黄土高原典型植被条件下土壤剖面水、碳分布季节变化研究

张恒宇 安娟 吴元芝 孙树臣 宋红丽

［关键词］ 土壤含水量；土壤有机碳含量；剖面分布；季节变化；典型植被；黄土高原

［摘 要］ 采用土钻法对黄土高原柠条林地、苜蓿草地和撂荒草地0～300 cm土壤水分、有机碳的季节变化及二者相互关系进行了探讨，结果表明：①3种植被條件下0～100 cm土壤含水量存在显著季节变化，但该土层土壤含水量仅雨季后植被间差异显著；＞100～200 cm和＞200～300 cm土壤含水量季节变化程度不一致，但各季节植被间差异均显著；柠条林地和苜蓿草地100 cm以下土壤含水量明显低于撂荒草地，两者分别在100 cm和200 cm深度以下出现了严重土壤干燥化。②3种植被条件下0～300 cm土壤有机碳存储量均为雨季中最低、除柠条林地0～50 cm土层外雨季前最高，柠条林地季节变化较小，苜蓿草地和撂荒草地季节变化较大。③3种植被条件下土壤有机碳含量具有不同程度的表聚现象；0～50 cm土壤有机碳密度3种植被间差异均显著；＞50～100 cm土壤有机碳密度柠条林地明显高于撂荒草地，两者与苜蓿草地的差异均不显著；＞100～300 cm土壤有机碳密度3种植被间差异不显著。柠条和苜蓿的种植分别增加了100 cm和50 cm以上土壤有机碳密度，但导致深层土壤干燥化，不利于植被的长期稳定。

［中图分类号］ S152.7[文献标识码] ADOI：10.3969/j.issn.1000-0941.2024.03.011

［引用格式］ 张恒宇，安娟，吴元芝，等.黄土高原典型植被条件下土壤剖面水、碳分布季节变化研究[J].中国水土保持，2024（3）：39-45.

当前全球变化背景下土壤水碳循环对土地利用、覆被变化的响应备受关注^[1]。黄土高原黄土层深厚，其碳储量不容忽视^[2]，自实施退耕还林（草）政策以来，植被覆盖度明显增加，一定程度上增加了土壤碳的输入^[3-4]，然而不合理的植被恢复措施过度消耗土壤水分，形成土壤干燥化现象，导致植被退化^[5-6]，反而不利于土壤有机碳的积累^[7]。因而，不同植被条件下土壤水分与有机碳累积关系的研究是当前黄土高原要关注的科学问题，对合理选择植被恢复措施至关重要。众多研究表明，植被恢复模式影响土壤有机碳存储，植被自然恢复较人工造林更有利于土壤碳积累^[4，8]，且自然草地恢复随着退耕年限增加有明显的碳累积效应^[9]，而人工植被因受土壤水分条件的限制和植物自身高耗水特性的影响，不具备长期的碳累积能力^[7]。JIA et al.^[10]分析发现，陕北黄土丘陵区植被恢复后，增加了生态系统碳固定，却降低了水的可用性；LU et al.^[11]发现，植被恢复增加的土壤有机碳也以过度消耗土壤水分为代价；而GAO et al.^[12]发现土壤有机碳固定与水分耗损的关系因植被恢复模式而不同。因此，黄土高原不同植被条件下土壤有机碳与土壤水分的关系存在不确定性，而且不同植被条件下土壤水、碳分布的季节变化的相关研究较少。本研究探讨黄土高原典型植被条件下土壤含水量、有机碳剖面分布的季节动态及二者的相互关系，以期对黄土高原地区植被的恢复及生态环境建设提供参考。

1 研究区概况

本研究选取地处黄土高原水蚀风蚀交错带的六道沟小流域为研究区。六道沟小流域位于陕北神木县以西14 km处，地理位置为38°46′～38°51′N、110°21′～110°23′E，海拔为1 080～1 274 m，流域面积为6.89 km²。该流域处于黄土高原荒漠草原和典型草原的过渡地带，为大陆性温带半干旱季风气候区，区内不同地点年均气温7～9 ℃，年均降水量437.4 mm，且6—9月降水量占全年降水量的70%～80%，≥10 ℃年积温3 232 ℃，无霜期169 d，土壤蒸散发强烈，平均蒸发力为785.4 mm，平均干燥度为2.8。地貌多为片沙覆盖的梁峁状黄土丘陵，土壤类型多为沙黄土和绵沙土，主要的植被类型为典型草原，伴生沙棘、柠条及沙蒿等半灌木。

