黄土高原农林复合系统土壤水分入渗特征及其与降雨时间分布耦合关系的研究

作者：秦岭站   更新时间：2016-05-08

很多研究结果表明土地利用方式是土壤水分入渗的重要影响因子。增加土壤水分的入渗和降低地表径流的发生对水土保持至关重要，特别是在干旱半干旱地区。为了探明黄土高原农林复合系统对土壤水分入渗及相关性质的影响，我们用双环入渗法，分别对核桃-小麦间作复合系统、核桃单作系统和小麦单作系统的土壤水分入渗性能变化进行了11年的连续观测。结果表明，生长季内核桃-小麦间作和小麦单作的入渗速率均在7、8和9月份有一个峰值，本地区的降雨量分布的高峰也在这三个月份，入渗率的季节分布和降雨量的季节分布间达到了良好的耦合，特别是核桃-小麦间作的这种耦合尤为突出。核桃单作的初始入渗速率与降雨则没有这种耦合关系，甚至有一定程度的付相关；其稳定入渗速率则存在较微弱的这种耦合关系。三种土地利用方式的初始入渗速率随年份的增加呈现的变化趋势不同，核桃-小麦间作呈波动中升高的趋势，从第1年的7.57 mm·min^-1增加到第11年的9.93 mm·min^-1；小麦单作基本维持在7.70 mm·min^-1左右波动变化不大；核桃单作呈逐渐降低的趋势，从第1年的7.43 mm·min^-1降低到第11年的4.66 mm·min^-1。三种土地利用方式的初始入渗速率和稳定入渗速率随种植年限的增加均表现为核桃-小麦间作﹥小麦单作﹥核桃单作的趋势。与两单作系统相比核桃-小麦间作在种植第9年后就可以显著提高土壤的入渗速率，但其有效的影响深度约为40 cm，对更深土层的影响很小。在降雨强度和降雨量较大时，湿润锋的下移速度和最大能观测到的入渗深度均表现为核桃-小麦间作大于两单作系统。湿润锋下移速度的增加在一定程度上也代表着入渗速率的增加，进一步说明核桃-小麦间作对入渗的促进作用。核桃-小麦农林复合系统的这个优势在降雨强度和降雨量较小时减弱或消失。以上研究成果已发表于PLoS ONE, (2015, 10(4): e0124767). doi: 10.1371/journal. pone.0124767。