辽河源典型森林类型的土壤水文效应

[目的]研究辽河源地区典型森林类型林下土壤的水文效应,为辽河源森林生态系统健康的监测和评价提供理论佐证。[方法]选取典型森林类型,采用不同入渗模型拟合各森林类型土壤的入渗过程。[结果](1)土壤容重变化范围为1.21~1.56g/cm3,油松中龄林最大,山杨成熟林最小;土壤总孔隙度变化范围为41.26%~54.38%,山杨成熟林最大,油松中龄林最小;(2)山杨成熟林土壤蓄水能力最强,为1 087.56t/hm2;油松中龄林土壤蓄水能力最小,为825.17t/hm2;(3)山杨成熟林稳渗速率最大,为1.33mm/min;(4)霍顿(Horton)入渗模型和菲利普(Philip)入渗模型能较好地反映各森林群落土壤入渗过程,但通用幂函数模型拟合结果较差。[结论]不同森林类型土壤均表现出随着土层深度的增加容重逐渐增加的现象,阔叶林林下土壤蓄水能力要强于针叶林,通过比较认为可以利用霍顿(Horton)模型作为研究该区森林土壤水文功能的重要手段。     

若尔盖湿地土壤入渗性能及其影响因素

采集若尔盖湿地土壤退化过程中4种典型土壤(泥炭土、沼泽土、草甸土、风沙土)进行了室内模拟分析,采用双环入渗法研究若尔盖湿地土壤退化过程中土壤入渗性能及其影响因素。结果表明:(1)土壤有机碳、含水量、毛管孔隙度、1～0.05 mm颗粒组成、5 mm、2 mm和0.25 mm水稳性团聚体随着土层深度的增加呈逐渐降低趋势,而土壤容重、非毛管孔隙度和0.01 mm颗粒组成随着土层深度的增加呈逐渐增加趋势。(2)不同土壤类型土壤入渗过程差异明显,入渗速率在开始阶段陡降,随着时间的推移,下降幅度逐渐减小,最后达到稳渗;泥炭土达稳定入渗的时间最长,达130 min;风沙土达到稳渗的时间最短,仅为80 min。(3)土壤入渗特征为泥炭土沼泽土草甸土风沙土,不同土层土壤初始入渗率、稳定入渗率、平均渗透率和渗透总量均随着土层深度的增加而降低。(4)采用的3种公式都能较好地模拟出降雨向土壤中入渗的过程,但从相关系数r绝对值来看,考斯加可夫公式拟合效果较菲利普入渗公式和霍顿公式好。(5)相关性分析表明,土壤有机碳含量、含水量、毛管孔隙度和5 mm水稳性团聚体与土壤渗透性能呈显著正相关(p0.05)。结合主成分方差贡献率与影响因子负荷量绝对值大小,经过分析影响入渗的主要因子是有机碳、含水量、毛管孔隙度、5 mm水稳性大团聚体。综合分析表明:若尔盖湿地泥炭土于土壤侵蚀的防治具有一定的积极效应。     

土地利用及其变化对洮儿河流域中上游地区非点源污染的影响

为了评价老秃顶子自然保护区不同森林类型土壤水源涵养功能,对区内5种植被类型的土壤贮水能力与入渗特征进行了研究。结果表明,不同林型0—40cm土壤容重均值为0.76～1.71g/cm3,非毛管孔隙度均值为8.15%～22.07%,毛管孔隙度均值为27.60%～53.28%,灌木林、岳桦林、杂木林等天然次生林的土壤孔隙状况要好于落叶松人工林和红松人工林;不同林型0—40cm土壤的蓄水容量为1 429.8～2 834.3t/hm2,有效蓄容为325.9～882.7t/hm2,毛管持水量为1 103.8～2 131.0t/hm2,天然次生林土壤贮水能力相对较强;不同林型0—20cm土壤初渗率介于0.28～21.1mm/min之间,20—40cm土壤初渗率介于0.07～6.7mm/min之间,不同林型0—20cm土层稳渗率介于0.14～8.3mm/min之间,20—40cm土层稳渗率介于0.05～2.0mm/min之间,初渗率和稳渗率均表现为天然次生林高于人工林;土壤入渗速率与入渗时间存在良好的幂函数关系。     

