黄土高原环境的旱化与黄土中水分关系
浅谈黄土高原水土保持与雨水资源化
浅谈黄土高原水土保持与雨水资源化雨水资源化与水土保持之间具有必然的联系，应施以有效的雨水资源化技术措施。
本文主要论述黄土高原地区水土保持的对策建议。
标签：黄土高原；水土保持；雨水资源化前言：黄土高原地区的土壤条件具有特殊性，而近年来的水土流失问题较为严重，对生态环境问题产生破坏性影响，因而采取有效的水土保持策略具有必要性。
雨水资源化与水土保持之间联系密切，通过施以雨水资源化的技术策略，能够对黄土高原地区水土进行保持，对维护我国文明发祥地发挥着重要的作用。
一、黄土高原保持水土的重要性目前，黄土高原地区水土流失问题日益严重，主要受暴雨量大、土质疏松、植被稀缺等自然因素和毁林毁草、开垦耕地等人为因素的影响相对较大，极大威胁着地区生态建设。
由此可见，黄土高原地区保持水土具有重要意义。
首先，保持水土可以使地区环境逐渐得以改善，为当地居民提供良好的生态环境，对推动国家经济发展具有积极作用。
其次，保持水土能够改善黄河下游的水质，有助于为下游居民提供干净水源，并从根本上控制洪水灾害。
对此，针对黄土高原水土流失问题，相关部门人员应制定积极的策略加以改善，以达到水土保持的目的【l】。
二、水土保持和雨水资源化的联系性对于黄土高原地区而言，保持水土是尤为重要的T作，对维护该地区生态平衡发挥着积极作用。
水土保持与雨水资源化之间联系密切。
所谓雨水资源化，是相关技术人员将雨水施以有效技术，以达到资源转化的目的，能够满足人们的生活需求。
雨水资源化的途径主要有两种，即人工资源化和自然资源化。
黄土高原地区的雨水径流对地区土壤形成冲刷，造成严重的水土流失现象。
然而，该地区同样存在干旱地区，雨水是缓解地区干旱的主要途径。
所以，国家相关部門人员通过采取措施，加强雨水资源化的发展，既能避免过量雨水对黄土高原地区土壤冲刷影响，又能使雨水可以导人干旱地区，缓解地区干旱现状，满足人们生活的实际需求。
可见，水土保持与雨水资源化之间具有一定的联系【2】。
黄土高原水土流失
• （三）水资源缺乏，供需矛盾突出。在干旱半干 旱的黄土高原地区，降水稀少，蒸发旺盛，水面 蒸发是降水的二倍多，而且降水集中。黄土高原 的特性决定了其水土流失十分严重，水资源供求 矛盾日益突出。 • （四）山地丘陵面积大。黄土高原地区土地以丘 陵山地为主，约占整个地区的80%，而河谷平川 只占土地总面积的20%。这种起伏的地貌构造不 适合农耕，加之该地区贫穷落后，人口增长速度 快，农业单一经营、广种薄收、粗放耕作等，同 时，乱垦滥挖现象十分严重，形成“越垦越穷， 越穷越垦”的恶性循环。
• 2、人为因素。除自然因素外，人为的不合理利用 土地，比如毁林毁草、滥垦滥牧、开荒扩种、陡 坡耕作等会造成水土的流失。 • （1）毁坏植被，陡坡耕种。黄土高原地区绝大多 数是自然地理条件很差的贫困地区，人口素质低， 人口增长速度快，为解决起码的粮食及温饱问题， 不惜毁林开荒，陡坡耕种。 • （2）过度放牧，减少植被覆盖率。长期以来，由 于放牧强度的增大，严重影响了草地的覆盖率， 限制了草场资源的再生速度，人工草地是黄土高 原产草量最高的草地，可达7.81t/hm2。由于改良 草场与人工草场所占比例相对于自然草场要小得 多，因此超载放牧对草场的破坏程度十分大。
• （五）植被覆盖率低。在黄土高原上， 30%～40%左右的地方都是荒山秃岭，给 人留下满目疮痍的景象。人工草地很少， 更有甚者，有的地方由于过垦山坡，表土 流失严重，显露出基岩，而植被覆盖率的 进一步降低更加剧了黄土高原的水土流失。
二、水土流失现状及其造成的危害
