1、本文在處于典型半干旱區(qū)的六盤山北段西側(cè)的疊疊溝小流域研究了植被和地形與土壤的坡面水文影響。研究?jī)?nèi)容包括流域內(nèi)土壤特性空間分布、植被冠層截留特征、枯落物水文功能、典型喬木和灌木的蒸騰特征、土壤水分入滲、樣地土壤水分動(dòng)態(tài)變化、樣地水分平衡及流域徑流特征，并應(yīng)用生態(tài)水文模型BROOK90進(jìn)行了多種情景模擬。所得研究成果如下：
　　1.流域內(nèi)土壤特性的空間分布規(guī)律
　　流域內(nèi)土壤厚度的空間變異程度屬于中等變異。陰坡和半陰坡的土壤厚度

2、均大于陽(yáng)坡和半陽(yáng)坡。不同坡位間土厚平均值(cm)差異較大：坡頂(34.8)＜上坡(47.7)＜中上坡(75.9)＜中坡(83.4)＜下坡(131.2)＜坡底(286.4)。在現(xiàn)有植被中，灌叢多位于土層較薄地段，喬木林地和退耕地多位于土層較厚地段。
　　對(duì)流域內(nèi)93個(gè)土壤物理性質(zhì)測(cè)點(diǎn)所得結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析后發(fā)現(xiàn)，93個(gè)樣點(diǎn)所有土層中石礫體積含量平均為5.96％。粒徑在2～4mm和4～6mm的總量占總石礫體積的62.39%。表層(0-20c

3、m)土壤石礫體積含量(%)在不同坡向上為：陽(yáng)坡（3.07）>陰坡（2.89）>半陰半陽(yáng)坡（1.99）；在不同坡位上：下部(3.46)＞中上部(3.05)＞坡頂(2.46)＞中部(2.20)＞上部(2.08)。土壤石礫體積含量隨土層深度的變化基本呈S型曲線特征。
　　2.植被冠層截留降雨特征
　　在2008年華北落葉松生長(zhǎng)季（4月～10月），降水量為389mm，對(duì)應(yīng)的平均截留率為20.03%，5月份的截留率最大，平均為23.7

4、3%；9月份最小，僅為18.12%。葉面積指數(shù)的空間分布在一定程度上能影響樹冠穿透降雨的空間分布。2008年生長(zhǎng)季18場(chǎng)降雨的華北落葉松莖流量平均為0.09mm，占每次降雨林外降水量的0.46%。
　　研究期間，虎榛子灌叢穿透雨量變化在1.1～42.4mm，平均穿透率為58.6%；沙棘灌叢穿透雨量變化在0.7～45.0mm，平均穿透率為53.0%。利用大于5mm的降雨場(chǎng)次測(cè)定的穿透雨與林外雨數(shù)據(jù)推得沙棘灌叢的冠層容量為1.58mm

5、，虎榛子灌叢為0.54mm。51.6mm的降雨后各草本植物單位葉面積的截持降水率平均為0.02g/cm2，通過(guò)樣地地上生物量換算成持水水深為0.85mm，占降水總量的1.64%。
　　3.枯落物水文功能
　　流域內(nèi)4種植被類型的枯落物最大持水率大小依次為：華北落葉松(332.2%)＞沙棘灌叢(288.6%)＞虎榛子灌叢(220.6%)＞半陽(yáng)坡草地(219.5%)；通過(guò)浸水法測(cè)定4種植被類型枯落物最大持水深大小依次為：華北落葉

6、松(2.2mm)＞虎榛子灌叢(1.3mm)＞沙棘灌叢(0.9mm)＞半陽(yáng)坡草地(0.6mm)。
　　利用一場(chǎng)連續(xù)降雨事件中測(cè)定的華北落葉松枯落物含水量得到了野外降雨條件下枯落物的吸水過(guò)程。測(cè)得的枯落物最大持水率變動(dòng)在159.9%～246.6%，平均為219.4%，最大持水量為16.01 t.hm-2，約為浸泡所得枯落物最大持水量的74.3%。
　　枯落物蒸發(fā)速率與含水率基本呈現(xiàn)對(duì)數(shù)關(guān)系，蒸發(fā)速率隨含水率的增加而逐增大并無(wú)限逼

7、近所處環(huán)境條件下的水面蒸發(fā)速率。2008年6月底到10月底華北落葉松林分樣地內(nèi)枯落物持水率的變化在6.0%～192.3%之間。
　　4.華北落葉松和沙棘的蒸騰特征
　　華北落葉松樹干液流速率在晴天呈現(xiàn)明顯的晝夜變化規(guī)律，為典型的“單峰型”。陰天峰型出現(xiàn)較多的無(wú)規(guī)律波動(dòng)。降雨發(fā)生時(shí)，樹干液流速率降低到同時(shí)期晴天夜間水平甚至更低，并使其出現(xiàn)多峰性。雨后晴天樹干液流速率的峰值和日均值都高于雨前晴天，且降雨量越大，降雨前后樹干液流速

