黃土丘陵區(qū)退耕草地土壤穩(wěn)定入滲率生長季變化

王長燕，郁耀闖

(1.寶雞文理學院地理與環(huán)境學院， 陜西 寶雞 721013；2.陜西省災(zāi)害監(jiān)測與機理模擬重點實驗室， 陜西 寶雞 721013)

黃土丘陵區(qū)退耕草地土壤穩(wěn)定入滲率生長季變化

王長燕1，2，郁耀闖1，2

(1.寶雞文理學院地理與環(huán)境學院， 陜西 寶雞 721013；2.陜西省災(zāi)害監(jiān)測與機理模擬重點實驗室， 陜西 寶雞 721013)

運用雙環(huán)法，探討了黃土丘陵區(qū)退耕草地土壤穩(wěn)定入滲率生長季的變化。結(jié)果表明：(1) 賴草地土壤穩(wěn)定入滲率在生長季內(nèi)呈現(xiàn)出“W”型顯著的季節(jié)變化趨勢(P<0.05)，紫花苜蓿地土壤穩(wěn)定入滲率則無顯著的生長季變化(P>0.05)。在草地生長季，賴草地土壤穩(wěn)定入滲率值的變化范圍為1.61～4.53 mm·min-1，平均值為2.89 mm·min-1。賴草地土壤穩(wěn)定入滲率最小值出現(xiàn)在抽穗期(1.61 mm·min-1)，最大值出現(xiàn)在種子成熟期(4.53 mm·min-1)。紫花苜蓿地土壤穩(wěn)定入滲率值的變化范圍為2.12～2.3 mm·min-1，平均值為2.23 mm·min-1。紫花苜蓿地土壤穩(wěn)定入滲率最小值出現(xiàn)在種子成熟初期，在旁枝形成期、開花期和種子成熟末期出現(xiàn)最大值2.3 mm·min-1。(2) 賴草地與裸地的土壤穩(wěn)定入滲率具有顯著性差異(P<0.05)，紫花苜蓿地與裸地則無顯著性差異(P>0.05)，賴草地的平均土壤穩(wěn)定入滲率最大(2.89±1.03 mm·min-1)，其次是紫花苜蓿地(2.23±0.09 mm·min-1)；(3) 土壤容重、總孔隙度和毛管孔隙度等土壤屬性生長季的變化是影響黃土丘陵區(qū)退耕草地土壤穩(wěn)定入滲率生長季變化的主要因素；(4) 利用土壤容重、總孔隙度和毛管孔隙度等參數(shù)可以很好地模擬黃土丘陵區(qū)退耕草地土壤穩(wěn)定入滲率生長季的變化(R2>0.86，NSE>0.86)。

土壤穩(wěn)定入滲率；退耕草地；生長季變化；土壤物理性質(zhì)；黃土丘陵區(qū)

黃土丘陵區(qū)土壤結(jié)構(gòu)疏松，降水主要集中于6—9月，植被覆蓋率較低，土壤侵蝕較為嚴重[1-2]，是國家退耕還林、還草生態(tài)工程建設(shè)的重點區(qū)域。劇烈的土壤侵蝕加速了河道泥沙的淤積，并潛在地威脅著黃河流域的生態(tài)安全和人地系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展[3-6]。近年來，隨著黃土高原地區(qū)退耕還林、還草工作的開展，該區(qū)的水土保持效益和水資源的有效利用問題引起了學術(shù)界的廣泛關(guān)注。在陸地生態(tài)系統(tǒng)中，降雨入滲是地表水文循環(huán)過程的一個重要環(huán)節(jié)，作為一個重要的水文參數(shù)，土壤入滲決定著近地表層土壤蓄水量的多少和地表徑流量的大小及其空間分布[7-8]，進而影響著土壤侵蝕過程。因此，研究黃土丘陵區(qū)土壤入滲問題，對該區(qū)的水土資源配置和生態(tài)環(huán)境建設(shè)具有重要意義。

入滲過程是土壤水文循環(huán)過程的重要組成部分[9-10]，土壤穩(wěn)定入滲率是表征土壤入滲性能的重要參數(shù)之一，它的準確測量對近地表層土壤水文循環(huán)和土壤侵蝕控制等具有重要意義，以往的研究表明，土壤穩(wěn)定入滲率通常受到降雨強度和土壤屬性(土壤類型結(jié)構(gòu)、容重、初始含水量、孔隙度、飽和導水率等)的影響[11-18]。

