孫嘉佛

關(guān)鍵詞：土壤干層，土壤含水量，生態(tài)環(huán)境，

1.土壤干層的概述

若土層中的含水量小于該區(qū)域的田間穩(wěn)定持水量則可以將該區(qū)域定義為出現(xiàn)土壤干層，田間穩(wěn)定持水量是土壤在經(jīng)過(guò)降水充分補(bǔ)給滲透并經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，土壤中還能維持住的含水量。目前定義的土壤干層類型有兩種，一種是臨時(shí)性干層，另一種是永久性干層[4]。臨時(shí)性干層具有季節(jié)性，雨季時(shí)可通過(guò)較多的降水恢復(fù)，土壤干層消失;永久性干層一般埋藏在地下深部，降水無(wú)法到達(dá)，并且距地下水層也有一定距離，難以得到水分補(bǔ)充，常年存在。

2.土壤干層的影響因素

土壤干層的影響因素眾多，主要有降水，氣候，植被類型，土地利用類型，距地下水層距離，溝谷，海拔，坡度等。

降水量的不足是土壤干層形成的根本原因。例如我國(guó)黃土高原地區(qū)地處西北內(nèi)陸，處于400mm等降水量線以西，降水較少，并且降水多集中在7～9月，較少的降水使深層土壤無(wú)法獲得水分補(bǔ)充，導(dǎo)致了土壤干層在黃土高原廣泛分布，并且多為永久性干層。

氣候也是影響土壤水分的一個(gè)重要因素。IPCC在1.5℃特別報(bào)告中綜合了現(xiàn)有的多套觀測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)近20年（1998～2017年）全球地表平均溫度比20世紀(jì)之前的51年（1850～1900年）增加了0.81～0.97℃，1880～2015年間平均增溫速率達(dá)0.64～0.75℃/100a[5]，全球氣溫呈現(xiàn)出一個(gè)增溫的趨勢(shì)，溫度在升高的同時(shí)也導(dǎo)致土壤蒸發(fā)量的加大，土壤中水分消耗量加大。

植被也是影響土壤干層的較大因素。黃土高原的植被覆蓋率在2001年至2016年的森林凈增長(zhǎng)地圖顯示，森林面積顯著增加。雖然大面積退耕還林，但在缺水地區(qū)很難維持人工植被。植被覆蓋率增加，植被蒸騰作用增強(qiáng)，耗水更多，導(dǎo)致土壤干層的產(chǎn)生。劉剛[6]對(duì)吳旗不同植被0～900cm土壤水分進(jìn)行了實(shí)地測(cè)定和分析，結(jié)果表明，除了人工澆灌的農(nóng)地沒(méi)有出現(xiàn)土壤干層，其余的喬木林、灌木林、草地均有土壤干層的出現(xiàn)，其中，草地土壤干層化最弱，其次是灌木林地，喬木林地最嚴(yán)重。這可能與植被冠層的影響有關(guān)，植被冠層影響植被與土壤之間的水文通量，從而導(dǎo)致植被冠層下土壤水分的空間變異性。在降水時(shí)，一部分降水穿過(guò)植被直接降落到地表，一部分沿著樹(shù)干流入地表，還有一部分被植物阻擋，截留損失。與灌木相比，喬木通常具有更高的相對(duì)穿透雨量。由此可見(jiàn)，因此，樹(shù)種、生物量和覆蓋范圍促成了土壤干層-含水量的差異，對(duì)土壤干層的出現(xiàn)起到了重要的影響。此外，植被的生長(zhǎng)年限也對(duì)土壤干層的形成有影響。對(duì)同一種植被，由于生長(zhǎng)年限不同，其不同生育期的耗水特征必將導(dǎo)致不同的土壤水分狀況，進(jìn)而干燥化程度也有較大差異。王志強(qiáng)，劉寶元[7]等人對(duì)黃土高原地區(qū)不同的植被類型的土地經(jīng)行研究，結(jié)果表明，7齡人工紫花苜蓿草地、23齡人工檸條灌木林和油松林的土壤干層程度并不相同，23齡的人工檸條耗水最嚴(yán)重，其次是23齡的油松林，7齡的人工紫花苜蓿草地最小。在對(duì)紫花苜蓿的研究中，在種植初期并沒(méi)有土壤干層的出現(xiàn)，但是到了種植達(dá)到5年以后，其下伏土壤產(chǎn)生了土壤干層，其深度可由嚴(yán)重程度不同由100cm到700cm。

坡度、溝谷和溝槽也對(duì)土壤干層的產(chǎn)生有影響。一般情況下，坡頂?shù)耐寥栏蓪拥膰?yán)重程度要大于坡底。坡頂與坡地相比，海拔更高，受到風(fēng)力的影響更大，因此導(dǎo)致了其蒸發(fā)量更大;并且在重力作用的影響下，水分會(huì)由坡頂移動(dòng)至坡底，因此坡頂?shù)耐寥栏蓪映潭葒?yán)重于坡底。溝壑的規(guī)模、深度和形狀對(duì)溝壑側(cè)面蒸發(fā)對(duì)土壤干層程度起著的控制作用，溝壑的規(guī)模越大，溝壑越深，其側(cè)壁蒸發(fā)量會(huì)更大，因此，距離溝壑側(cè)壁更近，蒸發(fā)量越大，越容易產(chǎn)生土壤干層。

3.結(jié)論

影響土壤干層因素，主要有降水，氣候，植被類型，土地利用類型，距地下水層距離，溝谷，海拔，坡度等。其中氣候、降水和植被類型起到了較大的影響作用，海拔、溝谷和坡度影響因素較小，只能控制較小尺度內(nèi)的土壤干層。干層形成后，影響地表水和地下水的交換，上伏植被枯萎凋零，嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境。因此不可隨意引入外來(lái)物種，科學(xué)種植，合理密植，特別是在降水量低，蒸發(fā)量高的地區(qū)，應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，減弱土壤干層的程度，改善生態(tài)環(huán)境。

參考文獻(xiàn)：

[1] Czerepko， J. A long-term study of successional dynamics in the forest wetlands[J].Forest Ecology and Management，2008， 255（3-4）： 630-642.

[2]陳洪松，邵明安，王克林.黃土區(qū)深層土壤干燥化與土壤水分循環(huán)特征[J].生態(tài)學(xué)報(bào)， 2005， 25（10）： 2491-2498.

[3] Chen， H.S.， Shao， M.A.， Li， Y.Y. . Soil desiccation in the Loess Plateau of China[J].Geoderma， 2008， 143： 91-100.

[4] 王云強(qiáng). 黃土高原地區(qū)土壤干層的空間分布與影響因素[D].中國(guó)科學(xué)院研究生院（教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心），2010.

[5] KerrR A.It’s official：Humans are behind most of global warming.Science，2001，291：566

[6] ?劉剛， ?王志強(qiáng)， ?王曉嵐. ?吳旗縣不同植被類型土壤干層特征分析[J]. ?水土保持研究， 2004， 11（1）： 126-129.

[7]王志強(qiáng)， 劉寶元， 劉剛，等. 黃土丘陵區(qū)人工林草植被耗水深度研究[J]. 中國(guó)科學(xué)：D輯， 2009（9）：7.