北京山区典型森林生态系统土壤水文特征研究

对北京山区4种典型森林生态系统的土壤水文特征进行了研究。结果表明,除侧柏外,研究区各林分土壤容重都随土层深度增加而增加,土壤总孔隙度和毛管空隙度都随土层深度增加而减小,而非毛管空隙度变化没有普遍规律性。不同林分各层次土壤水势都随土壤含水率的增加而降低,100kPa为土壤水分特征曲线的临界值。土壤入渗的瞬变阶段发生在0～5min,渐变阶段发生在5～60min,稳定阶段发生在60min以后,针叶林的土壤渗透能力要明显高于阔叶林。用双环入渗法得出的土壤入渗过程用蒋定生公式拟合的效果最佳。     

小兴安岭南麓典型森林类型的土壤水文功能研究

通过测定土壤水文物理性质、持水及渗透性能,分析了小兴安岭南麓典型森林土壤的持水、蓄水和渗透能力,并利用Kostiakov方程、Horton方程和Philip方程模拟了土壤入渗过程。结果表明:该区森林土壤容重介于0.45~1.52g/cm3之间;不同植被类型饱和含水率为28.73%~177.32%,毛管含水率25.26~156.84%,自然含水率13.91%~119.18%,随着土层深度加厚,三者具有明显减小趋势;土壤最大持水量范围为282.88~341.41mm,有效持水量为27.88~61.13mm,涵蓄降水能力为165.98~197.37mm(除人工兴安落叶松林为76.32mm以外);各植被类型土壤初渗速率和稳渗速率最大值在0—10cm或10—20cm土层,平均值分别为11.92 mm/min和2.78 mm/min,二者最小值在不同的植被类型下出现的土层不同,平均值分别为2.19mm/min和0.66mm/min;从土壤的入渗过程模拟看,Horton方程的模拟效果较好。     

不同亚高山草甸群落类型的土壤入渗特征及影响因素

对卧龙自然保护区不同海拔高度的典型亚高山草甸群落类型(嵩草草甸、狼毒草甸、糙野青茅草甸)的土壤入渗性能进行了对比研究。结果表明,亚高山草甸土壤入渗过程总体上可分为3个阶段,即入渗瞬变阶段(0—5 min)、入渗渐变阶段(5—30min)和稳定入渗阶段(30min后)。在入渗瞬变阶段和渐变阶段,不同群落类型的入渗速率表现为嵩草草甸狼毒草甸糙野青茅草甸。另外,在嵩草草甸的研究表明,随着土层深度增加,土壤入渗速率呈现逐渐递减的趋势。分别运用Philip、蒋定生、Horton、Kostiakov 4种模型拟合了不同亚高山草甸群落类型的土壤入渗过程,表明Horton模型的拟合精度最高。相关分析表明,亚高山草甸土壤稳渗速率与土壤容重存在极显著负相关关系,而与土壤总孔隙度、非毛管孔隙度、土壤通气度以及单位面积的地上部分生物量均呈极显著正相关关系。     

太行山低山丘陵区不同植被类型土壤渗透特性及影响因素

为了探讨太行山低山丘陵区不同植被恢复类型土壤水分入渗规律及影响因素,采用双环刀入渗法和相关分析、典型相关分析方法,研究了该区域不同植被群落表层土壤的入渗特性,对土壤入渗过程进行模拟,并深入探讨了土壤入渗的影响因素。结果表明:（1）从裸地、草地、灌草地、灌丛到乔灌林地,土壤渗透性能不断增加;不同植被类型0—10 cm层土壤渗透速率大于10—20 cm层土壤渗透速率;土壤初渗速率和稳渗速率最大值均出现在侧柏林地,分别为5.96 mm/min和4.76 mm/min。（2）土壤入渗模型拟合结果表明Philip入渗模型对不同植被类型土壤入渗过程拟合效果最好,Kostiakov入渗模型拟合效果次之,Horton入渗模型拟合效果最差,不适合用于描述该区域土壤入渗特征。（3）土壤渗透特性指标与土壤容重、总孔隙度、有机质质量分数、根质量密度、根体积密度、根平均直径存在显著相关关系（p < 0.05）;土壤理化性质指标和根系结构指标中对土壤渗透性能产生影响作用最大的分别是总孔隙度和根平均直径,典型相关负荷量分别为1.299,1.084。     

