1、植被與水分的關(guān)系問(wèn)題是生態(tài)水文學(xué)研究的核心問(wèn)題，正因?yàn)槿绱?，生態(tài)水文學(xué)一經(jīng)提出便備受青睞，為干旱半干旱區(qū)以植被建設(shè)為主的生態(tài)恢復(fù)實(shí)踐提供了理論基礎(chǔ)。在水土流失十分嚴(yán)重的黃土高原地區(qū)，植被恢復(fù)與重建迫切需要我們深入研究植物生長(zhǎng)與水分之間的相互關(guān)系。因此，本文以隴中黃土高原安家溝小流域?yàn)檠芯繀^(qū)，以該區(qū)主要的水土保持樹(shù)種檸條、沙棘和油松為研究對(duì)象，緊緊圍繞土壤水文過(guò)程開(kāi)展研究。首先收集了研究區(qū)近30年的降雨資料，分析了多年平均降雨分布格局，研

2、究了整個(gè)小流域的土壤物理性質(zhì)及其土壤入滲過(guò)程；其次，建立了檸條、沙棘和油松的野外觀測(cè)樣地，對(duì)三種造林樹(shù)種的土壤水文過(guò)程進(jìn)行定位觀測(cè)?；趯?shí)測(cè)數(shù)據(jù)，以生態(tài)水文學(xué)的理論與方法，研究了檸條、沙棘和油松的冠層降雨截留特征、冠層蒸騰及林下土壤蒸發(fā)過(guò)程，然后對(duì)比分析三種造林樹(shù)種的土壤水文過(guò)程，以期為黃土高原生態(tài)重建中的適宜樹(shù)種的選擇提供理論依據(jù)。通過(guò)研究，主要結(jié)論如下：
　　1.對(duì)安家溝小流域1981-2010的日降雨數(shù)據(jù)分析表明：生長(zhǎng)季年均

3、降雨量為：271.56 mm，年際變異系數(shù)為29.14％。降雨事件以≤5mm的降雨為主，占全年降雨事件的44.55%，≥10mm的降雨頻率很低，但對(duì)年降雨的貢獻(xiàn)大，占降雨總量的64.87%。0-10d間隔期（無(wú)降雨日）所占比例最大，為年無(wú)降水期的87.03%，﹥10d間隔期呈增加趨勢(shì)。近30年來(lái)，≤5mm d-1的降雨呈下降趨勢(shì)，而≥10mm d-1的降雨略有上升，年內(nèi)總降雨日數(shù)與降雨量均呈下降趨勢(shì)。
　　2．研究區(qū)的土壤物理性質(zhì)

4、及土壤入滲特征均受地形特征和植被類型的影響而具有空間異質(zhì)性。具體表現(xiàn)在：①陰坡的土壤有機(jī)質(zhì)、總孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度均大于陽(yáng)坡；陰坡的土壤容重小于陽(yáng)坡；從整體來(lái)看，土壤容重從坡頂?shù)綔系妆憩F(xiàn)出高－低－高的變化規(guī)律。總孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度則呈現(xiàn)出低－高－低的變化規(guī)律；②安家溝流域陰坡的初始入滲率小于陽(yáng)坡，而穩(wěn)定入滲率和平均入滲率均大于陽(yáng)坡；坡位對(duì)土壤水分入滲也有較大影響，具體表現(xiàn)為坡中>坡上>坡下>坡頂>溝底，這恰好與

5、土壤容重在整個(gè)流域的分布相反。由此可見(jiàn)，除了坡度與坡向之外，土壤容也是土壤入滲的主要決定因子；③不同樹(shù)種入滲過(guò)程有明顯的差異性，針葉樹(shù)種的入滲率大于灌木樹(shù)種。初始入滲速率、穩(wěn)定入滲率、平均入滲率及60min累計(jì)入滲量的大小依次為：檸條<沙棘<油松。植被分布對(duì)土壤入滲過(guò)程的影響僅限于0-40cm的淺層土壤，對(duì)于60cm以下的深層土壤入滲影響不顯著。
　　3.基于安家溝小流域三種植被類型（檸條、沙棘和油松）下的土壤入滲實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，采用K

