酸雨区不同林龄杉木人工林土壤物理性质及水源涵养功能差异

以酸雨区4年生、15年生和32年生杉木人工林为研究对象,分析不同林龄杉木人工林的土壤物理性质及土壤水源涵养功能之间的差异。结果表明:不同林龄杉木人工林的土壤容重与土壤空隙度差异明显,幼龄林与成熟林的土壤通气性和透水性均比中龄林强;杉木人工林土壤水分及持水能力表现为:幼龄林成熟林中龄林;土壤容重、土壤非毛管孔隙度和土壤毛管孔隙度等指标与土壤水源涵养功能具有较明显的正相关性。     

黄河中游旱坡地枣园集水保水的效果

晋西黄土区枣树生长前期（4－6月份）降雨量少是限制枣树生长发育的主要气候因子，在没有地下水的情况下，集水栽培是解决干旱问题的惟一有效措施。降水是黄土区产生地表径流的惟一来源，降水量、降水强度及降水历时是影响坡面径流过程和径流量的主要因子。人工模拟径流蓄集试验表明，当径流集蓄至40－80mm时，增墒持续时间就能维持30d左右；当径流集蓄超过80mm后，增墒持续时间能够稳定在45d左右。一次天然降雨15mm，集水枣园土壤水分含量能够维持10d左右的增墒效果。15mm＜降雨量＜40mm，集水枣园土壤增墒时间约在10－30d之间。生长期内（4－10月份）降雨量达300mm时，集水枣园水平均集蓄效果开始显著，比对照平均提高土壤水分含量1．30％左右；低于300mm时，尽管个别月份差异显著，但整个生育期计算，集水枣园集流增墒效果不显著。当生长期降雨量超过400mm时，坡地枣园土壤水分含量比对照提高1．7％－1．8％。覆盖能提高土壤水分含量1％左右，但主要体现在降雨月份上，在非降雨月份或少降雨月份覆盖效果不显著。生长期松土能提高集水枣土壤水分含量0．91％，松土效果与降雨量有着密切的关系，降雨月份松土效果更加明显。     

永定河沿河沙地杨树人工林林下土壤蒸发研究

【目的】探讨沙地杨树人工林林下土壤蒸发的变化特征及规律。【方法】以永定河沿河沙地杨树人工林为研究对象,通过称重法测定其林下土壤蒸发量,同时应用主成分法和回归分析法分析各环境因子对土壤蒸发的影响。【结果】2010-2011年生长季内土壤蒸发量分别为155.4mm和209.8mm,分别占同期降雨量的42.4%和41.5%。影响土壤蒸发的主要因子为土壤水分、土壤温度、大气因子,当土壤水分条件较差时,土壤蒸发与土壤温度和大气因子之间的关系不显著。【结论】沙地杨树人工林林下土壤蒸发作用较强,并且主要受到土壤水分的限制,同时大气因子和土壤温度对其也有不同程度的影响。     

宁化县紫色土区不同森林类型土壤理化性质差异

以宁化县紫色土区不同林龄马尾松人工林、杉木人工林及阔叶林3种森林类型为研究对象,在调查生长量及林下植被的基础上,分析了不同森林类型土壤理化性质的差异。结果表明:随着土层深度的增加,紫色土区不同森林类型土壤非毛管孔隙度、毛管孔隙度、有机质、全N、速效K、有效P含量均呈下降趋势,而土壤容重呈上升趋势;随着林龄的增加,马尾松人工林土壤非毛管孔隙度、毛管孔隙度、有机质含量、全N含量及有效P含量呈现先增加后降低的趋势,杉木人工林则呈降低的趋势。就不同林分类型土壤化学性质差异而言,在中林龄阶段,土壤pH值及有效P含量表现为:马尾松人工林阔叶林杉木人工林,有机质含量及全N含量表现为:马尾松人工林杉木人工林阔叶林,速效K含量表现为:阔叶林马尾松人工林杉木人工林;在成熟林阶段,土壤有机质含量、全N含量、速效P含量表现为:马尾松人工林阔叶林杉木人工林,速效K含量表现为:阔叶林杉木人工林马尾松人工林。     

落叶松人工林土壤水分平衡的研究

采用定位研究的方法，对２５年生落叶松人工林的林冠截留、林木蒸腾、林地蒸发及土壤径流等项目进行了研究和测定。结果表明在生长季内，落叶松人工林对大气降雨的截留损失总量为２２９．５ｍｍ，占同期降雨量的１／３；林木蒸腾是土壤水分输出的主要形式，土壤径流以壤中流和地下径流为主，地表径流很少发生；林地土壤水分的变化量不足５％，土壤水分的输入与输出基本处于平衡状态。     

