● 摘要
摘 要
渭北旱塬位于陕西黄土高原南部,关中平原以北。区内由于降水稀少且集中于夏秋两季,蒸发量高,地下水埋藏深难以利用,且无灌溉条件,土壤水分常期处于亏缺状态。土壤水分的严重缺乏成为限制该区生态建设和农业经济发展的关键因素。因此,研究该地区不同土地利用方式下土壤水分变化规律、探索雨水高效利用的新措施具有重要的理论意义和实际意义。本文以铜川市耀州区韩家塬为例,通过两年的野外定点观测,研究了不同土地利用方式下0~600cm土壤水分变化规律,分析了修筑梯田对降水利用率的影响,并对如何促进降水向土壤深层渗透的工程方法进行了探讨。研究结果表明:
⑴按照土壤的水分变化特征的差异,该地区0~600cm从上往下可分为三层:第一层位于地下约0~200cm范围内,该层主要受降水、蒸发蒸腾和植被的影响,土壤水分变化活跃,称之为活跃层;第二层位于地下约200~500cm之间,该层主要受植被根系吸收的影响,土壤水分变化相对较慢,并且变幅较小,称之为次活跃层;第三层位于地下500cm以下,该层土壤埋藏较深,几乎不受外界条件影响,土壤水比较稳定,称之为稳定层。
⑵草本植被下的土壤含水量均高于乔木林,雨季后土壤水分的恢复深度也大于乔木林。所测定的刺槐林、苹果林、杏林、荒草地和冬小麦地5种土地利用方式中,2007年秋0~500cm剖面内的土壤含水量平均值依次为15.38%、13.31%、12.91%、22.68%和21.51%;雨季后土壤水分恢复深度分别为1.90m、1.7m、2.20m、2.80m和4.50m。
⑶从土壤水补给量来看,该地区不同土地利用方式下的降水利用率普遍较低。经过雨季,不同土地利用方式下的土壤水分得到一定程度的补给,2007年雨季后刺槐林、苹果林、杏林、荒草地和冬小麦地5种土地利用方式下的0~500cm剖面内的土壤水补给量分别为106.96mm、71.76mm、-10.57mm、213.62mm和208.44mm,分别占同期总降水量的19.48%、13.07%、-1.93%、38.90%和37.95%,最高仅为38.90%,表明降水利用率低。杏林土壤水补给量出现负值主要是因为该林地为坡地,无地埂,易在地表形成径流,不利于土壤水分补给,同时在该期杏树也消耗了大量的土壤水分。
⑷梯田是该区现有调控径流,提高降水利用率的主要工程措施,但梯田不同修整区内的土壤水分存在着差异:在春季,地下0~200cm范围内,为冬小麦地主要供水区域,挖方区的土壤含水量平均值在19%左右,高于其它两个区1~2个百分点;在秋季,在0~600cm剖面内3个区域的土壤含水量平均值都在20.5%左右,填方区土壤含水量稍高于其它两个区域;经过5~10月份多雨期过后2006年秋季填方区、原状区和挖方区土壤补给水量分别为198.43mm、145.60 mm和158.88mm,填方区土壤补给量明显高于其他两个区,但填方区土壤松散,水分易蒸发,不利于保水。水平梯田措施有效的控制了地表径流,但是降水多补充到表层土壤中,土壤中的水分会被大量的蒸发掉,降水仍没有被真正意义上利用。
⑸漏斗式集中深层渗漏蓄水措施是提高降水利用率和快速恢复土壤干层的有效工程方法。两种深度集中渗漏深层蓄水措施可有效提高离渗漏孔0~60cm范围、深110~260cm范围内的土壤含水量,并且离钻孔越近土壤含水量越高。在距离钻孔20cm的土壤剖面土壤补给量高于原有状态下57.23mm,补给量提高了40%以上,有效提高了雨水的利用率。
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