喀斯特区不同生境中云南鼠刺树干液流研究

以喀斯特区不同生境中云南鼠刺为研究对象,在"土壤—植物—大气"连续体中,利用热扩散式液流探针(TDP)测定方法,在树冠相似、决定树冠蒸腾的气候因子一致条件下,通过观测树干液流的变化,揭示喀斯特区不同生境中水分变化规律。对雨后连续3个晴天云南鼠刺树干液流进行观测研究,结果表明:1)在石面、石沟、土面3种不同生境中,树干液流速率日变化基本一致,呈不规则的峰形曲线,总体上呈昼高夜低的变化趋势,且日液流速率最大值出现在10:00—14:00之间。2)云南鼠刺树干液流变化因生境类型而不同,石面生境中树干液流速率差异最大、土面次之、石沟不明显,反映出了喀斯特区3种不同生境中水分异质程度的差异。3)在3种生境中平均树干液流速率表现为石面>石沟>土面,且随时间增长而提高,变异系数整体上呈增加趋势,反映出了3种生境中石面生境具有更强水分传导和提高水分效率能力,石沟其次,土面最弱。     

砒砂岩区沙棘液流及细根变化对土壤水分变化的响应

[目的] 研究砒砂岩区土壤含水量对沙棘液流速率及细根变化的响应,为沙棘在砒砂岩等干旱缺水地区的合理栽培和经营提供参考。[方法] 利用Granier茎干液流测定系统,对砒砂岩地区鄂尔多斯市准格尔旗暖水乡沙棘（Hippophae rhamnoides）人工林的茎干液流进行长期监测,并同时对植物的细根及细根周围的土壤水分进行测定,运用相关性分析法分析沙棘人工林在生长季（6—10月）的茎干液流日变化规律及植物细根对土壤水分变化的响应。[结果] ①土壤含水量与沙棘液流速率呈现出在前期（6—7月）较低,中后期（7—9月）不断升高,后期（9—10月）有迅速下降的变化趋势。而沙棘细根的生长速率也呈现出中后期较高,前期和后期较低的变化趋势。②比较生长季各月份土壤含水量和沙棘液流速率的变化趋势趋于一致,从大到小排列依次为：8月>7月>9月>6月>10月。③土壤含水量变化与沙棘液流速率变化呈极显著正相关关系（p<0.01）,随着土壤含水量增大,沙棘液流速率逐渐升高;沙棘细根生长速率与沙棘液流速率呈显著正相关关系（p<0.05）,沙棘细根生长速度越快,沙棘液流速率越大;反之,沙棘细根生长速度越慢,沙棘液流速率越低。土壤含水量变化与细根生长速率呈极显著正相关关系（p<0.01）,随着土壤含水量升高,沙棘细根生长速率逐渐增大。[结论] 砒砂岩地区沙棘液流变化是影响土壤水分变化的主要因素,而沙棘细根变化同样影响土壤水分的变化,相对而言,沙棘液流变化比沙棘细根变化影响土壤水分变化大。说明植物蒸腾是砒砂岩区影响土壤水分变化的主要因素。     

喀斯特地区不同覆盖下小生境土壤保墒能力

 通过室内与野外实验相结合研究了贵州花江喀斯特峡谷示范区不同覆盖处理下不同小生境土壤的保墒能力,试图了解喀斯特地区的土壤水分变化规律并提出相应保墒技术。结果表明:土面、石槽、石沟3种小生境通过枯枝落叶、石面、薄膜覆盖后,其土壤水分变化趋势基本一致,其中以石沟的含水量最高,土面最低;不同土层的土壤含水量都有所增加,但增加幅度不完全一致;一年中土壤水分胁迫出现次数减少,频率降低。在持续干旱期间,水分蒸发量较大,覆盖后土壤保墒效果较好,平均每天水分损耗量较少,其中以薄膜覆盖效果显著,保墒能力最强,枯枝落叶和石面覆盖次之;但实地人工造林试验证明,石面及枯枝落叶覆盖下存活率很高,而薄膜覆盖较差。因此,薄膜覆盖在喀斯特峡谷区人工造林中的运用值得进一步研究。     