亚热带4种典型人工林幼树光合特征和生物量对土壤水肥因子的响应

以亚热带4种典型树种(杉木、马尾松、尾巨桉、闽楠)人工林2年生幼树为研究对象,比较不同土壤水分(40%、55%和70%饱和田间持水量)和土壤养分(未施肥和施肥)处理对叶净光合速率、叶绿素荧光特性、总生物量和各器官生物量分配的影响.结果显示,4种典型树种人工林幼树的叶净光合速率、叶绿素荧光特性、总生物量和各器官生物量分配存在显著的树种差异性.土壤水分处理能够显著影响幼树的叶净光合速率、总生物量和分配比例,且存在树种和水分交互性.随土壤水分增加,闽楠、杉木幼树的叶净光合速率呈增加趋势,但尾巨桉和马尾松幼树的叶净光合速率在不同水分处理间差异不显著.幼树总生物量、叶生物量的比例,随土壤水分的增加呈增加趋势,而根生物量所占比例呈下降趋势.回归分析结果表明,树种自身特性是决定植物光合速率、叶绿素荧光的关键因素,土壤水分是幼树总生物量的关键解释因子,而土壤养分因子并不能解释幼树的叶光合速率、叶绿素荧光特征和生物量.研究表明,树种、土壤水分是影响树木叶光合作用和生物量的关键因子,而土壤养分对幼树叶片的光合特性和生物量影响较小.因此,在亚热带人工林培育过程中应重视树种选择,并基于树种差异性进行合理的水肥管理.     

酸雨区不同林龄杉木人工林土壤活性铝含量季节动态

分析了酸雨区不同林龄(1、5、10、15 a)杉木人工林土壤活性铝含量的季节动态.结果表明:同一季节同一土层深度不同林龄杉木人工林土壤交换态铝含量表现为15 a>10 a>5 a>1 a,1 a与5 a差异不显著;同一林龄同一土层深度不同季节杉木人工林土壤交换态铝含量总体表现为冬季>春季>夏、秋季,夏、秋季间无明显变化.杉木人工林土壤吸附态羟基铝含量随林龄及季节的变化规律与交换态铝相似.同一土层深度同一林龄不同季节杉木工人林土壤有机络合态铝含量总体表现为春季>冬季>秋季>夏季,同一季节同一土层深度不同林龄杉木人工林土壤有机络合态铝含量随林龄的增加而提高.酸雨区不同林龄杉木人工林表层土壤活性铝含量高于中下层土壤,活性铝占总铝的比例随林龄的增加而增大.     

华西雨屏区不同林龄杉木人工林土壤酶活性的动态变化

为了研究杉木人工林种植过程中土壤酶活性随种植时间的变化,以"空间代替时间"的方法,分别选取林龄为10、17、25 a的杉木林作为研究对象,采用荧光光度法和紫外分光光度法测定1月、4月、7月、10月土壤中纤维素水解酶(CBH)、β-葡萄糖苷酶(βG)、酸性磷酸酶(AP)、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD).结果表明:10 a林龄的杉木人工林土壤中,4种水解酶(CBH、βG、AP、NAG)活性均显著高于林龄17 a和25 a的杉木人工林土壤(P<0.05);林龄25 a的杉木人工林土壤PPO酶活性显著高于林龄10 a的杉木人工林(P<0.05);林龄25 a的杉木人工林土壤POD酶活性显著高于林龄10 a和17 a的杉木人工林(P<0.05).CBH酶活性在春季极显著高于其它季节(P<0.01),βG酶活性多数情况下随季节变化不显著(P>0.05),但总体春季有所降低;在林龄10 a的杉木人工林土壤中,AP、NAG酶活性均表现出夏季显著高于其它季节(P<0.05),其它龄级中季节动态不明显;PPO酶活性总体呈现出冬季显著高于其它季节(P<0.05),POD酶活性亦为冬季最高,夏季显著低于其它季(P<0.05).因此,杉木林土壤酶活性与不同林龄的立地差异及不同季节的气候差异密切相关.     

中亚热带3种主要人工林的土壤呼吸动态

采用静态箱式法对中亚热带杉木人工林、马尾松人工林和楠木人工林的土壤呼吸进行野外测定,比较分析了3种森林类型土壤呼吸作用及其与温度和土壤含水量的相关关系.结果表明:不同森林类型的土壤呼吸作用强弱存在显著差异,表现为楠木人工林>杉木人工林>马尾松人工林,但3种人工林土壤呼吸作用的季节和日变化比较明显,其动态与气温的变化大体一致,均表现为单峰型,高峰值出现在7月份和14:00;3种森林类型的土壤呼吸作用均与温度有较好的指数关系,尤其与5 cm地温的相关性最好,且以杉木人工林的Q10值最大,说明杉木人工林土壤呼吸对温度变化的敏感性最强;0-20cm土壤含水量与土壤呼吸有较好的线性关系;5 cm地温和0-20 cm土壤含水量较之温度或湿度能更好地解释土壤呼吸的变化,说明土壤呼吸受到温度和水分的协同作用.     

