黄土区人工林地水分供耗特点与林分生产力研究

通过定位观测,分析了黄土区人工刺槐和油松林地供水与耗水关系、土壤水分动态及林木生长情况。结果表明人工刺槐和油松林4,5,6三个月林地土壤水分消耗大于供给,水分供耗矛盾突出,土壤贮水减少;雨季水分供给充足,土壤贮水增加;在干旱季节和年份,相同条件下,密度大的林分林地水分供耗矛盾突出,林地水分亏损严重;不同坡向,水分亏损量大小顺序为阳坡>半阳坡>阴坡;0～300 cm土层土壤水分调查显示,阳坡、半阳坡密度较大的中林林分林地土壤含水量较低,出现干化现象;从水分生产力来看,由于林地水分供应不足,林木生长不同程度受到限制,林分生产力逐年降低。     

晋西黄土丘陵区坡面刺槐林地土壤水分研究

 为研究晋西黄土丘陵区刺槐林分土壤水分状况,通过2年的定位观测,标定了该地区刺槐林分土壤水分特征曲线,探讨了刺槐林分土壤水分的空间变化规律及其影响因子。结果表明:刺槐林分利用土壤水分范围较广,其林分可以栽植在峁顶、阳坡及半阳坡等处;12年刺槐林分密度低于2250株/hm²时,林地土壤水分可以在生长季末得到补充,而超过2250株/hm²时,林地土壤水分得不到补充,林分在翌年的部分月份处于水分亏缺状况,限制了林木的生长;月降水量、蒸发量是影响林地土壤水分的主要气象因子,郁闭度、胸径、林分生产量等因子是影响刺槐林分土壤水分的植被因素。     

黄土半干旱区不同密度刺槐林地的土壤水分动态

 通过对1998—1999年5—10月2个生长季不同密度刺槐林的连续观测,研究林地土壤水分运动规律及年际变化特征。结果表明:春季不同密度刺槐林地的土壤水分差异较小,并有随林分密度增大而减小的趋势,林分密度越小土壤深层储水量越高。不同密度的刺槐植树带随着林分密度的增大,渐渐隐现出干旱、半干旱地区成林的土壤干化现象,而且随着降水的减少和林木个体水分消耗的递增,林分内水分供需矛盾越来越显著。对于自然集水斜坡面积在8m2以上的刺槐植树带内,深层土壤水分能得到较好的补偿。随着林分密度的增大,林下植被种类和数量越来越少,逐步由中生植物向旱生植物过渡,其生物总量、盖度、长势和植物体含水量也随之降低,反映出林地土壤的水分环境容量随林分密度变化的特征。     

晋西黄土高原半干旱区刺槐林分需水量的研究

通过对人为给水和自然水分条件下的1.5m×6m和1.5m×3m密度的刺槐(Robiniapseudoacacia)林的林地蒸发和林木蒸腾定位观测,并结合气象观测资料和水面蒸发观测结果,应用Penman-Monteith方程对该林分日、月蒸腾量和需水量及其季节变化进行了估算。结果表明,在5～10月,自然水分条件下的1.5m×6m和1.5m×3m密度刺槐林地的土壤蒸发量分别为123.1mm和134.24mm,林木蒸腾量分别为76.62mm和62.33mm,林分耗水量分别为199.77mm和196.54mm。人为给水控制土壤水分条件使土壤水分条件接近于林木正常生长所适宜的低限土壤含水量阈值,两密度林分的林地蒸发量为320.92mm和254.98mm,林木蒸腾量为109.52mm和91.32mm,林木需水量为430.44mm和346.3mm。     

黄土高原沟壑区剌槐林水分动态与生产力的研究

本文通过研究表明,中龄刺槐蒸腾强度日变化随环境条件变化呈单峰和双峰曲线两种类型。蒸腾耗水量占同期降水量的44.1%～53.3%。刺槐林地300cm土壤剖面水分分布可划分为土壤水分活跃层,土壤水分利用层和土壤水分补充调节层三个层次。土壤水分季节动态特征是湿润年干、湿季明显;而欠水年土壤水分干、湿季不明显。同时作者认为,阳坡、半阳坡中龄刺槐林生产力与水分生产率均不同,在林业生产中应区别对待。     

