不同土地管理措施影响了土壤剖面内的水分流动格局

对土地不合理的利用、开发和恶劣的自然、气候条件,使黄土高原生态环境处于极度脆弱状态,该区土壤沙化、荒漠化严重威胁到农田用地。当地降雨主要集中在78月,土壤类型以沙壤为主。这种结合最易引起地表土壤侵蚀和流失,同时会将溶质(农药、肥料和残留杀虫剂)淋溶迁移至深层土壤中,而地表径流和深层渗漏则是严重影响农业资源利用效率的主要因素。为了确保农业可持续发展,当地政府和农民对土地采用了不同的开发和管理模式。已有大量研究表明不同利用方式、管理措施在减少土壤沙化和荒漠化方面的成效,并在农作物产量保育增产方面也有显著效果。但在土地管理模式如何影响水分运移类型方面,则鲜有报道。

版纳植物园生态水文研究组助理研究员蒋小金博士以晋西北地区广泛分布的荒地、苜蓿地、常规耕作地和保护性耕作地作为试验样地,进行了相关染色示踪和常规物理实验。结果表明:在4种管理模式的浅层土壤中(010 cm),水流行为以基质流为主;而在10 cm以下的土壤中水流行为以优先流为主,但引起优先流的原因在4种管理模式中不尽相同。荒地土壤中湿润锋的不稳定性引起优先流;分布良好的直根系在苜蓿地中引起连通性较好的大孔隙流;常规耕作地中土壤剖面分层明显,结构疏松的大孔隙引起水分环绕压实土壤流向深层,且大孔隙流的区域以板块分布为主;保护性耕作措施加强大孔隙系统的连通和连续性,优先流分布区域成倒三角形状。结合土壤物理性质,大孔隙系统的连通和连续性从高到低依次为苜蓿地、保护性耕作地、荒地和常规耕作地。因此,土地的不同管理措施明显改变了水流行为、水流路径,并极大影响水分在土壤中的分配格局。

相关结果以Effects of different management practices on vertical soil water flow patterns in the Loess Plateau为题,发表在国际学术期刊Soil & Tillage Research上。