土壤水分值數量化的方法
目前國內外對造林立地質量的定量評價均基于有林地。用林地上層木樹高評價有林地和預測宜林地生產潛力。這對一些有林地區是可行的，而在少林或無林地區則無法應用。植被稀少的呂梁黃土丘陵區就無法應用。隨著生產技術和科學技術的發展，對過去以環境因子定性評價立地質量的方法已不能滿足林業現代化的需要，有必要提出一種能夠體現黃土丘陵區自然特點的造林立地評價及立地分類方法。研究人員使用多點土壤水分監測系統對林地土壤水分進行監測研究，研究結果表明，土壤水分數量化方法是一個比較好的造林立地評價及立地分類方法。
1 土壤水分數量化方法原理
光、熱、水、養是植物的基本生活因子，在進行造林立地質量評價時必須從這些基本生活因子出發，找出影響造林成活、林木生長的主導因子。黃土丘陵區深厚疏松的黃土母質上發育的地帶性土壤有灰鈣土類、黑壚土類、褐土類。它們具有一定的地帶性。但由于丘陵區多年的植被破壞和反復耕墾，水土流失加劇，現有的各類土壤已極少見到原始的地帶土壤特征。而現在其所具有的土壤物理化學性質則基本由下層的黃土母質的性質反映出來。故土壤養分的差異不顯著。因此在該分布區內不同立地條件的差異用土壤養分就無法體現。再從光、熱因子來說，太陽的輻射資源豐富，年輻射量大，光熱條件能滿足林木生長的需要。該地區由于各種條件影響，生態條件惡化，長期受到干旱威脅，土壤水分便成為植物生長的限制因子。
呂梁地區黃土丘陵區的土壤水分主要來源于天然降水，但由于坡向、地形部位、坡度等因素的影響，使得造林地塊上承受到的雨量和轉變成土壤水分的雨量出現較大的差別。這就是說導致土壤水分狀況明顯差異的主導因素是地形因子，地形因素對降水及光、熱起了再分配作用。這種再分配作用使局部地域形成小氣候條件，進而決定了植物的生長。大量調查資料表明，由于地形因素造成的土壤含水量的明顯差異往往與林木生長的差異性相一致，所以這種差異基本上反映了黃土母質上不同立地性質的差異。大量論據證明，土壤水分是黃土母質上影響林木生長的主導因子。土壤水分又可以由地形因素直觀地表示。因此，本文把土壤水分含量作為基準變量，而把反映土壤水分狀況變化的地形因子作為自變量，進行了土壤水分的數量化分析。
2 土壤水分值的調查方法
土壤水分是一個不斷變化的數值。面對這一變量應根據其變化狀況，找出相對穩定的規律，即找出土壤水分測定的時期和方法。
2.1 采樣時間的選擇
呂梁地區黃土丘陵區土壤水分的年變化大致分為四個時期：冬季土壤水分凝聚期（12月—翌年2月）；春末夏初土壤水分強烈喪失期（3月—6月）；雨季土壤水分補充積聚期（7月—9月）；秋末冬初土壤水分緩慢蒸發期（10月—11月）。春末夏初氣溫、地溫迅速提高，降雨稀少，土壤水分喪失強烈，坡向、土壤、植被等環境因子對土壤水分的變化影響最為明顯。正值春季造林及樹木生長時期，此時土壤含水量的多少顯得尤為重要。突出地表現為直接影響造林的成活及樹木的生長，因此更能體現立地優劣。這時測定土壤含水量對于指導當年的造林生產，就更具有實際意義。
2.2 采樣深度的確定
研究試驗發現土壤水分雖然處于動態變化之中，但土壤剖面上不同的層次，其變化速率卻差異較大，0 cm～20 cm土層由于直接受外界條件影響，所以變化幅度較大；而20 cm～60 cm土層水分處于相對穩定狀態。這是因為0 cm～20 cm的干土層對少量降雨有“緩沖吸收”作用；另一方面土壤水分蒸發速率只有在剛降雨過后是相當高的。當地表一旦變干時，蒸發速率就急驟下降。干燥的土層即使只有1 mm～2 mm,也能夠顯著地降低土壤的蒸發速率。
據觀察，雨后（降雨24.8 mm）坡坎塌方的濕潤峰立即停止，說明濕潤峰并非無止境地向下滲移。坡向不同，濕潤峰的深度差異顯著，表現了立地因子對它的制約。對雨后和雨前30 cm深處土壤含水量進行分析，差異不顯著，說明了少量降雨對深層土壤含水量影響不大。
綜上所述在干旱的黃土高原地區的干旱季節（3月—6月）土壤水分在垂直深度上有一相對穩定層（20 cm～60 cm）。這就為在短期內土壤水分測定的采樣工作提供了可能。
采樣工作在標準地內進行，共設10個標準地，每塊標準地面積約0.04 hm2,在標準地內避開人為干擾和動物洞穴選挖土壤剖面三個。迅速選取20 cm～60 cm深處土樣20 g～50 g,并對立地因子進行調查記錄。
3 造林立地評價及分類
3.1 土壤水分數量化分析
把10個標準地的調查數據歸類，應用數量化理論Ⅰ方法建立數學模型如下：
以土壤水分含量作基準變量，地形因子為自變量，建立預測方程。將預測方程變換為表1,即為土壤水分數量化立地質量得分表（見表1）。
為了便于評價宜林地的立地質量，在得分表的基礎上再編制數量化立地質量等級表，即為ki列中各類目得分值代表和的極差（最大代數和最小代數和）四等分。將其值由最大到最小組合為四個數值范圍，即為四個立地質量等級。
表1 離石市茂塌溝小流域宜林地土壤水分數量化立地質量得分
以表1和表2可估測無林地上任何一個小班的立地質量，如調查得到某一小班因子是：陽坡、下部、植被蓋度0.5～0.7,坡度<15°、褐土、海拔高度1 300 m。查表1累加各類目得分值得23.00。再查表2可知其立地質量等級為Ⅲ，立地評價為“中”。最后根據適生樹種就可確定相應的營造樹種。如將立地類型與土壤水分狀況結合在一起，在生產中的應用效果就會更佳。
應用表1可查出某一地塊在一般情況下的土壤含水率，但是必須在當年求一個常數值。即在當年的3月—6月份選10塊～30塊標準地測定土壤絕對含水率，并以立地因子查表1得出各標準地在1994年的土壤絕對含水率，求兩者之差值。然后將這些標準地的差值平均，就得出一個常數值，這樣使用表1每查一塊標準地的得分值，再加常數值，就是這塊標準地當年3月—6月份的土壤絕對含水率。知道了當年3月—6月份的土壤絕對含水率后，就可結合樹種的生物學、生態學特征來考慮選擇合適的造林樹種和造林技術。
表2 離石市造林地質量等級
3.2 造林立地分類以項目作為分類性狀，類目作為性狀狀態，得分值作為性狀狀態編碼值，采用Fuzzy聚類分析法，對柳林縣韋遠溝流域用土壤水含量作數量指標進行造林立地分類，結果見表3。
善生活氣息，以綠化帶分隔工作區和生活區。周圍進行美化標志與遮蔭設計。
主要設計30%的綠地部分，其中植樹率為建筑面積的20%左右。
綠化設計可結合園林構造物，采用雕塑、水池、山石、人行道、廣場、涼亭、庭園燈、花池、支柱、柵欄、欄架、長凳、景桌、垃圾箱等，滿足綠化的各項功能。
收費站以擺放盆景、盆花為主。接近收費站1 km～2 km選擇與一般路段不同的品種，增加花灌木的比例。
表3 柳林縣韋元溝流域造林立地分類