白 晓,贾小旭,邵明安,2,赵春雷

(1. 西北农林科技大学资源环境学院,陕西杨凌 712100；2. 中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室,北京 100101；3. 中国科学院大学资源与环境学院,北京 100190)

土壤水分是全球干旱半干旱地区植被生长和生态系统稳定的关键要素[1-2],在黄土高原地区尤为重要[3-6]。黄土高原生态恢复成效主要受限于水分条件,水分盈亏决定了植被的组成与分布[7]。然而,该区大规模种植的人工林草植被,如苜蓿、柠条、刺槐、沙打旺等都具有发达的根系和高耗水特性[8],引种之后大量消耗深层土壤水分,导致深层土壤水分严重亏缺而形成土壤干层[9-10],进而威胁植被健康生长和人工生态系统稳定性[11],也会对水文生态环境造成一定负面影响[12]。黄土高原剧烈的土地利用变化对区域土壤水分过程造成巨大影响[13],显著改变了区域陆地水文过程[14],因此,需要了解土地利用变化对土壤水分平衡的影响,从而为黄土高原合理植被重建与维持现有植被恢复成果提供科学依据。

苜蓿生长迅速且根系发达,是保持水土的重要植物,在黄土高原地区被广泛种植。然而由于苜蓿的高耗水特性,往往在种植一定年限后会形成深厚的土壤干层[15]。Wang等[16]研究表明,陕北地区苜蓿种植两年后,土壤剖面开始形成干层,生长7 a后,土壤干层下边界可达580 cm深度[9]。Wang等[17]运用EPIC(Erosion-Productivity Impact Calculator Model)模型模拟了苜蓿草地土壤干层的演变特征,指出半湿润黄土区苜蓿种植年限不宜超过10 a。……