在黃土高原地區(qū)，以退耕還林還草為主要手段的自然和人工的植被恢復已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于退化了的生態(tài)系統(tǒng)。人工植被的恢復加速了生態(tài)系統(tǒng)的正向演替，降低了土壤容重，增加了有機質(zhì)的含量和土壤的穩(wěn)定性[19-21]，并縮短了生態(tài)系統(tǒng)達到穩(wěn)定階段的時間[22]。但是，人工植被的恢復也帶來了一些負面效應(yīng)。例如，植被生長受到限制(小老頭樹)，土壤干層的形成[23]，土地質(zhì)量的退化等。針對這些問題，在黃土高原自然植被恢復過程中，查明土壤入滲的動態(tài)變化機制是非常需要的，它可以為該區(qū)的生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供更好的參考依據(jù)。目前，關(guān)于自然植被恢復過程中土壤入滲的動態(tài)變化機制研究還相對較少。以往有限的研究表明：土壤入滲受到土壤有機質(zhì)、容重、團聚體和土壤結(jié)皮等的影響[24-28]，對動態(tài)變化機制的探討還相對缺乏。在植被恢復過程中，由于受植被恢復的影響，土壤屬性隨時間發(fā)生了明顯的動態(tài)變化[21,29]，這種變化如何影響土壤穩(wěn)定入滲率生長季的變化目前還不清楚。因此，在黃土高原退耕還林(草)條件下，開展土壤穩(wěn)定入滲率生長季變化研究是非常需要的。

本文以黃土丘陵區(qū)自然植被恢復過程中退耕3 a草地(賴草)和退耕17 a草地(紫花苜蓿)為研究對象，以裸地為對照，采用雙環(huán)法，系統(tǒng)測定了黃土丘陵區(qū)退耕草地土壤穩(wěn)定入滲率生長季的變化，同時測定土壤初始含水量、容重、總孔隙度和毛管孔隙度等土壤屬性生長季的變化，分析土壤屬性生長季內(nèi)動態(tài)變化對土壤穩(wěn)定入滲率生長季變化的影響。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于中國科學院水土保持研究所安塞水土保持綜合試驗站(109°19′23″E，36°51′30″N)，海拔1 068～1 309 m，屬暖溫帶半濕潤向半干旱氣候過渡區(qū)，年平均氣溫為8.8℃，年平均降雨量為505.3 mm，降雨量年內(nèi)分配不均勻，6—9月集中了全年70%以上的降雨，多為短歷時暴雨，常導致嚴重的土壤侵蝕。該區(qū)地貌類型以峁狀、梁狀丘陵為主，溝壑縱橫，地形破碎，溝壑密度高達2.0～7.6 km·km-2，溝蝕和面蝕為該區(qū)的主要土壤侵蝕類型[30]。土壤類型為黃綿土和沙黃土，結(jié)構(gòu)較為松散，抗侵蝕能力較差，水土流失嚴重。

1.2 樣地選擇

選取該區(qū)典型退耕草地(賴草和紫花苜蓿)作為試驗樣地，賴草(Leymussecalinus(Georgi) Tzvel.)為退耕3 a草地，紫花苜蓿(MedicagosativaL. )為退耕17 a草地，賴草和紫花苜蓿生長季基本特征見表1。賴草和紫花苜蓿地土壤質(zhì)地均為粉砂壤土，黏粒、粉粒和砂礫的含量分別為9.75%、57.21%、33.04%和11.24%、60.76%、28%，土壤有機質(zhì)含量分別為9.86 g·kg-1和11.66 g·kg-1。

