黄土高塬沟壑区植被恢复对土壤入渗及产流的影响

[目的] 研究植被恢复对降雨入渗及产流的影响,对流域水资源合理利用和生态环境建设具有重要理论意义和应用价值。[方法] 以黄土高塬沟壑区南小河沟流域为研究区域,采用双环入渗试验和坡面模拟降雨试验方法,分析探究植被恢复对坡面水分入渗产流过程及特征的影响。[结果] (1)植被恢复显著提高土壤入渗特征值与入渗能力,具体表现为人工林地>自然草地>玉米农田。(2)草地较裸地增加降雨量向土壤蓄量的转化,减少地表径流,出现多层壤中流。(3)草地较裸地土壤含水量变化更迅速,径流成分更丰富,产流量更少。(4)裸地降雨强度远大于土地下渗能力时,快速形成地表径流,下渗量较小,自然恢复草地则存在浅层相对不透水层,上下土层入渗能力差异大,形成壤中流。[结论] 植被恢复通过改变土壤水文物理性质而使坡面产流机制发生变化,从多是超渗地表径流转变为超渗地表径流和壤中流同时出现。     

川西亚高山不同植被类型土壤贮水与入渗性能试验

为川西亚高山不同植被类型水源涵养效益评价与林分结构合理配置提供科学依据,对亚高山不同植被类型土壤贮水及入渗性能进行研究。结果表明：1）9种植被类型土壤0-30 cm土层滞留贮水量具有极显著差异,变化在363.2-691.1 t/hm^2之间,从大到小排序为原始冷杉林（691.1 t/hm^2）〉云杉林（687.6 t/hm^2）〉落叶松林（659.8 t/hm^2）〉针阔混交林（656.3 t/hm^2）〉灌丛（631.8 t/hm^2）〉针叶混交林（620.8 t/hm^2）〉农田（592.2 t/hm^2）〉刺槐林（393.36t/hm^2）〉荒地（363.2 t/hm^2）。2）根据土壤入渗性能可将9种植被类型分为4类——云杉林、针阔混交林为第1类,入渗性能极强;落叶松林、针叶混交林2个植被类型为第2类,入渗能力强;原始冷杉林、灌丛为第3类,入渗能力较强;刺槐林、荒地、农田3个植被类型为第4类,入渗能力差。3）采用Kostiakov入渗模型反映不同植被类型土壤入渗过程,方程拟合度R2在0.894-0.984（P〈0.01）之间,拟合效果较好,表明该模型可以较好地描述不同植被类型土壤入渗过程。     

黄土丘陵区不同植被恢复对土壤入渗影响及适宜模型研究

研究植被恢复条件下土壤入渗特性及模型适应性,可为流域生态治理和效益评估提供科学依据。以延河纸坊沟小流域为研究区,采用野外单环入渗法和数值模拟法,对比研究不同恢复年限下的刺槐林地、柠条灌木林地、次生草地和农地的表层以下土壤和20 cm以下土壤的水分入渗变化特征,评价4种常用入渗模型在该区域的适应性。结果表明：(1)不同植被恢复地的表层以下土壤入渗过程在渗润阶段与渗漏阶段差异明显,相差4倍以上,20 cm以下的土壤入渗过程则在入渗稳定后的渗透阶段差异明显,相差5倍多;(2)不同植被类型及恢复年限会显著影响土壤入渗特征,整体呈现出林地>草地>农地的规律,并且随着恢复年限的增加,柠条灌木林地和次生草地的入渗能力增强,而刺槐林地入渗能力减弱;(3)Philip方程、Kostiakov方程、Horton方程与蒋定生方程对该地区土壤水分入渗过程均具有较好适用性,其中Philip方程适用性最好,决定系数(R²)能达到0.931～0.985,均方根误差(RMSE)相对最小,在0.057～0.283范围内,Kostiakov方程次之,Horton方程及蒋定生方程在个别情况...     

黄浦江源头区主要植被类型土壤入渗特征及模拟分析

采用"双环法"测定了黄浦江源头区不同植被类型土壤渗透过程,并应用考斯恰可夫公式、霍顿公式、菲利浦公式和通用经验公式4种常用入渗模型进行了拟合分析。结果表明:(1)落阔林土壤平均渗透率最高,达828.93mm/h,分别是松林、草地、茶园、灌木林、毛竹林、常阔林、裸露地的1.27,1.38,1.48,1.48,1.88,2.04,3.76倍;松林、草地、茶园、灌木林之间,灌木林、毛竹林、常阔林之间渗透性差异不显著;裸露地平均渗透率最低,在5%水平下裸露地平均渗透速率显著低于落叶阔叶林、松林等林(草)地平均渗透速率。各林地土壤的渗透能力之间有差异,但都要强于裸露地,表明森林植被能有效改善土壤的渗透能力。(2)对8种不同样地土壤的典型入渗过程进行拟合的结果表明,考斯恰可夫公式和菲利浦公式拟合理想,以考斯恰可夫公式拟合最佳,而霍顿公式、通用经验公式与实测点拟合较差。     

