黃土丘陵溝壑區(qū)不同植被類型土壤有效水和持水能力

李　航,嚴(yán)方晨,焦菊英,2,*,唐柄哲,張意奉

1 西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 楊凌　712100 2 中國(guó)科學(xué)院水利部水土保持研究所黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 楊凌　712100

黃土高原地區(qū)由于受地理位置、氣候條件、地形地貌、土壤以及人類活動(dòng)對(duì)植被的破壞等多種因素的影響,同時(shí)該區(qū)水力、風(fēng)力、重力侵蝕相互交錯(cuò)分布、地面支離破碎、天然植被破壞嚴(yán)重、土質(zhì)結(jié)構(gòu)疏松,使其成為中國(guó)乃至世界上水土流失最為嚴(yán)重的地區(qū),也是我國(guó)生態(tài)系統(tǒng)退化最嚴(yán)重的地區(qū)之一[1]。該地區(qū)嚴(yán)重的水土流失問(wèn)題受到了國(guó)家有關(guān)部門的高度重視,自1999開始,實(shí)行了大規(guī)模的退耕還林(草)工程。經(jīng)過(guò)多年退耕,植被得到了一定程度的恢復(fù),但其蒸騰作用和作物自身耗水都變大,再加上黃土高原地區(qū)降雨較少,水分成為此地植物生長(zhǎng)和重建的限制性因素[2- 3]。因此,分析退耕后不同恢復(fù)植被類型的土壤持水性如何,不同植被類型的土壤有效水分又處于什么樣的水平成為亟待解決的問(wèn)題。明確退耕多年后不同植被類型土壤持水性和水分有效性的變化對(duì)該地區(qū)植被恢復(fù)和科學(xué)合理的進(jìn)行植被配置有重要意義。

土壤有效水分是植被能有效利用的水分,對(duì)植被生長(zhǎng)至關(guān)重要；而土壤持水能力在一定程度上反映了土壤的抗旱和釋水能力[4- 5]。因此,在干旱半干旱的黃土高原研究土壤有效水和持水能力是很有必要的。眾多學(xué)者對(duì)土壤持水能力和土壤水分有效性進(jìn)行了研究。李卓等[6]、舒凱民等[7]研究了容重對(duì)土壤持水性的影響；閆永利等[8]、黨秀麗等[9]研究了保水劑對(duì)土壤持水性能的影響；Yan等[10]、高會(huì)議等[11]通過(guò)不同施肥對(duì)土壤持水性和土壤有效水的影響進(jìn)行了研究,姚姣轉(zhuǎn)等[12]對(duì)不同地貌對(duì)土壤持水性的影響進(jìn)行了研究；張瑞等[13]、艾琴[14]對(duì)侵蝕黑土的土壤持水性進(jìn)行了研究；周彩景等[15]研究了不同有機(jī)化合物對(duì)土壤持水性的影響；Li等[16]研究了林地的土壤持水性；Li等[17]研究了過(guò)度放牧草地的土壤持水性；González-Pelayo等[18]對(duì)火災(zāi)后地中海灌木林的土壤持水能力進(jìn)行了研究。盡管眾多學(xué)者對(duì)土壤持水性和水分有效性進(jìn)行了研究,但是系統(tǒng)的分析一年生草本群落到多年生蒿禾類草本群落再到灌木群落以及人工林地的土壤持水能力和水分有效性的研究鮮有報(bào)道。

本文以陜西省安塞縣坊塌流域?yàn)檠芯繀^(qū)域,選擇不同植被群落為研究對(duì)象,在分析不同植被類型土壤水分特征曲線與土壤性質(zhì)的基礎(chǔ)上,研究不同植被類型的土壤有效水分和持水能力,為植被恢復(fù)過(guò)程中土壤水分的可持續(xù)利用提供依據(jù)。

