第1 章　降水資源和林地土壤水分

1.1 　研究區(qū)域

　　《全國(guó)林業(yè)生態(tài)建設(shè)與治理模式》將我國(guó)北部地區(qū)進(jìn)行水土流失治理的地域主要分為

3 個(gè)地帶：黃土高原向沙漠（地）過(guò)渡帶、黃土高原向青藏高原過(guò)渡帶和黃土高原丘陵溝壑

帶（國(guó)家林業(yè)局，2003） 。因此，本書(shū)在國(guó)家驗(yàn)收的國(guó)家“十一五”科技支撐專(zhuān)題“黃土高原

西部高寒區(qū)水土保持型林草植被恢復(fù)技術(shù)試驗(yàn)示范”（2006BAD03A1203）和教育部科學(xué)

技術(shù)重大研究項(xiàng)目“北方退耕還林區(qū)水土保持林植被恢復(fù)和重建技術(shù)研究”（10407）的支

撐下，分別于中國(guó)北部的內(nèi)蒙古鄂爾多斯；中國(guó)西北部的青海大通；中國(guó)中西部的山西呂

梁方山設(shè)置典型試驗(yàn)地。研究區(qū)分布情況及氣候特點(diǎn)見(jiàn)圖1-1 和表1-1 。

1.1.1 　黃土高原向沙漠（地）過(guò)渡區(qū)

以?xún)?nèi)蒙古鄂爾多斯地區(qū)代表黃土高原向沙漠（地）過(guò)渡區(qū)，研究不同退耕年限的植被

演替趨勢(shì)。

1.地理位置及行政區(qū)劃

鄂爾多斯位于37°35′24″ ～ 40°51′40″N ，106°42′40″ ～ 111°27′20″E，地處黃河中上游，

一面靠長(zhǎng)城，三面臨黃河，即黃河由西、北、東環(huán)繞，流程728km ，南臨古長(zhǎng)城。地貌由南

北向中部隆起，海拔高為1400 ～ 1700m ，向四周緩慢降低，地勢(shì)呈中西部、西北部高，東南

部即四周低，最高在西部桌子山，主峰海拔為2149m 。最低處在東部準(zhǔn)格爾旗馬柵鄉(xiāng)，海

拔為850m ，絕對(duì)高差為1299m 。

2.地質(zhì)地貌

鄂爾多斯由于受桌子山到東勝構(gòu)造隆起帶及構(gòu)造帶兩側(cè)底層下沉帶構(gòu)造地質(zhì)的作

用，鄂爾多斯宏觀地貌結(jié)構(gòu)既呈東西帶狀延伸，又呈南北帶狀排列。自南而北帶狀地貌類(lèi)

型有毛烏素沙地，準(zhǔn)格爾、東勝高平原，庫(kù)布齊沙漠和黃河沿岸沖積平原。自東而西排列

的地貌類(lèi)型有黃河谷地、準(zhǔn)格爾黃土丘陵、東勝準(zhǔn)格爾砒砂巖丘陵、東勝剝蝕丘陵、杭錦旗

高平原、桌子山前丘陵、桌子山中山地、桌子山西側(cè)丘陵及平原、黃河谷地。這一地貌結(jié)構(gòu)

既取決于內(nèi)力作用，又取決于外力的水分與風(fēng)力條件。

3.氣候

鄂爾多斯位于亞洲大陸內(nèi)部，處于東部季風(fēng)到達(dá)的邊緣地帶，終年在大陸氣團(tuán)控制之

下，氣候干燥。影響的主要環(huán)流系統(tǒng)有溫帶氣旋、反氣旋和副熱帶高壓。天氣的非周期變

化和降水的季節(jié)變化都很強(qiáng)。氣候特征為強(qiáng)大陸性、弱季風(fēng)性、干旱少雨、蒸發(fā)旺盛、寒暑

變化明顯、光能資源豐富、大風(fēng)日數(shù)和沙塵日數(shù)多（表1-2） 。

4.水文

鄂爾多斯包括在50mm 等流線以西的干旱區(qū)，徑流分布由東部的25mm 到西部減為

5mm 或者不產(chǎn)生徑流。其東部為少水帶，西部為缺水帶。鄂爾多斯的河流稀少，湖泊

較多。

（1） 地表水。黃河環(huán)該市西、北、東三面流過(guò)，流程728km ，屬過(guò)境河，磴口水文站多

年平均徑流量為306.2 億m3 ，分配給該市的水資源6.31 億m3 ，占全市水資源開(kāi)發(fā)利用

量的一半。發(fā)源于高原上的黃河支流，因高原上自桌子山到東勝有一條海拔在1500m 左

右的梁地，成為重要的分水嶺脊，諸河流呈放射狀流向四周，成為市內(nèi)外流區(qū)河流，主要分

布于北部和東部，總地區(qū)面積約32 500km2 。

（2） 地下水。鄂爾多斯高原區(qū)雖有黃河繞流其西、北、東三面，但黃河水面均低于原

面300 ～ 500m 。因此，黃河對(duì)高原潛水的形成不存在補(bǔ)給的可能。高原上地下水主要補(bǔ)