黄河三角洲退化刺槐林地的土壤水分生态特征

为揭示黄河三角洲人工刺槐林的退化机理及其土壤水分生态特征对退化程度的响应关系,采用野外典型抽样调查分析和室内分析测定相结合的方法,在黄河三角洲地区研究了退化刺槐林地土壤水文物理性状、土壤入渗特性及土壤贮水性能的差异。结果表明,随着刺槐林退化程度的加剧,林地土壤的容重增加,而土壤有机质、孔隙度和孔隙比等表征土壤水文物理性质的指标明显降低,0—20cm土层土壤指标状况好于20—40cm土层。轻度、中度、重度退化刺槐林地的土壤容重与未退化相比分别增加了3.68%,9.56%,14.71%;总孔隙度降低2.38%,4.86%,9.57%。Horton模型比较适合描述退化刺槐林地土壤水分入渗过程,随着退化程度的加剧,初渗率和稳渗率均表现出降低趋势。轻度、中度、重度退化类型下的稳渗速率值分别比未退化(4.02mm/min)下降了25.62%,55.47%,85.07%。刺槐林地土壤吸持、滞留贮水量、土壤涵蓄降水量、有效涵蓄量也表现出降低趋势,0—20cm土层的贮水性能均强于20—40cm土层,轻度、中度、重度退化类型下的40cm土层土壤饱和贮水量分别比未退化(195.78mm)下降了2.37%,4.85%和9.56%。     

植被恢复模式对黑土贮水性能及水分入渗特征的影响

采用双环法对黑龙江省克山农场5种主要的人工林植被类型(水曲柳林、樟子松林、落叶松林、美青杨林和水曲柳落叶松混交林)土壤的贮水性能和渗透特征进行了对比研究。研究结果表明:所研究的5种林地土壤1 m土层范围内饱和贮水量在5 347.01~5 762.91 t/hm2之间,水曲柳和落叶松林地最大,其它3种林地间则差异较小;滞留贮水量在543.43~916.13 t/hm2之间,从大到小的顺序依次为落叶松林>水落混交林>美青杨林>水曲柳林>樟子松林;初渗速率的变化范围为14~33 mm/min,水落混交林最高,依次分别为落叶松林、美青杨林、水曲柳林、樟子松林;稳渗速率在1~8 mm/min之间;30 min累计入渗量水落混交林和美青杨树林地要远高于其它林地,水曲柳和落叶松林地次之,樟子松林地最小。采用的4种入渗模型都能较好地反映各种林分土壤的入渗过程,平均相关系数r在0.927 2~0.953 6之间,而考斯加可夫模型和Philip模型的拟合值更接近于实测值,更适用于描述本研究区森林植被下的土壤入渗特征。     

岩溶槽谷区不同土地利用方式土壤入渗规律研究

在保持原状土条件下,采用张力人渗仪(盘径d=20 cm,负压h0=-5 cm)对重庆市青木关典型岩溶槽谷区不同土地利用类型土壤渗透性进行了研究.结果表明,在试验条件下,不同土地利用类型土壤渗透性存在明显差别.以旱地土壤渗透性能最好,而荒地较差.旱地非饱和导水率、稳定入渗率、累积入渗量随土层深度加深而减小.而林地各项入渗指标却随土层深度的加深而增加.荒地15-30 cm层非饱和导水率、稳定入渗率、累积人渗量均较30-45 cm层低.土壤容重,孔隙度与土壤人渗性能关系密切,而初始含水量仅与初始入渗率有关,其相关系数为-0.825**.各土地利用类型入渗过程的模拟结果表明,Kostialov水分入渗模型对所研究区不同土地利用类型土壤水分拟合度较好,拟合度约为0.765,对该区研究土壤水分入渗过程具有良好的适用性.     

