黄土丘陵沟壑区植被恢复对土壤理化性质 影响分析

Abstract

黄土高原生态环境脆弱，土壤侵蚀剧烈，水土流失严重。自 1999 年退耕还 林（草）工程实施以来，植被覆盖明显增加，生态环境得以恢复，土地利用和土 地覆被发生了显著变化，河川径流量和输沙量显著减少。为理解生态恢复的水文 影响过程，本文以暖温带半干旱区退耕还林（草）典型县&mdash;吴起县为研究区，选 择 5a、15a、40a 自然退耕草地，15a 人工沙棘林地，15a、40a 人工山杏林地等 6 种不同植被恢复和覆盖类型，选取植被盖度、物种种类、数量等地表植被群落特 征以及容重、机械组成、团聚体、持水性、入渗率、有机质含量等土壤理化性质 指标，以空间代时间，探讨了不同退耕年限及主要造林树种的植物群落对土壤理 化性质以及土壤入渗性能的影响，为黄土高原植被恢复的生态-水文过程影响评 价提供理论基础，为模型模拟提供水文参数，为区域生态环境建设及土地利用规 划提供科技支持。主要结论如下： （1）该地区草本群落以菊科、蔷薇科等多年生植被为主。随着恢复年限增 加，物种类型、数量都在增加。沙棘灌木林生长旺盛，林下草本植被稀少。山杏 林的存在对草本植被的生长影响不大。随着退耕年限增加，草本群落 Margalef 指数（丰富度）增加，Shannon-Wiener 指数（多样性指数）为先增加后减小，Pielou 指数（均匀度指数）变化不大。山杏林下草本群落的各项指数与自然退耕草地差 异不显著。 （2）研究区不同覆被下土壤为粉质壤土，土壤粒径组成没有显著性差异； 随着退耕年限增加，分形维数 D 有增大趋势，但无显著性差异。草地土壤自然 含水量大于沙棘林地和山杏林地，各样地自然含水量随土层加深先增后减。不同 植被覆盖下，土壤容重差异不显著。随着退耕年限的增加土壤水稳性团聚体大颗 粒（&ge;0.25mm）含量增加；林地的团聚体平均质量直径（MWD）大于草地；随 着深度增加，&ge;0.25mm 水稳性团聚体含量和 MWD 均减小。 （3）土壤有机质和全氮变化基本一致，随着退耕年限增加，有机质和全氮含量均先减后增，不同退耕模式（15a）的有机质和全氮含量由大到小依次为： 山杏林地＞沙棘灌木林地＞自然退耕草地；除 5a 退耕地外，其余样地随着土层 加深，有机质和全氮含量减少。不同覆盖下全磷含量无显著差异。 （4）在半干旱区粉质壤土背景下退耕 40a 内，初始入渗率、稳定入渗率和 累积入渗量随退耕年限增加差异不大；林地入渗率和累积入渗量大于草地，初始 入渗率与稳定入渗率的比率小于草地；随着土层加深的增加，6 块样地的入渗率 均呈波动式下降。在整个入渗过程中，导水率 Ks 变化主要发生在 5 小时以内， 10 个小时后入渗率基本达到稳定。Kostiakov 公式对该地区入渗过程模拟结果较 好。有机质含量、容重、水稳性团聚体含量等指标之间显著相关，各指标与植被 群落及其恢复过程存在一定的相关关系。 关键词：退耕还林/草；地表植被群落；土壤理化性质；土壤入渗；黄土丘陵区</p