4.1 不同撂荒年限下林地土壤含水量变化特征
不同撂荒年限下枣林土壤水分含量随季节的变化波动性较大,这与徐志尧等[19]的研究结果相同,这种波动性是植被对土壤水分的利用、自然降水和土壤水分物理蒸发等因素共同作用的结果。不同植被类型土壤含水量在土层20 cm左右出现了拐点及0—50 cm土层植被土壤含水量夏季高于春季和秋季,主要是因为100 cm内土层土壤含水量易受气温、降水、蒸腾蒸发的影响,土壤上层处于水分消耗与水分增补的交替过程中,土壤水分变化剧烈,随着土层深度的增加,100 cm以下土层降雨很难入渗,土壤水分入渗能力下降,同时土壤物理蒸发相对减弱,土壤水分主要受植被自身根系的影响,使得深层土壤水分维持稳定状态[19]。夏季到秋季研究区气温逐渐降低,植被自身生理活动逐渐减弱,进一步导致植被对土壤水分的利用降低,加之夏季降雨对土壤水分的补充,枣林地土壤水分表现出秋季高于夏季,土壤含水量上升[20]。
图2 不同撂荒年限下土壤储水亏缺度与亏缺补偿度分析
撂荒1 a,3 a,6 a和20 a枣林地土壤含水量存在显著差异,枣林地经过长期的撂荒,土壤表层次生演替出生物多样性较高的草地生态系统,随着撂荒年限的增加枣林地的林下草本植物种类及数量增多,进而导致土壤含水量存在显著差异。本研究中撂荒3 a土壤含水量最高,撂荒20 a土壤含水量最低,说明撂荒演替前期土壤含水量呈增加的趋势,但随着撂荒演替时间的增长土壤含水量呈下降的趋势,这可能是随着撂荒年限的增加,林地植被种类与数量增多耗水增加以及林地随着撂荒时间的增加,土壤表层会形成生物土壤结皮导致土壤下渗率降低[21]。而不同植被的土壤含水量不仅受降水的影响,植被根系吸收水分的深度范围也会影响其含量,植被根系主要的分布区是降水—植被—深层土壤水分进行水分交换的缓冲区[22],黄志刚等[23]也在研究中指出,由于植被类型不同,根系的分布深度差异较大,从而土壤的蒸发和植被的蒸腾有所差异,进一步造成土壤水分的分布也不同。对植被生长所需水分提供保障从而不同植被的土壤含水量之间存在差异。不同植被类型下的土壤储水量存在差异,这与王晶等[22]对黄土高原林地储水量的研究结果相一致,不同林地在生长季的土壤储水量存在明显差异,并且具有明显的季节性。同时土壤储水量的变化可以反映出植被土壤水分的平衡状态,土壤储水量变化与植被的根系分布有关,根系分布多,根系对土壤水分的吸收量大,从而导致土壤储水量增高。研究结果表明撂荒草地保水蓄水能力较撂荒林地差。研究区林地存在着大量的撂荒,本研究仅从土壤水分对不同撂荒年限枣林地进行了研究,后续可以从土壤入渗率等方面继续研究,到底通过撂荒该区自然生态系统恢复程度如何还需进一步研究。
4.2 不同撂荒年限下枣树林地土壤干燥化与土壤储水亏缺程度
陕北黄土区枣林地深层土壤干燥化现象是枣树生长耗水、降水相对不足和潜在蒸发量巨大等因素长期相互作用的结果。本研究中在0—340 cm土层不同撂荒年限下枣林地土壤干燥化强度都属于轻度干燥化,李玉山[24]认为,林地0—300 cm土层受降水入渗影响最为明显,是干湿交替层,而300 cm以下土层为稳定的下伏土壤干层。除撂荒20 a枣林地以外,各样地0—100 cm土层夏季土壤储水补偿度均为正值,说明在降雨集中的夏季,对土壤水分形成了有效的补给。但200—340 cm各样地补偿度均为负值,说明枣林深层土壤水分处于亏缺状态。本研究中夏季降雨并未对撂荒20 a枣林地土壤水分亏缺进行补偿,土壤水分亏缺没有得到改善,说明该样地土壤水分亏缺加重。撂荒1 a,3 a和6 a枣林地土壤水分较雨季前均有不同程度的补偿,但没有达到完全恢复。陕北黄土区枣树以旱作为主,由于自然降水较少,深层土壤水分对枣树生长具有重要的意义,然而,缺乏必要人工补灌的枣园深层干燥化程度加剧和永久性土壤干层产生必然成为一种趋势,永久性土壤干层形成后,深层土壤水分供应相对减弱乃至消失,枣树生长更加严重依赖自然降水,特别是夏季降水补给,补充的降雨供枣树生长消耗后无降水盈余,枣园深层土壤水分将得不到良好恢复。所以,一旦旱作枣园深层土壤干燥化达到较严重的程度,其后果不仅表现为当前枣园退化,生态环境恶化,更意味着其在该地区生产价值的降低,不利于当地枣业的可持续发展。
