科尔沁沙地小叶锦鸡儿群落生长季土壤水分动态和蒸散量估算

以流动沙丘和不同恢复年限的人工和天然小叶锦鸡儿群落为研究对象,从土壤水分平衡角度对小叶锦鸡儿群落生长季土壤水分动态和蒸散量进行了研究.结果表明,与天然小叶锦鸡儿群落的土壤含水量相比,人工小叶锦鸡儿群落内土壤含水量较低,且呈现出随植被生长发育年限的增加而不断减少的趋势;从土层垂直方向看,流动沙丘土壤含水量较稳定,6年生和天然小叶锦鸡儿群落土壤含水量大致随深度的增加而逐渐增加,但11年生和22年生小叶锦鸡儿群落土壤含水量基本呈下降趋势,绝大多数土层含水量均低于1.50%,水分状况较差;在生长季,人工植被区绝大部分的降雨都通过蒸散丧失,在时间分布上,各样地蒸散量呈现单峰型曲线模式.     

晋西北黄土丘陵区小叶锦鸡儿人工灌丛土壤水分动态研究

土壤水分是黄土丘陵区植被成活与正常生长的关键因素。对黄土丘陵区不同生长年限小叶锦鸡儿灌丛及其撂荒地土壤水分的动态监测表明,随种植年限延长,小叶锦鸡儿灌丛下土壤水分含量呈持续下降趋势,40年灌丛下土壤含水量明显低于20年和10年的小叶锦鸡儿灌丛,且所有种植年限的灌丛土壤含水量均低于撂荒地。从周年内土壤水分季节变化看,整体呈下降趋势,4~6月不断降低,6~7月达到最低值,8~10月逐渐回升。对0~200cm土体剖面土壤水分分布研究表明,随种植年限增加,小叶锦鸡儿灌丛各深度土层土壤含水量呈递减趋势,在40~80cm土层随种植年限增加土壤含水量减少幅度明显。整个生长季各年限灌丛的土壤水分循环水平不高,40年灌丛只有4.63%,与撂荒地比较相差2.92%,而各年限灌丛土壤水分表观平衡均表现为亏缺状态。表明目前黄土丘陵区人工种植的小叶锦鸡儿灌丛土壤水分环境不容乐观,长期处于水分胁迫状态,不利于其生存生长,存在灌丛衰退甚至死亡的风险。     

不同植被覆盖类型黑土水分动态变化特征

采用中子水分仪定位监测方法,研究黑土区平水年大豆地、草地和裸地3种覆盖类型土壤水分变化特征.结果表明:土壤水分空间垂直动态变化随深度增加而降低,基于变异系数(CV)将土壤水分垂直变化分为4层,即水分速变层、活跃层、次活跃层和相对稳定层.不同覆盖类型下,土壤水循环深度依次为大豆地>草地>裸地,土壤水循环强度依次为草地>大豆地>裸地;3种覆盖类型的土壤剖面含水量在作物生长季节内呈增长型变化特征,裸地0～20 cm土层各时段土壤含水量均高于草地和大豆地;30 cm土层以下土壤水分含量依次为草地>裸地>大豆地.该区土壤储水量主要受降雨调控,3种植被覆盖类型下,土壤水分的总蒸散量依次为草地>大豆地>裸地.     

黄土丘陵半干旱区沙棘生长对土壤水分及养分影响

为以沙棘为主的人工植被建设评价提供依据,在黄土丘陵半干旱区选择4,8,12,15 a沙棘林地进行土壤水分、养分测定,结果表明:在测定年份不同林龄沙棘林地0-600 cm土层含水量差异较小,150-400 cm土层存在明显干层,平均含水量仅为5.48%,400-600 cm土层含水量有明显随林龄增加而减小的规律;不同林龄沙棘林地土壤养分均富集在0-10 cm土层,养分含量随着土层深度增加明显减小,林龄对土壤养分含量具有一定影响,有随林龄增加养分含量增加的趋势.     

