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1、第33卷第5期西南大学学报(自然科学版)2011年5月Vol.33No.5JournalofSouthwestUniversity(NaturalScienceEdition)May2011文章编号:16739868(2011)05010207重庆四面山不同土地利用方式土壤水分特征曲线测定与评价①吴煜禾1,张洪江1,王伟1,程金花1,王冉1,杜士才2,吕文星1,古德洪31.北京林业大学水土保持学院,北京100083;2.重庆市林业局,重庆401147;3.重庆市江津区林业局,重庆402296摘要:为满足在同类土地利用方式下测量大量土壤水
2、分状况的需求,选择重庆四面山人工针叶混交林地、天然针叶混交林地和农耕地等3种土地利用方式,在采用常规方法测定土壤基本物理性质、压力膜仪法测定土壤水分特征曲线基础上,分别采用Brooks-Corey模型、Gardner模型和vanGenuchten模型模拟不同土地利用方式的土壤水分特征曲线,以筛选出适用于特定土地利用方式的模型,用于模拟土壤水分特征曲线.结果表明,Brooks-Corey模型模拟的土壤水分特征曲线与实测值存在较大差异,在3个模型中拟合精度最差.Gardner模型对不同林地土壤水分特征曲线模拟的判别系数R2均大于0.97;v
3、anGenuchten模型对农耕地0~20,20~40,40~60cm土壤水分特征曲线模拟的判别系数R2均在0.92以上.Gardner模型适用于林地土壤水分特征曲线的模拟,vanGenuchten模型适用于农耕地土壤水分特征曲线的模拟.关键词:土地利用方式;土壤水分特征曲线;模型模拟中图分类号:S152.7文献标志码:A土壤中的水分并不能被植物全部利用,可直接被植物生长利用的部分称为有效水.当植物体内基质势低于土壤基质势时,水分从土壤进入植物体;反之,则水分仍保留在土壤中,植物体无法利用.而土壤水分特征曲线就是描述不同基质势下土壤能保
4、留的水分含量的曲线,它可用于分析研究土壤水分有效性和供水[1-3]体积质量的大小,在土壤水分运动的研究中受到重视.土壤水分特征曲线是描述土壤水分能量和数量[4-5]的关系曲线,反映了土壤水基质势与土壤水含量的函数关系,对研究土壤水滞留与运移有重要作用.目前测定土壤水分特征曲线的实验方法虽然较多,但对仪器设备的要求较高、测定耗时长,难以满足短时间内测量大量土壤水分状况的需求.因此很多学者试图在土壤特性与水力参数之间建立起一定的函数[6-11]关系,利用模型来估计土壤水分含量与基质势的关系,以期待为土壤水分特性曲线的确定提供一种简便实用的方
5、法,这对于解决实际问题具有重要的意义.不同模型的模拟效果有所差异,其中以Brooks-Co-[12]rey模型、Gardner模型、vanGenuchten模型的应用最为广泛.此外,杨金楼等在上海地区提出了土壤[13][14]物理指标与水分特征的关系.但除徐绍辉等对表征土壤水分持留曲线的几种模型适应性进行了研究外,国内学者对土壤水分特征曲线模拟模型的适应性没有进行深入探讨.本文采用Brooks-Corey模型、①收稿日期:20100712基金项目:国家自然科学基金资助项目(40771042,30900866);“十一五”国家科技支撑计划
6、重点资助项目(2006BAD03A1304,2008BAD98B0103).作者简介:吴煜禾(1985),女,贵州毕节人,硕士研究生,主要从事水土保持与森林水文的研究.通信作者:张洪江,教授,博士生导师.第5期吴煜禾,等:重庆四面山不同土地利用方式土壤水分特征曲线测定与评价103Gardner模型和vanGenuchten模型等3种模型分别对重庆四面山的人工针叶混交林地、天然针叶混交林地和农耕地的土壤水分特征曲线进行模拟,并与实测值进行对比,以期筛选出适用于不同土地利用方式的模型,并推广应用于同类土地利用方式,为在重庆四面山地区研究森林
7、土壤水分运动以及在短时间内测定大量土壤水分状况数据提供科学依据.1研究区概况研究区位于重庆市四面山张家山林区(28°31′-28°46′N,106°17′-106°30′E).本区地势南高北低,地形起伏高差大,海拔为900~1500m之间,属紫色砂岩地区,具有典型丹霞地貌.区内林地主要土壤类型为紫色土、黄棕壤和黄壤,土层厚度一般在10~70cm之间,多呈微酸性至酸性,土壤结构多较松散,透气性较好,保水保肥抗侵蚀能力较差.林区气候属北半球亚热带季风性湿润区,温暖湿润,雨量充沛,四季分明.多年平均气温13.7℃,多年平均降雨量1522.3m
8、m.降雨量变化较大,海拔每上升100m,降雨量递增43.3mm.区内植被具典型的亚热带常绿阔叶林特征,1999年开始在伐林地内实施人工造林和封山育林相结合的植被恢复与重建,主要乔木树种有杉木(Cunning