1.3 實驗方法

根據(jù)黃土高原降雨非常集中的特點，本研究入滲試驗采用雙環(huán)法[31]。雙環(huán)的內(nèi)外環(huán)高度均為18.5 cm，直徑分別為20 cm和35 cm。當進行土壤入滲試驗時，在賴草地和紫花苜蓿地，分別在地勢較為平坦的地面選取長勢大致相同的3～4顆植株，用剪刀剪掉地表的植被，盡量不造成對地表的破壞。每次試驗持續(xù)時間大約為100 min，每次每個樣地一般重復測定3～4次，在土壤入滲率基本達到穩(wěn)定時停止試驗，取達到穩(wěn)定后的3組相近數(shù)據(jù)的平均值作為本次試驗的穩(wěn)定入滲率，然后將各次重復試驗的穩(wěn)定入滲率平均，得到該退耕草地在這個生長階段的穩(wěn)定入滲率，每次試驗時按照賴草地、紫花苜蓿地和裸地順序依次完成入滲試驗。入滲試驗開始于2012年4月上旬，9月底結(jié)束，分別選取各退耕草地7個關(guān)鍵生長階段開展試驗，單次試驗累計74次。在實驗過程中記錄水溫，土壤入滲速率計算公式為[32]：

(1)

式中，f10是10℃標準水溫所對應(yīng)的土壤入滲速率(mm·min)-1；v為用量杯加入內(nèi)環(huán)中的水量(ml)；s為內(nèi)環(huán)面積(cm2)；t為定量水v入滲所需的時間(min)；T為實驗時記錄的水溫(℃)。

土壤容重、總孔隙度和毛管孔隙度均用環(huán)刀法測定，每次測定3個重復。土壤初始含水量用烘干法測定，每次測定5個重復。

表1 退耕草地生長季基本特征

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 18.0統(tǒng)計分析軟件進行數(shù)據(jù)分析，土壤穩(wěn)定入滲率和土壤屬性生長季變化的顯著性均采用Kendall's W檢驗(P<0.05)，均值比較采用LSD法，相關(guān)分析采用Pearson法，作圖采用Excel 2003軟件。

2 結(jié)果分析

2.1 土壤初始含水量生長季變化特征

如圖1a所示，賴草地的土壤初始含水量在整個生長季內(nèi)呈現(xiàn)出先升高后降低、再升高又降低的變化趨勢，其值在7.25%～18.32%之間波動變化，平均值為11.3%，出現(xiàn)了2個高值和2個低值，最大值出現(xiàn)在種子散落高峰期(9月上旬)，最小值出現(xiàn)在種子散落末期(9月下旬)。紫花苜蓿從返青期到種子成熟末期，土壤初始含水量值在6.55%～17.82%之間波動變化，平均值為12.56%，出現(xiàn)了2個高值和3個低值(圖1a)，最大值出現(xiàn)在現(xiàn)蕾期(6月中旬)，最小值出現(xiàn)在旁枝形成期(5月下旬)。統(tǒng)計分析表明，兩種草地土壤初始含水量生長季的變化具有統(tǒng)計學顯著性差異(P<0.05)。

2.2 土壤容重生長季變化特征

由圖1b可以看出，賴草地的土壤容重在整個生長季大致呈“M”型變化趨勢，出現(xiàn)了2個高值和1個低值(圖2b)，值在0.94～1.06 g·cm-3之間波動變化，平均值為1.01 g·cm-3，最大值出現(xiàn)在種子散落高峰期(9月上旬)，最小值出現(xiàn)在種子成熟期(7月中旬)。紫花苜蓿從返青期到種子成熟末期(4月中旬到9月底)，土壤容重值在1.10～1.22 g·cm-3之間波動變化，平均值為1.15 g·cm-3，出現(xiàn)了2個高值和3個低值(圖1b)，最大值出現(xiàn)在種子成熟初期(9月上旬)，最小值出現(xiàn)在種子成熟末期(9月下旬)。統(tǒng)計分析表明，賴草地土壤容重在生長季的變化無統(tǒng)計學顯著性差異(P>0.05)，紫花苜蓿地土壤容重在生長季的變化有統(tǒng)計學顯著性差異(P<0.05)。