黄土丘陵区退耕坡地植被自然恢复过程及其对土壤入渗的影响

生态系统自我修复是黄土高原植被恢复的重要途径。以永久性天然草地和三龄沙打旺人工草地为对照,在对黄土丘陵区坡地退耕植被自然恢复过程群落演替、地上部分生物量的增长及其组成动态变化特征调查的基础上,定量分析了不同恢复阶段主要群落下土壤的入渗能力。研究表明,随着植被演替的进展,群落生物量逐步增加,土壤入渗能力显著改善。退耕草地土壤表层0-20cm土壤渗透能力(K10℃)每年可提高0.10mm。植被改善土壤入渗能力的有效深度达40cm。说明黄土丘陵区通过坡地退耕还林还草恢复植被可以改善土壤渗透性能,强化降雨就地入渗,减少水土流失。     

不同植被恢复年限弃渣场入渗性能研究

为科学预测弃渣场水土流失量及评价其植被恢复效应,采用双环入渗法研究了不同植被恢复年限的弃渣场平台及边坡处的入渗特征,结果表明:不同植被恢复年限的弃渣土体容重、有机质含量及毛管孔隙度均随植被恢复年限的增加而增大,植被恢复从1年变化到2年,其容重差异在0.07~0.14 g/cm~3之间;弃渣入渗过程大致存在入渗率迅速降低(9 min内)、缓慢降低(10~60 min)和趋于稳定(60 min后)三个阶段;平台处的稳定入渗率随植被恢复年限的增加呈先增加后减小趋势,而边坡处的稳定入渗率则随植被恢复年限的增加呈先减小后增加趋势;Horton模型对弃土弃渣入渗过程拟合的相关系数最大(平均0.923),是反映其入渗过程的适宜模型。     

黄河三角洲滩地不同植被类型的土壤贮水功能

以滩涂裸地为对照,对黄河三角洲滩地乔木林、灌木林、草地及农田等4种植被类型改良土壤的盐碱程度、容重和孔隙度状况、土壤入渗性能及蓄水能力进行对比研究.结果表明:不同植被类型均具有一定的压碱抑盐效应.且表土层盐碱含量多低于20-40 cm土层;同时降低土壤容重,增加土壤孔隙度的效应显著,并且对土壤表层的改良效果好于20-40 cm土层.不同植被类型均能改善土壤入渗性能.渗透性能由强到弱表现为乔木林>灌木林>农田>草地,其平均渗透速率分别是滩涂裸地的4.9,3.7,2.9,1.9倍.不同植被类型的土壤饱和蓄水量、毛管蓄水量、非毛管蓄水量均表现为乔木林>灌木林>草地>农田,其饱和蓄水量分别比滩涂裸地高18.3%,11.8%,3.7%和3.5%;土壤涵蓄降水量和有效涵蓄量大小均表现为乔木林>草地>灌木林>农田,且0-20 cm土层的贮水性能均好于20-40 cm.     

不同土地利用类型土壤贮水性能及入渗特征的对比研究

研究了不同土地类型土壤的贮水性能和入渗特征的变化趋势,研究结果表明:各土地利用类型土壤平均密度(0～100 cm)的变化范围为1.23～1.09 g/cm3,而土壤的总孔隙度逐渐增大,尤其是非毛管孔隙度的增大趋势更为明显,从大到小依次为杨树林地>柠条林地>农闲地>荒地,各种土地利用类型土壤总孔隙度从53.93%上升到59.54%,土壤贮水性能变化趋势与土壤孔隙状况变化趋势一致。1 m土层内饱和贮水量的大小依次为杨树林地(5 953.75 t/hm2)>柠条林地(5 950.53 t/hm2)>农闲地(5 638.72 t/hm2)>荒地(5 392.97 t/hm2),土壤滞留贮水量表现为杨树林地(5 762.91 t/hm2)>柠条林地(5 725.75 t/hm2)>农闲地(5 594.32 t/hm2)>荒地(5 372.99 t/hm2)。各土地类型土壤的入渗特性具有较大差异。植被对土壤的改善效果比较明显,以导致不同土地类型土壤稳定入渗率不同,通过对不同时段累计入渗量的分析,土壤内非毛管孔隙度是土体内维持高的入渗能力的重要原因之一。     

