确定针对西北半干旱地区水资源状况,确定合理的植被建设策略是当地进行生态环境建设时必须重视的核心问题,土壤水文物理特征的好坏决定着植被建设的成败。六盘山是这一地区具有代表性的重要山地水源涵养林区,研究六盘山土壤物理特性及水分状况有助于为半干旱地区生态环境建设和植被恢复提供理论基础。 本文通过六盘山北侧典型背风坡宁夏固原叠叠沟小流域内的土壤水文物理性质和土壤水分的实地观测,初步结论如下: 1.流域内土壤物理性质空间分布规律 通过在宁夏六盘山北侧叠叠沟小流域随土层深度、坡向、坡位及植被类型变化的调查表明:随着土层加深,土壤容重和石砾含量都逐渐增大。总孔隙度、毛管孔隙度、饱和持水量、毛管持水量和田间持水量都随着土层加深而减小。 不同坡向中,阴坡的土壤物理性质是最好的。随着坡位下降,土壤厚度、土壤容重、石砾含量、非毛管孔隙度逐渐增大,总孔隙度和毛管孔隙度逐渐减小,各种持水量指标基本上也有不同程度地减小。 在乔木林地、天然草地、天然灌丛、退耕地4种植被类型O-30cm土层的物理性质中,土壤容重为天然灌丛<天然草地<乔木林地<退耕地;石砾含量为退耕地最低,其他3种植被类型差别不大;总孔隙度、毛管孔隙度、饱和持水量、毛管持水量和阳间持水量均是天然灌丛>天然草地>乔木林地>退耕地。非毛管孔隙度则是退耕地>乔木林地>天然灌丛>天然草地。 最后,建立了土壤物理性质与经纬度、海拔、坡向、坡度、坡位、土壤深度、地表植被覆盖度等之间的回归方程。 2.土壤水文功能研究 调查发现,在各种土地利用方式中,退耕地有效贮水能力(964.45t/hm~2)最好,不同坡向间的土壤平均有效贮水能力比较结果均为:阴坡(755.60t/hm~2)>半阴坡(742.57t/hm~2)>阳坡(436.85t/hm~2)。无论哪种坡向,随着坡位下降,土壤的土层厚度逐渐加厚,土壤的贮水能力也基本上逐渐增大,但在中下坡或坡底,因为人为干扰出现异常。 在不同植被类型条件下的土壤稳定渗透速率中:虎榛子灌丛(1.9075mm/min)>华北落叶松林地(1.4182mm/min)>天然草地(0.9498mm/min)>沙棘灌丛(0.4923mm/min)。由于人为干扰和植被共同作用的结果,不同坡位的土壤稳定渗透特性是中坡最好,下坡最次。不同土壤类型土壤的稳定渗透速率也是不同的,占流域面积最大的黑垆土的土壤稳定渗透速率最大。 利用4种模型对流域内土壤渗透特征的模拟结果表明,Horton公式模拟效果最好,适于模拟小流域的土壤渗透。另外通过分析还得到了土壤稳定渗透速率对非毛管孔隙度、石砾含量及总孔隙度的回归方程。 3.土壤水分动态及有效性