土壤水分动态对林地地表径流的影响概况

范姝云

（西南林业大学 环境工程与科学学院，云南 昆明650224）

1 引言

土壤水分是土壤的重要性质之一，是影响地表径流产生的重要因素之一，是林木生长和发育必要的环境因素之一，是土壤物理学的重要内容。土壤水分是土壤－植物－大气连续体的一个关键因子，是土壤系统养分循环和流动的载体，它直接影响土壤的特性和植物的生长，各种林木所利用的水分绝大多数都是通过根系吸收土壤水分得到的［1］。土壤水分动态的变化直接关系到地表径流量的多少，或是地表径流的发生与否，地表径流的产生会带走土壤表层的养分，随着时间的推移，将导致土壤侵蚀和养分流失，对林地的林木生长以及林地地被植物的生长将会起到抑制作用。

2 林地土壤水分分布与动态的变化规律

2.1 林地土壤水分的主要分布

林地土壤中水分的分布和林地中树种的根系分布密切相关，不同林地根据其树种的组成不同，土壤水分分布也随之变化。根据刘康、张学龙等人根据土壤水分变异系数［2～4］，将林地土壤水分分布大致分为3个层次。

（1）土壤水分活跃层（主要是地表层0～10cm），主要受气候条件的影响，比如大气因子，特别是降水，所以该层土壤水分含量变化较大。

（2）土壤水分利用层，该层是林地树种根系分布的主要集中层，不同树种的1根系集中分布不同，所以该层随不同的林分植被而异。土壤水分利用层是植物根系的主要吸收层，受根系吸水耗水和气象、气候的双重作用，对林木的生长起着重要作用。如若是在干旱、半干旱林地区域，这一层土壤水分在丰水年可基本上得到恢复或部分恢复，缺水年仅在雨季得到部分补偿。

（3）土壤水分调节层，本层位于土壤水分利用层之下，土壤水分变化明显较小。在干旱和半干旱地区，如若遇到干旱、林木强烈蒸腾期和枯水期可向林木供水，在丰水年雨季可以储水，在缺水年可以向土壤利用层提供水分，故对林木根系的水分吸收起到一定的调节作用。

2.2 林地土壤水分动态变化规律对地表径流的影响

世界各地的研究表明，土壤水分动态变化受到许多环境因子的影响，呈现出非常复杂的动态变化。从总体上来看，某一地区的土壤水分动态的时空变化有其内在规律的。这种土壤水分动态变化的规律，会对降雨产流有一定的影响，从而将会影响植被的生长状况。

2.2.1 林地土壤水分的空间变化对地表径流的影响

林地土壤水分的空间变化分为水平方向上和垂直方向上两种。水平方向上由于地形、植被根系分布、土壤结构等因素的影响，土壤水分动态在水平方向上的分布是有差异的。而垂直方向上的变化包括两种情况，一种是增长型，另外一种是降低型。李洪建等人对晋西北人工林土壤水分的年动态变化研究发现，垂直动态变化的差异，表现为林地土壤水分上部大于下部，绝大多数年份，土壤水分随深度增加而减少［5］。邱扬和杨新明［6］等学者在研究过黄土高原及黄土高原丘陵土壤水分动态时，分析了不同深度不同土层土壤水分的变化情况，都得出随着土壤深度的增加，土壤的平均含水量有增长的趋势，为增长型，而在某一个层次将会出现一个峰值。而当雨季来临时，由于土壤上层容易受到外界环境的影响，特别是大气降水，土壤中各层的平均含水率也会受到影响，上层的土壤受降水的影响，平均土壤含水率相对于下层会出现升高的现象，这就出现降低型［1］。此外，在林地植被处于生长期的时候，根系快速生长，加强对深层土壤水分的吸收，土壤含水量也会出现上高下低的情况。土壤含水量的多少直接影响到土壤下渗率，从而影响地表径流量。