• （一）水土流失现状 • 1、水土流失面积广强度大。黄土高原地区总面积 64×104km2，水土流失面积达45.4×104km2。 严重的水土流失，形成了黄土高原千沟万壑、光 山秃岭的景象。黄土高原输入黄河下游的泥沙多 年平均为16亿t，其中有4亿吨淤积在黄河下游的 河道上，平均每年淤高10cm，造成下游河床高出 两岸地面3～10cm，最高处达15cm，成为举世闻 名的“地上悬河”，使1亿多人口受到洪水的严重 威胁。黄土高原地区范围广，面积大，而且水蚀、 风蚀强度十分严重。每年进入黄河的泥沙相当于 尼罗河、密西西比河、亚马孙河和长江4条大河输 沙量的总和。
晋西黄土区山地枣林土壤水分及干燥化效应
季后土壤水分维持状况. 野外调查随机选取东西走向山体的阳坡坡底、坡中、坡顶以及阴坡坡中位置的枣林为
研究对象，所选典型样地生境相似且树龄相同，其基本情况见表1（海拔、坡度、坡向仪器测量，树龄调查走访
获得），由于受实际采样点可达性限制，在阴坡只选择坡中位置进行分析和对比研究. 在选取的典型样地上，按
第4期
钞锦龙，等：晋西黄土区山地枣林土壤水分及干燥化效应
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照“W”形布设3个采样点，其间距约为1 000 cm，且采样尽量避免与枣树过近造成的土壤水分误差. 采用人工 土钻法，钻取深度为500 cm的土壤剖面，每隔10 cm土壤取样1次，每层样本处理3个重复. 然后自封袋密封，最 后带回实验室，在105 ℃温度下连续烘干24 h以上，直至恒重. 土壤含水量的计算公式为：
1 材料与方法
1.1 研究区概况
采样区位于晋陕峡谷中段山西省临县境内，地理
坐标37◦35′52′′∼38◦14′19′′N，100◦39′40′′∼111◦18′02′′E
之间. 东临吕梁山，西与陕西隔黄河相望. 临县大部
分区域属于黄土丘陵沟壑区，海拔1 000∼1 300 m，地
形高低起伏. 同时，临县位于温带大陆性半干旱气候
Soil Moisture and Desiccation Effects of Mountain Jujube Forests in the Loess Plateau of Western Shanxi
CHAO Jinlong1, HU Lei1, HAO Xiaomei1, TAO Jun2, LI Haojie1
(1. School of Geography Science, Taiyuan Normal University, Jinzhong Shanxi, 030619, China； 2. Faculty of Geographical Science, Beijing Normal University, Beijing, 100038, China)
黄土高原旱塬区玉米田土壤水分变化特征及对产量的影响
姚小英，王 莺，王 兴，等．黄土高原旱塬区玉米田土壤水分变化特征及对产量的影响［Ｊ］．江苏农业科学，２０２０，４８（１２）：２９２－２９７．ｄｏｉ：１０．１５８８９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－１３０２．２０２０．１２．０５７黄土高原旱塬区玉米田土壤水分变化特征及对产量的影响姚小英１，王 莺１，王 兴２，周忠文３，张 蓓４，杨子和４［１．中国气象局兰州干旱气象研究所／甘肃省（中国气象局）干旱气候变化与减灾重点开放实验室，甘肃兰州７３００２０；２．甘肃省气象局，甘肃兰州７３００２０；３．甘肃省庆阳市西峰农业气象试验站，甘肃西峰７４５０００；４．甘肃省天水市气象局，甘肃天水７４１０００］ 摘要：黄土高原旱塬区属半干旱半湿润气候过渡区，土壤水是影响该地区玉米生长的主要因素。