宁夏盐池不同草地类型的土壤水分平衡研究

以位于农牧交错地带盐池县的6种不同草地类型土壤含水量为研究对象,通过监测各种类型草地0—100cm土层质量含水量的动态变化情况,运用Surfer制图软件分析牧草生育期土壤水分的空间分布特征;利用土壤水分平衡方程和土壤分层贮水量公式计算不同草地0—100cm土层总贮水量变化情况,结合试验地生长季降水量变化,分析了不同草地类型土壤贮水量动态变化与蒸散量的变化规律,结果表明:降雨和植被类型是不同类型草地土壤水分动态变化的主要原因,沙丘土壤水分随降雨量变化较为明显;移栽柠条地土层剖面生育期水分变异系数最大,表明干旱时土壤失水较多,降雨充足时蓄水最多。因此应增加沙丘植被覆盖,对柠条、苜蓿、草地应适度进行放牧和刈割,控制植被生长,减少植被蒸腾蒸发,提高土壤水分固持能力,维持土壤水分的可持续发展。     

退耕还林(草)对黄土高原不同土地利用方式下土壤剖面水分含量的影响

为了评估退耕还林(草)工程对黄土高原坡耕地土壤剖面水分含量变化的影响,通过整合分析研究了退耕还林(草)工程中,不同土地利用方式对土壤水分含量的影响。结果表明:退耕还林(草)使草原区和森林草原区土壤含水量显著降低,且随深度增加土壤水分含量呈下降趋势;而森林区土壤含水量未发生显著变化,且随深度增加,土壤含水量先增大再减小;退耕还林(草)导致3个分区中森林草原区土壤水分亏缺最严重。因此,干旱半干旱区进行植被恢复应依据当地自然条件和树种特性,选择合适植被恢复模式。     

不同植被恢复模式土壤水分生态效应研究

采用野外调查、定点观测与室内分析相结合的方法,对渭北旱塬丘陵沟壑区不同植被恢复模式(A组为刺槐林1和荒坡,B组为封育和未封育,C组为刺槐林2和农田)土壤水分的变化规律进行了研究。结果表明,不同植被恢复模式土壤水分的季节动态变化趋势基本一致,近似于抛物线形,但也存在一定的差异。10月份以前,A、B两组植被恢复模式的土壤含水量均小于对照,此后较对照明显提高,说明在降水较少的月份,尤其是旱季,保水效果好;C组中,刺槐林2土壤含水量表现出和农田基本相似的变化趋势,且土壤含水量始终较农田高。3组不同植被恢复模式土壤水分平均值总体上随土层深度的增加而逐渐增加,当年降水对土壤水分的补偿作用均较好;其变异系数总体上随着土层的增加而逐渐减小;3组不同植被恢复模式不同层次土壤水分的变化幅度差异较大,随着土层深度的加大,土壤水分含量随时间的变化幅度呈减少趋势。     

毛乌素沙地西南缘不同植被下的土壤水分时空变化研究

在一个生长季内通过对毛乌素沙地不同植被下土壤水分的连续观测,研究毛乌素沙地不同植被下的土壤水分时空动态变化规律。结果表明:各样地土壤含水量生长期末低于生长期初,按时间变化可划分为3个时期,土壤水分积累期（4-6月）、土壤水分消耗期（7-9月）、土壤水分稳定期（10月至次年3月）。在空间上,各样地土壤含水量均随深度的增加而增加,整个土壤剖面自上而下按水分变化规律可划分为4层:土壤水分速变层、活跃层、过渡层和稳定层。土壤水分活跃层的深度与根系分布层密切相关,深根系的植物其水分活跃层分布较深。固定沙丘不同部位的土壤含水量及其变化规律不同,土壤含水量从大到小依次为坡脚>坡腰>坡顶。     

沙地人工小叶锦鸡儿植被根系分布与土壤水分关系研究

采用分层挖取根系方法调查不同年龄人工小叶锦鸡儿固沙植被根系分布,同时测定植被下不同深度土壤的水分含量.结果表明植被根系主要分布在0～100 cm土壤中,占总根系生物量的92.77%以上.地下部与地上部生物量比值以天然植被最高.植被的吸收根系分布对土壤水分具有显著影响,吸收根集中分布区域下层土壤含水量锐减;吸收根集中分布深度的比较发现,天然植被>19年生人工植被>4年生人工植被,成龄人工植被吸收根系分布的浅层化造成降雨无法补充土壤深层水分,植被下土壤形成不透水层,影响主要固沙植被的生长.     