贵州东部杉木人工林土壤持水特性及水源涵养功能研究

在贵州东部地区选取杉木纯林、杉木—马尾松林、杉木—檫木林、杉木—楠竹林4种杉木人工林类型,进行土壤水分物理性质的研究,结果表明:土壤密度表现为随着土壤层的加深而增大,4种林型的土壤密度存在一定的差异,表现为杉木—马尾松林(1.36 g/cm3)纯林(1.30 g/cm3)杉木—楠竹林(1.21 g/cm3)杉木—檫木林(1.17 g/cm3);从整体上看,4种林型土壤总孔隙度表现为杉木—檫木林(56.83%)杉木—楠竹林(48.38%)纯林(45.89%)杉木—马尾松林(43.42%);4种林型土壤的最大持水量和毛管持水量表现为相同的规律:杉木—檫木林杉木—楠竹林纯林杉木—马尾松林;4种林型下土壤的蓄水能力以杉木—檫木林最高达到1 176.8 t/hm2,以杉木—马尾松林最低为532.5 t/hm2。     

覆膜栽培条件下土壤水分动态及运行机制分析

本文以玉米为试材。在半干旱地区设置地膜覆盖栽培试验。结果表明，采用覆膜栽培，在作物生长前期具有显著的保水效果。0～10cm、10～20cm和20～30cm土层的土壤含水量分别比裸地增加13．77％、6．67％和8％；在玉米拔节以后，覆膜土壤表现为深层含水量低于裸地，lm土层覆膜土壤储水量平均比裸地减少36．5mm，减少了水分“库存”。分析认为，覆膜栽培条件下的耕层土壤水分主要补充源是自然降水、上升毛管水和汽态水，而在地下水位较深的旱地上汽态水似更为重要，地膜的保水作用，主要在于汽态水在土壤表层凝结、集聚，而使表层含水量增加。     

饶阳试验区林网保护下的棉田土壤水分平衡的研究

本文分析了林网内土壤水分的变化动态。结果表明,在整个生长季中,林网内土壤湿度、贮水量均高于林外。林网内外土壤含水量均有明显的季节性变化。林网内棉花全生育期水分供需不平衡,但不同生育阶段又有所不同,现蕾～开花期自然供水明显不足。林网内棉花产量高于林外,提高了水分利用效率。     

模拟降水量条件下不同种植方式集雨效应研究

针对阴山北麓旱作区雨水蓄积利用效率低的问题,探讨本地区主要种植方式对降水的蓄积效应及降水后土壤水分变化动态。本研究采用模拟降水试验方法,对降水后农田土层水分含量的变化情况进行监测和分析,结果表明:1)在4mm降水下,粘壤土不同处理土壤贮水量显著高于对照;在12mm降水下,沙壤土不同处理土壤贮水量显著高于对照。不同降雨量粘壤土和沙壤土贮水量增量表现一致,大小顺序均为垄作全膜垄作半膜平作全膜平作半膜平作(CK)。以8mm降水为例,粘壤土各处理中,垄作全膜处理下土壤贮水增量为6.5mm,是对照的1.76倍,沙壤土各处理中,垄作全膜种植方式贮水增量是对照的3.2倍。2)垄作全膜能够将12mm以上降水蓄积在粘壤土表层,使该层土壤水分变化较小,土壤含水量基本维持在15.0%~16.5%,沙壤土蓄积雨水效果较差。3)在降水后5d内,粘壤土土壤水分变化为0~20cm土壤含水量呈降低趋势,降水后第3天该土层土壤含水量下降变缓,20~30cm土壤含水量先增加后降低,在降水后第3天达到最高,30~50cm土壤含水量均呈增加趋势;沙壤土土壤水分变化为0~30cm土壤含水量下降趋势较明显,30~50cm土壤含水量表现为先增加后降低。因此,在本地区生产条件下,垄作全膜不仅具有良好的集雨效果,而且能够将积蓄雨水主要分布于土壤表层30~50cm,从而对有限的降水资源进行再分配,提高作物的水分利用效率。     