运用黄土高原旱塬区董志塬所在地西峰农业气象试验站１９８１—２０１５年玉米试验田土壤湿度及产量观测资料，利用统计学方法，计算分析１９８１—２０１５年这３５年间土壤水的变化规律及对产量的影响。
结果表明，黄土高原旱塬区玉米全生育期土壤平均贮水量呈高—低—高的抛物线状变化趋势，贮水量最大时期为乳熟期至成熟期，最小时期为拔节期至抽雄期；土壤耗水量呈低—高—低的抛物线变化趋势，最大时期为拔节期至抽雄期，最小时期为播种期至七叶期。
３５年来土壤深度为５０ｃｍ的土层贮水量、耗水量均呈下降趋势；玉米产量受抽穗期土壤水分变化的影响最大。
土壤深度为５０ｃｍ的土层贮水量及耗水量对玉米单产的最大影响均出现在７月中旬，分别为２１、２７ｋｇ／（ｈｍ２·ｍｍ）。
建议采取有效保墒节水技术措施，减轻玉米关键生育期土壤水分不足对生长的胁迫。
关键词：黄土高原旱塬区；土壤水分；玉米；产量；变化特征；影响 中图分类号：Ｓ１５２．７ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００２－１３０２（２０２０）１２－０２９２－０６收稿日期：２０１９－０８－０９基金项目：国家自然科学基金（编号：４１６０５０８９）；公益性行业（气象）科研专项（编号：ＧＹＨＹ２０１５０６００１－６）。
黄土高原不同空间尺度土壤水分动态变化影响因素分析与随机模拟
黄土高原不同空间尺度土壤水分动态变化影响因素分析与随机模拟黄土高原地处西北内陆,是我国乃至全球的典型生态脆弱区, 为了恢复该地区的生态, 我国实行了一系列的生态工程措施。
但是由于黄土高原降雨量有限且分布不均、地下水埋藏较深, 有限水资源很难满足植被生长耗水的需求, 土壤水分成为该区生态恢复的关键限制性因子。
因此, 研究黄土高原的土壤水分动态, 在理论上有助于揭示人工林生态系统土壤水分循环机理, 在实践上对于该区有限水资源管理和植被恢复可持续发展具有重要的现实意义。
本研究以黄土高原南北样带为研究区, 调查了样带内农田、草地、灌木林地和乔木林地四种植被类型土壤水分特征, 并在样带两端和中间的典型地貌类型区域设置了长武、安塞和神木三个林地坡面土壤含水量的2 年观测试验, 使用了经典统计、地统计学、偏最小二乘回归分析和随机模型模拟等方法, 研究了样带不同植被类型土壤含水量的空间分布特征, 分析了坡面土壤水分的动态变化,探究了不同空间尺度土壤水分的主控因素, 模拟了土壤水分的概率密度特征并讨论了最适宜植被类型及其盖度。
主要结论如下:（1）黄土高原南北样带四种土地利用类型的土壤含水量皆呈现南北向地带性变化,自南向北土壤含水量有明显递减趋势, 与多年平均降雨量、潜在蒸散量、土壤质地等的分布具有一致性; 同一地点不同土地利用类型下土壤水分含量具有显著差异（农地> 草地> 灌木和乔木林地）, 不同植被类型的根系分布特征、蒸散耗水量大小是造成含水量差异性的主要原因。
（2）根据三个坡面土壤含水量变异系数（CV平均值的剖面变化，土壤0-500 cm土壤剖面可以划分为速变层（0-40 cm）、活跃层（40-100 cm）、次活跃层（100-200 cm）和相对稳定层（200-500 cm）; 除安塞坡面0-40 cm 和100-200 cm 土层外, 其它土层土壤含水量均具有较好的空间结构特征, 理论半方差函数模型可对其进行较好的模拟,拟合模型结果一般表层土壤含水量为球状模型, 深层土壤含水量为高斯模型; 三个坡面由于地形、土壤和植被等因子空间分布的差异性, 长武坡面土壤含水量的空间变化与容重、海拔高度和叶面积指数有显著相关关系（P<0.01 ）, 而安塞和神木坡面土壤含水量的空间变化分别只与最大叶面积指数和土壤质地有显著相关关系（P<0.05 ）。
气候变化和人类活动对黄土高原植被覆盖变化的影响
