范姝云

（西南林業(yè)大學(xué) 環(huán)境工程與科學(xué)學(xué)院，云南 昆明650224）

1 引言

土壤水分是土壤的重要性質(zhì)之一，是影響地表徑流產(chǎn)生的重要因素之一，是林木生長和發(fā)育必要的環(huán)境因素之一，是土壤物理學(xué)的重要內(nèi)容。土壤水分是土壤－植物－大氣連續(xù)體的一個關(guān)鍵因子，是土壤系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)和流動的載體，它直接影響土壤的特性和植物的生長，各種林木所利用的水分絕大多數(shù)都是通過根系吸收土壤水分得到的［1］。土壤水分動態(tài)的變化直接關(guān)系到地表徑流量的多少，或是地表徑流的發(fā)生與否，地表徑流的產(chǎn)生會帶走土壤表層的養(yǎng)分，隨著時間的推移，將導(dǎo)致土壤侵蝕和養(yǎng)分流失，對林地的林木生長以及林地地被植物的生長將會起到抑制作用。

2 林地土壤水分分布與動態(tài)的變化規(guī)律

2.1 林地土壤水分的主要分布

林地土壤中水分的分布和林地中樹種的根系分布密切相關(guān)，不同林地根據(jù)其樹種的組成不同，土壤水分分布也隨之變化。根據(jù)劉康、張學(xué)龍等人根據(jù)土壤水分變異系數(shù)［2～4］，將林地土壤水分分布大致分為3個層次。

（1）土壤水分活躍層（主要是地表層0～10cm），主要受氣候條件的影響，比如大氣因子，特別是降水，所以該層土壤水分含量變化較大。

（2）土壤水分利用層，該層是林地樹種根系分布的主要集中層，不同樹種的1根系集中分布不同，所以該層隨不同的林分植被而異。土壤水分利用層是植物根系的主要吸收層，受根系吸水耗水和氣象、氣候的雙重作用，對林木的生長起著重要作用。如若是在干旱、半干旱林地區(qū)域，這一層土壤水分在豐水年可基本上得到恢復(fù)或部分恢復(fù)，缺水年僅在雨季得到部分補(bǔ)償。

（3）土壤水分調(diào)節(jié)層，本層位于土壤水分利用層之下，土壤水分變化明顯較小。在干旱和半干旱地區(qū)，如若遇到干旱、林木強(qiáng)烈蒸騰期和枯水期可向林木供水，在豐水年雨季可以儲水，在缺水年可以向土壤利用層提供水分，故對林木根系的水分吸收起到一定的調(diào)節(jié)作用。

2.2 林地土壤水分動態(tài)變化規(guī)律對地表徑流的影響

世界各地的研究表明，土壤水分動態(tài)變化受到許多環(huán)境因子的影響，呈現(xiàn)出非常復(fù)雜的動態(tài)變化。從總體上來看，某一地區(qū)的土壤水分動態(tài)的時空變化有其內(nèi)在規(guī)律的。這種土壤水分動態(tài)變化的規(guī)律，會對降雨產(chǎn)流有一定的影響，從而將會影響植被的生長狀況。

2.2.1 林地土壤水分的空間變化對地表徑流的影響

林地土壤水分的空間變化分為水平方向上和垂直方向上兩種。水平方向上由于地形、植被根系分布、土壤結(jié)構(gòu)等因素的影響，土壤水分動態(tài)在水平方向上的分布是有差異的。而垂直方向上的變化包括兩種情況，一種是增長型，另外一種是降低型。李洪建等人對晉西北人工林土壤水分的年動態(tài)變化研究發(fā)現(xiàn)，垂直動態(tài)變化的差異，表現(xiàn)為林地土壤水分上部大于下部，絕大多數(shù)年份，土壤水分隨深度增加而減少［5］。邱揚(yáng)和楊新明［6］等學(xué)者在研究過黃土高原及黃土高原丘陵土壤水分動態(tài)時，分析了不同深度不同土層土壤水分的變化情況，都得出隨著土壤深度的增加，土壤的平均含水量有增長的趨勢，為增長型，而在某一個層次將會出現(xiàn)一個峰值。而當(dāng)雨季來臨時，由于土壤上層容易受到外界環(huán)境的影響，特別是大氣降水，土壤中各層的平均含水率也會受到影響，上層的土壤受降水的影響，平均土壤含水率相對于下層會出現(xiàn)升高的現(xiàn)象，這就出現(xiàn)降低型［1］。此外，在林地植被處于生長期的時候，根系快速生長，加強(qiáng)對深層土壤水分的吸收，土壤含水量也會出現(xiàn)上高下低的情況。土壤含水量的多少直接影響到土壤下滲率，從而影響地表徑流量。