1　材料與方法

1.1　研究區(qū)概況

研究區(qū)位于陜西省延安市安塞縣坊塌流域,流域面積8.67 km2,年平均氣溫8.7℃,年平均降雨量542.6 mm,降雨主要集中在7—9月份且多暴雨,無(wú)霜期158—195 d。自1999年開始,該流域?qū)嵭辛舜笠?guī)模的退耕還林還草工程,該流域分布有大面積的人工喬灌植被和自然恢復(fù)植被,該區(qū)自然恢復(fù)植被演替大體經(jīng)歷了一年生草本群落階段到多年生蒿禾類草本群落階段,形成了以豬毛蒿(Artemisiascoparia)、賴草(Leymusscalinus)、長(zhǎng)芒草(Stipabungeana)、達(dá)烏里胡枝子(Lespedezadavurica)、鐵桿蒿(Artemisiagmelinii)、茭蒿(Artemisiagiraldii)、白羊草(Bothriochloaischaemum)等為主要優(yōu)勢(shì)物種構(gòu)成的不同組合的植物群落；而灌叢主要是人工檸條(Caraganaintermedia)及封禁后天然形成的杠柳(Periplocasepium)、狼牙刺(Sophoraviciifolia)、旱柳(Salixmatsudan)等,喬木主要以人工刺槐(Robiniapsendoacacia)為主。

1.2　樣地選擇與樣品采集

結(jié)合研究區(qū)自然恢復(fù)植被和人工喬灌林種植情況,2015年4月中旬在黃土丘陵溝壑區(qū)安塞縣坊塌流域內(nèi),并根據(jù)不同的退耕方式,選取坡度類似(21°—32°),坡面平整無(wú)魚鱗坑,無(wú)嚴(yán)重侵蝕溝且相距不遠(yuǎn)的7個(gè)自然恢復(fù)群落即豬毛蒿群落(ZMH)、長(zhǎng)芒草群落(CMC)、白羊草群落(BYC)、鐵桿蒿+長(zhǎng)芒草群落(TGH+CMC)、鐵桿蒿+大針茅群落(TGH+DZM)、鐵桿蒿+茭蒿群落(TGH+JH)與狼牙刺群落(LYC)、以及人工的刺槐林(CH)和檸條林(NT),以裸地(LD)作為對(duì)照,不同植被類型和對(duì)照均選擇三個(gè)樣地作為重復(fù)。各樣地的退耕年限是通過(guò)對(duì)農(nóng)戶進(jìn)行多次走訪和實(shí)地考證確定的。每個(gè)樣地按從上到下斜對(duì)角線方式布設(shè)3個(gè)2 m×2 m樣方進(jìn)行植被調(diào)查。樣地的具體情況如表1所示：

表1　所選樣地基本信息

ZMH：豬毛蒿群落,Artemisiascopariacommunity；CMC：長(zhǎng)芒草群落,Stipabungeanacommunitiey； BYC：白羊草群落,Bothriochloaischaemumcommunity；TGH+CMC：鐵桿蒿+長(zhǎng)芒草群落,Artemisiagmelinii+Stipabungeanacommunity； TGH+DZM：鐵桿蒿+大針茅群落,Artemisiagmelinii+Stipagrandiscommunity； TGH+JH：鐵桿蒿+茭蒿群落,Artemisiagmelinii+Artemisiagiraldiicommunity；LYC：狼牙刺群落,Sophoraviciifoliacommunity；CH：刺槐林,Robiniapsendoacaciaforestry；NT：檸條林,Caraganaintermediaforestry；LD：裸地,bare slope land