气候变化和人类活动对黄土高原植被覆盖变化的影响一、本文概述黄土高原，作为中国的重要地理单元，其生态环境的演变与保护一直备受关注。
近年来，随着全球气候变化的加剧和人类活动的深入，黄土高原的植被覆盖状况发生了显著变化。
本文旨在探讨气候变化和人类活动对黄土高原植被覆盖变化的影响，以期为黄土高原的生态恢复和可持续发展提供科学依据。
文章将系统梳理黄土高原的气候变化特征，包括温度、降水等关键气候因子的变化趋势。
在此基础上，文章将深入分析气候变化对黄土高原植被覆盖的直接影响，如物种分布、群落结构、生长周期等方面的变化。
文章将关注人类活动，如农业耕作、城市化、资源开发等，对黄土高原植被覆盖的影响。
这些活动不仅改变了黄土高原的地表形态，也影响了土壤质量、水文条件等生态环境要素，进而对植被覆盖产生深远影响。
文章将综合运用遥感数据、地面观测数据和模型模拟等多种手段，对气候变化和人类活动对黄土高原植被覆盖的影响进行定量评估。
通过对比分析不同影响因素的贡献程度，文章将为黄土高原的生态保护和恢复提供有针对性的建议和对策。
本文旨在全面、深入地研究气候变化和人类活动对黄土高原植被覆盖变化的影响，以期为黄土高原的生态环境保护和可持续发展提供科学依据和决策支持。
二、气候变化对黄土高原植被覆盖的影响黄土高原，作为中国的重要地理单元，其植被覆盖状况直接关系到区域的生态安全和可持续发展。
近年来，气候变化对黄土高原的植被覆盖产生了显著影响，这种影响表现在多个方面。
全球气候变暖导致黄土高原的气温升高，促进了植被的生长周期变长。
春季提前到来，冬季推迟，使得植被生长时间延长，从而提高了植被的覆盖度。
气温的升高也促进了植物种类的多样性，一些适应温暖环境的植物种类开始在此地区出现。
降水量的变化也对黄土高原的植被覆盖产生了重要影响。
随着全球气候的变暖，黄土高原的降水量也发生了变化，虽然总体降水量可能没有明显增加，但降水模式的改变却对植被生长产生了影响。
初二地理沟壑纵横的特殊地形区──黄土高原试题答案及解析
初二地理沟壑纵横的特殊地形区──黄土高原试题答案及解析1.黄土高原地区严重的自然灾害有①旱涝灾害②台风③滑坡④泥石流⑤火山爆发A．①③④B．①②③C．①④⑤D．③④⑤【答案】A【解析】黄土高原位于我国地势的第二级阶梯，这里的气候干旱，随着人口的增长，人均耕地减少，造成人们破坏植被、开垦荒地、砍伐森林等现象时有发生，旱涝灾害是黄土高原地区最主要的自然灾害，致黄土高原地区生态环境恶化，泥石流、滑坡、塌陷等自然灾害频繁，导致农作物产量下降，于是，人们又想方设法扩大耕地开垦面积，进而加剧了环境破坏，故选A．【考点】本题考查黄土高原水土流失的治理．2.下列地区中属于我国生态环境脆弱的地区是（）A．黄土高原B．珠江三角洲C．长江中下游平原D．东南丘陵【答案】A【解析】黄土高原土质疏松，植被稀少，夏季暴雨多，因此黄土高原的生态环境问题是水土流失严重，是我国生态环境脆弱的地区，该区域生态环境一旦破坏，很难恢复。
【考点】该题考查黄土高原的生态环境问题。
3.阅读材料，回答下列问题。
材料一关于黄土高原形成的学说有多种。
目前，“风成说”得到科学界最为广泛的支持。
“风成说”认为，黄土高原主要是盛行风从中亚、蒙古高原和我国西北部内陆地区的沙漠和戈壁搬运来的黄土堆积而成的，被称为“风神捏就的土地”。
材料二黄土高原景观图。
（1）黄土高原东起太行山脉，西到乌鞘岭，北起古长城，南至，是世界上最大的黄土堆积区。
请你说出黄土高原的地表形态特征____________。
（2）造成黄土高原水土流失严重的自然原因有①_______________________（任答其中两点）(2分)；人为原因有② _____________________（任答其中两点）（2分）。