2.2.2 林地土壤水分的時間變化對地表徑流的影響

邱揚(yáng)［9］等人在黃土高原的研究表明，總體上土壤平均含水量年際變化與年降水量年際變化一致。張學(xué)龍等人［4］對祁連山寺大隆林區(qū)土壤水分動態(tài)的年內(nèi)及年際研究，將年內(nèi)降水對土壤水分的影響分為消耗期、積累期、消退期。這些研究都充分證明了土壤水分的年際變化和氣候條件有密切的關(guān)系。

林地土壤水分的空間變化及時間變化都會對林地土壤內(nèi)部水分流動及含水量造成一定的影響從而導(dǎo)致地表徑流量的產(chǎn)生和變化。

3 影響林地土壤水分動態(tài)的環(huán)境因子

3.1 土壤特性對林地土壤水分含量的影響

土壤的特性包括土壤結(jié)構(gòu)、土壤密度、土壤質(zhì)地等。在很多學(xué)者的研究結(jié)論當(dāng)中，它們對土壤含水率的影響都各有側(cè)重的部分。通過土壤物理的學(xué)習(xí)，不難發(fā)現(xiàn)，土壤密度越大其保水效果就越好，但不是越大越好。密度小的土壤，上層土壤的水分容易蒸發(fā)，下層土壤的水分容易滲漏；密度太大的土壤則不利于降水滲入土壤，易造成徑流損失［7］。土壤持水能力和水分滲透速度在很大程度上受土壤的質(zhì)地影響。外國學(xué)者Singhl等［8］在美國西部科羅拉多州半干旱草原的研究中，指明粘質(zhì)壤土的有效水含量（現(xiàn)有含水量減去歷史最低含水量）最高，沙質(zhì)壤土有效水含量最低。

3.2 氣象因子對林地土壤水分的影響

氣溫和太陽輻射對土壤水分消耗的主要方式—蒸散，在夏季來臨時隨著降水的增加，溫度也會升高，伴隨著這些因素，太陽輻射也會加強(qiáng)，一方面林地植被的蒸散量增加；另外一方面，沒有枯落物堆積或是存在林窗的地方，土壤水分蒸散量會大大提高，從而加大對土壤水分的需求量，造成土壤含水率減少。

3.3 地形因子對林地土壤水分動態(tài)的影響

坡向影響坡面的光照、氣溫、降水、土壤特性和植被分布格局，使不同坡向的土壤水分含量存在很大差異。根據(jù)李昆等［9］1992年在云南元謀干熱河谷的研究表明，西北坡的土壤含水量明顯高于南坡［10］。坡度主要影響土壤的水分滲透、排放、地表徑流的形成以及地表徑流速度，一般與土壤含水量呈負(fù)相關(guān)，即坡度越小，土壤含水量越高［11］。良好的地表植被及枯落物覆蓋在林業(yè)生產(chǎn)過程中能減弱坡度對土壤水分含量及地表產(chǎn)流的影響［12］。由此可見，山地土壤含水量是坡度、降水和地表植被等各種影響因子綜合作用的結(jié)果。

3.4 地表植被情況對林地土壤水分動態(tài)的影響

金雁海［22］等在大青山南坡人工林的研究表明，林地土壤含水量明顯高于荒坡，降雨后林地土壤含水量較荒坡高，而荒坡的土壤含水量較林地下降的速度快。這都充分反應(yīng)了林地土壤水分含量及對地表徑流削減的優(yōu)勢。

4 展望

（1）由于不同植被根系生長分布不同，土壤水分分布在垂直剖面上大致可分為土壤水分活躍層、利用層和調(diào)節(jié)層。在不同地區(qū)、不同植被組成的林地中，土壤水分分布層結(jié)構(gòu)也相同。利用這些相同的分布結(jié)構(gòu)，對林地土壤含水率、滲透率進(jìn)行分析，對研究降雨—地表徑流的發(fā)生規(guī)律有一定的指導(dǎo)作用。

（2）土壤水分動態(tài)的時間變化規(guī)律和空間變化規(guī)律，在不同的地區(qū)因為所受季節(jié)調(diào)控、年際變化等因素的影響，土壤水分含量都具有差異性，從這些差異中，可以通過林地植被的合理布置來改善局部因季節(jié)變化造成的土地裸露部分，從而改善降雨－地表徑流的發(fā)生，有效進(jìn)行生態(tài)保護(hù)。