2015年5月在以上所選的樣地上進(jìn)行樣品采集,土壤每個(gè)樣地按從上到下斜對(duì)角的方式取3個(gè)重復(fù)?？紤]到表層土壤理化性質(zhì)隨植被恢復(fù)變化相對(duì)明顯,采取所選樣地0—10、10—20 cm土層土樣。其中：測(cè)定土壤容重和土壤水分特征曲線的土樣用體積為100 cm3的環(huán)刀取土；測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)的土樣用土鉆按“S”型取5點(diǎn)各土層混合樣裝入樣品袋,自然風(fēng)干后待用；土壤顆粒組成的樣品用規(guī)格為12 cm×10 cm×8 cm的鋁盒進(jìn)行原狀土的采取,帶回實(shí)驗(yàn)室后沿土壤的自然結(jié)構(gòu)節(jié)理輕輕剝開,剝成直徑為1 cm左右的小土塊,剔去粗根和小石塊,平攤在通風(fēng)處自然風(fēng)干待用。

用MS2000型激光粒度儀測(cè)定土壤顆粒組成,土壤顆粒分級(jí)采用國(guó)際制；采用環(huán)刀法測(cè)定土壤容重；采用重鉻酸鉀-外加熱法測(cè)定有機(jī)質(zhì)；利用離心機(jī)法測(cè)定土壤水分特征曲線,測(cè)定的吸力范圍為1—1000 kPa。

1.3　數(shù)據(jù)分析

1.3.1土壤水分特征曲線的模型選擇

土壤水的基質(zhì)勢(shì)(土壤水吸力)作為土壤含水率的函數(shù),他們之間的關(guān)系曲線稱為土壤水分特征曲線,反映了土壤水和能量之間的關(guān)系,是反映土壤水分運(yùn)動(dòng)基本特征的曲線[19]。很多學(xué)者提出不同的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)描述土壤水分特征曲線,常用的有Brooks-Corey模型、Gardner模型、Campbell模型、Van Genuchten模型等。但是鑒于Van Genuchten模型無(wú)論是對(duì)于粗質(zhì)地土壤,還是較黏質(zhì)地土壤,都具有較好的擬合效果[20]。因此本研究采用Van Genuchten模型對(duì)土壤水分特征曲線進(jìn)行擬合。Van Genuchten模型方程如下：

(1)

式中，q為土壤含水率；qr為土壤殘余體積含水率(cm3/cm3)；qs為土壤飽和含水率(cm3/cm3)；h為土壤吸力(cm)；m、n為土壤水分特征曲線形狀系數(shù),α為土壤進(jìn)氣值的倒數(shù)。

1.3.2土壤有效水分界限劃分

為了更清晰地顯示土壤水分特征曲線的變化特征,以土壤水吸力水柱高厘米數(shù)絕對(duì)值的對(duì)數(shù)值pF值為縱坐標(biāo),以土壤含水率為橫坐標(biāo)繪土壤水分特征曲線圖。根據(jù)已有的研究成果[11],取pF=1.8對(duì)應(yīng)的土壤含水率為田間含水量,分別取pF=3.8和pF=4.2對(duì)應(yīng)的土壤含水率為暫時(shí)萎蔫系數(shù)和永久萎蔫系數(shù)。從而計(jì)算出有效水(pF值為1.8—4.2)、速效水(pF值為1.8—3.8)和遲效水(pF值為3.8—4.2)的土壤含水率。

1.3.3比水容量的計(jì)算

根據(jù)前人研究表明[4],土壤吸持的水分的有效性不在于土壤含水量的多少,在于吸力的大小。而比水容量就是衡量土壤水分對(duì)植物的有效性和反應(yīng)土壤持水性能的一個(gè)重要的指標(biāo),它是土壤水分特征曲線的斜率,即每單位基膜勢(shì)(負(fù)壓值)變化所引起的土壤含水率的變化[19],計(jì)算公式為：

(2)

式中,d表示對(duì)θ和h分別取微分,θ為土壤含水率；c為比水容量(mL kPa-1g-1)；h為土壤吸力(cm)。

比水容量值越高,即單位水吸力釋放的水較多,則說(shuō)明土壤的供水能力越大,不僅表示有較多的水供植物利用,而且只需較小的吸力就能從土壤中吸收較多的水分[21]。如果植物以相同的能量吸水,在不同的吸力條件下,從各土壤中所吸收的水量因比水容量的不同而有很大的差異[4]。