岩溶坡地不同利用类型土壤入渗性能及其影响因素

为了探讨岩溶坡地不同土地利用类型土壤入渗性能差异及其影响因素,该文利用环刀法测定了不同利用类型石灰岩土壤的入渗过程曲线,并分析了孔隙状况、颗粒组成和土壤结构等对入渗的影响。结果表明：土地利用类型对岩溶坡地土壤入渗性能影响较大,初始入渗速率和稳定入渗速率均表现为灌丛＞果园＞草地＞旱地。灌丛地表下层（＞15～30 cm）平均稳定入渗速率8.11 mm/min,最小值4.22 mm/min;旱地地表下层平均稳定入渗速率0.46 mm/min,最小值仅0.13 mm/min。旱地表层以下存在显著的入渗阻滞层。岩溶坡地土壤入渗性能与有机质、水稳性团聚体和孔隙度有显著相关性。非毛管孔隙在入渗初期的作用大于后期,＞0.25 mm水稳性团聚体含量是影响稳定入渗速率的重要因素。该文为进一步研究岩溶坡地旱涝灾害、水土保持和水资源开发利用等提供了理论依据。     

三峡库区主要森林植被类型土壤渗透性能研究

对三峡库区11种主要森林植被类型114块临时样地土壤渗透指标及物理性质进行测定和比较。结果表明:(1)各森林植被类型林地A层土壤渗透速率和孔隙度均高于B层,土壤渗透速率与土壤孔隙度之间存在显著相关关系。(2)不同森林植被类型林地各层次土壤稳渗速率存在差异。常绿阔叶林地各层土壤的稳渗速率最高,A、B层分别达到8.72 mm/min,8.52 mm/min,其后依次为杉木林、针叶混交林等,马尾松林最低,A、B层分别仅为2.22 mm/min和1.13 mm/min。(3)不同土壤种类的相同层次土壤稳渗速率存在显著差异,紫色土稳渗速率最高,A,B层分别为6.48 mm/min,3.25 mm/min,其后为山地棕壤、山地黄棕壤,最低为山地黄壤,其A、B层稳渗速率分别为1.98 mm/min,1.65 mm/min。(4)砂土A、B层均具有最高的非毛管孔隙,分别达到10.54%,8.28%,其稳渗速率均为最高,A、B层稳渗速率分别为7.16 mm/min,5.66 mm/min,显著高于其他质地土壤。(5)森林土壤的渗透特性和孔隙度受植被、土壤种类及质地等多种因素的影响,建立了利用多指标进行林地土壤渗透速度和孔隙度预测的多元线性模型。研究结果可为探讨森林对流域水文过程的调节机制及科学评价三峡库区森林植被水源涵养功能奠定基础。     