2 研究材料与方法

2.1 样地选取与土壤取样

在地处神木县六道沟小流域的中国科学院水利部水土保持研究所神木侵蚀与环境试验站，选取柠条、紫花苜蓿、撂荒草地3种典型植被的径流模拟小区（61 m×5 m）进行取样。小区于2008年在农地上建立，3个小区均无人为灌溉和施肥管理，柠条和紫花苜蓿为人工种植，撂荒草地为自然恢复，撂荒草地的建群种主要有长芒草、茵陈蒿和阿尔泰狗娃花等。柠条林地、苜蓿草地和撂荒草地的植被盖度分别为70%、45%和55%^[13]。在2017年雨季前（6月2日）、雨季中（7月29日、30日）和雨季后（9月25日），采用土钻法在各小区坡面的上部和下部分别取样作为重复，取样深度达300 cm。在土壤剖面0～200 cm内，每10 cm取1个土样；在土壤剖面＞200～300 m内，每20 cm取1个土样。将土样一部分装入铝盒，用于测定土壤含水量；剩余的同一地块同一深度的2个采样点采集的土壤收集到一起，拣除枯枝落叶、小石砾等后充分混合，装入塑封袋，做好标记，带回实验室风干，用于土壤有机碳及土壤颗粒组成的测定。

2.2 土壤理化性质的测定与计算

土壤含水量采用烘干法测定，在温度105～110 ℃恒温下烘24 h，然后称取干土质量。土壤有机碳含量通过测定土壤有机质含量获得，先将风干土过0.25 mm土壤筛，用重铬酸钾容量法-外加热法测定土壤中有机质含量，然后计算土壤有机碳含量。土壤颗粒组成采用激光粒度仪测定。

计算土壤质量含水量的公式为

式中：θ为土壤质量含水量；M₀为烘干后空铝盒质量，单位g；M₁为烘干前铝盒及土样质量，单位g；M₂为烘干后铝盒及土样质量，单位g。

本研究选取土壤储水量表征剖面土壤水分总体状况，土壤储水量计算公式為

W_i=ρ_i×θ_i×d_i×10    （2）

式中：W_i为第i层土壤储水量，单位mm；ρ_i为第i层土壤密度，单位g/cm³；θ_i为第i层土壤质量含水量，单位%；d_i为第i层土壤厚度，单位cm。

已有研究^[14]表明，土壤密度主要取决于土壤有机碳含量，因此可以利用基于土壤有机质含量的土壤传递函数进行计算，且已有研究^［15］表明，黄土高原地区土壤密度计算适用该方法，其计算公式为

ρ_i=1.510－0.113×c_i/10    （3）

式中：

张恒宇等：黄土高原典型植被条件下土壤剖面水、碳分布季节变化研究

c_i为第i层土壤有机碳含量，单位g/kg。

为分析土壤水分亏缺情况，将剖面土壤含水量与凋萎湿度（θ_p）和田间稳定持水量（θ_sf）进行比较。

θ_sf常被用作土壤干燥化评价指标，黄土区θ_sf一般取土壤田间持水量（θ_f）的60%^[5]。θ_f和θ_p均可根据土壤传递函数，用黏粒含量（φ_c）和土壤饱和含水量（θ_s）计算^[16]，公式为

θf=（0.432+0.531×φc^0.5）×θs    （4）

θp=（0.132+0.682×φc^0.5）×θf    （5）

式中：θ_f为田间持水量，单位cm³/cm³；θ_p为凋萎湿度，单位cm³/cm³；φ_c为黏粒含量，单位%；θ_s为体积密度计算的土壤饱和含水量，单位cm³/cm³，也可以由一个土壤传递函数计算^[16]，公式为