8、率差值也越大，表明蒸騰受土壤水分限制。在連續(xù)干旱條件下，樹干液流速率峰值呈降低趨勢(shì)。華北落葉松樹干日液流通量季節(jié)變化顯著，2008年生長(zhǎng)季月平均液流通量為：5月＞6月＞7月＞8月＞9月＞10月。
　　沙棘液流通量日變化曲線具單峰型特征，觀察中發(fā)現(xiàn)的“雙峰”或“多峰”曲線由當(dāng)時(shí)天氣晴陰變化決定。沙棘在夜間有液流存在，約為白天的17.78%，而且干旱時(shí)期夜間蒸騰占白天或全天蒸騰的百分比大于較濕潤(rùn)時(shí)期的值。
　　5.土壤水分入滲<

9、br>　　采用小區(qū)漫流法測(cè)得流域內(nèi)不同植被類型的土壤穩(wěn)滲速率(mm?min-1)平均值分別為：天然草地(5.33)、虎榛子灌叢(5.13)、沙棘灌叢(4.29)和華北落葉松林地(3.81)。在水分限制性的植被恢復(fù)區(qū)，坡向通過(guò)影響植被生長(zhǎng)狀況來(lái)影響土壤穩(wěn)滲速率，以天然草地為重點(diǎn)研究了不同坡向的穩(wěn)滲速率，依次為陰坡(5.40)>半陰坡(5.23)>陽(yáng)坡(5.12)，不同坡位依次為中坡位(5.92)>下坡位(5.36)>上坡位(4.96)。<

10、br>　　6.樣地土壤水分動(dòng)態(tài)
　　華北落葉松林內(nèi)土壤水分的時(shí)空差異極其顯著，依據(jù)在2008年觀測(cè)的土壤水分時(shí)間動(dòng)態(tài)可劃分為土壤水分的相對(duì)濕潤(rùn)期（5月4日～5月21日）、持續(xù)消耗期（5月22日～9月7日）和快速恢復(fù)期（9月8日～11月1日）；依據(jù)水分利用特征可將垂直土層劃分為土壤水分的微弱利用層(0-20cm)、利用層(20-60cm)和水分調(diào)節(jié)層(60cm以下)。
　　2008年生長(zhǎng)季期間各樣地土壤有效水排序?yàn)樯臣鄥玻娟?yáng)

11、坡草地＞半陽(yáng)坡草地＞虎榛子灌叢＞陡坡華北落葉松林。陡坡華北落葉松樣地和虎榛子灌叢的一些土層在6月至9月初出現(xiàn)無(wú)效水狀態(tài)，陽(yáng)坡草地、半陽(yáng)坡草地和沙棘灌叢雖然未有無(wú)效水狀態(tài)出現(xiàn)，但在6月至9月初有很多時(shí)候處于難效水狀態(tài)。
　　7.樣地水量平衡及流域徑流特征
　　各樣地的地表徑流和壤中流占降水量比例很小，地表徑流占0.5%左右，壤中流不到0.5%，所以在分析樣地水分平衡時(shí)可將其忽略。樣地水量平衡分析表明，蒸散量是樣地水分平衡的最大

12、分量。陽(yáng)坡草地、半陽(yáng)坡草地能向外部輸出液態(tài)水資源，屬輸出型；而陡坡華北落葉松林、緩坡華北落葉松林及半陰坡沙棘灌叢需要消耗外部輸入的坡面徑流水分，為消耗型。流域徑流年內(nèi)分配不均勻，生長(zhǎng)季初期以基流為主；進(jìn)入8、9月份后由降水形成且容易由于暴雨而出現(xiàn)流量驟增的洪峰流量。
　　8.應(yīng)用BROOK90模型模擬分析植被的水文影響
　　應(yīng)用 BROOK90模型的模擬結(jié)果表明，不同植被的生長(zhǎng)季蒸散量均占到同期總降雨量的70%以上，3種植被

13、類型下總蒸散量的大小排序?yàn)槿A北落葉松＞沙棘灌叢＞草地；坡面產(chǎn)流量大小排序?yàn)椴莸兀旧臣鄥玻救A北落葉松。在相同植被的條件下，陽(yáng)坡蒸散高于陰坡，其坡面產(chǎn)流低于陰坡。坡面產(chǎn)流受坡向的影響程度以草地最大，沙棘灌叢次之，華北落葉松林最小。坡度較大時(shí)的樣地產(chǎn)流明顯多于坡度較小時(shí)的樣地產(chǎn)流，隨著坡度增加，蒸散各分量均呈下降趨勢(shì)。
　　土厚對(duì)蒸散分量的影響和植被類型有關(guān)，土厚主要影響草地的土壤蒸發(fā)，對(duì)于沙棘灌叢和華北落葉松林的影響主要體現(xiàn)在植被蒸