1.4　數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理采用Excel 2007,統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS20.0,作圖采用Sigmaplot 12.5,并采用軟件RETC對(duì)土壤水分特征曲線進(jìn)行擬合。利用最小顯著極差法(LSD)進(jìn)行土壤水分參數(shù)、土壤性質(zhì)和比水容量的顯著性差異分析。

2　結(jié)果與分析

2.1　不同植被群落土壤水分特征曲線

從土壤水分曲線圖(圖1)可以看出,各植被類型0—10、10—20 cm土層土壤水分特征曲線是平行的曲線,呈近似的 “S”形。按疏密程度將不同植被類型的0—10、10—20 cm土層土壤水分特征曲線可分為0

土壤水分特征曲線在同一土壤含水量下,土壤水吸力越高,土壤保持水分的能力越強(qiáng)。在0—10 cm土層,0

圖1　不同植被類型的土壤水分特征曲線圖Fig.1　Soil water retention curve of different vegetation typesZMH：豬毛蒿群落,Artemisia scoparia community；CMC：長(zhǎng)芒草群落,Stipa bungeana communitiey； BYC：白羊草群落,Bothriochloa ischaemum community；TGH+CMC：鐵桿蒿+長(zhǎng)芒草群落,Artemisia gmelinii+Stipa bungeana community； TGH+DZM：鐵桿蒿+大針茅群落,Artemisia gmelinii+Stipa grandis community； TGH+JH：鐵桿蒿+茭蒿群落,Artemisia gmelinii+Artemisia giraldii community；LYC：狼牙刺群落,Sophora viciifolia community；CH：刺槐林,Robinia psendoacacia forestry；NT：檸條林,Caragana intermedia forestry；LD：裸地,bare slope land

為了能使土壤水分特征曲線的研究能夠定量化,利用Van Genuchten模型來(lái)擬合各植被類型0—10、10—20 cm土層土壤水分特征曲線,并分別對(duì)其參數(shù)進(jìn)行顯著性差異分析(圖2)。不同植被類型的擬合效果均很好,R2都在0.99以上,土壤含水率和土壤水吸力的相關(guān)關(guān)系呈極顯著水平(P<0.01),基本與實(shí)測(cè)曲線重合,說(shuō)明此模型適于該地區(qū)的土壤水分特征曲線擬合。

隨著植被恢復(fù)的進(jìn)行,V-G模型的4個(gè)參數(shù)在0—10 cm土層、10—20 cm土層表現(xiàn)各異(圖2),均出現(xiàn)了一定程度的差異。土壤飽和含水率θs和形狀系數(shù)n差異性較大,表明在低吸力段不同植被類型土壤水分特征曲線斜率有一定的影響；殘余含水率θr為土壤水分特征曲線的斜率為0時(shí)的含水率(即很難隨吸力變化而變化時(shí)的含水率),θr的差異表現(xiàn)在較高吸力段不同植被類型土壤水分特征曲線位置不同；而進(jìn)氣值為飽和土壤開始排水時(shí)的吸力值,α作為其倒數(shù)表現(xiàn)出的差異性表明不同植被類型土壤孔徑分布在植被恢復(fù)過(guò)程中出現(xiàn)了改變。

圖2　不同植被類型土壤Van Genuchten模型參數(shù)Fig.2　The parameters of Van Genuchten model of different vegetation typesn：土壤水分特征曲線形狀系數(shù),soil water retention curve shape factor；α：土壤進(jìn)氣值的倒數(shù),the reciprocal of air-entry value;同字母分別表示0—10、10—20 cm土層不同群落間差異顯著(P<0.05)

2.2　不同植被類型土壤性質(zhì)