滇池流域不同植被覆盖土壤的入渗特征及其影响因素

为掌握滇中高原滇池流域周边不同植被覆盖类型对土壤入渗性能的影响,选用双环入渗法探究土壤入渗特性。以滇池流域典型植被覆盖类型(华山松+云南油杉混交林、云南松纯林、旱冬瓜+麻栎混交林、桉树人工林、灌木林)为研究对象,通过野外调查和试验测定,揭示土壤入渗特性及影响入渗的特征因子。结果表明:(1)华山松+云南油杉混交林与云南松纯林、旱冬瓜+麻栎混交林、桉树人工林、灌木林相比,[JP]土壤容重最小,有机质含量最高,水稳性团聚体最多,孔隙度和非毛管孔隙度比例明显优于其他林地。(2)5种植被覆盖类型下入渗性能有明显差别,具体入渗性能表征为华山松+云南油杉混交林＞旱冬瓜+麻栎混交林＞灌木林＞云南松纯林＞桉树人工林。(3)选择Kostiakov公式、Horton公式、Philip公式,模拟5种典型植被类型覆盖下林地土壤入渗过程,Philip模型对滇池流域土壤入渗过程的拟合效果最佳。(4)5种典型植被类型覆盖下,林地土壤入渗特征与土壤容重均呈显著负相关(P＜0.05),初始入渗速率与非毛管孔隙度、＞5 mm水稳性团聚体、＞2 mm水稳性团聚体均呈极显著正相关(P＜0.01);土壤入渗的5个主要影响因子为＞2 mm水稳性团聚体、＞5 mm水稳性团聚体、容重、有机质、非毛管孔隙度。研究结果为该研究区水土流失治理和土壤侵蚀防治提供基础依据。     

不同林分类型土壤理化特征及其对土壤入渗过程的影响

利用双环入渗法对黄土残塬沟壑区主要林分类型（刺槐林、油松林、刺槐×油松混交林、山杨栎类天然次生林）进行土壤入渗试验,分析4种林分类型土壤理化特征及其对土壤入渗过程的影响。结果表明：（1）研究区不同林分类型土壤理化特征存在一定差异,山杨栎类天然次生林的土壤理化性质总体最好,刺槐×油松混交林优于刺槐林和油松林;（2）0~90 min测试时间内,不同林分类型的土壤入渗速率随时间的变化规律均表现为迅速递减（0~5 min）、逐渐递减（5~60 min）和趋于稳定（60~90 min）的过程;4种林分的土壤初始入渗速率、稳定入渗速率和平均入渗速率由大到小依次为山杨栎类天然次生林、刺槐×油松混交林、刺槐林、油松林;（3）4种常见土壤入渗模型（Kostiakov模型、Horton模型、Philip模型和通用经验模型）中,通用经验模型对研究区不同林分类型土壤入渗过程拟合效果最好,拟合精度均在0.990以上;（4）相关性分析结果表明,不同林分类型的土壤入渗指标与土壤容重呈现极显著负相关（P<0.01）,与非毛管孔隙度、> 0.25 mm水稳性团聚体含量、砂粒含量以及有机质含量呈现极显著正相关（P<0.01）;通过通径分析并计算主要影响因子的决定系数表明,对土壤初始入渗速率影响程度最大的因子是土壤容重（0.309）,对土壤稳定入渗速率影响程度最大的因子是>0.25 mm水稳性团聚体含量（0.251）,对土壤平均入渗速率影响程度最大的因子是有机质（0.408）。研究结果为研究区营造水土保持林树种的选择与水土保持功能评价提供一定参考。     

太岳山不同郁闭度油松人工林枯落物及土壤水文效应

通过定位试验结合室内测定的方法,研究了山西太岳山不同郁闭度油松人工林枯落物及土壤水文效应。结果表明:(1)不同郁闭度林分枯落物储量变化范围为7.43~10.86t/hm2,随郁闭度增加枯落物储量增加;最大持水率变化范围为276.54%~311.33%,最大持水深为8.02~14.34mm,表现为(按郁闭度排序):0.70.60.80.5,郁闭度为0.7林分的枯落物持水效果最好;枯落物未分解层和半分解层持水量与浸泡时间呈明显对数关系(R0.87),持水速率与浸泡时间呈明显幂函数关系(R0.94)。(2)不同郁闭度林分土壤容重变化范围为1.36~1.49g/cm3,总孔隙度均值变化范围为44.71%~48.75%,有效持水量变化范围为395.33~831.00t/hm2,表现为(按郁闭度排序):0.60.70.50.8;稳渗速率变化范围为1.00~3.47mm/min。     