2.3 土壤總孔隙度生長季變化特征

圖1c為賴草地和紫花苜蓿地土壤總孔隙度的生長季變化形式。從中可以看出：兩種草地土壤總孔隙度在整個生長季分別呈現(xiàn)出了“W”型和先下降后上升的變化趨勢，兩種退耕草地土壤總孔隙度的變化范圍分別為45.21%～48.85%和47.39%～50.19%，平均總孔隙度分別為47.26%和49.16%。賴草地的土壤總孔隙度在抽穗期(5月底)出現(xiàn)最小值，在種子成熟期(7月中旬)出現(xiàn)最大值。紫花苜蓿地的土壤總孔隙度在種子成熟初期(9月上旬)出現(xiàn)最小值，在種子成熟末期(9月底)出現(xiàn)最大值。裸地的土壤總孔隙度在整個生長季隨容重的增加呈下降趨勢(圖1c)，變化范圍為46.65%～52.67%，平均值為49.65%。統(tǒng)計分析表明，賴草地土壤總孔隙度在生長季的變化無統(tǒng)計學顯著性差異(P>0.05)，紫花苜蓿地土壤總孔隙度在生長季的變化有統(tǒng)計學顯著性差異(P<0.05)。

2.4 土壤毛管孔隙度生長季變化特征

如圖1d所示，賴草地土壤毛管孔隙度在生長季表現(xiàn)出了先下降后升高、再下降又上升的顯著的季節(jié)變化趨勢(P<0.05)，變化范圍分別為45.0%～48.6%，均值為46.6%，最小值出現(xiàn)在抽穗期，最大值出現(xiàn)在種子散落初期。紫花苜蓿地土壤毛管孔隙度在生長季表現(xiàn)為先升高后下降、在種子成熟末期又上升的不顯著的季節(jié)變化趨勢(P>0.05)，變化范圍分別為35.95%～42.63%，均值為39.3%，最小值出現(xiàn)在種子成熟初期，最大值出現(xiàn)在旁枝形成期。

圖1 退耕草地土壤屬性生長季變化

2.5 土壤穩(wěn)定入滲率生長季變化特征

在黃土丘陵區(qū)退耕草地生長季，賴草地的土壤穩(wěn)定入滲率在不同的生長階段具有顯著的生長季變化(P<0.05)，紫花苜蓿地的土壤穩(wěn)定入滲率在整個生長階段無顯著生長季變化(P>0.05)，兩種退耕草地土壤穩(wěn)定入滲率生長季的變化趨勢存在差異(圖2)。在整個生長階段，賴草地和紫花苜蓿地的土壤穩(wěn)定入滲率分別呈現(xiàn)出“W”型變化和無顯著變化的趨勢。賴草地與裸地的土壤穩(wěn)定入滲率具有顯著性差異(P<0.05)，紫花苜蓿地與裸地土壤穩(wěn)定入滲率無顯著性差異(P>0.05)。在退耕草地生長季，賴草地的土壤穩(wěn)定入滲率變化范圍為1.61～4.53 mm·min-1，此變化范圍分別是對照樣地土壤穩(wěn)定入滲率變化范圍的1.72～2.35倍，賴草地土壤穩(wěn)定入滲率在整個生長季的均值為2.89 mm·min-1，該值為對照樣地均值的1.96倍。紫花苜蓿地的土壤穩(wěn)定入滲率變化范圍為2.12～2.30 mm·min-1，此變化范圍分別是對照樣地土壤穩(wěn)定入滲率變化范圍的1.07～2.63倍，紫花苜蓿地土壤穩(wěn)定入滲率的均值為2.23 mm·min-1，是對照樣地均值的1.52倍。賴草地的平均土壤穩(wěn)定入滲率最大，其次是紫花苜蓿地。由此可以看出，退耕草地的土壤穩(wěn)定入滲率要大于對照樣地的土壤穩(wěn)定入滲率，這說明在黃土高原地區(qū)退耕還草有利于增加該區(qū)的降雨入滲。具體來講：在4月中旬，賴草和紫花苜蓿均處于返青階段，此時，受冬季凍融解凍的影響，賴草地的土壤比較疏松，土壤穩(wěn)定入滲率相對較高，隨后，賴草地的土壤穩(wěn)定入滲率呈下降趨勢，在抽穗期(5月底)下降到最低值1.61 mm·min-1，然后，隨著賴草的開花，土壤穩(wěn)定入滲率呈上升趨勢，在種子成熟期(7月中旬)，上升到最大值4.53 mm·min-1，此后，隨著賴草種子的散落，土壤穩(wěn)定入滲率又呈下降趨勢，在種子散落高峰期(9月上旬)，土壤穩(wěn)定入滲率下降到1.96 mm·min-1，下降幅度為56.7%，在種子散落末期(9月下旬)，土壤穩(wěn)定入滲率又上升到3.76 mm·min-1。紫花苜蓿經(jīng)歷了返青、旁枝形成、現(xiàn)蕾、開花、結(jié)莢、種子成熟初期和種子成熟末期等7個生長階段，土壤穩(wěn)定入滲率的值在2.12 mm·min-1到2.30 mm·min-1之間波動變化，變化幅度大約為8%左右。在返青、旁枝形成、開花和種子成熟末期，紫花苜蓿地土壤穩(wěn)定入滲率相對較大，較大值均為2.30 mm·min-1，在現(xiàn)蕾期和種子成熟初期土壤穩(wěn)定入滲率相對較小，較小值分別為2.14 mm·min-1和2.12 mm·min-1。從4月中旬到9月底，裸地土壤穩(wěn)定入滲率基本呈下降趨勢，在4月中旬呈現(xiàn)最大值2.14 mm·min-1，在9月底呈現(xiàn)最小值0.81 mm·min-1，平均值為1.47 mm·min-1。裸地的土壤穩(wěn)定入滲率相對較低，這可能與裸地近地表層缺少植被覆蓋，強降雨所導致的土壤物理結(jié)皮降低了土壤的入滲能力有關(guān)[24-25]。