贵州茂兰喀斯特森林不同小生境类型对岩石溶蚀的影响

喀斯特山区土层浅薄、生态环境脆弱,碳酸盐岩溶蚀是喀斯特山区主要成土方式,研究碳酸盐岩溶蚀对喀斯特山区土壤环境保护及土壤可持续利用具有重要意义。以贵州茂兰喀斯特森林不同类型小生境(石洞、石缝、石沟、石槽、土面、石面)为研究对象,通过溶蚀试片法于小生境内进行野外溶蚀试验,观察溶蚀速率、溶蚀形态在时间、空间上的变化,分析溶蚀速率与小生境类型、土壤理化指标、微生物的关系,探讨茂兰喀斯特森林碳酸盐岩溶蚀与成土的关系。结果表明,溶蚀时间介于0.5~2年,置于生境表面的岩石试片中,石槽的试片溶蚀速率最大,其次是土面,再次是石面,石沟轻微溶蚀,石洞、石缝未见明显溶蚀;总体上,埋于生境土壤以下的岩石溶蚀速率较置于生境表面高。相关性分析和随机森林分析表明,小生境类型是影响试片溶蚀速率的首要因子,土壤含水率、pH分别显著促进、抑制试片溶蚀。在溶蚀速率明显变化的生境中,溶蚀形态随着溶蚀时间增加而愈发明显。研究结果证实了小生境类型对碳酸盐岩溶蚀速率存在显著影响。     

臭椿树干液流和直径微变化对土壤水分的响应

[目的] 研究不同水分条件下〔土壤体积含水量分别为10%～15%(W₁),15%～20%(W₂),20%～25%(W₃),25%～30%(W₄)4种水分处理〕臭椿的树干液流和树干径向变化特征及其与气象因子的关系,为深入了解臭椿水分利用策略和科学制定臭椿水分管理措施提供科学依据。[方法] 采用热扩散式探针法(TDP)对臭椿树干液流进行连续观测,使用树干径向变化记录仪持续监测臭椿树干直径变化,并同步监测相关环境因子的变化。[结果] 在W₃和W₄土壤水分处理下,臭椿液流量基本相同,且树干直径的增长量和变化幅度也相近;在W₁—W₃范围内,臭椿液流量随土壤含水量的增加而增大,但夜间液流占日总液流量的比例随土壤含水量的增加而减小,分别为：W₁(12.3%)>W₂(11.9%)>W₃(6.0%)。日尺度下臭椿树干直径的变化幅度随着土壤含水量的增加而减少,但生长量随之增加;随着土壤含水量的不断增加,白天树干液流与气象因子的相关性呈增大趋势,夜间呈降低趋势;树干液流和树干直径的变化都滞后于太阳辐射,提前于饱和水气压差,且二者与饱和水汽压差之间的时滞均随土壤含水量的增加而减小,但二者与太阳辐射之间的时滞受土壤含水量变化的影响很小。日尺度下臭椿树干液流与树干直径的变化呈反向变化规律,且液流的变化总是提前于树干直径的变化。随着土壤含水量的增加,时滞缩短。[结论] 臭椿树干液流与树干直径变化对土壤水分变化的响应存在紧密联系。在W₃水平,土壤含水量达到了臭椿可以充分利用的阈值,因此W₃土壤水分处理为臭椿最适宜的灌溉标准。     