6、ostiakov公式、Horton模型和Philip模型進(jìn)行入滲過(guò)程擬合，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Horton模型對(duì)油松林下的土壤入滲過(guò)程模擬精度最好，相關(guān)系數(shù)可達(dá)0.92，但對(duì)檸條和沙棘林下的土壤入滲模擬效果差； Kostiakov公式則能較好的模擬油松和檸條林下的入滲過(guò)程，但是對(duì)沙棘林下的入滲模擬精度不高；Philip模型則對(duì)檸條、沙棘和油松的三種林下的土壤入滲模擬精度都比較高，因此。Philip模型適合于安家溝小流域土壤入滲過(guò)程模擬。
　

7、　4．研究期間檸條、沙棘和油松的林冠截留率分別為28%、18.3%和22.4%，樹(shù)干莖流率分別為12.3%、8.4%和1.1%。灌木樹(shù)種的樹(shù)干莖流率大于針葉樹(shù)種油松的樹(shù)干莖流率。三種林分下穿透雨的變異系數(shù)均隨降雨量的增大而減小。采用Gash解析模型對(duì)三種人工林的冠截留模擬結(jié)果表明：檸條、沙棘和油松的冠層截留量的模擬值均低于實(shí)測(cè)值。由于Gash模型涉及的參數(shù)較多，因此，模型參數(shù)的估算的準(zhǔn)確性決定了冠層截留量的模擬精度。本研究以油松冠層截留

8、模擬為例，做了模型參數(shù)敏感性分析，結(jié)果表明冠層持水能力 S對(duì)模型有較大的敏感性，其次，林冠蓋度C及平均蒸發(fā)速率E也是影響冠層截留模擬的重要因子。
　　5.油松在單株和樣方尺度上穿透雨具有相似的空間變異性，即穿透雨的空間異質(zhì)性隨著降雨量的增大而降低。在降雨量較小時(shí)，冠層結(jié)構(gòu)是穿透雨的主要影響因子，而當(dāng)降雨量較大時(shí)，測(cè)量誤差與其它非空間因素是影響穿透雨空間分布的主要因子。油松冠層邊緣對(duì)穿透雨具有匯聚作用。樹(shù)木的冠層結(jié)構(gòu)是促使邊緣效應(yīng)發(fā)

9、生的主要因素。
　　6.采用熱脈沖技術(shù)觀測(cè)了灌木樹(shù)種檸條、沙棘和油松單株的樹(shù)干液流量，基于單株蒸騰觀測(cè)的液流量，通過(guò)尺度上推（灌木林尺度上推的空間純量為葉面積指數(shù)，喬木的空間純量為邊才面積）獲得了2013與2014年兩個(gè)生長(zhǎng)季林分尺度的日蒸騰量。其中，2013年油松、沙棘和檸條的蒸騰量分別為：305.09mm、243.17mm和203.4mm；2014油松、沙棘和檸條的蒸騰量分別為：251.24mm、220.02mm和189.35

10、mm，由于2013年較2014年高溫多雨，2013年三種林分的蒸騰量均大于2014年。三種林分相比較而言，喬木的蒸騰量大于灌木，其中灌木林中，沙棘的蒸騰量大于檸條。樹(shù)木蒸騰量的變化主要受環(huán)境因子的影響，當(dāng)土壤水分充足時(shí)，氣象因子中太陽(yáng)輻射和飽和水汽壓差是主要影響因子，當(dāng)土壤水分脅迫時(shí)，蒸騰主要受土壤水分的影響。檸條、沙棘與油松生態(tài)系統(tǒng)的土壤水量平衡分析表明，灌木樹(shù)種的蒸散耗水量小于油松，其中檸條蒸散的耗水量小于沙棘，三種造林樹(shù)種中，檸條