總體而言，賴草地的土壤穩(wěn)定入滲率具有明顯的生長季變化，紫花苜蓿地的土壤穩(wěn)定入滲率無明顯的生長季變化，這可能與兩種退耕草地土壤屬性生長季的變化特點有關(guān)。

圖2 賴草和紫花苜蓿地土壤穩(wěn)定入滲率生長季變化

2.6 土壤穩(wěn)定入滲率生長季變化影響因素

Pearson相關(guān)分析表明，在兩種退耕草地生長季內(nèi)，土壤穩(wěn)定入滲率與土壤初始含水量和容重呈顯著負相關(guān)關(guān)系(表2)，與土壤總孔隙度和毛管孔隙度呈顯著正相關(guān)關(guān)系(表2)。這說明土壤初始含水量、容重、土壤總孔隙度及毛管孔隙度是影響土壤穩(wěn)定入滲率生長季變化的重要因子。

2.7 土壤穩(wěn)定入滲率生長季變化模擬

在野外條件下，土壤穩(wěn)定入滲率通常是難以直接測量的。但是，它是土壤水文循環(huán)過程中的一個重要組成部分[9,33]，精確模擬土壤穩(wěn)定入滲率對提高土壤蓄水量和土壤侵蝕的控制起著至關(guān)重要的作用。

表2 土壤穩(wěn)定入滲率與影響因子的相關(guān)系數(shù)

注：*表示P<0.05，**表示P<0.01。

Note: * Indicated the significant differences atP<0.05, ** Indicate significant differences atP<0.01。

本研究中，采用非線性回歸的方法，結(jié)合土壤穩(wěn)定入滲率與其影響因素的函數(shù)關(guān)系方程形式，利用退耕草地土壤容重、總孔隙度和毛管孔隙度能夠較好地模擬土壤穩(wěn)定入滲率生長季的變化：

(2)

式中，SIR為土壤穩(wěn)定入滲率(mm·min-1)；BD為土壤容重(g·cm-3)，TP為總孔隙度(%)；CP為毛管孔隙度(%)；a，b和c分別為回歸系數(shù)。

在模擬方程(2)中，土壤容重、總孔隙度和毛管孔隙度分別能夠解釋自變量土壤穩(wěn)定入滲率88%和85.9%的變量，這說明土壤容重、總孔隙度和毛管孔隙度是影響土壤穩(wěn)定入滲率生長季變化的主要因素?？傮w而言，模擬方程(2)分別高估了賴草地和紫花苜蓿地土壤穩(wěn)定入滲率的2%和4%。模擬方程(2)的決定系數(shù)(R2)分別為0.88和0.859，NSE系數(shù)分別為0.878和0.855 (表3)?？傮w上，模擬方程(2)分別高估了賴草地和紫花苜蓿地土壤穩(wěn)定入滲率的2%和3%。土壤穩(wěn)定入滲率模擬效果如圖3。本研究中只考慮了土壤容重、總孔隙度和毛管孔隙度對土壤穩(wěn)定入滲率生長季變化的影響，未考慮根系特征參數(shù)及其它土壤屬性因素的影響，具有一定的偏差和局限性。在黃土丘陵區(qū)退耕還林(草)條件下，進一步研究根系特征參數(shù)對土壤穩(wěn)定入滲率生長季變化的影響是非常需要的。