大兴安岭南段白桦树干液流对土壤水分的响应

为了阐明不同径级白桦(Betula platyphylla)树干液流变化对不同土壤水分条件的响应差异,以期为揭示白桦树种对土壤水分的利用策略以及该地区生态恢复过程中水分循环机制研究提供参考。在2017年5月初—9月末,运用Granier热扩散边材树干液流探针(TDP)对白桦进行树干液流观测,并同步监测太阳辐射、空气温度、空气相对湿度、降雨量等气象因子及土壤水分动态,分析大兴安岭南段白桦树干液流特征对气象因子及土壤水分动态的响应。结果表明:非阴雨天气下液流密度日变化在土壤含水量相对充足和相对亏缺时表现为昼高夜低,与太阳辐射、空气水汽压亏缺变化较为一致。同一土壤含水量条件下两个径级液流密度差异显著,表现为大径级高于小径级;同一径级下表现为土壤含水量相对充足大于相对亏缺时。在不同土壤含水量时期采用饱和指数曲线分别对液流密度与太阳辐射和空气水汽压亏缺进行拟合,拟合效果可以较好地反映出液流密度对气象因子的响应规律。不同土壤含水量下白桦气孔蒸腾作用对土壤含水量变化具有较高的敏感性。     

喀斯特石漠化皆伐迹地不同微地形和小生境下的土壤侵蚀差异

[目的]探讨喀斯特山区皆伐迹地不同微地形、小生境下土壤侵蚀的差异,为喀斯特皆伐迹地生态修复及防治提供依据。[方法]研究区采用铁栏围成封闭区域,用测钎法以1m×1m的距离布设测钎,对山地不同微地形、小生境的土壤侵蚀进行原位年监测,用箱图比较其土壤侵蚀深度差异,并作显著性分析。[结果]研究区不同微地形、不同小生境在土壤侵蚀程度上差异明显,微地形土壤侵蚀深度总体呈现为:凸形平直形凹形,微地形与土壤侵蚀呈显著相关。小生境土壤侵蚀平均深度表现为:石沟石土面石侧土面石缝,组间小生境与土壤侵蚀无明显相关,但石沟与土面呈现显著相关。[结论]岩溶区山地皆伐迹地应据微地形、小生境不同,实施差异化生态修复及防治工作,凸形微地形和石沟、石土面小生境是防治的关键。     

退化喀斯特植被恢复过程中土壤生化作用强度变化

采集贵州花江喀斯特高原生态综合治理示范区内不同恢复阶段的土壤样品,采用微生物培养法及生化活性试验法分析了退化喀斯特植被恢复过程中不同层次、不同生境及根际和非根际土壤生化作用强度的变化。结果表明:退化喀斯特植被恢复过程中土壤生化作用强度存在较大差异。随着退化喀斯特植被的恢复,土壤氨化作用、硝化作用、纤维素分解作用及固氮作用强度明显增强,表现为乔木群落阶段>灌木群落阶段>草本群落阶段>裸地阶段;土壤剖面上土壤生化作用强度均呈明显的垂直分布特征,即随土层深度增加呈递减趋势,具体表现为A层>B层;从生境变化上来看,除裸地恢复阶段外,其他三个阶段的土壤生化作用强度的变化特征总体上表现为石沟比石槽和土面两个小生境偏大的特点,这是因为石沟生境的特点有利于微生物类群及土壤动植物群体的繁殖;根际和根外变化明显,表现为根际>非根际。     

退化喀斯特植被恢复过程中土壤基础呼吸及代谢熵的变化

以不同植被恢复阶段的土壤样品作为研究对象,采用微生物培养法、生化活性试验法及氯仿熏蒸法分析了退化喀斯特植被恢复过程中不同层次、不同生境、根际和非根际土壤基础呼吸及代谢熵(qCO2)的变化特征。结果表明:退化喀斯特植被恢复过程中土壤基础呼吸及qCO2存在较大差异。随着退化喀斯特植被的恢复,土壤基础呼吸明显增强,表现为乔木群落阶段灌木群落阶段草本群落阶段裸地阶段,但qCO2明显下降,反映出土壤质量在逐渐恢复;土壤基础呼吸及qCO2在土壤剖面上均表现明显的垂直变化特征,即随土层深度的增加,呈递减趋势,具体表现为A层B层的特点;土壤基础呼吸及qCO2的变化特征在不同生境间表现为:除裸地恢复阶段外,其它三个阶段总体上表现为石沟比石槽和土面两个小生境偏大的特点,这是因为石沟生境的特点有利于微生物类群及土壤动植物群体的繁殖;根际和根外变化明显,表现为根际非根际。因此,创造了更好的土壤条件更有利于退化喀斯特植被的恢复。     