黄土丘陵区不同土地利用方式土壤水分变化特征

为了探讨黄土丘陵区不同土地利用方式土壤水分的时空变化特征,合理规划土地利用方式与土壤水资源。选择陕西省延安市安塞县墩山上梯田、草地、刺槐林、沙棘灌丛4种土地利用方式,采用土钻法在2019年5月、7月、8月和10月监测了土壤水分。结果表明:4种土地利用方式的土壤含水量表现为明显的时间特征,存在滞后效应;0—300 cm深度平均土壤含水量大小表现为梯田草地沙棘灌丛刺槐林;随土层深度的增加土壤含水量的季节变异系数均逐渐减小,季节变异系数在100 cm以下的土壤深层趋于稳定;土壤含水量由表土层到深土层上为"S"形,含水量先增大后减小,垂直变化特征明显;土壤水分变化相似性表现为梯田沙棘灌丛草地刺槐林。刺槐林和沙棘灌丛需要消耗更多深层土壤水分,容易出现土壤干燥化;梯田和草地的土壤水分条件较好,梯田对土壤水分的调控作用较好,土壤水分在垂直方向上的变化较为平缓。     

石羊河流域干旱荒漠区人工梭梭林对土壤碳库的影响

采用野外调查与室内分析相结合的方法,研究石羊河流域民勤干旱沙区种植人工梭梭林4,13,36年后的土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)、无机碳(Soil inorganic carbon,SIC)、全氮(Total nitrogen,TN)和总碳(soil total carbon,TC)含量及储量变化特征。结果表明:流动沙地种植梭梭后,0-50cm层灌丛下和行间SOC和TN含量总体随造林年限增加而增加,5-50cm层灌丛下SIC含量在13年梭梭林地最高。36,13年林地0-50cm层灌丛下SOC和TN储量均高于行间,而13年灌丛下SIC储量低于行间,4年灌丛下5-50cm层SOC、TN和SIC储量均低于行间。0-50cm层土壤有机碳、无机碳、全氮储量增幅分别为102.44%,24.66%,54.55%,36年林地SOC和TN储量随土层加深先降低后增加,但4,13年和流动沙地SOC、SIC和TN储量均随土层加深而增加。土壤有机碳占总碳比例随造林年限增加而增加。相关分析结果表明,土壤颗粒组成、造林年限、土层深度等与土壤有机碳和全氮储量显著相关(P0.01)。民勤干旱沙区造林提高了土壤碳库截存量,并且随林龄增长而增长。     

丘陵陡坡荒山灌木草丛及其造林地生态系统碳库的分配格局

植被恢复往往有利于提高生态系统的碳储量,但对南方丘陵陡坡荒山灌木草丛造林后如何影响生态系统碳库及其分配格局仍知之甚少。选取江西泰和典型丘陵陡坡(>25°)荒山灌木草丛和马尾松(Pinusmassoniana)造林19年后的林地为对象,开展上、中、下坡0～75cm土壤层和植物体碳储量的对比研究。结果表明,造林地土壤容重低于灌木草丛,土壤石砾含量与土壤碳含量和碳密度呈显著负相关,表明造林有利于改善土壤物理结构;石砾含量影响土壤碳积累。荒山灌木草丛和马尾松林土壤碳含量和碳密度均表现为随土壤加深呈下降的趋势(P<0.05),但上、中、下坡的变异规律不一致,且2种生态系统之间差异不显著。荒山灌木草丛和马尾松生态系统碳储量分别为52.85,111.31t/hm2,均表现为自上、中坡至下坡呈增加的趋势;灌木草丛和马尾松林中的植物体分别占生态系统碳储量的11.2%和59.5%。灌木草丛马尾松造林碳年均增汇3.08t/(hm2.a),林分生物量的积累是造林增汇的直接原因;推断种植耐瘠速生树种是提高困难立地造林碳增汇的有效途径。     

