花江峡谷区植被类型选择

花江峡谷区植被类型选择

土壤含水量是气候、植被、地形和土壤条件的综合反映，在整个生态系统的水热平衡中起着决定性作用。由于降水入渗、根系吸水、土面蒸发与地下水向上补给等作用的时空变化,土壤水分动态在不同时间、不同土壤深度和不同地表覆盖下均呈现出不同的变化特征。花江峡谷区较其它地区温度高、降水少、蒸发大,导致植被生长更趋缺水,所以土壤水分动态一直是该区研究的重点之一,但对这个严重石漠化的喀斯特峡谷,研究不同植被类型对峡谷土壤水分的影响及其植被类型的选择至今尚无更深的研究。本文拟通过分析花江峡谷区土壤水分的时空分布特征,探讨适合该区生态修复的植被类型,旨在为峡谷区生态建设与水土保持提供依据。1干旱是三大主要环境灾害花江峡谷位于贵州西南部关岭县和贞丰县交接处的北盘江花江段,归属珠江流域,北盘江在此切割,形成了一宽谷套峡的叠置谷,花江峡谷指包含峡谷在内的完整谷地。研究区海拔高度400～1100m,海拔850m以下属南亚热带干热型的河谷气候,900m以上为中亚热带河谷气候。从谷底、谷坡到谷肩,年均降雨量(主要集中在5～10月)分别为1100,1259,1438mm,连续3个月降雨量不足50mm的干旱发生频率达90%,年均温分别为20.3,18.5,16.4℃。花江峡谷区由于岩溶发育,河谷深切,地下水埋藏深,地表干旱,植被次生性明显,生境干热特征显著,林冠覆盖率低,耕地少,土质差,非耕地资源丰富,水土流失严重,是已严重石漠化的生态系统。干旱是当地的主要环境灾害,是生态系统脆弱和环境承载力低的制约因素。峡谷区79.36%的面积属生态经济质量一般化或极差类型区,是贵州省内生存环境恶劣的岩溶贫困地区之一。2花江峡土壤样本的采集本文以自然条件下的农作物、林木、灌木和草地4种植被类型为研究对象,在2004年7月至2005年7月1年间,分别每月在花江峡谷的4种植被类型下采集土壤样本。采用环刀法取土壤剖面样,剖面深度分别为0～10,10～30,30～50cm,每点3次重复,所采土样带回实验室通过烘干称重法测定土壤水分。3结果与分析3.1不同植被类型的土壤水分变化在生态恢复中,植被类型不同,根系分布深度、密度及叶片蒸腾强度也具有很大差异,而土壤的蒸发和植被的蒸腾不同,由此引起的土壤干燥化程度和土壤水分的分布也不同。一般情况下,多年生植被生育期强,根系分布较深,年蒸发蒸腾量大于1年生植被。图1显示了植被恢复过程中不同植被类型的土壤含水量变化情况。从图1可以看出,土壤含水量随植被类型的不同而不同。柚木地、灌木地(花椒地)及杂草地三者的土壤水分含量都小于对照坡耕地(玉米地)的土壤水分含量;而柚木地、花椒地和杂草地三者相比较,柚木地的土壤含水量最小,杂草地的土壤含水量最大,花椒地介于两者之间。柚木地的土壤含水量相对较小主要是由于林地树木根系较深和树冠蒸腾耗水量较大所致;而杂草地的土壤含水量相对较高主要是草本植被与林木相比,具有较浅的根系和较小的冠层,故其蒸腾和耗水较小。另外,从图1可以看出,在10～30cm这个土层,花椒地中的土壤含水量相对最高,说明在花江峡谷这个严重干旱缺水的特殊环境中,大面积种植花椒树有利于生态的修复。而且花椒还是一种经济作物,有利于提高当地农民的水活水平。3.2不同类型土壤含水量的垂直变化规律从2004年7月份到2005年7月份,每月对农地、荒置地、花椒地、柚木地0～50cm的土壤分层测定土壤含水量,根据不同植被覆盖下土壤水分(整个观测期每层土壤含水量的平均值)沿垂直剖面的变化趋势可将其分为2种类型(图2)。第一种是增长型,只有荒置地1种植被类型,土壤含水量的垂直变化规律表现为随着土壤深度的增加而增加,由表层的20.8%,增加到50cm的24.87%。另一种类型是降低型,包括玉米地、花椒地和柚木地,土壤含水量变化规律均表现为随着土壤深度的增加而降低。