（3）如何解决黄土高原水土流失严重的问题___________________________________。
（4）在西部大开发中，黄土高原地区必须坚持（）A．跨流域调水B．修建水库C．退耕还林还草D．大力发展交通【答案】（1）秦岭（2）千沟万壑，支离破碎（3）土质疏松夏季（降水集中在7、8月份）多暴雨开发历史悠久人口增长过快（4）把植树造林等生物措施与建梯田、修挡土坝等工程措施相结合（4）C【解析】（1）黄土高原东起太行山脉，西到乌鞘岭，北起古长城，南至秦岭，是世界上最大的黄土覆盖区；从图中看出，黄土高原的地表特征是千沟万壑，支离破碎。
黄土高原水土流失的原因
黄⼟⾼原⽔⼟流失的原因 黄⼟⾼原⽔⼟流失，并⾮⼀天两天的事，那么，黄⼟⾼原⽔⼟流失的原因是什么?黄⼟⾼原⽔⼟流失治理措施和对策是什么?下⾯就由店铺告诉⼤家黄⼟⾼原⽔⼟流失的原因以及黄⼟⾼原⽔⼟流失治理措施和对策吧! 黄⼟⾼原⽔⼟流失的原因 1、⾃然因素 1.1 黄⼟特性 黄⼟的粒度成分以粉砂粒(0.05mm～0.005mm)为主，⽽粉砂粒级中⼜以粗粉砂占绝对优势，约占总重量的50%以上。
黄⼟的特性决定了它胶结疏松，孔隙度⼤，分散率⾼，⼟粒在⽔中极易分散悬浮，⼟块遇⽔后，迅速崩解。
黄⼟的颗粒性、粉砂性、疏松性是黄⼟⾼原⽔⼟流失的内在原因。
1.2 地形因素 地形制约着⼟地利⽤和⽔⼟流失程度，黄⼟⾼原长期的⽔⼟侵蚀切割，塑造了残塬、梁、峁和沟⾕等多种地貌形态。
在各种⾬强的情况下，⼀般侵蚀量与坡度成正相关。
地⾯坡度是决定径流冲刷能⼒的基本因素，径流的⼤⼩决定于径流的数量、深度和速度。
⽽流速⼤⼩⼜取决于地⾯坡度，在⼀定范围内，地⾯坡度愈⼤，⽔⼟流失也更为严重。
1.3 降⽔因素 黄⼟⾼原地区具有降⽔集中、强度⼤、暴⾬多的特点。
黄⼟⾼原年降⽔量⼀般在400～600mm，但分布极不均匀，主要集中在7～9⽉，约占全年⾬量的60%～75%。
据测定，每次暴⾬所产⽣的侵蚀量⼀般在750t/km2，可占全年侵蚀量的40%，甚⾄⾼达90%。
暴⾬侵蚀次数占侵蚀性降⽔次数的70%以上，因此，暴⾬形成的径流是黄⼟⾼原⽔⼟流失不断发展的主要动⼒因素。
1.4 新构造运动的影响 新构造运动对黄⼟⾼原⽔⼟流失的影响，可以分为直接作⽤—地震和间接作⽤—地壳抬升两种侵蚀基⾯变化，由于黄⼟的结构疏松，黄⼟层垂直节理发育，地震引起的滑塌和崩塌现象普遍。
地壳抬升引起的侵蚀基⾯变化，以及因此引起的地形能量变化，是新构造运动影响⽔⼟流失的主要⽅式。
2、⼈为因素 除⾃然因素外，⼈为的不合理利⽤⼟地，⽐如毁林毁草、滥垦滥牧、开荒扩种、陡坡耕作等会造成⽔⼟的流失。
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我国黄土是干旱和半干旱气候的指示物. 从早更新世到晚更新世, 黄土堆积的发展标志 着我国北方存在着气候变干的总趋势[ 1] . 刘东生等曾在5黄土与环境6一书中指出: / 发育黄 土的环境变得越来越干旱0, 究其原因, 刘东生等认为除地质环境背景和流水侵蚀的作用之外, 由于高悬于沟谷之上的黄土层中水分越见减少, 从而促进了黄土沉积环境旱化和草原化加强. / 黄土层中水分0作为黄土沉积环境旱化的一个重要因素, 其物理行为究竟对黄土高原环境旱 化产生哪些影响? 是一个值得探讨的科学问题.
下面我们试图从现代黄土性土壤的水分能量状态和水分物理特性二方面对黄土高原环境
1997-11-02 收稿, 1998-03-15 收修改稿 * 中国科学院生态环境研究重大项目( KZ951-B1- 211)
35 8
中 国 科 学 ( D 辑)
第 28 卷
的旱化与黄土中水分的关系加以讨论.