不同土壤含水量下3种盆栽灌木耗水特性研究

采用盆栽称重法分别对3种城市常见绿化灌木单株的耗水规律进行了研究,并对其在4种不同土壤含水量条件下的耗水特性及与环境因子的关系进行了分析。研究结果表明,4种不同土壤含水量条件下,3种灌木的耗水量日动态呈单峰型变化。在相同环境条件下,各灌木的单株耗水量大小为:金叶女贞>冬青>紫叶小檗。随着土壤含水量的降低,3种灌木的耗水量依次减少,35%～15%田间持水量的土壤含水量对3种灌木耗水量具有显著的影响(p<0.01),这说明了该土壤含水量对3种灌木的水分消耗产生了胁迫。通过相关分析,认为影响3种灌木耗水量的主导环境因子是大气温度和光照强度。以环境因子作自变量,以灌木耗水量为因变量,经过逐步回归,建立了多元线性模型。所选回归方程拟合效果良好。利用逐步回归分析建立的优化模型可利用气象参数预测植物的耗水量。     

黄土丘陵区典型人工幼林土壤水分特征

为明确黄土丘陵区典型人工幼林土壤水分时空变化特征,采用ECH₂O土壤水分监测系统,基于标准径流小区坡面土壤水分观测方法,收集土壤水分及气象数据,分析了撂荒地与不同类型人工幼林土壤水分状况及时间稳定性。结果表明：(1)与撂荒地相比,人工幼林土壤含水量整体较低,且具有明显的季节性变化特征,变化趋势基本一致,均随降水量的增加(减少)而升高(降低);(2)不同类型人工林土壤水分垂直分布差异较大,相较于撂荒地,刺槐和油松在50 cm深度土层土壤含水量较低,在80—120 cm深度土层土壤含水量较高,丁香幼林土壤水分整体偏低;(3)油松和撂荒地土壤水分代表深度分别为：120 cm和80 cm,决定系数(R²≥0.9)和纳什系数(NSE≥-0.1)对该结果的评价显示土壤水分代表深度的选择均是可接受的,刺槐和丁香不同深度土层土壤水分差异较大。研究认为,在黄土丘陵区,人工幼林显著影响土壤水分垂直分布规律,土壤含水量整体呈低态势,相较于撂荒地,刺槐和丁香土壤水分变异性较大,油松较为稳定。     

雅鲁藏布江中游河岸交错带沙地土壤水分的空间异质性

土壤水分是制约西藏高寒河谷风沙化土地植物群落自然演替和人工促进植被恢复的重要因子之一,准确把握沙地土壤水分的分布状况,对指导正在进行的沙地植被恢复与重建具有重要实践意义。该文采用地统计学与GIS相结合的方法,以雅鲁藏布江中游河谷风沙化土地为对象,研究了河岸交错带沙地土壤水分的空间分布及不同类型沙地和沙丘部位的差异性。结果表明:1)试验地不同深度土壤含水率平均值为6.14%～14.20%,随着湿沙层深度的增加,土壤含水率平均值随之增大。各层土壤含水率均表现为强变异性。2)除0～20cm土壤含水率具有强烈的空间相关性外,其它各层土壤含水率具有中等的空间相关性。随着土层深度的增加,空间相关性减弱。不同深度土壤含水率的空间分布格局存在着较强的相关性,以20～40cm和40～60cm相关性最高。3)流动沙丘迎风坡和河滩地土壤含水率明显高于背风坡、沙砾地、沙丘顶。雅鲁藏布江河水丰枯变化、微地形和风沙运动则是造成不同类型沙地、沙丘部位土壤含水率差异的主要原因。     

植茶年限对土壤团聚体氮、磷、钾含量变化的影响

采用野外调查和室内分析相结合的方法,研究了植茶年限对土壤团聚体氮、 磷、 钾含量变化的影响。结果表明, 1）土壤团聚体速效钾含量随粒径的减小先升高后降低,在0.5~0.25 mm粒径中较高,为38.52~70.32 mg/kg; 全磷、 全钾和碱解氮含量在各粒径中分布较均匀,其变异系数分别为2.77%~11.58%、 0.82%~3.72%和5.98%~10.62%;而全氮和有效磷含量则集中在 0.25 mm 粒径的团聚体中,分别为0.40~0.98 g/kg和8.53~29.32 mg/kg。2）随着植茶年限的增加,各粒径团聚体全氮、 碱解氮、 全磷和有效磷含量逐渐升高,而速效钾含量则有所降低,全钾含量变化不明显。3）不同粒径土壤团聚体对土壤氮、 磷、 钾含量的贡献率有45%~72% 来自5 mm 的团聚体,随着植茶年限的增加,5 mm 的团聚体对土壤养分的贡献率先升高后降低,在植茶23年和31年时较高,为60%~72%。不同粒径团聚体对土壤氮、 磷、 钾的保持和供应能力存在明显差异,长期植茶有利于土壤团聚体全氮、 碱解氮、 全磷和有效磷的积累,但速效钾含量却逐年降低,故在茶园的生产管理中,需平衡施用氮、 钾肥,植茶23年后应增施有机肥料,以促进土壤大团聚体含量的增加,提高茶园土壤的保肥和供肥能力。     