0～10cm土层含水量玉米地最高(37.97%),依次是花椒地(32.52%)和柚木地(28.94%);随着土层深度的增加,玉米地和柚木地土壤含水量迅速减少,几乎以相同的幅度同步减少。花椒地土壤水分虽然也随深度的增加而减少,但减少幅度小,相对平稳,以致到30～50cm土层时花椒地含水量最高(29%),其次为玉米地(28.33%),柚木地含水量最低(20.19%)的主要原因是林地树木的深根性和强烈的蒸腾耗水特性。3.3不同植被类型的土壤含水量的季节变化图3显示了不同植被覆盖下0～30cm土层土壤含水量(同一植被类型5个点取样的平均值)随时间的变化情况。2种植被类型土壤水分的季节变化有相似的变化趋势,土壤含水量均随降雨量的多少而升降。花椒的土壤水分虽然也随降雨量的多少而起伏,但与杂草变化规律又有所不同,8月份以后,由于花椒陆续进入成熟收获期,植物蒸腾作用减弱,土壤水分消耗逐渐减少,尽管降雨量少,土壤水分减小幅度却相对较小,特别是10～30cm土层中花椒地的土壤含水量基本保持不变,进入12月份在降雨量最低的情况下土壤含水量甚至出现升高的现象,其原因是树冠的截留与地被物的缓冲作用,从侧面也反映了花椒保持水土、涵养水源的作用。两种植被类型的土壤含水量季节变化的明显特征是:(1)6月末7月初,虽然植物生长迅速,蒸腾量大,但随之降雨进入高峰期,降水除用于植物蒸腾和土壤蒸发外,还有部分降水补充土壤水分,土壤含水量达到一个高峰值。(2)8月到10月,植物蒸腾耗水仍较强,但该阶段降水减少,前期补充的土壤水又消耗于植物蒸腾和土壤蒸发,土壤含水量降低到较低水平。(3)10月到次年4月,尽管该期降水明显减少,但由于农作物均已收割,树叶枯落,叶面蒸腾耗水减少,地表蒸发也减弱,土壤含水量处于一个相对稳定的时期。(4)次年4月末至6月,因为此阶段气温较低,地面蒸发弱,农作物植株小,树木处于展叶时期,植物蒸腾作用弱,开春后的降雨量达到116.2mm,远远大于植物耗水量,使土壤含水量逐渐升高。3.4是否有明显的影响有从图5可以看出,花椒的长势好坏对土壤含水量的多少有明显的影响。无论哪个土层,都明显的表现出坡改梯花椒地的土壤含水量最高,其次为壮硕茂密花椒地,老弱花椒地的土壤含水量最低。3.5问题的提出及植被恢复和重建工作的重要性研究区地形以喀斯特峡谷为主,在这一地区当前面临的主要生态问题是水土流失和水资源严重缺乏,因此如何最大限度的减低水土流失和充分合理利用水资源是当前亟待解决的问题,而植被的恢复和重建工作是解决这一问题的关键。本研究表明,在研究区种植林木对土壤水分消耗最多,对土壤深层含水量影响较大;比较而言,农作物对土壤水分的影响最小,但农作物播种时期正值春季多风时节,会使风蚀程度加剧;杂草对土壤水分消耗也较少,但对于花江峡谷这个生存环境恶劣的岩溶贫困地区而言,不可能让农民拿出有限的土地资源去种植对他们来说毫无用处的草地。因此,根据花江峡谷的生态、经济条件,我们把研究区的生态恢复治理模式初步定为大力种植花椒树这一既具有生态效益又具有经济效益的作物。4花椒生长和土壤含水量随时间的变化规律,主要有生长、香花江峡谷地区土壤水分分布受降水、蒸发、植被类型和植被长势的影响,表现出一定的时空变异。(1)在空间分布上,不同植被类型下的土壤含水量明显不同,多年生的柚木由于根系分布较深,对土壤深层水分的影响较大;花椒树(特别是长势好的花椒树木)对土壤水分的保持具有明显的作用。(2)在时间分布上,各种植被类型的土壤含水量的季节变化有相似的变化趋势,即土壤含水量随降雨量的多少而升降。但花椒的土壤含水量随时间变化的分布规律又有所不同,8月份以后,由于花椒陆续进入成熟收获期,植物蒸腾作用减弱,土壤水分消耗逐渐减少,尽管降雨量少,土壤水分减小幅度却相对较小,进入12月份在降雨量最低的情况下土壤含水量甚至出现升高的现象,其原因是树冠的截留与地被物的缓冲作用,从侧面也反映了花椒特有的保