金沙江干热河谷不同类型植被改良土壤效应研究

选择云南省金沙江于热河谷典型地段,以土壤理化特性和土壤入渗特征为指标,对不同类型植被蓝桉乔木林和扭黄毛草被的改良土壤效应进行了研究。结果表明：(1)乔木林和草被都有良好的改善土壤物理性能、化学特性和土壤入渗能力的效应,且对上层土壤的改良效果好于下层。(2)对土壤物理性能的改良乔木林优于草被,0-50cm土层乔木林地和草地上壤容重分别比荒地低15．5％和10．9％,总孔隙度高15．4％和15．3％。(3)草被对土壤化学特性的改良优于乔木林,0—50cm土层乔木林地和草地的有机质含量分别比荒地高24．8％和32．3％,全N含量高23．2％和42．9％。不同植被覆盖对P素和K素的调节作用不明显。(4)改善土壤入渗性能的作用草被优于乔木林,乔木林地和草地的稳渗率分别比荒地高27．4％和88．4％,120min的入渗总量分别高5．7％和30．1％。研究结果还显示,霍顿下渗方程较好地反映了云南元谋干热河谷不同地类的土壤入渗过程及其变化。     

晋西黄土区长期植被恢复对土壤表层入渗与水分储量差异的影响

[目的]探究晋西黄土高原残塬沟壑区长期不同植被恢复类型对土壤表层入渗与水分储量差异的影响,为未来筛选和增强黄土高原地区天然植被恢复以及人工植被恢复的生态效益评估提供科学参考。[方法]以黄土残塬沟壑区典型的4种植被恢复类型(油松纯林、刺槐纯林、侧柏纯林、天然林)为研究对象,测定4种植被恢复类型下表层30 cm内土壤入渗过程,同时测定土壤容重、机械组成等土壤理化性质,并且监测土壤水分动态变化,核算土壤水分储量并进行差异性、相关性和主成分分析,最后通过3种土壤入渗模型对实测过程进行拟合比较得出其在黄土残塬沟壑地植被恢复区域内的适宜性,对比不同植被恢复类型之间土壤入渗过程及储水量的差异,补充并完善黄土高原地区不同植被恢复类型下的表层土壤水分入渗规律。[结果](1)天然林相较于人工纯林对0—30 cm表层土壤物理性质改善效果更为明显,天然林表层土壤的水分含量较多且保水性较好,人工林相较于天然林对研究区土壤入渗能力改善效果更佳;(2)在不同植被类型下土壤的稳定入渗速率从大到小表现为：天然林>刺槐纯林>油松纯林>侧柏纯林(0—10 cm),油松纯林>刺槐纯林>侧柏纯林&...     

农牧交错带植被恢复对土壤物理性质的影响

以地处毛乌素沙地南缘的榆林市沙生植物园植被恢复30a的10种植被类型下土壤为研究对象,对不同植被类型下土壤物理性质进行了对比分析。结果表明,植被恢复可以改善土壤物理性质,与流动沙地相比较,植被恢复后表层土壤容重降低了0.1~0.5g/cm3,土壤总孔隙度提高了1%~10%,土壤颗粒组成虽然仍然呈现砂粒占绝对优势,但明显表现出细化的趋势,1~0.25mm含量明显降低,其它粒级含量呈不同程度的升高。不同植被类型对土壤的改良作用差异显著,灌木对土壤物理性质的改良作用优于草本和乔木,其中柠条较其它植物种类可更好地改善土壤物理性状。     

晋西黄土区不同土地利用方式对土壤物理性质的影响

通过野外调查与室内实验相结合的方法,对晋西黄土区5种土地利用方式的土壤容重、土壤孔隙度及贮水量、土壤微团聚体分形特征进行了对比分析,以期为该地区土壤结构的改良提供理论指导.结果表明:各土地利用方式下随着土层深度的增加,土壤容重均显著增大,土壤孔隙度均显著下降,人工混交林土壤物理结构最好,荒草地最差;土壤0-50 cm贮水能力依次为人工混交林(74.56士14.96) mm＞人工纯林(72.13±8.63) mm＞经济林地(65.51±6.43) mm＞农地(61.38±9.55) mm＞荒草地(55.19±13.18)mm,其中人工混交林与人工纯林,农地和经济林地之间无显著差异,荒草地与其他土地利用类型均差异显著;土壤微团聚体平均分形维数(D)表现为荒草地(2.37±0.07)＞农地(2.32±0.08)＞经济林地(2.25±0.06)＞人工纯林(2.09±0.05)＞人工混交林(2.07±0.08);土壤微团聚体分形维数(D)与土壤容重,0～0.005 mm,0.005～0.01 mm和0.01～0.05 mm粒级土壤微团聚体体积分数均呈极显著正相关关系,与土壤各孔隙度及其所对应的贮水量和0.05～0.25 mm粒级土壤微团聚体体积分数均呈极显著负相关关系.     