黄河三角洲滩地不同林分类型的土壤水文特性

以无林地为对照,对黄河三角洲滩地3种林分类型的土壤水文物理性状、土壤人渗特性及土壤贮水性能进行研究.结果表明:①与无林地相比.有林地具有一定的压碱抑盐效果.不同林分类型的土壤容重、孔隙度和孔隙比等表征土壤水文物理性质的指标明显好于无林地,且0-20 cm土层好于20-40 cm.各指标林地间差异较大.其中刺槐林好于杨树林,而白蜡林最差.②乘幂方程能较好地反映研究地区不同林分类型的土壤入渗过程,有林地土壤人渗性能好于无林地,刺槐林、杨树林、白蜡林的平均渗透速率值分别是无林地(1.84 mm/min)的2.22,1.78,1.59倍.③有林地的土壤吸持、滞留贮水量、土壤涵蓄降水量、有效涵蓄量均表现为刺槐林＞杨树林＞白蜡林＞无林地.且0-20 cm土层的贮水性能均好于20-40cm.说明在涵养水源和水分有效性方面,刺槐林优于杨树林,白蜡林较差.从贮蓄水分、涵养水源角度来考虑,可在盐碱程度类似的生境中首先考虑刺槐、杨树树种.     

黄土半干旱区刺槐林水分与生长关系研究

黄土高原半干旱地区,由于土壤水分供应严重不足,使人工造林遇到了极大的困难.水分在黄土高原地区具有其特殊的生理生态意义.因此,在水分是植被生产力第一决定因子的干旱半干旱地区,以主要造林树种刺槐为研究对象,研究水分与林木生长的相互作用关系,已成为该区人工植被建设的重要课题,具有重要的意义.本文介绍了刺槐林地的水分运动及变化和供水与耗水关系的研究现状,阐述了研究水分与生长关系的基本因子、指标及在水分与生长方面的研究概况,并确定了合理的林分密度.     

黄土区刺槐和油松水土保持林合理密度的研究

 以黄土区刺槐和油松水土保持林为研究对象,在对水分循环要素进行长期监测的基础上,以水分亏缺量为依据,利用径流林业的基本原理,结合林分调查结果,提出了利用胸径计算刺槐和油松林合理密度的公式。利用该密度参考值管理刺槐和油松水土保持林,可以保证林木正常生长所需水量,不会造成林地土壤干化。同时以刺槐和油松林地的土壤水分含量、最低含水量和难效水频率为指标,提出了黄土区适宜的刺槐和油松水土保持林的管理密度。     

黄土塬区剌槐林地水分条件与生产力研究

本文主要研究了黄土塬区刺槐林蒸腾耗水规律,分析了林地水分收支状况和供水、耗水关系,阐明了林地水分生产力。结果表明:刺槐林蒸腾耗水量欠水年占同期降雨的52.33%,丰水年仅占18.3%,水分有效利用率平均为28.2%。林地水分收支盈亏各月分配不均。阳坡林地供水、耗水矛盾尖锐,阴坡林地丰水年水分供需关系协调,欠水年水分供应不足。林地水分条件是反映生产力高低的重要标志,阴坡林地生物量及材积水分生产效率分别是阳坡林地1.9倍和1.6倍,木材蓄积量是阳坡刺槐林的1.3倍。营造刺槐林不仅能大大地减少水土流失,而且每年每公顷可生产2～3.5m³木材,是对荒坡土壤水分资源的合理利用。     

林木细根分布规律与土壤水分响应关系研究

通过野外调查和室内分析,对渭北黄土高原主要造林树种的根系分布特征和土壤水分的季节变化规律进行研究.结果表明:林地土壤水分可以划分为土壤水分活跃层、土壤水分稳定利用层和土壤水分稳定层3个层次,不同立地不同层次上的土壤含水量具有不同的时空分布特征.对不同立地条件上林木根系分布特征的研究结果表明,不同立地上刺槐根系的空间分布特征具有明显差异,阴坡立地上的刺槐根系具有更大的分布空间.进一步的分析结果表明,土壤水分的变化规律与根系的分布特征有密切的关系,适宜的水分环境可以保证根系得到充分的牛长发育,扩大水分养分的吸收空间,使林木的地上部分表现出更大的生产力,反之则降低林木生产力.     