1 黄土性土壤水分的能量状态与黄土高原环境旱化的地域分异
3 59
少. 但是, 无论粘质土壤或轻质土壤存在着一个共同规律, 即在同一水势下, 脱湿过程下的含
水量总大于吸湿过程下的含水量. 这是土壤水分滞后作用的主要特点. 土壤水分运动, 在一维、恒温和均质情况下, 当不考虑滞后作用影响时, 水分运动的基本方
程用下式表述[ 4] :
5 5
Ht =
5 5Z
D( H)
黄土性土壤中的水分和自然界其他物质一样, 含有一定数量和形式的能. 土体中的水分
因受土壤基质吸力的作用而得以保持在土体之中, 并因受到这些力的束缚而减弱了自身的活
动能力. 当土体中的水从一个部位流向另一个部位, 随着能量的消耗而做功. 所以土体中的 水分具有做功的势能. 土体中水分的运动遵循经典热力学的普遍规律, 由高势能方向向低势
滞后作用对土体剖面水分再分布过程有着明显影响. 由表 2 所列资料可看到, 利用考虑
滞后作用与不考虑滞后作用的两种模型的模拟结果, 二者之间的差异在湿润峰以上剖面, 轻壤 土最大可达 0. 05 cm3#cm- 3以上, 而重壤土最大在 0. 02 cm3#cm- 3以上. 通过对比可以看出,
滞后作用在轻质土壤中ຫໍສະໝຸດ 现更为明显.能方向不停地运动. 所以土体中的任意二点间的势梯度就是造成水分运动的驱动力.
在土壤吸湿 ( 湿润) 情况下, 水势将
随着土壤含水量的增加而提高; 相反地,
在土壤脱湿( 干燥) 过程中, 水势将随着
含水量的减少而降低. 土壤水分特征曲
线可表征土壤水的基质势( 其值为负, 最
大值为零) 和含水量之间的关系. 由于
由表 1 所列资料看出, 基质吸力与含水量的关系因土壤质地而异. 粘粒含量高的重壤土, 在特定基质吸力下, 土壤含水量较轻壤土为高, 粘质土壤的孔隙均匀, 同时吸附的水量较多; 在 脱湿过程中, 含水量降低缓慢. 对轻壤土来说, 在一定水势下, 大孔隙较易排空, 保持水量较
第4期
杨文治等: 黄土高原环境的旱化与黄土中水分关系
黄土和黄土状堆积物的广泛分布, 是黄土高原最具特点的地理特征. 许多研究者对黄土 孢粉的研究证明, / 黄土形成于半干旱的草原或半湿润的森林草原, 干冷利于黄土发育, 而湿冷 环境不利于黄土形成[ 2] . 周卫健等对黄土高原14 C 年代学的研究[ 3] 证明, 距今 5000 a 左右, / 黄土高原以堆积新近黄土为主, 虽然其间仍有弱成壤的古土壤发育, 但总的说来指示了干凉 气候0. 以上研究结果都说明黄土高原的古环境存在着气候干凉的趋势.
为了进一步说明黄土性土壤中水分的能量状态, 以便于与黄土中水分的能量状态进行对 比研究, 我们选定 4 种不同质地的土壤, 即重壤土、中壤土、轻壤土和紧砂土, 分别测定了主脱
湿过程和主吸湿过程下不同基质吸力所对应的含水量( 表 1) .
表 1 4 种不同质地土壤不同基质吸力下的含水 量( cm3#cm- 3)
黄土高原的黄土沉积环境具有明显的地带性特点, 且与今日之环境, 即自西北向东南气候 由干旱向湿润的变化有着相似之处[ 2] . 黄土中的水分状况深受气候特征的影响, 在此种情况 下, 若将黄土高原的黄土和黄土状堆积物的空间分布与黄土中水分状况对区域气候特征的响 应加以综合考究, 当会发现, 黄土作为现代黄土性土壤的成土母质对土壤发育有深刻影响, 其 固有特性可明显地在现代黄土性土壤中反映出来, 因此利用现代黄土性土壤的水分物理行为 的研究资料来论证黄土高原的环境旱化与黄土中水分关系应具类比性.
0. 307 0 0. 265 5 0. 238 1 0. 227 0 0. 215 9 0. 210 4 0. 188 1 0. 174 0 0. 329 4 0. 251 7 0. 198 7 0. 175 9 0. 153 4 0. 145 3 0. 116 8 0. 107 7 0. 343 0 0. 206 2 0. 156 7 0. 143 4 0. 136 7 0. 128 5 0. 106 9 0. 101 9 0. 291 4 0. 138 0 0. 111 4 0. 103 4 0. 096 7 0. 090 1 0. 073 5 0. 068 4
摘要 以黄土古环境与现代生物气候带地理分布的相似性为楔入点, 从现代黄土 性土壤的水分能量状态和土壤水分物理特征二方面对黄土高原环境的旱化与黄土中 水分关系进行了探讨. 黄土中水分状况愈向西北, 愈趋干燥, 这不仅为黄土来源地风 起扬尘提供了条件, 而且揭示了黄土高原环境的旱化在强度上存在着明显的方向性 变化.