θ_si=1－ρ_i/2.65    （6）

式中：θ_si为第i层土壤饱和含水量，单位cm³/cm³。

计算第i层土壤有机碳含量（c_i）的公式为

c_i=c_mi/1.724    （7）

式中：c_mi为第i层土壤有机质含量，单位g/kg。

本研究选取有机碳密度体现土壤有机碳的总储量。有机碳密度（S_d）是指单位面积一定土体中土壤有机碳质量，其计算公式为

Sd_i=c_i×ρ_i×d_i×（1－α_i）/100    （8）

式中：S_di为第i层土壤的有机碳密度，单位kg/m²；α_i为第i层土壤中直径＞2 mm的石砾所占的体积百分比，鉴于黄土高原典型的土壤特性，几乎没有粒径＞2 mm的砾石，α_i值可忽略不计。

3种植被条件下不同土层中土壤黏粒、粉粒、砂粒含量及土壤密度见图1。

2.3 数据分析

运用SPSS 16.0软件对不同季节和不同植被类型条件下土壤有机碳含量和土壤含水量进行单因素方差分析，并利用最小显著差法进行多重比较，对土壤储水量与土壤有机碳密度进行相关分析和回归分析，最后用Excel 2016和Origin 2019软件作图。

3 结果与分析

3.1 不同植被条件下剖面土壤含水量分布季节差异

由图2可知，3种植被条件下剖面土壤含水量均有明显的季节变化，且表层土壤含水量季节变化均较大，随土壤深度增加土壤含水量季节差异均减弱，这与降水补给随土壤深度增加而减少有关。从3种植被土壤含水量剖面变化趋势的季节差异及与θ_sf和θ_p的对比来看，柠条和苜蓿吸收利用土壤水分的深度均可达300 cm，撂荒草地主要吸收180 cm以上土层的水分，柠条和苜蓿生长分别使得100 cm和200 cm以下土壤水分严重亏缺，出现土壤干层，且柠条林地较苜蓿草地土壤水分亏缺程度略重，而撂荒草地耗水量低，深层土壤没有出现严重干燥化现象。

由表1知，0～100 cm土层内，3种植被条件下剖面土壤平均含水量均为雨季中＞雨季后＞雨季前，季节间两两差异显著（P＜0.05）；雨季前，受前期干旱少雨和植被蒸散耗水的影响，3种植被表层土壤含水量均为3个季节最低，柠条林地、苜蓿草地和撂荒草地该土层平均土壤含水量分别为6.19%、6.00%、7.26%，三者间差异不显著（P＞0.05）；雨季中，受前期连续降雨影响，3种植被表层土壤含水量均为3个季节最高，3种植被条件下土壤含水量均值分别为12.19%、12.47%、13.97%，植被间差异同样不显著（P＞0.05）；雨季后，3种植被土壤表层含水量均居中，柠条林地平均土壤含水量（8.29%）显著低于苜蓿草地（10.43%）和撂荒草地（10.24%）（P＜0.05）。因此，季节变化对该层次土壤水分影响显著，而植被对该层次水分的影响仅在雨季后表现出来。

＞100～200 cm土层内，3种植被条件下土壤含水量季节差异均显著（P＜0.05），柠条林地雨季中土壤含水量明显低于雨季前和雨季后（P＜0.05），苜蓿草地土壤含水量雨季中<雨季前<雨季后，两两差异显著（P＜0.05），而撂荒草地土壤含水量雨季前最低，显著低于雨季后（P＜0.05），两者与雨季中的差异均不显著（P＞0.05）；3个季节该层次土壤含水量植被间差异均显著（P＜0.05），雨季前和雨季中柠条林地和苜蓿草地的土壤含水量显著低于撂荒草地（P＜0.05），雨季后柠条林地＜苜蓿草地＜撂荒草地，两两差异显著（P＜0.05）。因此，植被和季节变化对该层次土壤水分均有显著影响。＞200～300 cm土层内，3种植被条件下土壤含水量具有不同程度的季节差异，柠条林地平均土壤含水量没有显著季节差异（P>0.05），苜蓿草地雨季中平均土壤含水量明显低于另两个季节（P<0.05），撂荒草地雨季后平均土壤含水量明显高于雨季前和雨季中（P<0.05）；3个季节该层次土壤含水量植被间差异均显著（P＜0.05），且各季节土壤含水量均为柠条林地显著最低，撂荒草地显著最高。因此，柠条林地土壤水分干燥化严重，季节变化对其影响不明显。