給途徑只能是大氣降水和大氣凝結(jié)水。區(qū)域性氣候條件對(duì)區(qū)域地下水的形成起重要作

用，東部地區(qū)降水條件比西部多，東部地下潛水比西部豐富。鄂爾多斯毛烏素和庫(kù)布齊兩

大沙地凝結(jié)水補(bǔ)給量為1.9 億m3 ? a- 1 （表1-3） 。

5.土壤

鄂爾多斯地帶性土壤有栗鈣土、灰鈣土、棕鈣土和灰漠土，隱域性土壤有草甸土、沼澤

土、鹽成土、風(fēng)沙土、黃綿土。

栗鈣土是發(fā)育在年降水量300 ～ 400mm ，針茅蒿屬草原植被，具有腐殖質(zhì)層、鈣積層、

鹽基飽和度大于等于50 % 和半濕潤(rùn)土壤水分狀況的土壤，一般適合旱生植物生長(zhǎng)，適當(dāng)

配置中生植物�；意}土是發(fā)育在年降水量200 ～ 300mm ，旱生叢生小禾草小半灌木植被，

具有干旱表層、鈣積層、石膏現(xiàn)象、鹽積層和干旱土壤水分狀況的土壤，適合耐旱灌木林和

耐旱牧草生長(zhǎng)。棕鈣土是發(fā)育在年降水量180 ～ 255mm ，旱生小針茅，旱生和超旱生小半

灌木植被，具有干旱表層、鈣積層、鹽積層和干旱土壤水分狀況的土壤，適宜耐旱灌木生

長(zhǎng)�；夷�土是發(fā)育在年降水量小于200mm ，旱生超旱生小半灌木、灌木植被，具礫質(zhì)砂礫

質(zhì)干旱表層、石膏現(xiàn)象、鹽積層、堿積現(xiàn)象和干旱土壤水分狀況的土壤。草甸土和沼澤土

是發(fā)育在地下水位1.5 ～ 2.0m 或地表積水的低洼地區(qū)，地勢(shì)比較平坦，土層深厚，有機(jī)質(zhì)

含量高，礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)豐富，潛在肥力高。鹽成土是發(fā)育在地下水位高、地形低洼、地下水徑流

補(bǔ)償，地下水礦化度大于0.5g ? L- 1 的條件下，具有鹽積層和堿積層的土壤。風(fēng)沙土和黃

綿土是只有弱度發(fā)育或沒(méi)有土層分化，不具有供鑒別土壤診斷層和診斷特性的土壤。

6.植被

鄂爾多斯屬于干旱、半干旱氣候類(lèi)型，草原植物得以廣泛發(fā)育，荒漠植物僅分布在西

北部強(qiáng)干旱荒漠地帶，天然林只在東南部有小面積殘存。地帶性植被有草原、荒漠草原與

草原化荒漠，隱域性植被有草甸、沼澤、鹽生和沙生植被類(lèi)型。地帶性植被因同處溫帶范

圍，緯向分異不明顯，但濕潤(rùn)度的徑向判別較大，影響到植被類(lèi)型，東西帶狀分異明顯。自

東而西出現(xiàn)草原、荒漠草原和草原化荒漠3 個(gè)植被類(lèi)型空間分異更替帶。

1.1.2 　黃土高原向青藏高原過(guò)渡帶

黃土高原向青藏高原過(guò)渡地帶退耕林地進(jìn)行植被調(diào)查主要是對(duì)青海大通地區(qū)。高寒

退耕地類(lèi)中，此試驗(yàn)地為退耕還林時(shí)間久、保存最完整的人工林地。

1.地理位置及行政歸屬

大通位于青海東部，地處祁連山地與黃土高原的過(guò)渡地帶，為青海西寧屬縣。位于

100°51′ ～ 101°56′E 、36°43′ ～ 37°23′N(xiāo) ，海拔2280 ～4622m（常國(guó)梁，2005）。

2.地質(zhì)地貌

大通境內(nèi)的土質(zhì)，多系巖石的黃土結(jié)構(gòu)。按地區(qū)和地質(zhì)不同，可分為大坂山、娘娘山、

河谷地、黃土區(qū)及礦藏區(qū)等類(lèi)型。大通三面環(huán)山，北有大坂山，西有娘娘山，東北有蘭雀

山，中南部為盆地，西北窄、高，東南寬、低。全境山巒重疊，溝壑縱橫，地形復(fù)雜。海拔

2280 ～ 4622m ，最低處與最高處相對(duì)高差達(dá)2342m 。

因海拔、氣候、植被、土壤和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)的不同，全境分為河谷階地（川水） 、高原丘