晋西黄土残塬沟壑区刺槐人工林土壤水分植被承载力研究

为明确在干旱缺水地区,植被对深层土壤水分的过度消耗以及水资源的承载能力,在晋西黄土残塬沟壑区选取林分密度1 300株/hm~2的刺槐人工林为研究对象,以裸地为对照,利用Enviro-SMART土壤水分监测系统(FDR)和热扩散探针(TDP)技术对当地刺槐人工林地0—150 cm范围内各土层体积含水量与树干液流量进行长期连续定位观测,采用土壤有效水与单株刺槐耗水量的比值来衡量研究区刺槐人工林土壤水分植被承载力。结果表明:(1)月降水量和月土壤储水量是决定刺槐人工林土壤水分植被承载力的主要环境因子,且二者与土壤水分植被承载力之间均呈现显著的正比例关系(P0.05)。(2)根据构建的刺槐人工林土壤水分植被承载力模型,计算出当地林龄为19年的刺槐人工林0—150 cm土层深度的土壤水分植被承载力为1 224株/hm~2,稍小于研究区实际林分密度(1 300株/hm~2),为保证当地刺槐人工林分耗水深度控制在0—150 cm土层范围内,同时也为促进当地林分生产力处于最优水平,建议在今后的营林造林过程中将刺槐人工林密度控制在当地土壤水分植被承载力范围之内,在减少林地深层水分消耗、调整林地土壤水资源平衡的同时,促进当地林业产业的合理发展。     

黄土高原丘陵区不同植被恢复方式下土壤水分特征——以桥子沟流域为例

为研究黄土高原丘陵沟壑区不同植被恢复方式下的土壤水分特征,以天水典型对比小流域——桥子西沟(自然恢复的荒草地)和桥子东沟(人工恢复的刺槐林地)为例,基于2流域5-8月0～ 100 cm深度土壤质量含水量和氢氧同位素浓度,定量分析不同植被恢复方式下降水和坡向对土壤水分影响.结果表明:以刺槐林地为主的流域土壤含水量低于以荒草地为主的流域(16.72％)约3.70％,对降水量的响应较弱,各土层含水量变异系数较高.土壤水分存在临界变化深度,刺槐林地为主的流域在10 cm以下含水量趋于稳定,最大蒸发深度为55 cm,荒草地为主的流域在30 cm以下含水量开始增加,最大蒸发深度为30 cm.两流域含水量均遵循阴坡＞半阴坡＞半阳坡,δo18的分布不符合这一规律.以刺槐林地为主的流域含水量随坡向变化较小,而以荒草地为主的流域受坡向影响较大,坡向对土壤水分的影响受植被因子的制约.以自然恢复荒草地为主的恢复方式可以较好的增加土壤水库蓄水量,有利于流域生态的可持续发展.     

晋西黄土区刺槐和油松林地土壤水分动态变化

以晋西黄土区蔡家川流域不同坡向的刺槐和油松林地为研究对象,在2005-2012年对刺槐和油松固定样地0 ～ 200 cm土层的土壤水分进行定位观测,采用有序样本最优分割法分析刺槐和油松林地土壤水分年内、年际变化规律,探讨降雨分配情况对年内、年际刺槐和油松林地土壤水分变化的影响.结果表明：1）研究区刺槐和油松林地土壤水分年内变化可分为平稳期、波动期、积累期和消退期4个时段,阳坡刺槐林地和油松林地土壤水分条件接近,阴坡刺槐林地土壤水分条件最好;2）在偏早年,油松林地土壤水分亏缺量比刺槐林地小,当偏旱年与正常年相间时,油松林地土壤水分恢复速度比刺槐林地快;3）年内降水分配均匀度与刺槐和油松林地土壤水分年内波动幅度成反比,刺槐和油松林地土壤含水量年际变化滞后于降雨的年际变化.建议在晋西黄土区阳坡种植油松,阴坡种植刺槐.     