由表2可知，各季节土壤储水量均是柠条林地＜苜蓿草地＜撂荒草地，总体上3种植被间土壤储水量差异显著（P＜0.05）；与撂荒草地相比，雨季前、雨季中、雨季后柠条林地水分亏缺量分别为87.1、160.4、153.0 mm，苜蓿草地水分亏缺量分别为68.0、130.1、71.6 mm，植被旺盛生长的雨季柠条林地和苜蓿草地水分亏缺最严重。

3.2 不同植被条件下剖面土壤有机碳分布季节差异

不同植被条件下剖面土壤有机碳含量季节变化见图3。3种植被条件下各季节土壤有机碳含量有一定的季节差异，但均为表层最高，且随土壤深度增加先降低后保持稳定；柠条林地、苜蓿草地表土层有机碳含量平均值分别为4.01、4.39 g/kg，明显高于撂荒草地的2.71 g/kg；柠条林地、苜蓿草地、撂荒草地土壤有机碳含量分别在大约100、70、50 cm深度降低到1.3 g/kg，之后随土壤深度增加变化不大，因而3种植被条件下土壤有机碳含量有不同程度的表聚效应。

就土壤有机碳储量而言（表3），各植被不同土层中土壤有机碳密度均为雨季中最低，除柠条林地0～50 cm土层外均为雨季前最高，在0～300 cm土层中雨季中与雨季前土壤有机碳密度差额柠条林地为0.52 kg/m²，苜蓿草地和撂荒草地分别为0.97、0.99 kg/m²，说明雨季不利于有机碳积累，而且柠条林地土壤有机碳积累受季节变化影响较小，另两种植被土壤有机碳积累受季节影响较大。＞100～300 cm土层内土壤有机碳密度雨季前和雨季后3种植被间差异均较小，而雨季中植被间差异较大，苜蓿草地和撂荒草地雨季中土壤有机碳密度较雨季前和雨季后低，因而雨季草地100 cm以下土壤有机碳储量有一定损失，柠条灌木林地则没有明显损失。0～50 cm土层内，柠条林地、苜蓿草地和撂荒草地土壤有机碳密度的均值分别为2.06、1.69、1.36 kg/m²，3种植被间两两差异显著（P＜0.05）；＞50～100 cm土层内，柠条林地平均有机碳密度明显高于撂荒草地（P＜0.05），两者与苜蓿草地差异均不显著（P＞0.05）；＞100～300 cm土层内土壤有机碳储量3种植被间没有显著差异（P＞0.05）。

4 讨论

4.1 典型植被条件下土壤水分状况季节变化

土壤水分的变化受气象条件变化和植物利用共同影响。本研究发现，3种植被条件下0～100 cm土层土壤含水量呈现雨季中＞雨季后＞雨季前的规律，而植被间的差异仅在雨季后显著，这是植物吸收利用超过了降雨补给的结果。＞100～200 cm土层土壤含水量受季节和植被影响均显著，柠条和苜蓿蒸散耗水量大，其根系吸水对该层次土壤水分季节变化影响显著，而撂荒草地蒸散耗水少，其土壤水分主要受降水入渗影响。＞200～300 cm土层土壤含水量各植被条件下季节差异程度不一致，但各季节植被间差异均显著，柠条林地该层次土壤水分亏缺较严重，各季节＞250～300 cm土层含水量均接近θ_p（图2），难以被植物利用，降雨入渗也难以补给，因而柠条林地土壤含水量季节之间差异不显著；苜蓿对这一层次水分有一定利用，但利用程度较柠条轻，土壤水分亏缺可以部分得到降雨入渗补给，季节之间有一定差异；撂荒草地该层次土壤水分的差异主要是降雨入渗补给的滞后性带来的。因此，不同季节及不同植被间剖面土壤水分的差异大小取决于植物消耗与降水补给的相对差异。已有研究^[17]发现，苜蓿撂荒地0～100 cm土层土壤水分受降水影响明显，而降水使得不同撂荒群落0～40 cm土层土壤含水量差异不显著，也是降水补给植物生长消耗的原因。

