摘 要

为了研究森林涵养水源机制，选择安徽大别山上舍马尾松（Pinus massoniana Lamb）林，采用ECH₂0土壤含水率检测系统在坡面0～30cm深土壤5cm、15cm、30cm这3个深度层次进行土壤水分定位监测，分析了小雨、中雨、大雨、暴雨条件下大别山上舍马尾松林各层次土壤水分变异过程，分析各土壤层次体积含水率的变化过程对降雨强度响应曲线，得到林地土壤降雨入渗中下坡侧向流普遍性规律：马尾松林土壤初始含水率普遍出现5cm土壤层次低，而30cm土壤层次高的现象，林地土壤非饱和入渗在0-30cm具有普遍性；小雨为无饱和界面，中到大雨、暴雨以深层次自下而上逐渐饱和过程，饱和带上方全部为水分传递带。土壤含水率与降雨强度呈良好的线性关系。另得到林地土壤降雨入渗垂直坡面土壤含水率变化幅度变异规律：林地土壤降雨入渗垂直坡面土壤含水率变化幅度变异规律具有自上而下增大。

关键词：马尾松林；土壤体积含水率；降雨强度；侧向流量

Rainfalll variability of Soil Moisture Response in Pinus massoniana Lamb forest in Shangshe

ABSTRACT

In order to study forest water conservation mechanism, selecting Masson pine (Pinus massoniana Lamb) forest in Shangashe of Dabie Mountain,Anhui Province. Using ECH₂0 soil moisture detection system in slope of 0 ~ 30 cm deep soil 5,15, 30 the three depth levels of soil moisture monitoring, analysis of the light rain, moderate rain, heavy rain, storm conditions in the Dabie Mountains happen masson pine forest at all levels of soil moisture variation process.The universal law of the slope lateral flow in the soil of the forest land was obtained:Rate of Masson pine forest soil initial water generally low level of 5cm soil, and high 30cm soil layer, soil non saturated infiltration in 0-30cm is universal; rain is no interfacial saturation, to heavy rain, heavy rain in a deeper level bottom-up gradually saturated process, saturated zone above all moisture transfer zone. The linear relationship between soil water content and rainfall intensity is good. The variation law of the variation of soil moisture content in the vertical slope of the forest soil infiltration was also obtained. The variation law of the variation of the soil moisture content in the soil of the forest land was increased from top to bottom..

Key words: Pinus massoniana Lamb ; volumetric soil water content; rainfall intensity; lateral flow

目 录

1 研究背景 1

1.1国内外同类研究概况 1

1.2研究目的及意义 2

2 材料与方法 4

2.1研究地概况 4

2.2土壤体积含水量与降雨量监测 4

2.3集水区径流量计算 4

2.4侧向流的计算 5

3 结果与分析 6

3.1径流对降雨的响应 6

3.1.1在小雨条件下不同土壤层次土壤含水率对降雨的响应 6

3.1.2在中雨条件下不同土壤层次土壤含水率对降雨的响应 7

3.1.3在大雨条件下不同土壤层次土壤含水率对降雨的响应 8

3.1.4在暴雨条件下不同土壤层次土壤含水率对降雨的响应 10

3.2侧向流对降雨的响应 11

3.2.1在小雨条件下净侧向流对降雨的响应 11

3.2.2在中雨条件下净侧向流对降雨的响应 12

3.2.3在大雨条件下净侧向流对降雨的响应 13

3.2.4在暴雨条件下净侧向流对降雨的响应 13

3.2.5不同等级雨强下净侧向流对降雨的响应 14

4 结论与讨论 15

4.1讨论 15

4.2结论 16

致 谢 17

参 考 文 献 18

1. 研究背景

1.1 国内外同类研究概况

国内外学者对土壤水做了大量的研究工作，研究内容主要涉及土壤水分与植物的关系、土壤水分与土壤呼吸、生物土壤结皮对降水再分配过程的影响、土壤水分时空动态及其运动机理、土壤水分监测技术等几个方面。

杨启红、陈丽华^[1]等利用时间序列分析方法，研究了黄土高原丘壑区降雨、植被对土壤水分特征变化的影响。结果表明，红豆草和豌豆的表层土壤含水量对降雨响应速度快于油松土壤含水量；水分入渗增湿与同期降雨量密切相关；土壤含水量对降雨的响应时间随土层深度的增加而变长。

2008年，王少昆、赵学勇^[2]等采用了地理统计学的方法，研究了科尔沁地小叶锦鸡儿灌丛下土壤水分对降雨响应的时空变化规律。研究表明：雨后第1d、5d、10d、15d的4次土壤水分测定中，锦鸡儿灌丛下表层(0-20cm)和亚表层(20-40cm)土壤水分随着时间的延续均逐渐降低；表层土壤水分首先是外围大于灌丛内部，然后达到内外基本一致，最后灌丛内高于灌丛外；亚表层土壤水分一直是外围高于灌丛内部。4次测定的土壤水分含量均能较好地拟合成变异函数的理论模型。两层土壤水分除第4次表层在研究范围内不具有空间自相关性外，其他的均具有较强的空间自相关性。4次测定中，表层土壤水分含量的变程均小于亚表层，表层土壤水分的空间依赖性小于亚表层。

5年后，李衍青、孙英杰^[3]等利用TDR和微渗仪测量科尔沁地小叶锦鸡儿灌丛下不同部位的土壤含水量和土壤蒸发，并计算该灌丛下不同部位储水量和水量平衡。结果表明：降雨结束后初期，灌丛枝干的茎流作用使其根部的土壤含水量明显高于其他部位；灌丛根部水分的入渗速率大于灌丛中部和灌丛外缘。因冠幅的庇荫作用，灌丛下蒸发量小于灌丛外裸露沙地。水量平衡表明：小叶锦鸡儿灌丛下降雨后前期蒸散量明显高于灌丛外裸露沙地，与灌丛下根系的分布有直接关系。