● 摘要
土壤水分是制约西北生态环境建设的首要因子，也是制约该区农林业发展的重要因素。由于土壤水分的不足，近几十年来建造的人工林很多生长不良，往往达不到预期的环境效益和经济效益。因此，研究人工林下土壤一水环境 对生态环境建设和农林业发展具有极其重要的意义。本文通过对黄土高原最南部的西安地区不同人工林下O-6m土壤水分的测定，研究了该地区正常年份和丰水年人工林下的土壤水分状况，土壤干层中水分的恢复，干层分布范围以及发生的主要原因等问题。本文研究的样品利用轻型人力钻采取，钻孔深度为6m，采样间距为lOcm，每孔采样60个。土壤含水量的测定采用了被认为是准确可靠的烘干称重法。所选研究地点包括西安南郊吴家坟，曲江池，灞桥区邵平店，高陵田家村和临潼斜口、白庙等。所选林地树种有梨树林、杏树林、苹果林和法国梧桐林、杨树林、雪松林、中国槐树林等。此外，为便于对比，对荒草地和农田的土壤含水量也进行了一些测定。由于西安地区2003年平均降水量为883mm，比正常年均降水量(600ram)高283mm，属于该地区的丰水年，又因为西安地区降水主要集中在夏季，因此以2003年5月为界，2002年初到2003年5月之前的土壤含水量为正常年份的土壤含水量，之后为丰水年土壤含水量。经过不同人工林下土壤含水量的测定与分析，得出了以下资料和认识。 (1)前人已查明土壤干层在延安及以北地区广泛存在，但对土壤干层向南分 布的具体范围以及关中地区人工林下是否存在土壤干层则未见报道。西安地区田间稳定持水量约为12％，因此把约150am以下含水量低于12％的土层都可以看作是土壤干层。正常降水量条件下高陵法国梧桐林约150—400am之间土层含水量为 9．3％，曲江池和吴家坟15龄、1O龄和6龄苹果林地的200-400cm之间土层含水量分别为9．2％、9．4％和1O．5％，临潼斜：316龄梧桐林和15龄杨树林约150-400cm之间土层含水量为9．3％和9．2％，临潼白庙16龄中国梧桐林和l4龄杨树150-400cm之间土层含水量为9．O％和8．7％。以上数据表明，西安地区在正常降水条件下，各种人工林下150-400cm土层范围内水分含量普遍低于1 0％，出现了明显的土壤干层。由此可以确定，人工林下土壤千层分布的范围已经到达黄土高 原最南部的西安地区。这一新的认识对揭示黄土高原土壤干层的形成原因和植树 种草建设具有重要意义。 (2)前人已认识到气候、地形、树种选择和种植方式等因素会对土壤中的含水量产生影响，但到目前为止还未认识到薄膜水的重要作用。我们的研究发现， 黄土高原地区由降水量少决定的薄膜水带埋藏深度小是造成土壤干层发育的主要原因。黄土高原重力水带厚约2m，之下为薄膜水带，薄膜水补给与运移非常缓慢， 含量相当低，当较密集的植物根系伸展到该层并吸收其中的水分时，该层中的水分很快被消耗，这就造成了土壤干层的形成。薄膜水不能及时补充亏缺的水分是土壤干层形成的最直接的重要因素。 (3)西安地区不同人工林下土壤含水量差异较大。研究表明，梨树林等果树 经济林土壤含水量小于一般生态林；而同属生态林，各林木下土壤含水量也不尽相同，吴家坟三个季节的O-6m土壤含水量均显示法国梧桐林>杨树林>雪松林。灞桥区邵平店村相距很近的法国梧桐林和法国梧桐、杨树混交林下2004年三个季节O-6m土层平均含水量分别为15．O％和24．1％、13．7％和20．5％、15．4％和22．1％， 这是前者地势较后者显著低的结果。高陵梨树林生长快，种植密度大．导致土壤 水分含量比其他树种明显低。 (4)西安地区人工林下土壤含水量的季节变化也很显著。除法国梧桐外，所 有树种土壤含水量均为春季最高，夏季次之，秋季1O月份含水量降到最低值。这是由于4月一1O月为树木的快速生长期，加之叶面蒸腾和地面蒸发作用也较强，因 而人工林下土壤水分从4月开始逐渐减少，经过整个生长期的大量耗水，土壤含水 量在秋季降到较为稳定的低值。当该年正常降水不足以补给植物生长所需的水分时，土壤就会出现干化现象。 (5)一般认为土壤干层是很难恢复的，但研究表明西安地区受2003年5月之后降水较丰富的影响，各人工林下1．5—4．Om的土壤干层带土壤水分平均值大多在 1 5％-20％之间，最高可达23％左右。从2003年6月到2004年4月经过l0个月的水量补给，干层已全部消失。这说明在降水显著增加的条件下，西安地区的土壤干层是可以恢复的，恢复的深度可达地表之下4m的土层，有的甚至已达到5-6m的深度。 (6)针对土壤干层发育的主要原因可以确定在黄土高原地区植树造林，根治 土壤干层是不可能的，但可以采取科学的种植方式和工程辅助措施减轻土壤干层 发育的强度和危害。在干层发育弱的地区造林，应减小造林密度，选择耗水少、 生长慢的造林树种。干层发育严重的地区应先发展稀树和草灌植被，待水分条件 改善后再发展人工林。也可以通过建造鱼鳞坑，修建梯田、水平沟、水平阶等辅助 工程措施，增加降水的入渗，减轻土壤干层发育的强度。