分別對(duì)不同植被群落土壤性質(zhì)進(jìn)行分析可知(表2、表3),白羊草群落粘粒(<0.002 mm)含量無(wú)論是在0—10 cm土層還是在10—20 cm土層都顯著高于其他群落(P<0.05),但是其他群落之間差異性不顯著；就砂粒(>2 mm)而言,刺槐和裸地顯著高于其他群落且白羊草在0—10、10—20 cm都顯著低于其他群落(P<0.05),其他群落間差異不顯著。就不同恢復(fù)群落而言,隨著植被不斷恢復(fù),粘粒含量呈增多的趨勢(shì)而沙粒含量呈減小的趨勢(shì),可見表明從一年生草本群落到多年生蒿禾類群落再到灌木群落,土壤持水能力在逐漸增大。在不同植被類型看,檸條林持水能力除了低于白羊草以外強(qiáng)于其他群落。

對(duì)于有機(jī)質(zhì)而言,在0—10 cm和10—20 cm土層范圍分別是6.76—13.21 g/kg和4.96—11.72 g/kg,鐵桿蒿+茭蒿群落有機(jī)質(zhì)含量在兩個(gè)土層都顯著高于其他群落(P<0.05)。在0—10 cm土層土壤,長(zhǎng)芒草群落、鐵桿蒿+長(zhǎng)芒草群落、豬毛蒿群落、刺槐林和裸地有機(jī)質(zhì)含量顯著低于其他群落(P<0.05),其他群落有機(jī)質(zhì)含量無(wú)顯著性差異。在10—20 cm土層,長(zhǎng)芒草群落和裸地顯著低于其他群落,而檸條林有機(jī)質(zhì)含量除了低于鐵桿蒿+茭蒿群落外顯著高于其他群落。就容重來(lái)看,白羊草群落無(wú)論是在0—10 cm土層還是在10—20 cm土層都高于其他群落,刺槐林、檸條林和狼牙刺群落在兩個(gè)土層容重都處于較低水平。在0—10 cm土層,鐵桿蒿+茭蒿群落,鐵桿蒿+長(zhǎng)芒草群落、檸條林,狼牙刺群落和刺槐群落容重低于其他群落。在10—20 cm土層,植被群落間容重差異不顯著。

表2　不同植物群落0—10 cm土層土壤性質(zhì)

數(shù)據(jù)后不同字母表示不同群落間差異顯著(P<0.05)

表3　不同植物群落10—20 cm土層土壤性質(zhì)

數(shù)據(jù)后不同字母表示不同群落間差異顯著(P<0.05)

2.3　不同植被群落土壤水分的有效性

從得到的不同植被類型土壤水分的有效性來(lái)看(圖3),0—10 cm土層有效水的含水量范圍為22.65%—26.80%,從恢復(fù)階段來(lái)看,基本表現(xiàn)出多年生蒿禾類群落低于灌木群落而高于一年生草本群落；從植被類型來(lái)看,白羊草群落最大,檸條林次之,刺槐林、鐵桿蒿+長(zhǎng)芒草群落最低,白羊草群落顯著大于刺槐群落(P<0.05),其他群落間顯著性差異不明顯。速效水與有效水呈同樣的趨勢(shì),其范圍為22.08%—25.94%。遲效水含量范圍0.35%—0.91%,刺槐與裸地、鐵桿蒿+長(zhǎng)芒草群落有顯著性差異,其他群落沒(méi)有顯著性差異。10—20 cm土層有效含水量范圍為23.97%—28.13%,白羊草群落有效含水量顯著的大于裸地、豬毛蒿群落、長(zhǎng)芒草群落、鐵桿蒿+茭蒿群落和鐵桿蒿+大針茅群落的有效含水量(P<0.05),基本呈現(xiàn)出多年生蒿禾類群落低于灌木群落而高于一年生草本群落,刺槐林和鐵桿蒿+大針茅群落有效含水量最低。速效含水量與有效含水量有同樣的趨勢(shì),其范圍為23.42%—27.44%。遲效含水量各植被類型之間沒(méi)有顯著性差異。從圖3中可以看出,不同植被類型土壤在10—20 cm土層的土壤有效水分和速效水分較0—10 cm土層土壤有效水分和速效水高。

