土壤特性与土壤蒸发关系分析及祁连山绿洲荒漠生态研究

7.4.1　林草地土壤蒸发季节变化对比分析

土壤蒸发影响土壤含水量的变化，是土壤失水的干化过程，是水文循环的一个重要环节。由于土壤蒸发受土壤热量、土壤含水量以及水汽压的影响，林草地土壤蒸发均随季节变化而变化。根据2004—2006年在祁连山大野口流域海拔2700 m处林草地土壤监测结果表明（如图32），从12月份开始到翌年1月份和2月份，林地比草地土壤蒸发量分别高出13.15％、22.96％和34.93％，平均高出23.68％；从3月份开始到11月份，林地比草地土壤蒸发量分别低137.39％、57.43％、92.77％、216.28％、65.23％、33.43％、122.35％、57.30％、6.97％，平均低87.68％。但总体看来，林草地土壤蒸发都7月份最大，1月份最小。林地和草地土壤蒸发年均分别为176.99 mm和320.33 mm，林地比草地土壤年蒸发量低80.99％，林地土壤年蒸发量占降水量的54.16％，而草地占98.02％。

根据植物生长季节动态的生长期和休眠期以及降水季节动态的丰水期和枯水期的划分，土壤蒸发季节动态变化也可划分为两个时期：蒸发旺盛期（5至9月份）和蒸发平稳期（10月至翌年4月份），土壤蒸发旺盛期是气温较高、降水较多、植物生长和微生物等生命活动旺盛的时期，蒸发呈明显的增加趋势，林地和草地土壤蒸发量分别占全年的80.87％和85.47％；土壤蒸发平稳期林地和草地蒸发量分别占全年的19.13％和14.53％。土壤蒸发季节动态变化与气温、降水等气象因子、土壤特性、植物生长、微生物活动等有紧密的联系。

图32　祁连山大野口流域林草土壤蒸发季节变化对比

7.4.2　林草地土壤蒸发与气象因子相关性对比分析

从表39可见，林草地平均土壤蒸发与水汽压、降水、气温高度相关，与水面蒸发、日照时数、风速中度相关，与相对湿度不相关。林地和草地土壤蒸发与气象因子的相关程度对比也有差异，与水汽压的相关性比，林地比草地高出2.2％，与日照时数、风速、水面蒸发、气温、降水的相关性比，林地比草地分别低24.21％、14.90％、13.33％、5.66％、4.05％；与气象各因子相关性平均化比较，林地比草低在相关性上总体低了3.15％。也就是说，气象因子对林地土壤蒸发的影响程度要比草地显得弱些，主要原因是森林生态系统形成了与草地不同的森林小气候。

表39　祁连山大野口流域林草地土壤蒸发与气象因子相关性对比

林冠层作为森林与外界进行水、热、汽交换的界面使森林形成了与外界大气候相异的小气候环境，具有独特的水、汽、热循环规律。林内温度低、风速小、水汽交换速率低，抑制了林地土壤蒸发，林地土壤含水量保持较高，有利于植物正常生长的水分需求和水分转化、存储。

在寒区旱区，人工准确监测土壤蒸发存在一定的困难，因为土壤蒸发量极小和降水过程的影响，用电子称每天测量土壤蒸发量时，人为误差较大。通过分析，较理想地模拟了林草地土壤蒸发与气象因子的模型关系（表40）。祁连山区气候特征为典型的大陆性气候，在这一地区，特别是在入春之后，随着蒙古高气压逐渐衰退，副热带高气压逐渐扩张，温度回升很快，风速加大，土壤蒸发加强，大大促进了这一地区的土壤蒸发过程。因此，如何做好春季林地保墒，保持林木生长所需的土壤水分，防止春旱在祁连山区显得至关重要。(www.xing528.com)

表40　祁连山大野口流域林草地土壤蒸发与气象因子模型对比

7.4.3　林草地土壤特性与土壤蒸发对比分析

（1）林草地土壤特性对比

从表41可见，随土层深度增加，林地孔隙度呈现高→低→高变化趋势，草地孔隙度呈现低高低变化趋势。从总孔隙度看，在0～10 cm、20～40 cm深度的土层上，林地比草地分别高出20.73％、3.57％，在10～20 cm深度的土层上，林地比草地反而低4.09％，林地比草地各土层平均高出7.31％；从毛管孔隙度看，在0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm深度的土层上，林地比草地分别高出12.73％、2.46％、7.90％，各土层平均高出7.63％。从非毛管孔隙度来看，在0～10 cm深度的土层上，林地比草地高出55.84％，在10～20 cm、20～40 cm深度的土层上，林地比草地反而分别低出227.03％、61.18％，但各土层平均值还是林地比草地高出4.29％。从土壤容重来看，在0～10 cm、20～40 cm深度的土层上，林地比草地分别低出186.22％、11.91％，在10～20 cm深度的土层上，林地比草地反而高6.86％，林地比草地各土层平均低出39.91％。总体来看，在0～10cm土层深度上，总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度林地比草地平均高出6.41％，各土层平均值林地比草地也都大。土壤容重与孔隙度大小及数量则相反。这说明林地比草地土壤通气性能、透水性性能和持水能力都强。

表41　祁连山大野口流域林草地土壤特性对比

（2）林草地土壤特性与土壤蒸发对比

土壤蒸发量的大小不仅与气象因子密切相关，而且与土壤特性有一定的影响。因为当土壤湿润时，水充满土壤孔隙，林地比草地土壤孔隙度高出7.31％，土壤含水量也相应较高；水分通过毛细管作用，不断快速地向地表运行，林地比草地毛管孔隙度高出7.63％，毛管作用相应较高；水分在地表汽化、扩散程度与林草地的土壤特性不相关，而与气象因子密切相关。当蒸发耗水使土壤含水量降低，小于毛细管水断裂含水量时，毛细管水断开，毛细管传导作用停止，林草地土壤蒸发基本相等，但是土壤水分则以薄膜水形式，由水膜厚的地方向水膜薄的地方运动。由于林地比草地土壤非毛管孔隙度高出4.29％，这种运动速度相应地较高。此时，蒸发不仅在地表进行，土壤内部水分也可汽化，并经土壤孔隙向大气扩散。当土壤含水量降低，接近凋萎系数时，土壤水分由底层向土面的薄膜运动已基本停止，地表土壤内只有气态水进行扩散，林草地的土壤蒸发都极小。从这种土壤蒸发的过程来看，虽然林地比草地土壤特性更有利于土壤蒸发，但不是主要成因，影响土壤蒸发的主要因子是林地和草地对小气象因子的不同改变，综合表现为林地年均土壤蒸发比草地反而低出80.99％的自然现象。