（3）隨著諸如大氣、降水、風(fēng)速、光照輻射等氣象因素，以及復(fù)雜的地形因素和人為活動對土壤水分動態(tài)所產(chǎn)生的影響，都使土壤水分呈現(xiàn)出非常復(fù)雜的變化。為了保護(hù)土壤結(jié)構(gòu)以及土壤水分合理分布，防治強(qiáng)降雨引起的土壤侵蝕發(fā)生，應(yīng)加強(qiáng)對森林綠地的監(jiān)察與保護(hù)。

因此，深入研究影響土壤水分變化的各種因素，以及研究各種因素對土壤水分動態(tài)變化的作用規(guī)律，一方面能夠為降雨—地表徑流的發(fā)生規(guī)律提供參考價值，另一方面為保護(hù)林地植被生長提供重要的條件。

［1］何其華，何永華，包維楷.干旱半干旱區(qū)山地土壤水分動態(tài)變化［J］.山地學(xué)報，2003，21（2）：149～156.

［2］黨坤良.秦嶺火地塘林區(qū)不同林地土壤水分動態(tài)特征的研究［J］.西南林學(xué)院學(xué)報，1995，10（l）：1～8.

［3］劉 康，陳一鶚.黃土高原溝壑區(qū)刺槐林水分動態(tài)與生產(chǎn)力的研究［J］.水土保持通報，1996，10（6）：66～70.

［4］張學(xué)龍，車克鈞，王金葉，等.祁連山寺大隆林區(qū)土壤水分動態(tài)研究［J］.西南林學(xué)院學(xué)報，1998，13（1）：1～9.

［5］李洪建，王孟本，柴寶峰.晉西北人工林土壤水分特點(diǎn)與降水關(guān)系研究［J］.土壤侵蝕與水土保持學(xué)報，1998，4（4）：60～66.

［6］Yang Qiu，Bojie Fu，Jun Wang ＆ Li ding Chen.Spatial variability of soil moisture content and its relation to environmental indices in a semi－arid gully catchment of the Loess Plateau，China［J］.Journal of Arid Environments，2001，49：723～750.

［7］C.S.Millikin，C.S.Bledsoe.Biomass and distribution of fine and coarse roots from blue oak（Quercus douglaii）trees in the northern Sierra Nevada foothills of California［J］.Plant Soil，1999，214：27～38.

［8］J.S.Singh1，D.G.Milchunas，W.K.Lauenroth.Soil water dynamics and vegetation patterns in a semiarid grassland［J］.Plant Ecology，1998，134：77～89.

［9］王禮先.水土保持學(xué)［M］.北京：中國林業(yè)出版社，1995.

［10］李 昆，陳玉德.元謀干熱河谷人工林地的水分輸入與土壤水分研究［J］.林業(yè)科學(xué)研究，1995，8（6）：651～657.

［11］趙曉光，吳發(fā)啟，劉秉正，等.黃土高原坡耕地土壤水分主要受控因子研究［J］.水土保持通報，1999，19（1）：10～14.

［12］魏天興，朱金兆，黃土區(qū)人工林地水分供耗特點(diǎn)與林分生產(chǎn)力研究［J］.土壤侵蝕與水土保持學(xué)報，1999，5（4）：45～51.

［13］金雁海，伊 敏，鄭明軍.大青山南坡人工油松林水土保持效益研究［J］.水土保持研究，1998，5（3）：129～134.

［14］楊新民.黃土高原灌木林地水分環(huán)境特性研究［J］.干旱區(qū)研究，2001，18（1）：8～13.

［15］王孟本，李洪建.晉西北黃土區(qū)人工林土壤水分動態(tài)的定量研究［J］.生態(tài)學(xué)報，1995，15（2）：178～184.

［16］侯喜祿，白崗栓，曹清玉.黃土丘陵區(qū)灣塌地喬灌林土壤水分監(jiān)測［J］.水土保持研究，1996，3（2）：57～65.

［17］盧義山，梁珍海，楊國富.蘇北海堤防護(hù)林地土壤水分動態(tài)特征的研究［J］.江蘇林業(yè)科技，2002，29（2）：5～9.

［18］李艷梅，王克勤，劉芝芹.云南干熱河谷微地形改造對土壤水分動態(tài)的影響［J］.浙江林學(xué)院學(xué)報，2005，22（3）：259～265.

［19］趙 敏，周廣勝.中國北方林生產(chǎn)力變化趨勢及其影響因子分析［J］.西北植物學(xué)報，2005，25（3）：466～471.

［20］賈海坤，劉穎慧，徐 霞.皇甫川流域檸條林地水分動態(tài)模擬—坡度、坡向、植被密度與土壤水分的關(guān)系［J］.植物生態(tài)學(xué)報，2005，29（6）：910～917