陵地（淺山）和中高山（腦山）3 個(gè)地區(qū)。

（1） 河谷階地。主要由北川河及其支流寶庫(kù)河、黑林河和東峽河兩岸河谷階地組成，

橋頭以北河谷較窄，以南較寬；多為1 ～ 4 級(jí)階地，海拔2280 ～ 2600m 。主要土壤為灌溉栗

鈣土，河床附近分布著墊淤土及零星分布著沼澤土。氣候溫暖，土地平坦，土壤較肥沃，灌

溉方便，為大通農(nóng)作物穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)區(qū)。

（2） 高原丘陵地。高原丘陵地為河谷階地往上的黃土丘陵第四副區(qū)，主要分布在縣

境中部和南部，海拔2400 ～ 2750m 。主要土壤為山地栗鈣土。氣候干旱，溝壑縱橫，山高

坡陡，植被稀少，土壤貧瘠，水土流失嚴(yán)重。

（3） 中山和高山區(qū)。中山和高山區(qū)為縣境東、西、北三面地勢(shì)較高的地區(qū)。陰濕多

雨，氣候冷涼，無(wú)霜期短。海拔2700 ～ 3800m 。土壤主要是山地黑鈣土、山地棕褐土、高山

草旬土及高山石質(zhì)土。多為草甸草原和灌叢草原，為主要放牧區(qū)。海拔3800m 以上的地

區(qū)，多為裸露的石山，目前尚未被利用。

3.氣候

大通地處中緯度地區(qū)，深居內(nèi)陸，海拔高，受海洋影響微弱，屬大陸性氣候，主要特征

有以下幾點(diǎn)。

（1） 日照。大通雖地處暖溫帶，但由于地勢(shì)高聳，空氣稀薄，干燥少云，太陽(yáng)輻射透過(guò)

大氣層的距離較短，被大氣層所反射和吸收的部分比較少，而到達(dá)地面的部分相對(duì)增多，

因而日射強(qiáng)烈。年總輻射量高達(dá)137 ～ 147kcal① ? cm- 2 ，生理輻射量為67.4 ～

72.4kcal ? cm- 2 。太陽(yáng)輻射量地理分布總趨勢(shì)是由東南向西北逐漸增大。全縣年平均日

照時(shí)數(shù)為2605h 。春、夏、秋、冬各季日照時(shí)數(shù)分別占年日照時(shí)數(shù)的25.7 % 、25.8 % 、

23.5 % 、25.0 % 。植物生長(zhǎng)旺季的4 ～ 8 月日照時(shí)數(shù)長(zhǎng)，占年總?cè)照諘r(shí)數(shù)的43.1 % ，每天

平均為7.2 ～ 7.5h 。

（2） 氣溫。大通氣溫垂直分布明顯。熱量水平較低，晝夜溫差大。受海拔和地形影

響，各地氣溫差異懸殊，年平均氣溫由東南5 ℃ 左右下降到西北角的- 6 ℃ 左右，全縣年平

均氣溫2.8 ℃ �？h氣象站在橋頭鎮(zhèn)的資料（1961 ～ 1985 年）表明，年內(nèi)最熱月為6 月、7

月、8 月，一般7 月氣溫最高，平均為13.9 ℃ ；最冷季節(jié)在12 月、1 月、2 月，一般1 月氣溫

最低，平均為- 11.2 ℃ 。氣溫平均年較差為25.3 ℃ 。年內(nèi)無(wú)霜期一般為70 ～ 120d 。

（3） 降水。大通在青海為降水次數(shù)較多的地區(qū)。多年平均降水量為508mm ，降水的

季節(jié)分配很不均勻。降水量顯著集中在暖季，春季（3 ～ 5 月）占年總量的19 % ，夏季（6 ～ 8

月）占55 % ，秋季（9 ～ 11 月）占24 % ，冬季（12 ～ 2 月）占2 % 。全年最多降水月為7 月、8

月，一般月降水量在100mm 左右；最少月為12 月、1 月，一般月降水量?jī)H為1 ～ 3mm 。大

通植物生長(zhǎng)期（4 ～ 9 月）降水量約占全年的87 % ，達(dá)400 ～ 600mm 。這期間溫度較高，植

物耗水高，雨熱基本同季，對(duì)植物生長(zhǎng)較為有利。但4 ～ 6 月降水只占年總量的29 % ，而

7 ～ 9 月占年總量的58 % ，明顯地表現(xiàn)為前期偏少、后期偏多，加之降水的年際變化大，年

際、月際降水量很不穩(wěn)定。

降水日數(shù)多、降水強(qiáng)度小和夜雨多是該區(qū)降水的另一特點(diǎn)。城關(guān)地區(qū)平均年降水日

數(shù)為127.8d ，月平均降水強(qiáng)度以雨季的7 月、8 月、9 月最大，特別是8 月份，平均每日達(dá)