古尔班通古特沙漠南缘固定沙丘上土壤水分与地形-植被因子的关系

土壤水分是干旱和半干旱生态系统格局和过程的主要驱动力,地形-植被因子是小尺度上影响土壤水分的主要因子。以古尔班通古特沙漠南缘北沙窝附近固定沙丘上不同深度的土壤水分(表层0-40 cm、中层40-200 cm、深层200-300 cm和整体0-300 cm)作为研究对象,利用广义线性模型(GLM)、广义加性模型(GAM)和随机森林(RF)模型研究了土壤水分与地形-植被因子之间的关系和变化规律。结果表明:(1)不同深度的土壤水分均呈现一致的单峰分布,不同深度土壤水分的大小顺序为深层>中层>表层,且两两之间具有显著差异。(2)GLM和GAM模型得到的影响不同深度土壤水分的植被和地形因子完全相同,RF模型的精度优于GLM和GAM模型。(3)地形因子海拔、坡度、高差和植被因子灌木多度与其影响的不同深度的土壤水分呈负相关关系,地形因子坡向(规定正东方向为0,顺时针旋转)和植被因子生物量与其影响的土壤水分呈正相关关系。植被因子草本盖度与表层土壤水分呈正相关关系,与中层土壤水分呈负相关关系。研究结果可为研究区制定相应的防风固沙措施以及建立科学合理的植物固沙模式提供理论参考。     

环青海湖地区天然草地土壤水分动态研究

通过对青海省铁卜加牧业气象试验站1987-1996年土壤含水率观测资料的分析,对天然草地土壤含水率随时间、土层深度的变化规律及各时段土壤含水率与降水的关系进行了初步研究.分析表明：春季解冻时土壤含水率主要取决于上年度封冻前的土壤水分贮存量和冻结与解冻过程中的平衡调节作用,据此可建立主要土壤层含水率预报方程;牧草返青期间土壤含水率平均状况既与当时的降水量有关,又与上年乃至前年的降水量存在显著的相关性,并建立了春季土壤含水率平均状况的长期预报模式;年度土壤含水率既与当年降水量有关,也与上年度降水量有较大关系,降水对土壤含水率存在时间和深度上的滞后效应;年度土壤含水率随土层深度呈现出明显的规律性,在40-70cm形成相对高湿土壤层;在环青海湖半湿润气候区,土壤水分不能充分满足牧草生长发育的需要.     

祁连山区不同土地覆被类型下土壤水分变异特征

结合土壤、植被、地形等要素,建立黑河上游土壤水文观测体系,收集代表黑河上游区域特征的36个定位观测点土壤水分数据和12个气象站的降水数据,采用经典统计方法揭示祁连山区区域尺度上7种土地覆被类型下的土壤水分变异特征。结果表明,降水和植被特征是影响生长期土壤水分的主要因素。降水量大的土地覆被类型上土壤水分值较高。同时土壤水分值越低,降水补给和蒸散发消耗所引起的相对波动就越大,导致其变异性越大。由于植被根系对土壤水分的显著影响,高盖度草地、低盖度草地的土壤水分值在剖面各层变化不大,而农田、草甸、灌丛、林地和裸地土壤水分值随深度变化较明显。草甸、灌丛、裸地土壤水分整体均在夏季最高、秋季次之、春季最低。农田和高盖度草地土壤水分均呈现秋季最高、夏季次之、春季最低。土壤水分变异程度除灌丛外,存在春季变异最大,夏季次之和秋季最小的规律。降水是导致土壤水分值和变异系数在夏、秋季变化的主要因素,而土壤冻融过程则是导致其在春季变化的主要因素。总而言之,祁连山区土壤水分具有明显的空间分布差异与季节变化特征,与不同土地覆被类型的降水条件、植被特性和人工影响都有着密切的关系。