重庆市四面山人工林土壤持水与入渗特性

通过土壤持水量和水分入渗速率的测定,对重庆市四面山4种人工林(杉木×马尾松针叶林、石栎×木荷×香樟×枫香阔叶林、石栎×木荷阔叶林、杉木×马尾松×木荷针阔林)土壤层的水文特征进行分析评价.结果表明,针阔混交林土壤饱和持水量最高,为314.98 mm;阔叶林其次,为301.26 mm与290.26 mm;针叶林最小,为237.94 mm.分别较荒地高44.93%,38.61%,33.72%和9.48%.石栎×木荷阔叶林土壤水分入渗速率最快,初渗速率为25.35 mm/min,稳渗速率为3.97 mm/min,平均入渗速率为5.48 m/min.灰关联评价结果显示,该区两种阔叶混交林均具调蓄涵养最大日降雨的能力,石栎×木荷×香樟×枫香阔叶林改良土壤持水性能效果显著,石栎×木荷阔叶林土壤水分入渗能力有明显提高.     

北京市松山不同海拔油松林枯落物及土壤水文效应

以北京市松山4个海拔梯度(751,890,1 012和1 211m)的油松(Pinus tabuliformis Carr)天然林为对象,对其枯落物层及土壤层水文效应进行研究。结果表明:(1)枯落物总蓄积量、枯落物最大持水量和最大持水率均随海拔的升高先增大后减小;(2)枯落物的总储量为9.03~27.75t/hm2,最大持水量为26.66~90.54t/hm2,与浸泡时间呈明显的对数关系(R0.93);最大持水率为287.62%~296.73%,与浸泡时间呈明显的幂函数关系(R0.99);(3)土壤容重随海拔升高而减小,其变化范围为1.38~1.66g/cm3,总孔隙度随海拔升高先减小后增大;(4)土壤初渗速率相差较大,稳渗速率为1.95~7.06mm/min,入渗速率与入渗时间呈幂函数关系(R0.70)。综合分析得出,低海拔油松天然林水源涵养功能较强。     

宁夏六盘山地区不同森林类型土壤的蓄水和渗透能力比较

通过对六盘山香水河小流域的华北落叶松、杂灌丛、华山松和白桦等4种森林植被类型的土壤水文物理性质的调查和分析比较,发现它们在土壤容重、持水能力和渗透性方面都存在差异：不同林地的最大持水力受土壤分层的厚度、总孔隙度大小的影响,范围变化在313.4-604.8 mm之间;稳渗速率在5.94-8.65 mm/m in之间。通过比较得出杂灌丛土壤的涵养水源功能最强,应该增加灌木林的营造。     

喀斯特槽谷区不同林草恢复模式下土壤入渗特征

为研究不同林草恢复模式对喀斯特槽谷区坡面的水土保持效应,采用野外调查和室内分析相结合的方法,对比分析了喀斯特槽谷区顺、逆向坡面不同林草模式(林地、花椒地、灌草地)下的土壤理化性质和入渗特征。结果表明:(1)顺、逆向坡面下林地容重最小,孔隙度最好,含水率和有机质含量最高,其次是花椒地和灌草地;顺向坡土壤有机质含量显著高于逆向坡(P<0.05),但其他理化指标间差异不显著(P>0.05)。(2)顺、逆向坡面下花椒地入渗曲线较陡峭,而林地、灌草地相对较缓;灌草地入渗率最先趋于稳定(20min左右),而花椒地和林地入渗率在30min左右开始缓慢下降,直到75min以后渐渐趋于稳定;各林草恢复模式下土壤入渗能力均为林地>花椒地>灌草地(P<0.05)。(3)入渗模型中,Horton模型拟合效果最好(R2>0.712),模拟稳定入渗率与实测值间的回归方程决定系数R2高达0.9789。(4)研究区土壤稳定入渗率与总孔隙度、非毛管孔隙度、饱和含水量及pH均呈正相关,而与有机质呈负相关,其中总孔隙度对土壤入渗性能影响最大,有机质影响最小;利用上述指标建立的多元线性回归方程可精确预测土壤稳定入渗率。研究结果可为喀斯特槽谷区坡面植被恢复选择及土壤入渗性能评估提供理论参考。