黄土高原土层深厚，有利于根系的下扎，柠条和苜蓿这类高耗水植物，根系下扎深度可超过10 m^[5]，以便吸收深层土壤水分，而深层土壤水分很难得到降水的补给，导致土壤水分亏缺不断持续，出现土壤干燥化現象^[5，18]。本研究中种植14 a的柠条林地和苜蓿草地分别在100 cm和200 cm深度以下出现了严重土壤干燥化现象，且柠条林地土壤水分亏缺程度较苜蓿草地严重，而撂荒草地出现的季节性水分亏缺雨季后可以得到补给，而且就土壤储水量而言，柠条林地＜苜蓿草地＜撂荒草地，植被之间差异显著，这说明人工植被柠条林地和苜蓿草地蒸散耗水明显高于撂荒草地，且柠条林地较苜蓿草地蒸散耗水量高，即人工灌木林地较人工草地对深层土壤水分的利用程度更高，人工植被较自然恢复植被对深层土壤水分的利用程度更高。鉴于柠条和苜蓿的高耗水特性，进行植被恢复时宜以自然恢复为主。

4.2 典型植被条件下土壤有机碳存储季节变化

通过不同植被条件下土壤有机碳密度季节差异分析发现，各植被不同土层中土壤有机碳密度均为雨季中最低，除柠条林地0～50 cm土层外均为雨季前最高，而且柠条林地土壤有机碳密度季节差额较小，另两种植被土壤有机碳季节差额较大。这一方面是因为土壤碳矿化量和矿化速率与温度成正相关^[19]，土壤有机碳含量与气温成负相关^[20]，雨季中恰逢黄土高原夏季，气温较高，土壤有机碳矿化量和矿化速率较高，从而使雨季土壤有机碳含量有降低的可能性；另一方面，根系周转是深层土壤有机碳的主要来源，而干旱会使根系周转加速^[21]，柠条林地100 cm以下土壤含水量均低于θ_sf，雨季中土壤含水量甚至低于θ_p，土壤干燥化严重，根系很难生长，根系死亡增加土壤有机碳储量的程度可能抵消了雨季该土层有机碳的矿化损失，使土壤碳汇功能保持相对稳定，而苜蓿草地和撂荒草地则有不同程度的损失；再一方面，柠条生物量远高于苜蓿和撂荒草地，枯落物量也较高，提供了充足的供矿化分解的有机物料，雨季土壤有机碳的矿化损失能得到一定补给，即生物量高的植被有机碳储量受季节变化影响较小，生物量低的植被则相反。因此，不同植被间土壤有机碳储量季节变化的差异是土壤有机碳矿化分解与根系周转增加有机碳积累和有机物料补给之间平衡的结果，柠条林地因生物量較高和土壤干燥化严重导致根系周转加速而具有相对稳定的碳汇功能。

本研究中，不同植被条件下土壤有机碳含量均具有明显的表聚现象，但3种植被条件下土壤有机碳含量表聚程度不同，这与已有研究^[22-23]结果一致。与撂荒草地相比，人工植被柠条和苜蓿的生长分别明显增加了100 cm 和50 cm以上土层土壤有机碳储量，即其表聚现象分别延续到了100 cm和50 cm深度，因此人工植被有利于提高浅层土壤有机碳储量。已有研究结果也表明农田和草地造林后土壤有机碳含量增加^[24]，且自然恢复草地表土层有机碳储量显著低于人工植被^[5]，本研究对0～300 cm土层有机碳含量的研究结果与此一致。