滇东海峰岩溶盆地石漠化坡地土壤机械组成和有机碳的变化特征

[目的] 探讨滇东海峰自然保护区岩溶盆地内小生境裂隙土壤异质性特征，为该区水土流失的治理提供科学支持。[方法] 通过野外取样结合比重计法、团聚体湿筛法等方法，分析海峰石漠化坡地不同小生境裂隙土壤机械组成、水稳性团聚体和有机碳随深度的变化特征。[结果] ①地表小生境和地下裂隙在空间上具有一定的关联，结合小生境类型和裂隙形态初步将采样裂隙分类命名为土面漏斗、石沟裂隙和石坑小生境。②土面漏斗、石沟裂隙和石坑小生境由于裂隙形态、小生境类型以及有无根系等因素导致土壤性质存在异质性。石坑小生境砂粒含量显著高于土面漏斗和石沟裂隙（p<0.05），粉砂粒含量显著低于石沟裂隙，表层有机碳含量显著低于石沟裂隙（p<0.05）；土面漏斗砂粒含量显著高于石沟裂隙，粉砂粒含量显著低于石沟裂隙，表层有机碳含量显著低于石沟裂隙。③土面漏斗、石沟裂隙和石坑小生境的土壤稳定性随土层深度的增加逐渐变差，为土壤的漏失提供便利。深根系植被介入裂隙—土壤系统，改善土壤性质，增强土壤抗侵蚀能力。[结论] 海峰岩溶盆地小生境裂隙土壤性质存在异质性，应加强对小生境的保护和利用，种植深根系植被，改善土壤理化性质，增强土壤抗侵蚀能力。     

环境因子对胡杨树干液流动态的影响

[目的]分析胡杨生长期内各环境因子对树干液流速率的影响程度,为干旱区自然植被耗水量的计算提供了新的方法和科学依据。[方法]对塔里木河下游2012单木胡杨整个生长季内树干液流以及空气温度、风速、有效光合辐射强度、空气湿度、土壤温湿度等环境因子进行连续观测。[结果]胡杨在整个生长季内的液流呈单峰波动曲线,有明显的昼夜变化规律;在生长期内,不同的观测尺度下,影响胡杨液流速率的环境因子不同。回归分析结果表明,对于瞬时液流流速,相关性较大的环境因子主要是大气温度、10cm深处的土壤温度;对于日液流量,主要影响因子为太阳净辐射;对于月液流量,主要影响因子为大气温度和太阳净辐射。[结论]研究区内胡杨生长受大气温度和太阳净辐射影响程度较其他因素大,并且回归方程具有很高的拟合精度。     

鄂尔多斯高原沙地柏液流通量及其影响因子

[目的]分析沙地柏液流通量变化特征及主要影响因子,为沙地植被的保护提供理论依据。[方法]以鄂尔多斯高原沙地植被的优势种沙地柏为研究对象,利用热扩散(TDP)技术监测生长季沙地柏的液流动态,通过相关分析和回归分析等研究其与气象因子的关系。[结果]晴天沙地柏的液流通量为单峰曲线,干旱时为双峰曲线。雨天沙地柏的液流通量为单峰或双峰曲线。晴天沙地柏液流通量的最大值是2.30～23.38 g/(cm~2·h)。沙地柏液流通量对降雨的响应具有1～4 d的时滞。生长季沙地柏液流通量与光合有效辐射、水汽压亏缺、气温和风速均呈显著正相关,而与相对湿度和降雨量呈显著负相关。[结论]鄂尔多斯高原沙地柏的液流通量随天气而变化。太阳辐射和水分是沙地柏液流通量的主要影响因子。建议当地加强对沙地柏灌丛的保护,防止由于过度水分消耗导致的植被退化。     