2.4　不同植被群落比水容量

表4、表5表明,隨著土壤水吸力的增大直至凋萎系數(shù)所在水吸力,比水容量的數(shù)量級(jí)范圍為10-1—10-5。在0.5—1 kPa的范圍,各恢復(fù)階段的植物群落的比水容量的數(shù)量級(jí)為10-1,相同吸力下植物可以吸收較多的水,5—10 kPa時(shí),而田間含水量所在的吸力值為6.19 kPa,各植物群落的比水容量為10-2,植物吸水變得困難。暫時(shí)凋萎系數(shù)和永久凋萎系數(shù)所在的吸值,分別為618.6 kPa和1553.8 kPa,各植物群落比水容量的數(shù)量級(jí)為10-5,可見此時(shí)植物已經(jīng)很難從土壤中吸收水分。

分別對(duì)0—10 cm土層、10—20 cm土層每個(gè)吸力段的不同植被類型的比水容量的顯著性差異進(jìn)行了分析(表4、表5)。0—10 cm土層不同植被類型土壤比水容量沒(méi)有顯著性差異,只有在1554 kPa時(shí),白羊草和裸地出現(xiàn)了顯著性差異(P<0.05)。在10—20 cm土層中,不同植被類型土壤比水容量在土壤水吸力小于20 kPa時(shí)沒(méi)有顯著性差異；在土壤水吸力大于20 kPa時(shí),比水容量在各吸力段表現(xiàn)各異,但是其變化趨勢(shì)基本類似,除了白羊草較大外,基本都呈現(xiàn)出多年蒿禾類草本群落大于一年生草本群落而小于灌木林,刺槐林最小。

3　討論

在0—10 cm土層、10—20 cm土層不同植被類型土壤有效水分基本表現(xiàn)出多年生蒿禾類群落低于灌木群落而高于一年生草本群落的變化趨勢(shì)；在10—20 cm土層,不同類型植被土壤持水能力呈現(xiàn)出多年蒿禾類草本群落大于一年生草本群落而小于灌木林的變化趨勢(shì)。不同植物群落由于優(yōu)勢(shì)種各異,植物種自身的生物學(xué)特性對(duì)土壤有效水分和土壤持水能力的變化有很大影響。灌木群落相較于草本群落具有較大的冠幅和地上生物量,意味灌群落具有較多的枯枝落葉和死根來(lái)進(jìn)行腐殖質(zhì)的轉(zhuǎn)化,進(jìn)而增加了土壤有機(jī)質(zhì)含量,減小土壤容重,改善土壤質(zhì)量,提高土壤有效水分含量和土壤持水能力。而且較大根系生物量可以分泌更多膠接物質(zhì)促進(jìn)團(tuán)聚體的形成[22],從而形成較好的土壤結(jié)構(gòu),增大土壤空隙,減小土壤容重,提高了土壤有效水分和土壤持水能力。一年生草本處于植被恢復(fù)初期,其生物量較少,對(duì)養(yǎng)分的累積能力較低,養(yǎng)分消耗大于累積,土壤養(yǎng)分含量逐漸減低[23],且對(duì)沖刷抗擊能力較弱,土壤緊實(shí),容重較大,土壤結(jié)構(gòu)較差[24],使得有效含水率和土壤持水能力都較低。而多年蒿禾類群落較一年生草本群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜及生物種類多樣化,群落凋落物增多,土壤中物質(zhì)分解加速,有機(jī)質(zhì)含量增加,土壤容重逐漸變小,土壤環(huán)境得到顯著改善,相應(yīng)的有效水分和土壤持水能力較一年生草本群落大[23]。無(wú)論是在0—10 cm土層還是10—20 cm土層,白羊草群落土壤粘粒含量都最大(P<0.05)。在有機(jī)質(zhì)含量較少且差異不大的土壤中,主要是土壤質(zhì)地對(duì)土壤性質(zhì)有影響[25],較高的黏粒,增加了土壤粘結(jié)能力,使得其土壤持水能力和土壤有效水較高。而刺槐林有機(jī)質(zhì)較低,粘粒含量也相對(duì)較低,使得其土壤持水能力較小。