4.3 典型植被条件下土壤水、碳存储关系

本研究发现：雨季前土壤储水量较低，有机碳密度较高，而雨季中土壤储水量较高，有机碳密度却较低，因此有机碳和土壤储水量具有不同的季节变化规律。就不同植被而言，各季节撂荒草地土壤有机碳密度较低，土壤储水量较高，而柠条和苜蓿土壤有机碳密度较高，土壤水分亏缺却严重。因此，柠条和苜蓿的生长在增加土壤有机碳储量的同时导致土壤水分过度消耗，出现土壤干燥化。有研究表明，植被自然恢复较人工造林更有利于土壤碳积累^[8]，退耕后种植柠条和苜蓿等人工植被引发土壤干燥化的程度随退耕年限延长而增强，最终导致植被退化^[5-6]，因而人工植被不具备长期的碳累积能力^[7]。本研究结果表明，人工植被生长使土壤有机碳储量增加的同时却导致土壤储水量降低（见图4），这与JIA et al.^[10]研究结果较为一致，说明虽然较高的土壤水分条件有利于植物生长，进而有利于土壤有机碳含量增加，但严重的干燥化会限制深层有机碳的固存与增加，这与刘新春等^[25]对人工刺槐林的研究结果一致。因而，植被生长导致的土壤储水量降低不利于植被的长期稳定。考虑到生物量大的柠条具有相对稳定的碳汇功能，在半干旱的黄土高原进行植被恢复增加碳汇，要注意植被对土壤水分吸收利用的变化，当植被生长导致土壤干燥化土层出现时，需要对植被进行更新或者管护，如刈割、间伐，这样既可防止土壤水分过度消耗，又可以保障土壤碳储量的持续增加。

5 结论

1）3种植被条件下各土层土壤含水量的变化因植物消耗与降水补给的相对差异而不同。人工植被对土壤水分消耗较多，柠条林地和苜蓿草地分别在100 cm和200 cm深度以下出现了严重土壤干燥化现象，且柠条林地土壤干燥化现象更加严重。

2）3种植被条件下土壤有机碳存储量均为雨季中最低，雨季前最高，但各植被季节间差异程度不同，柠条林地季节差异较苜蓿草地和撂荒草地小，具有相对稳定的碳汇功能。

3）3种植被条件下土壤有机碳含量具有不同程度的表聚现象，与撂荒草地相比，柠条林地、苜蓿草地可分别明显增加100 cm和50 cm以上土层的有机碳含量，但使深层土壤出现了严重干燥化现象，这不利于植被的长期稳定。

[参考文献]

［1］ L? Yihe，MA Zhimin，ZHAO Zhijiang，et al.Effects of land use change on soil carbon storage and water consumption in an Oasis-Desert Ecotone[J].Environmental Management，2014，53（6）：1066-1076.

［2］ YU Xia，ZHOU Weijian，WANG Yunqiang，et al.Effects of land use and cultivation time on soil organic and inorganic carbon storage in deep soils[J].Journal of Geographical Sciences，2020，30（6）：921-934.

［3］ ZHANG K，DANG H，TAN S，et al.Change in soil organic carbon following the ‘Grain-for-Green program in China[J].Land Degradation & Development，2010，21（1）：13-23.

［4］ 刘玉林，朱广宇，邓蕾，等.黄土高原植被自然恢复和人工造林对土壤碳氮储量的影响[J].应用生态学报，2018，29（7）：2163-2172.

［5］ 王云强.黄土高原地区土壤干层的空间分布与影响因素[D].北京：中国科学院研究生院（教育部水土保持与生态环境研究中心），2010：10-12.

［6］ SHAO Mingan，WANG Yunqiang，XIA Yongqiu，et al.Soil drought and water carrying capacity for vegetation in the critical zone of the Loess Plateau： a review[J].Vadose Zone Journal，2018，17（1）：1-8.

［7］ 刘学彤，魏艳春，杨宪龙，等.水蚀风蚀交错带不同退耕模式对土壤有机碳及全氮的影响[J].应用生态学报，2016，27（1）：91-98.

