 3 438. 6 458. 6 498. 1
1995 443. 2 481. 5 592. 4 353. 3 462. 0 349. 0 585. 2 577. 7 653. 3
1997 332. 0 506. 9 531. 5 428. 3 344. 4 376. 3 323. 1 641. 8 628. 1
1999 319. 1 601. 1 473. 6 433. 0 397. 6 357. 0 518. 2 504. 2 625. 4
　　注:土壤储水量为 0～500 cm
3　结论
3. 1　对该区 10～20°的荒山荒坡采用水平阶、水平沟和鱼鳞坑整地措施, 建立灌草立体配
置的集流灌草基地, 使有限的降水集中使用, 将坡面宽 2～3 m 的水集中在 0. 5～1 m 集水
面使用,不仅减少了水土流失,而且促进了灌草植被的快速生长。
3. 2　供试 3种整地措施均可促进灌草植被的生长和大幅度提高其生物产量。在水平阶,柠
条叶子产量提高 23. 5%～41. 6%, 沙棘提高 43. 0%～56. 0% , 牧草产量可增加 5. 2～8. 6
倍。在水平沟柠条和山桃叶子产量可提高 12. 5%～15. 4% ,根量提高21. 1%～36. 7% ,牧草
产量增加 4. 8～5. 9倍。鱼鳞坑的生物产量仅次于前两者,但仍远高于对照。
3. 3　在水平阶,柠条灌林在生长初期, 0～500cm 土壤含水量可分为三个明显的层次, 在生
长第 4年,随着根系的加深,土壤水分消耗严重,出现明显的干土层,干层的分布深度在 120
～220cm, 厚度为 100cm, 土壤含水量最低为 4. 9%, 最高不超过 7. 0%第 8年土壤干层的范
围扩大 100～300cm ,厚度 200cm ,含水量最低仅 4. 6%, 最高不超过 7. 3%, 到生长第 14年
土壤含水量有所回升, 但回升幅度不大,比第 8年提高了 1. 5～2. 0个百分点。另外 14年生
柠条的蒸腾耗水量可占同期 0～500cm 土壤贮水量的一半,而天然草地植被仅占 15%。
3. 4　在水平沟栽植 15年的柠条灌木林,土壤 0～500cm 的贮水量, 5年、10年、15年土壤贮
水量在生长初期( 4月)比荒山分别增加 82. 84mm、56. 53mm、210. 66mm, 生长末期( 10月)
分别增加15. 96mm、67. 64mm、50. 36mm。土壤贮水量虽有所增加,但生物量提高幅度不大,
因其含水量只占田间持水量的 30%～58%, 略高于凋萎湿度,仅可维持其生命。
3. 5　该区 0～500cm 土层贮水量(多年平均)在生长初期( 4月) , 15年生柠条为480. 15mm、
12年生沙棘为 414. 6mm、12年生山桃为 385. 4mm, 均比天然草地减少了 4. 1%、17. 1%和
23. 0% ;在生长末期( 10月)柠条为 498. 31mm、沙棘为 423. 51mm、山桃为 445. 29mm, 比天
然草地减少 7. 2%、21. 1%和 17%。总之分析土壤贮水量的变化可知,柠条是最适宜该区造
林的灌木树种,其次为山桃和沙棘。
218 草　地　学　报 2000年
3. 6　该区为获得较大经济和生态效益,必须实行大范围的集流整地措施,否则是难以实现
的。
参 考 文 献
1　朱显漠. 1989.黄土高原的土壤与农业[ M ] .北京.农业出版社
2　陈一鹗等. 1990.渭北旱塬紫花苜蓿的蒸腾强度与水量平衡研究[ J] .水土保持通报, 10( 6)
3　杨文治,马玉玺,韩仕峰, 1994.黄土高原地区造林土壤水分生态分区研究[ J ] .水土保持学报, 8( 1)
4　赵一宇. 1980.花棒、柠条蒸腾作用的研究,宁夏林学会第一届年会论文集[C ]
5　程积民. 1989.黄土丘陵半干旱区几种牧草蒸腾作用的研究[ J] ,干旱区研究. 2( 1)
Solid Collocation of Water Collected Shrub-Grass and Water Regulation
in Semi-Arid Region of Loess Plateau
Cheng Jinmin　DuFeng　Wan Huie
( In situte of Soil and Water Conservation , Chinese Academy
of Science Minis t ry of Water Resources , S hanxi, Yan gling 712100)
Abstract: Because of dr ought and loss o f w ater and soil and bad propo rtional r ainfall in t ime and space
and mism atch o f w ater and heat that r ecovery of v eget able is v ery difficult . In the past year s, t hr ough
industr ial and bio log ical ( solid collocation of shrub and gr ass ) method , w ater co llected shrub-grass
vegetable is applied to r egulate soil mo ister and foster r ecoery of shrub and gr ass. Result show that in the
ear ly phase o f Caragana kor shinskii and E lymus dahuricus , ther e is three distinct lay er in 0～500cm: As it
gr ow and root str etch deeper , mo re and soil w ater is needed , in the fo rth year dr y lay er appear betw een 120
～220cm, depth100cm. In the 8thyear, dr y layer expand betw een 100～300cm, depth 200cm. In t he 14thyea r,
w ater cont ent r ise slightly 1. 5～2. 0 per cent a gainst the 8thyear′s. Furt her resear ch is needed for the lev er-
step ploughed C . kor shinskii shrub to decide w hether the wat er content rises as it gr ow s. In the
exper imental site, even soil w ater in st or e bet ween 0～500cm is , in the early g r ow season( June) , 15 year s
gr owth C . korshinsk ii 480. 15 mm, 12 H ipp ophae rhamnoides and Prunus dav idiana 414. 6mm and 385.
4mm . In t he last stag e of gr ow season ( October )C . kor shinskii 498. 31 mm, H . r hamnoides 423. 51 mm P .
davidiana 445. 29 mm , so the cont ent is only 30%～58% o f t he field could hold nnd clo se to o r higher than
the limit of w elt ing , in this w ater lever , shrub can sur vive but can meet it s g rowt h. C . kor shinsk ii and gr ass
is the best collo cation, next is H . r hamnoides and P . davidiana.
Key words: Semi-ar id reg ion of loess plat eau; So lid co llocation of wat er co llected shrub-grass; Water
regulat ion
219第 3期 程积民等:黄土高原半干旱区集流灌草立体配置与水分调控