黃土高原人工草地水分生產(chǎn)力和土壤干燥化效應(yīng)模擬研究.pdf

1、在黃土高原植被建設(shè)與土壤水分循環(huán)研究中發(fā)現(xiàn)，人工植被土壤干化在日益嚴(yán)峻地威脅著黃土高原人工林草正常生長，土壤干層的形成已經(jīng)成為植被重建的嚴(yán)重隱患。定量研究黃土高原人工草地水分生產(chǎn)力和土壤水分利用特征，摸清不同類型人工牧草地的生產(chǎn)力變化和草地下土壤干燥化規(guī)律，評價不同類型人工牧草地水分生產(chǎn)力的穩(wěn)定性，為制訂黃土高原植被建設(shè)規(guī)劃與種植人工牧草技術(shù)方案提供科學(xué)決策依據(jù)，具有重大的理論意義與生產(chǎn)應(yīng)用價值。 本研究主要采用黃土高原典型氣候

2、區(qū)大面積的野外人工草地生產(chǎn)力和土壤水分的實(shí)地調(diào)查和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)動力學(xué)模型數(shù)值模擬研究相結(jié)合的方法。對黃土高原人工草地生產(chǎn)力調(diào)查結(jié)果表明，黃土高原半濕潤、半干旱、半干旱偏旱區(qū)的人工草地水分生產(chǎn)力水平與當(dāng)?shù)赝寥浪汁h(huán)境和牧草生長年限密切相關(guān)。人工草地普遍存在著土壤干燥層，干燥化程度表現(xiàn)為干旱偏旱區(qū)＞半干旱區(qū)＞半濕潤區(qū)。組建了黃土高原長武、鎮(zhèn)原、固原、安塞、海原、榆林等地逐日氣象要素序列、典型土壤剖面理化性狀、作物生長參數(shù)、田間耕作措施、肥料特

3、性參數(shù)和種植制度等數(shù)據(jù)庫。在模型參數(shù)修訂的基礎(chǔ)上，依據(jù)實(shí)際觀測結(jié)果驗(yàn)證了EPIC模型對黃土高原地區(qū)紫花苜蓿和沙打旺水分生產(chǎn)力和土壤有效水變化的模擬精度。應(yīng)用EPIC模型模擬了半濕潤區(qū)、半干旱區(qū)、半干旱偏旱區(qū)、北部風(fēng)沙區(qū)沙打旺和紫花苜蓿草地10～30年的水分生產(chǎn)力和根層的土壤水分的變化。經(jīng)過分析得出以下結(jié)論： (1)紫花苜蓿的風(fēng)干草產(chǎn)量和根層有效水含量的模擬值與實(shí)測值的相關(guān)系數(shù)分別為0.8957和0.9884，沙打旺的風(fēng)干草產(chǎn)量和

4、根層有效水的模擬值與實(shí)測值的相關(guān)系數(shù)分別為0.714和0.9962，表明EPIC能夠應(yīng)用在黃土高原地區(qū)人工草地的模擬研究中。 (2)半濕潤區(qū)紫花苜蓿30年的水分生產(chǎn)潛力模擬值為4.262～13.456t/hm2，根層有效水含量在第8年達(dá)到極低值，受土壤水分降低的影響，苜蓿的水分生產(chǎn)力水平開始降低，干旱脅迫日數(shù)開始加重，且分別與當(dāng)年和前一年的降雨量成正相關(guān)和負(fù)相關(guān)變化。草地下土壤干層出現(xiàn)在2～10m深度，不隨降水的補(bǔ)給作用而減緩。

5、 (3)半干旱區(qū)紫花苜蓿20年的水分生產(chǎn)潛力模擬值為1.695～5.735t/hm2，根層有效水含量在第7年達(dá)到低值域水平，并在2～10m出現(xiàn)干燥層，且不受降雨的補(bǔ)給作用。受根層土壤水分遞減的影響，固原紫花苜蓿前7年生產(chǎn)力水平較高，后期的水分生產(chǎn)力較低，干旱脅迫程度加重，生產(chǎn)力和干旱脅迫日數(shù)的年際變化受當(dāng)年和上年降雨量影響，分別呈正、負(fù)相關(guān)性。 (4)半干旱偏旱區(qū)紫花苜蓿20年的水分生產(chǎn)潛力模擬值為0.509～5.79t

6、/hm2，根層有效水含量在第4年達(dá)到低值域水平，1m下土層出現(xiàn)干燥層，且不受降雨的補(bǔ)給作用。受根層土壤水分遞減的影響，海原紫花苜蓿前4年生產(chǎn)力水平較高，后期水平較低，干旱脅迫程度也趨于嚴(yán)重，且分別和當(dāng)年的降雨量呈正相關(guān)和負(fù)相關(guān)規(guī)律變化。 (5)北部風(fēng)沙區(qū)沙打旺10年的水分生產(chǎn)潛力模擬值為0.661～2.788t/m2，根層的有效水含量在第3年達(dá)到了低值域水平，1m下土層出現(xiàn)干燥層，且不受降雨的補(bǔ)給作用。受根層土壤水分遞減的影響，