［8］ JIN Zhao，DONG Yunshe，WANG Yunqiang，et al.Natural vegetation restoration is more beneficial to soil surface organic and inorganic carbon sequestration than tree plantation on the Loess Plateau of China[J].Science of the Total Environment，2014，485-486：615-623.

［9］ 贺少轩，韩蕊莲，梁宗锁.黄土高原丘陵沟壑区草地恢复对土壤碳氮库的影响[J].科学通报，2015，60（20）：1932-1940.

［10］ JIA Xiaoqing，FU Bojie，FENG Xiaoming，et al.The tradeoff and synergy between ecosystem services in the Grain-for-Green areas in Northern Shaanxi，China[J].Ecological Indicators，2014，43：103-113.

［11］ LU Nan，FU Bojie，JIN Tiantian，et al.Trade-off analyses of multiple ecosystem services by plantations along a precipitation gradient across Loess Plateau landscapes[J].Landscape Ecology，2014，29（10）：1697-1708.

［12］ GAO Xiaodong，LI Hongchen，ZHAO Xining，et al.Identifying a suitable revegetation technique for soil restoration on water-limited and degraded land：Considering both deep soil moisture deficit and soil organic carbon sequestration[J].Geoderma，2018，319：61-69.

［13］ 劉丙霞.黄土区典型灌草植被土壤水分时空分布及其植被承载力研究[D].北京：中国科学院研究生院（教育部水土保持与生态环境研究中心），2015：7-9.

［14］ MANRIQUE L A，JONES C A.Bulk density of soils in relation to soil physical and chemical properties[J].Soil Science Society of America Journal，1991，55（2）：476-481.

［15］ WANG Yunqiang，SHAO Mingan，LIU Zhipeng.Vertical distribution and influencing factors of soil water content within 21-m profile on the Chinese Loess Plateau［J］.Geoderma，2013，193-194：300-310.

［16］ BALLAND V，POLLACCO J A P，ARP P A.Modeling soil hydraulic properties for a wide range of soil conditions[J].Ecological Modelling，2008，219（3-4）：300-316.

［17］ 郭茹茹，杨磊，李宗善，等.半干旱黄土高原苜蓿草地撂荒过程土壤水分变化特征[J].生态学报，2020，40（23）：8618-8626.

［18］ 杨磊，卫伟，陈利顶，等.半干旱黄土丘陵区人工植被深层土壤干化效应[J].地理研究，2012，31（1）：71-81.

［19］ 邱曦，吕茂奎，黄锦学，等.不同培养温度下严重侵蚀红壤的有机碳矿化特征[J].植物生态学报，2016，40（3）：236-245.

［20］ 刘伟，程积民，高阳，等.黄土高原草地土壤有机碳分布及其影响因素[J].土壤学报，2012，49（1）：68-76.

［21］ 赵学春，来利明，朱林海，等.三工河流域两种琵琶柴群落细根生物量、分解与周转[J].生态学报，2014，34（15）：4295-4303.

［22］ WANG Yunqiang，SHAO Mingan，ZHANG Chencheng，et al.Soil organic carbon in deep profiles under Chinese continental monsoon climate and its relations with land uses[J].Ecological Engineering，2015，82：361-367.

［23］ 张智勇，王瑜，艾宁，等.陕北黄土区不同植被类型土壤有机碳分布特征及其影响因素[J].北京林业大学学报，2020，42（11）：56-63.

［24］ 吴建国，张小全，徐德应.土地利用变化对土壤有机碳贮量的影响[J].应用生态学报，2004，15（4）：593-599.

［25］ 刘新春，赵勇钢，刘小芳，等.晋西黄土区人工林细根与土壤水碳的耦合关系[J].生态学报，2019，39（21）：7987-7995.

收稿日期： 2023-02-22

基金项目： 中国博士后基金项目（2016M601118）

第一作者： 张恒宇（1997—），女，山东蓬莱人，硕士研究生，主要从事土壤水分与植物作用关系研究。

通信作者： 吴元芝（1982—），女，山东济南人，副教授，博士，主要从事土壤物理与生态水文相关研究。

E-mail： wuyuanzhi05@163.com

（责任编辑 徐素霞）