6.5mm ；冬季最少，平均每日僅0.5 ～ 0.8mm 。降水量達(dá)10mm 以上的日數(shù)平均為

13.7d ，僅占全年降水日數(shù)的10.7 % ，即小于10mm 的降水日數(shù)占全年降水日數(shù)的

89.3 % 。降水強(qiáng)度小，可使雨水緩慢地滲入土壤中，減少了地表徑流和水土流失。城關(guān)地

區(qū)降水量達(dá)25mm 以上的降水日數(shù)多，多年平均只1.8d ，多出現(xiàn)在7 月和8 月。年平均

蒸發(fā)總量為1290mm ，月平均蒸發(fā)量為107.5mm 。

4.水文

大通河流屬湟水河支流北川河水系，水力資源豐富。北川河的主要支流有寶庫(kù)河、黑

林河和東峽河，均發(fā)源于大坂山，主流由北向南注入湟水河。大小溝岔密布，具有明顯的

山區(qū)河流的特點(diǎn)：河床切割深，坡降大，水流急，冰期長(zhǎng)（11 月中旬～ 3 月上旬） ，水溫低（年

平均水溫5 ℃ ） ；河床沖淤?lài)?yán)重，主流搖擺不定，多有分岔，尤以下游更為突出，以至形成大

片砂卵石荒灘。主要河流上游降水量多，氣溫低，蒸發(fā)量不大，較易產(chǎn)生徑流。河川徑流

由降水補(bǔ)給量占48.5 % ，由地下水補(bǔ)給量占51.5 % 。

全縣具有多年平均自產(chǎn)地表水量6.96 億m3 。徑流的年內(nèi)變化隨降水而變，7 ～ 10

月汛期流量占全年的57.6 % ～ 60.0 % ，每年2 月流量最小，8 月最大，兩者相差7 ～ 10 倍，

變化懸殊。

5.土壤

大通境內(nèi)共有8 個(gè)土類(lèi)，18 個(gè)亞類(lèi)，22 個(gè)土屬，38 個(gè)土種。土壤垂直分布比較明顯。

各土類(lèi)分布及形成情況如下。

（1） 高山石質(zhì)土。高山石質(zhì)土分布在大通境內(nèi)大坂山及西部娘娘山，海拔在4000m

以上的巖峰嶺脊及其周?chē)�的坡地上，面積約3.48 萬(wàn)hm2 ，占總土地面積的11.26 % 。

（2） 高山草甸土。高山草甸土分布在大坂山、娘娘山一帶，海拔3600 ～ 4000m ，上接

高山石質(zhì)土，下接山地棕褐土或山地黑鈣土。主要分布在寶庫(kù)、青山、青林、樺林、向化、遜

讓、極樂(lè)和良教等鄉(xiāng)山坡的上、中部，面積約5.39 萬(wàn)hm2 ，占總土地面積的17.44 % 。

（3） 山地棕褐土。山地棕褐土又名黑褐色森林土或褐色森林土，是半干旱地區(qū)山地

垂直帶形成的森林土壤，主要分布在東峽、娘娘山和寶庫(kù)溝3 個(gè)地區(qū)，多在海拔2700 ～

3200m 的陰山或半陰山。一般在山坡的中、下部，面積約11.54 萬(wàn)hm2 ，占總土地面積

的2.49 % 。

（4） 黑鈣土。黑鈣土是大通腦山地區(qū)的主要土壤，分布在海拔2750 ～ 3600m 的大坂

山和娘娘山一帶，面積較大，約22 564 萬(wàn)hm2 ，占總土地面積的48.68 % 。

（5） 栗鈣土。栗鈣土廣泛分布在淺山和川水地區(qū)，海拔2280 ～ 2700m 。淺山的旱作

土壤，群眾多稱(chēng)為黃土、白土；川水灌溉土壤，群眾稱(chēng)為麻土，土層較厚，土性綿散，色澤灰

黃或淺黃。

（6） 潮砂土。潮砂土是在靠近河谷兩旁的河漫灘或一級(jí)階地河流總積物上，受地下

水活動(dòng)的影響，經(jīng)過(guò)翻耕熟化而成的土壤，當(dāng)?shù)厝罕姺Q(chēng)為下潮地、河灘地。土壤質(zhì)地較輕，