退化喀斯特植被恢复过程中春季土壤呼吸特征研究

通过对贵州西南部花江典型喀斯特峡谷区退化植被恢复过程中不同阶段及同一阶段不同小生境春季土壤呼吸速率进行了测定。结果表明,土壤呼吸速率随植被恢复过程逐渐提高,即裸地阶段<草本群落阶段<灌木群落阶段<乔林阶段。不同小生境中土壤呼吸速率在不同恢复阶段特征不同,裸地和草本群落阶段石沟大于土面和石槽,灌木群落阶段和乔林阶段是石槽最大,石沟最小。各恢复阶段不同小生境类型土壤呼吸速率日变化规律基本相同,在一天中峰值几乎在中午12:00,最低值出现的时间各异。     

牧草品种与生物质炭对植草土壤水分的调控效应

[目的]研究不同牧草品种种植与生物质炭施用对土壤水分的影响及其调控效应,为喀斯特石漠化区生态恢复及土壤改良提供科学依据。[方法]采用盆栽试验在施用生物质炭的土壤上种植雀稗(Paspalum thunbergii)、黑麦草(Lolium perenne)、拉巴豆(Dolichos lablab),定期测定植草土壤的含水率。[结果]种植雀稗、黑麦草、拉巴豆后土壤田间持水量及土壤饱和导水率均出现显著性差异,其大小顺序为:雀稗黑麦草拉巴豆,禾本科牧草种植对提高土壤持水性能的作用优于豆科牧草。施用5%的生物质炭后,雀稗、黑麦草、拉巴豆种植土壤的含水率在春夏季降雨及干旱时段均出现不同程度的增加,植草土壤田间持水量和饱和导水率则出现显著地提高,其大小顺序也为:雀稗黑麦草拉巴豆。[结论]生物质炭施用明显地提高了土壤持水能力,从而有利于牧草生长。     

关于中国水土流失研究中若干理论问题的新见解

[目的]探讨中国不同地区有关水土流失问题的根源,为水土保持研究提供理论依据,为青年学者提供学术研究的思路和方法。[方法]在大量的野外考察和学术交流基础上,利用各种形式的信息资料,重点从地质学角度分析有关水土保持问题。[结果]简要阐明了对5个水土流失问题的新认识:晋陕蒙接壤区砒砂岩与鄂尔多斯地台油气和铀矿藏的关系,优先流与黄土高原冲沟的形成和塬区地下水的来源,华南崩岗的侵蚀与治理,下伏亚黏土不透水层对东北黑土侵蚀的影响和西南喀斯特坡地土壤的地下漏失等。[结论]水土保持科学是密切结合生产实际的应用学科,应该首先服务国家生态文明建设的需求。研究工作者要善于发现问题,敢于质疑权威,综合运用多学科的知识解决问题。只有这样才能保证我们的学术研究沿着正确的方向不断进步。     

干旱胁迫对小叶杨幼苗生长的影响

[目的]了解小叶杨的抗旱机理,为山西省北部半干旱风沙区小叶杨防护林建设提供科学依据。[方法]通过在山西省苗圃基地盆栽模拟干旱试验,以小叶杨生长过程中的苗木株高和地径,根、茎、叶生物量,叶片相对含水量和水势,净光合速率、蒸腾速率等为生长和生理指标,研究干旱胁迫对小叶杨幼苗生长的影响。[结果]干旱胁迫抑制了小叶杨幼苗的生长,包括地上部分和根系的生长;叶片相对含水量和水势随土壤相对含水量降低而下降;各干旱梯度下CK,T1,T2,T3,T4,T5的净光合速率、蒸腾速率也随干旱梯度加深而降低,但从CK(田间持水量,土壤含水量20.3%)到T3(田间持水量的40%,土壤含水量8.12%)净光合速率和蒸腾速率随干旱梯度加深降幅逐渐较小,并且干旱时也能保持较大的光合速率和蒸腾速率,表明小叶杨具有明显抗旱特性;当土壤水分进一步减少,T4(田间持水量的30%,土壤含水量为6.09%)时小叶杨开始出现干枯现象,T5(田间持水量量的20%,土壤含水量为4.06%)时小叶杨全部死亡。[结论]山西省西南部及其周边地区进行小叶杨造林时,土壤水分应尽量要保持在6.09%(T4)以上。