柠条林地土壤水分动态分析

在龙滩流域内,不论阴坡、半阳坡还是阳坡,柠条林地土壤含水量年内变化均呈现不对称的双峰曲线,4月与7月出现土壤含水量的低值,5月与9月出现土壤含水量的高值,且一年当中土壤含水量生长末期明显高于生长初期,柠条林地在该区域表现出随季节变化对土壤水分较为稳定的利用特性;不同坡向人工柠条林土壤水分具有显著性差异,具体表现为阳坡半阳坡阴坡。     

晋西黄土区典型林地土壤水分变化特征

选择晋西黄土区蔡家川流域5种典型林地(山杨×辽东栎天然次生林、人工油松×刺槐混交林、人工油松林、人工刺槐林、人工侧柏林)作为研究对象,在每块样地中心布设1个土壤水分观测点,采用TRIME-TDR土壤水分测定仪定位观测2016—2018年1—12月的土壤体积含水量,测定深度为200 cm,每20 cm为1个测层,每月分上、中、下旬进行土壤水分含量观测,分析不同林地类型土壤水分年内变化规律和土壤水分垂直变化规律。结果表明:(1)研究区不同林地土壤水分年内变化可以划分为稳定期(1—3月)、波动期(4—6月)、增长期(7—9月)和消耗期(10—12月)4个时期,5种林分类型的年平均土壤储水量按照从大到小的排序为天然次生林地(338.68 mm)>人工油松林地(319.74 mm)>人工侧柏林地(314.15 mm)>人工油松×刺槐混交林地(303.37 mm)>人工刺槐林地(292.03 mm),刺槐林地耗水量最大。(2)在雨季末,研究区5种林分类型林地土壤水分均得到了正向补充,且土壤水分的恢复能力大小排序为次生林地>针叶林地>混交林地>刺槐纯林。(3)研究区土壤水分垂直变化可划分为土壤水分含量速变层和土壤水分含量相对稳定层2个层次;随着土层深度增加,不同林地类型剖面平均含水量总体上先增大后减小。不同林地类型表层土壤水分含量为侧柏林地>次生林地>油松林地>油松×刺槐混交林地>刺槐林地;土壤水分的补充深度为天然林地>针叶林地>油松×刺槐混交林地>刺槐纯林。     

林下植被对半干旱区不同密度刺槐林地土壤水分环境的指示作用

 研究林下植被对不同密度林地土壤水分环境的指示作用,可以为造林营林中的密度调控、提高林分生产力和林分稳定性等,提供理论根据。为此,对山西黄土丘陵沟壑区的14年生人工刺槐(Robiniapseudoacacia)林6种造林密度(1.5m×2m、1.5m×3m、1.5m×4m、1.5m×5m、1.5m×6m、1.5m×7m)林分的土壤水分、林下光照强度等环境因子进行观测,同时,采用样方调查法,对不同密度林内的树木生长情况和林下植物的类型、数量、分布及发育状况进行了研究。结果表明:密度小的林分内,各小环境指标均优于密度大的林分,其中土壤水分、光照强度有显著的随林分密度增大而减小的趋势,刺槐林地内随着林分密度的增大,渐渐出现干旱、半干旱地区成龄人工林土壤干化的现象,林下植被的种类和数量相应减少,物种丰富度和物种多样性指数也降低,且逐步由以鹅观草(Roegneriakamoji),小菅草(Themedaminor)为典型的中生植物,向以角蒿(Incarvilleasinensis),灰绿藜(Chenopodiumglaucum)为典型的旱生植物过渡,反映出林分内的小环境条件随林分密度变化的特征。因此,在半干旱区造林和营林中,密度不可过大,以便提高林分生产力和林分稳定性。     

晋西黄土区不同密度刺槐林对土壤水分的影响

在晋西黄土区蔡家川流域刺槐林地调查的基础上,选择密度为1 400株/hm2与2 200株/hm2的刺槐林地分别代表研究区低密度和高密度的刺槐林,并以裸地作为对照。通过设立固定样地,定位观测样地0—150cm土层的土壤水分,研究不同密度刺槐林地土壤水分状况及时空变化规律,并以土壤水分亏缺度和补偿度研究试验区降雨对刺槐林地土壤水分补偿与恢复效应。结果表明:(1)低密度刺槐林年平均土壤储水量比高密度刺槐林年平均土壤储水量绝对值高7.49mm,且低密度刺槐林达到土壤适宜储水量的天数比高密度刺槐林多60d;(2)从土壤剖面的垂直方向看,高密度和低密度刺槐林对30—150cm土层土壤水分消耗量无明显差异,但高密度刺槐林对表层土壤(0—30cm)的消耗远大于低密度刺槐林;(3)综合考虑不同降雨强度下土壤水分恢复程度、降雨补偿土壤深度等指标,研究区高密度刺槐林地土壤水分亏缺相对较大,研究区自然降雨不足以充分补给土壤水分,而低密度刺槐林地土壤水分经降雨补给可恢复到较高的水平。总体来看,研究区低密度刺槐林地土壤水分状况较好,建议研究区刺槐林种植密度以不超过1 400株/hm2为宜。     