2.2.2 林地土壤水分的时间变化对地表径流的影响

邱扬［9］等人在黄土高原的研究表明，总体上土壤平均含水量年际变化与年降水量年际变化一致。张学龙等人［4］对祁连山寺大隆林区土壤水分动态的年内及年际研究，将年内降水对土壤水分的影响分为消耗期、积累期、消退期。这些研究都充分证明了土壤水分的年际变化和气候条件有密切的关系。

林地土壤水分的空间变化及时间变化都会对林地土壤内部水分流动及含水量造成一定的影响从而导致地表径流量的产生和变化。

3 影响林地土壤水分动态的环境因子

3.1 土壤特性对林地土壤水分含量的影响

土壤的特性包括土壤结构、土壤密度、土壤质地等。在很多学者的研究结论当中，它们对土壤含水率的影响都各有侧重的部分。通过土壤物理的学习，不难发现，土壤密度越大其保水效果就越好，但不是越大越好。密度小的土壤，上层土壤的水分容易蒸发，下层土壤的水分容易渗漏；密度太大的土壤则不利于降水渗入土壤，易造成径流损失［7］。土壤持水能力和水分渗透速度在很大程度上受土壤的质地影响。外国学者Singhl等［8］在美国西部科罗拉多州半干旱草原的研究中，指明粘质壤土的有效水含量（现有含水量减去历史最低含水量）最高，沙质壤土有效水含量最低。

3.2 气象因子对林地土壤水分的影响

气温和太阳辐射对土壤水分消耗的主要方式—蒸散，在夏季来临时随着降水的增加，温度也会升高，伴随着这些因素，太阳辐射也会加强，一方面林地植被的蒸散量增加；另外一方面，没有枯落物堆积或是存在林窗的地方，土壤水分蒸散量会大大提高，从而加大对土壤水分的需求量，造成土壤含水率减少。

3.3 地形因子对林地土壤水分动态的影响

坡向影响坡面的光照、气温、降水、土壤特性和植被分布格局，使不同坡向的土壤水分含量存在很大差异。根据李昆等［9］1992年在云南元谋干热河谷的研究表明，西北坡的土壤含水量明显高于南坡［10］。坡度主要影响土壤的水分渗透、排放、地表径流的形成以及地表径流速度，一般与土壤含水量呈负相关，即坡度越小，土壤含水量越高［11］。良好的地表植被及枯落物覆盖在林业生产过程中能减弱坡度对土壤水分含量及地表产流的影响［12］。由此可见，山地土壤含水量是坡度、降水和地表植被等各种影响因子综合作用的结果。

3.4 地表植被情况对林地土壤水分动态的影响

金雁海［22］等在大青山南坡人工林的研究表明，林地土壤含水量明显高于荒坡，降雨后林地土壤含水量较荒坡高，而荒坡的土壤含水量较林地下降的速度快。这都充分反应了林地土壤水分含量及对地表径流削减的优势。

4 展望

（1）由于不同植被根系生长分布不同，土壤水分分布在垂直剖面上大致可分为土壤水分活跃层、利用层和调节层。在不同地区、不同植被组成的林地中，土壤水分分布层结构也相同。利用这些相同的分布结构，对林地土壤含水率、渗透率进行分析，对研究降雨—地表径流的发生规律有一定的指导作用。

（2）土壤水分动态的时间变化规律和空间变化规律，在不同的地区因为所受季节调控、年际变化等因素的影响，土壤水分含量都具有差异性，从这些差异中，可以通过林地植被的合理布置来改善局部因季节变化造成的土地裸露部分，从而改善降雨－地表径流的发生，有效进行生态保护。

（3）随着诸如大气、降水、风速、光照辐射等气象因素，以及复杂的地形因素和人为活动对土壤水分动态所产生的影响，都使土壤水分呈现出非常复杂的变化。为了保护土壤结构以及土壤水分合理分布，防治强降雨引起的土壤侵蚀发生，应加强对森林绿地的监察与保护。

因此，深入研究影响土壤水分变化的各种因素，以及研究各种因素对土壤水分动态变化的作用规律，一方面能够为降雨—地表径流的发生规律提供参考价值，另一方面为保护林地植被生长提供重要的条件。

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