3 討 論

如圖1所示，在整個退耕草地生長季內(nèi)，賴草地和紫花苜蓿地的土壤初始含水量、容重、總孔隙度和毛管孔隙度在降水、風、土壤硬化、結(jié)皮發(fā)育等作用的影響下[34-35]，表現(xiàn)出了較大的季節(jié)波動，其中，兩種草地土壤初始含水量、紫花苜蓿地的容重和毛管孔隙度還表現(xiàn)出了顯著的季節(jié)變化(P<0.05)，這可能影響土壤穩(wěn)定入滲率生長季的變化。

表3 土壤穩(wěn)定入滲率模擬方程參數(shù)值

圖3 土壤穩(wěn)定入滲率實測值與模擬值的關(guān)系

在整個草地生長季，兩種草地的土壤穩(wěn)定入滲率與土壤初始含水量表現(xiàn)出了反相位變化，即土壤初始含水量出現(xiàn)高值時，土壤穩(wěn)定入滲率出現(xiàn)低值，反之，土壤穩(wěn)定入滲率出現(xiàn)高值。Pearson相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)土壤初始含水量與土壤穩(wěn)定入滲率呈顯著負相關(guān)關(guān)系(表2)，這一結(jié)果與Diamond[36]和Yang等[37]的研究結(jié)果相同。Hu[38]和Zhou[39]等的研究表明：土壤初始含水量與土壤穩(wěn)定入滲率和土壤滲透系數(shù)關(guān)系密切。在退耕草地生長季，賴草地和紫花苜蓿地土壤初始含水量干濕交替的季節(jié)變化，會導致近地表層土壤縫隙的發(fā)育，有助于增加土壤的穩(wěn)定入滲率[37]。

土壤容重與土壤穩(wěn)定入滲率關(guān)系密切，二者呈負相關(guān)關(guān)系[11,14,40]。土壤容重較大時，近地表層的土壤往往比較緊實，土壤孔隙度較小，水流在土壤中下滲時比較緩慢，土壤穩(wěn)定入滲率較小。反之，土壤容重較小時，近地表層土壤通常比較疏松，或者存在裂隙，水流沿著疏松土壤或者裂隙下滲速度較快，從而導致土壤的穩(wěn)定入滲率較大。本研究中，相關(guān)分析表明，土壤容重與土壤穩(wěn)定入滲率也呈顯著負相關(guān)關(guān)系(表2)，這一研究結(jié)果與王國梁[11]、李卓[14]、Nielsen[40]和Yang等[37]的研究結(jié)果較為一致。在退耕草地生長季，土壤結(jié)皮的發(fā)育、雨滴的打擊和土壤生物的活動等因素改變了土壤容重在生長季的大小，影響了土壤中孔隙度的大小，會導致水流在土壤中的運移速度發(fā)生變化，從而影響土壤穩(wěn)定入滲率的大小。

土壤孔隙性和毛管孔隙度也是影響土壤水分運移的重要物理屬性之一，在評價土壤孔隙性時，常將總孔隙度作為評價指標。土壤中孔隙的大小、形狀等通常各不相同，這會導致對土壤中水分的保持和運移影響的不同，從而導致土壤穩(wěn)定入滲率大小的不同。以往的研究表明，土壤孔隙度與土壤穩(wěn)定入滲率間呈正相關(guān)關(guān)系[11-12,40]。本研究中，Pearson相關(guān)分析表明，兩種退耕草地土壤總孔隙度與土壤穩(wěn)定入滲率呈顯著正相關(guān)關(guān)系，這一研究結(jié)果與王國梁[11]、王鵬程[12]、Nielsen[40]和Yang等[37]的研究結(jié)果較為一致。另外，Pearson相關(guān)分析表明，土壤毛管孔隙度與土壤穩(wěn)定入滲率也呈顯著正相關(guān)關(guān)系(表2)，這一結(jié)果與Yang等[37]的研究結(jié)果相同。