不同字母表示土層不同群落間差異顯著(P<0.05)

表5　0—10 cm土層不同植被類型土壤的比水容量/(mL kPa-1g-1)

圖3　不同植被類型土壤有效水分Fig.3　Soil available waterof different vegetation types不同字母分別表示0—10 cm、10—20 cm土層不同群落間差異顯著(P<0.05)

不同字母表示不同群落間差異顯著(P<0.05)

在本研究中,不同植被類型土壤10—20 cm土層的有效含水量比0—10 cm土層的有效含水量高。土壤含水量不僅表現(xiàn)在不同類型之間,在不同土層間也有差異,10—20 cm土層含量比0—10 cm土層高與本研究結(jié)果類似[26]。在長(zhǎng)期的土壤侵蝕過(guò)程中,結(jié)構(gòu)和功能相對(duì)較好的表層土壤被流失,導(dǎo)致土壤養(yǎng)分貧瘠。而通過(guò)自然植被來(lái)恢復(fù)極度退化的生態(tài)系統(tǒng)是非常困難的,在不進(jìn)行人工正確干預(yù)的情況下,需要很長(zhǎng)的時(shí)間才能完成[27]。而且在植被恢復(fù)的過(guò)程中,本研究地區(qū)仍然伴隨著土壤侵蝕的發(fā)生,使得表層土壤流失在持續(xù)發(fā)生,使得土壤養(yǎng)分狀況和土壤結(jié)構(gòu)都較差。盡管0—10 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)含量較10—20 cm高一些,但是有機(jī)質(zhì)在必須達(dá)到一定值才能對(duì)土壤結(jié)構(gòu)和持水性能及水、氣關(guān)系有一定的影響[25],而在本研究中無(wú)論是0—10 cm土層,還是10—20 cm土層,有機(jī)質(zhì)含量都較低。在有機(jī)質(zhì)含量較低時(shí),土壤質(zhì)地對(duì)土壤性質(zhì)有較大影響[25],而在本研究中,土壤均為砂質(zhì)壤土。在0—10 cm土層土壤結(jié)構(gòu)遭到侵蝕破壞后,10—20 cm土層土壤結(jié)構(gòu)優(yōu)于0—10 cm土層的土壤結(jié)構(gòu),使得有效水分高于0—10 cm土層。而在0—10 cm土層土壤性質(zhì)差異不顯著時(shí),土壤持水能力也沒(méi)有差異性。

4　結(jié)論

隨著植被恢復(fù)的進(jìn)行,在同一土層間不同植被類型的土壤有效水含量和土壤持水能力基本都呈現(xiàn)出多年蒿禾類草本群落大于一年生草本群落而小于灌木林的規(guī)律,且白羊草群落土壤有效水分在0—10、10—20 cm土層均高于其他植被類型的土壤有效水含量。相同植被類型下,土壤有效水分在10—20 cm土層高于0—10 cm土層。在0—10、10—20 cm兩個(gè)土層刺槐林有效水分和土壤持水能力都較低。因此,為實(shí)現(xiàn)土壤水分的可持續(xù)利用,可以適當(dāng)采取間伐并促進(jìn)其近自然化恢復(fù)與演替且不適宜在陽(yáng)坡缺水地區(qū)種植大面積種植刺槐。