退化草地恢复生态对土壤物理性状的影响——以藏北公路沿线车辆碾压干扰矮嵩草草句为例

通过对西藏那曲地区碾压干扰矮嵩草草甸群落不同恢复演替阶段土壤物理性状调查,分析不同演替阶段土壤颗粒组成、土壤容重和孔隙度,对其物理特性进行研究。结果表明：植被恢复有效改善了土壤的物理性质,提高了土壤对侵蚀动力的抵抗能力;退化草地恢复演替阶段与土壤物理性状变化具有明显的相关性联系,植被恢复与演替有效改善了土壤的物理性质,提高了土壤对侵蚀动力的抵抗能力。（1）碾压使土壤暴露,致使侵蚀作用加剧,松散、不黏结的砂粒和粉粒流失量较大,而粒径小于0．02mm和黏结性较强的粘粒流失量相对较少而表现出百分比相对增加;碾压改变原有土壤的正常质地层次构造,对公路沿线的土壤物理性质产生不良影响,促使土地进一步退化。（2）随着恢复进程,表层土壤总孔隙度增大,土壤容重减小,与演替阶段均极显著相关;随着土壤的通气性和渗透、排水率的改善,土壤有效水分增加。     

退化草地恢复生态对土壤物理性状的影响——以藏北公路沿线车辆碾压干扰矮嵩草草甸为例

通过对西藏那曲地区碾压干扰矮嵩草草甸群落不同恢复演替阶段土壤物理性状调查,分析不同演替阶段土壤颗粒组成、土壤容重和孔隙度,对其物理特性进行研究。结果表明:植被恢复有效改善了土壤的物理性质,提高了土壤对侵蚀动力的抵抗能力;退化草地恢复演替阶段与土壤物理性状变化具有明显的相关性联系,植被恢复与演替有效改善了土壤的物理性质,提高了土壤对侵蚀动力的抵抗能力。(1)碾压使土壤暴露,致使侵蚀作用加剧,松散、不黏结的砂粒和粉粒流失量较大,而粒径小于0.02 mm和黏结性较强的粘粒流失量相对较少而表现出百分比相对增加;碾压改变原有土壤的正常质地层次构造,对公路沿线的土壤物理性质产生不良影响,促使土地进一步退化。(2)随着恢复进程,表层土壤总孔隙度增大,土壤容重减小,与演替阶段均极显著相关;随着土壤的通气性和渗透、排水率的改善,土壤有效水分增加。     

容重对土壤水分入渗能力影响模拟试验

通过人工改变土壤颗粒级配,配制典型砂壤、中壤、黏壤,并设置不同容重水平,用土柱积水入渗模拟了土壤容重对其入渗能力的影响,为土壤改良和促进天然降水转化利用提供理论依据。结果表明,容重对土壤入渗能力有较大影响。试验土壤入渗能力随容重增大递减,3种典型土壤稳定入渗速率与容重均呈对数负相关,砂壤120 min累积入渗量与容重呈幂函数负相关,中壤、黏壤则呈线性负相关。考斯加科夫入渗模型中,表征初始入渗速率的参数随容重增大递减,表征入渗能力衰减速度的参数则随容重增大递增,说明土壤初始入渗能力随容重增大递减,入渗能力衰减速度随容重增大递增。     

土壤容重对溶质迁移过程的影响

土壤在径流作用下发生流失、土壤溶质迁移等现象,是一个受径流、土壤性质、下垫面特性、土地利用方式等多种因素综合影响的复杂过程.利用斜坡土槽,采用一定的坡度和实验流量,对不同容重的土样进行了室内放水实验,研究了在土壤饱和条件下,土壤容重对土壤溶质迁移过程的影响.实验结果表明:(1)随径流作用时间的增加,单位时间内土壤溶质迁移量逐渐减少,其关系可用幂函数来描述;(2)土壤溶质发生迁移是受地表径流和壤中流共同作用的结果;(3)土壤容重对土壤溶质迁移过程影响总体表现为土壤容重越大,随径流迁移的土壤溶质量越少;(4)土壤容重增加相同幅度,但同时刻随径流迁移的土壤溶质递减量逐渐减少.     

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。     

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。