4 結(jié) 論

1) 在黃土丘陵區(qū)退耕草地生長季，賴草地的土壤穩(wěn)定入滲率呈現(xiàn)出“W”型顯著的生長季變化趨勢(P<0.05)，紫花苜蓿地的土壤穩(wěn)定入滲率沒有顯著生長季變化趨勢(P>0.05)。賴草地與裸地的土壤穩(wěn)定入滲率具有顯著性差異(P<0.05)，紫花苜蓿地與裸地無顯著差異(P>0.05)。賴草地平均土壤穩(wěn)定入滲率最大，其次是紫花苜蓿地。

2) 土壤容重、總孔隙度和毛管孔隙度等土壤屬性生長季的變化是影響黃土丘陵區(qū)退耕草地土壤穩(wěn)定入滲率生長季變化的主要因素。

3) 利用土壤容重、總孔隙度和毛管孔隙度等土壤屬性生長季的變化可以很好地模擬退耕草地土壤穩(wěn)定入滲率的生長季變化，模擬方程的決定系數(shù)分別為0.88和0.86。

4) 兩種退耕草地在整個生長季土壤穩(wěn)定入滲率的平均值分別為裸地土壤穩(wěn)定入滲率平均值的1.96倍和1.52倍，這說明在黃土丘陵區(qū)退耕還草有利于增加該區(qū)的降雨入滲。

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Variationofsoilstableinfiltrationrateingrowingseasonforrehabilitatedgrasslandinloesshillyregion

WANG Chang-yan1,2, YU Yao-chuang1,2

(1.CollegeofGeographyandEnvironment,BaojiArts&SciencesUniversity,Baoji,Shaanxi721013,China; 2.KeyLaboratoryofDisasterMonitoringandMechanismSimulatingofShaanxiProvince,Baoji,Shaanxi721013,China)

Using two rings method, the seasonal variation of soil stable infiltration rate in growing season for rehabilitated grassland in loess hilly region was discussed. The results were indicated that: (1) The soil stable infiltration rate ofLeymussecalinuswas presented the significant seasonal change trend as “W” type (P<0.05) in the growing season, but the soil stable infiltration rate of alfalfa was presented no obvious seasonal variation (P>0.05). During the grass growing season, the change range of soil stable infiltration rate ofLeymussecalinuswas from 1.61 mm·min-1to 4.53 mm·min-1, the average value of was 2.89 mm·min-1. The minimum value of soil stable infiltration rate ofLeymussecalinuswas appeared in earing stage, the maximum value of 4.53 mm·min-1was appeared in seed maturing stage. The soil stable infiltration rate of alfalfa was from 2.12 mm·min-1to 2.3 mm·min-1, the average value was 2.23 mm·min-1. The minimum value of soil stable infiltration rate of alfalfa was appeared in early seeds maturing stage, the maximum value of 2.3 mm·min-1was appeared in side branch forming stage, flowering stage and seeds mature stage. (2) The soil stable infiltration rate ofLeymussecalinusand bare land was possessed significant difference (P<0.05), but for the alfalfa and bare land was no significant difference (P<0.05). The average soil stable infiltration rate ofLeymussecalinuswas the maximum (2.89±1.03 mm·min-1), the secondly was the alfalfa grassland (2.23±0.09 mm·min-1). (3) The variation of soil attributes as soil bulk density, total porosity and capillary porosity etc. were the main factors to influence the change of soil stable infiltration rate in growing season for rehabilitated grassland in losses hilly seasonal region. (4) Using the parameters of bulk density, total porosity and capillary porosity etc. could be well simulated the change of soil stable infiltration rate in the growing season for rehabilitated grassland in losses hilly region (R2>0.86,NSE>0.86).

soil stable infiltration rate; rehabilitated grassland; seasonal variation; soil properties; loess hilly region

1000-7601(2017)03-0107-07doi:10.7606/j.issn.1000-7601.2017.03.17

2016-06-17

：2017-03-10

：國家自然科學基金項目(41371497, 41171423)；陜西省重點實驗室項目(2009JS071)；陜西省教育廳項目(14JZ013)；寶雞文理學院重點科研項目(ZK2017039,ZK2017040)

S152.7

： A