脱吸 过程
容重 土壤 / kg#m - 3
0
0. 01 0. 2
吸力值 @ 105/ Pa
0. 4
0. 5
0. 8
1. 0
3. 0
5. 0 15. 0
主脱湿 过程
主吸湿 过程
重壤土 中壤土 轻壤土 紧砂土 重壤土 中壤土 轻壤土 紧砂土
1 450 1 400 1 350 1 450 1 450 1 400 1 350 1 450
5H 5Z
-
5K 5
( H) Z
,
( 1)
式中 H为容积含水量( cm3#cm- 3) ; D ( H) 为土壤水分的扩散率( cm2/ d) ; K ( H) 为土壤的非饱
和导水率( cm/ d) ; Z 为土层深度( cm ) , 向下为正. 当考虑滞后作用时, 上述数学模型应为
C(
h
)
5h 5t
在自然界, 降水终止之后, 虽然随着地表水的消失, 入渗过程随之告终, 然而在土体内部水 分运动并没有停止, 而是进行着水分的再分布. 土体中水分的再分布速率一般随时间而减缓.
36 0
中 国 科 学 ( D 辑)
第 28 卷
图 2 滞后作用对轻 壤土( 黄绵土) 基质势分布的影响 ) ) ) 为忽略滞后作用, - - - 为考虑滞后作用, w 为 1 d, o 为 10 d, v 为 60 d
土层深度 / cm
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
表 2 两种模型模拟结果( 含水量/ cm3# cm- 3 ) 差异比较( 再分布第 1 天)
轻壤土
重壤土
忽略滞后 作用模型
0. 368 4 0. 375 0 0. 379 6 0. 382 5 0. 383 5 0. 382 5 0. 379 0 0. 371 9 0. 359 1 0. 334 6 0. 318 7 0. 274 4 0. 154 8
第4期
杨文治等: 黄土高原环境的旱化与黄土中水分关系
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的是, 若从土壤水分的蒸发性能分析, 轻质土壤具有极强的初始蒸发强度, 致使滞后作用赋予 轻质土壤增加土层水分贮量这一有利方面会因之弱化, 这就大大削弱了轻质土壤的抗旱力. 这也就是位于黄土高原西部和西北部环境的旱化程度甚于南部和东南部的原因之一.
图 3 滞后作用对重壤土 基质势分布的影响 ) ) ) 为忽略滞后作用, - - - 为考虑滞后作用, w 为 1 d, o 为 10 d, v 为 60 d
滞后作用起到了延缓再分布过程的作用, 且在轻质土壤中滞后作用表现更为明显. 在水分的 再分布过程中, 水分的浸润速率与延续时间决定着不同土层水分的有效贮量. 这在比较干旱 的环境下是至关重要的. 因为在较干旱的环境条件下, 土壤水是植物生理需水的主要给源. 黄土高原由西北向东南, 气候逐渐湿润; 土壤质地则由砂- 轻质向粘质性递变. 这样, 滞后作用 在轻质土壤中表现明显, 有利于增加根层水分贮量, 缓解干旱对植物生长的胁迫. 但值得注意
基质势为负值, 使用不便, 故常以基质势
的负值定义为吸力, 或基质吸力, 即基质
势越大( 负的愈少) 则吸力越低; 基质势 愈小( 负的愈多) 则吸力越高. 图 1 即为
以吸力表示的土壤水分特征曲线. 由图
图 1 土壤水分特征曲线( 离心机法测定)
可见, 质地不 同的土 壤, 虽特征 曲线不 一, 但其曲线的形状具有相似性.
=
5 5Z
k(
h
)
5 5
h Z
-
5k( h 5Z
)
,
( 2)
式中 h 为用负压水头表示的基质势( cm) ; C ( h) 为比水容量( cm- 1) .
在具体的数值模拟过程中, 对于滞后作用的考虑, 就是先确定与土体中水分运动历史和状 态相应的比水容量 C( h) 和导水率 K ( h) 的取值, 然后进行数值求解.
考虑滞后 作用模型
0. 371 8 0. 371 2 0. 357 3 0. 360 0 0. 359 7 0. 348 5 0. 347 0 0. 332 6 0. 314 9 0. 308 3 0. 291 7 0. 287 4 0. 213 3