杉木人工林水文学过程对林分生产力的影响

利用湖南省会同杉木林生态系统国家野外科学研究站2004--2005年2年连续定位测定数据,分析杉木人工林水文学过程对林分生产力的影响。结果表明：大气降水不仅提供了杉木生长所需要的水分,而且,降水过程中雨水对枝叶和树干的淋溶、冲洗作用,把林冠层截留的干尘降及其自身携带的养分带入林地,降水量的多少决定进入林地的水分并影响林地的养分量;林木生长的季节变化虽然受本身生物节律的影响,但降水的月分配格局,决定着林木生长季节的水肥供给状况,进而影响着林分生产力过程;土壤水分动态与林木生长关系密切,生长季节,当土壤含水量在30％-40％（相对含水量）范围时,林木生长迅速,25％-30％范围时,林木生长速率一般,25％以下时生长速率明显下降;林木蒸腾作用与光合作用有一定的关联,但不能用蒸腾量的大小简单地预示整个林分光合作用的强弱;系统内水分输出对林分生产力的影响体现在养分的保存和损失上,通过蒸腾蒸发作用以水汽形式逸散,失去的只有水分,可以保存营养物质和保持林地的土壤肥力,有利于林木生长,而通过径流以液态形式流走时,不仅失去水分,而且流走了大量营养物质和表土,造成土样瘠薄,进而影响林分的生产力。     

晋西黄土区人工林地土壤水分特征及其对降雨的响应

为了研究黄土区人工林地土壤水分特征及其对降雨的响应,以晋西黄土区人工刺槐林地、人工侧柏林地、人工刺槐侧柏混交林地为研究对象,利用EnviroSMART土壤水分定位监测系统和翻斗式雨量计对其2014年3月1日—2015年3月31日0—200cm土层的土壤含水量和降雨量进行了连续观测。观测结果表明:(1)人工侧柏林地0—200cm土层蓄水量为496.67mm,刺槐侧柏混交林地为349.88mm,人工刺槐林地为307.48mm。人工刺槐林地较人工侧柏林地和混交林地多消耗189.19mm和42.40mm土壤水分,且多消耗的水分主要来源于深层土壤,这可能导致人工刺槐林地深层土壤"干化"。(2)3种林地0—200cm土层土壤水分的年内变化可以划分为土壤水分消耗期(3—5月)、土壤水分积累期(6—8月)、土壤水分消退期(9—11月)、土壤水分稳定期(12月至翌年2月)。在土壤水分消耗期、积累期和消退期,3种林地土壤水分变化量存在显著差异。(3)在小雨、中雨、暴雨3种降雨条件下,人工侧柏林地对降雨的响应深度最深,人工刺槐林地最浅;对于同一林地而言,降雨的响应深度随降雨量的增加而增加;土壤含水量对单场降雨的响应程度随土层深度的增加而减弱。     

陕北地区不同纬度带人工刺槐林土壤水分特征研究

为研究黄土高原地区人工刺槐林地土壤水分变化特征,对陕北地区不同纬度带30a人工刺槐林林下土壤剖面水分条件进行研究,以期探索该区域刺槐林地土壤水分含量及相关因素的响应规律,结果表明:土壤水分含量随土层深度的增加而降低,且在40—50cm深处出现水分显著降低的跃变点;淳化以北5个样地土壤水分均低于生长阻滞水分含量,存在不同程度的亏缺,处于砂壤带的榆林、神木以及轻壤带的绥德样地其土壤水分亏缺度均超过50%,呈严重亏缺;随着纬度的增加,土壤累积储水量与净降雨量均呈现降低的趋势,且两者的变化显著相关,说明不同的纬度带特征是造成土壤水分差异显著的主要原因。