毛乌素沙地主要固沙灌(乔)木林地水分平衡研究

以定位观测资料为基础,对毛乌素沙地流动风沙土、天然油蒿和鼻柏灌丛及沙柳和樟子松人工林下0cm-100cm风沙,1997上4月-1998年10月水量平衡进行了研究。结果表明,在0cm-100cm的土层内,土壤贮水量没有明显的贮水稳定层。流动沙丘各土层之间贮水量的变率,1997年差异较小,年平均为5.5%;1998年明显增大,年平均值为17.0%,并且最大值与最小值之间相差10%.油蒿群落土壤贮水量的变化主要发生在0cm-80cm的土层内,尤其是0cm-20cm土层变动明显,0cm-100cm土层内年均变率为16.2%;樟子松和沙柳人工林地两年贮水量变率各层次之间差异最小,年均变率分别为18.7%和14.7%;臭柏群落土壤贮水量的变化主要集中在0cm-60cm或0cm-80cm的土层内,并且以0cm-20cm和40cm-60cm土层变化较明显.土壤贮水量的变幅大小,同时受降雨量及降雨时空分布的影响,1998年度的变率明显高于1997年度。各样地土壤贮水量季节变化一般出现两个高峰.第1个高峰出现在4月,第2个贮水高峰值一般出现在7月或8月,此期间是该地区的雨季,其降雨量约占全年降雨量的46.7%,成为土壤水分的恢复补给时期。5月－7月上旬，植物进入生长盛期，耗水量增加，加之降雨补给较少，形成第1个主要失水时期；8月－10月，降雨量逐渐减少，气温和地温较高，植物枝叶茂盛，土壤蒸散量大，形成第2个失水时期，生长期内土壤总贮水量，有植被的沙地较流动沙丘低约100mm-200mm。沙地水量平衡研究结果表明：流沙的年蒸散量最小，两年平均为191.38mm，并且1997年的蒸散量大于1998年约32mm。油蒿、沙柳、樟子松、臭柏样地的蒸散量均大于流沙，而且表现出1998年度大于1997年度的特征（除樟子松外）。4种植物中，以臭柏群落蒸散量最高，年均255.25mm，其次是沙柳，年均值为277.624mm，油蒿和樟子松年均蒸散量分别为263.28mm和246.225mm。4种植物的年均蒸散量均小于同期降雨量334.3mm（均值），基本能够维持土壤水量平衡。     

延安丘陵沟壑区果园土壤储水量动态研究

果园土壤储水量是果园高产的限制因素之一。为了提高土壤水分利用效率,实现果园高产稳产,从2001~2005年连续4年对延安飞马河流域果园土壤水分进行了监测,采用时间序列小趋势分析法研究了果园土壤储水量的动态变化规律。结果表明,果园土壤储水量趋势项在2002~2005年分别为304.9,301.2,346.3和275.7 mm,受降水量影响呈周期性波动变化,具有一定滞后性;土壤储水量变化季节项变化周期为12个月,年变化表现为1~5月呈现持续降低趋势,6~8月受降水量补给的影响呈现一定的波动,9~12月土壤储水量逐渐升高;根据各层土壤储水量的变化幅度,0~40 cm为速变层,40~100 cm为活跃层,100~200 cm为缓变层,200~300 cm为相对稳定层,300cm以下为稳定层。果园土壤储水量实测值与模拟值吻合较好,说明采用时间序列可较好地对土壤储水量进行模拟,在土壤剖面上表现为,连续干旱导致表层土壤储水量降低较大,深层土壤储水量也呈现降低趋势。     

内蒙古典型草原区光伏电板降水再分配与土壤水分蒸散分异规律

针对草原地区光伏电站投产使用后光伏电板下不同位置降水、气候环境和土壤水分运移过程发生改变的问题，以内蒙古中部地区典型草原光伏电站为研究对象，采用野外观测及试验的方法对单次降水事件中光伏电板对雨水的再分配作用进行量化，并对光伏电板下不同位置土壤水分蒸散量及大气温、湿度进行逐日测定。最终通过相关分析及线性回归方程得出光伏电板下土壤水分和土壤蒸散量对降水事件的响应过程，确定其耦合关系。结果表明:1)光伏电板对地面水分收集产生了重新分配，光伏电板前檐下方由于电板的汇水作用降水量较未架设电板处平均增加了111.33 mm，电板遮挡下方降水量较未架设电板区域显著降低；2)光伏电板下各土层体积含水率整体高于未架设电板区域的土壤体积含水率，其中对照处0~10 cm土层体积含水率分别占光伏电板前檐下方和电板拼接缝隙下方土层体积含水率的47.61%和38.08%。光伏电板下的2个螺栓下方和电板后檐下方的土壤累积蒸发量仅为3.52、2.76和2.91 mm，均低于未架设电板区域的土壤蒸发量；3)光伏电板下0~10 cm和10~20 cm 土层蓄水量与降水量的回归系数R²分别为0.716 6和0.829 2，表层0~20 cm土层蓄水量受降水影响较为明显。光伏电板下土壤累计蒸发量与降水量拟合R²为0.771 6。土壤逐日蒸发量与初始土壤体积含水率具有较强的相关关系，且随时间推移相关性逐渐增强。     

局部覆盖条件下干旱过程对土壤水分蒸发的影响

采用旱棚人工控水、蒸发桶称重法,对地膜、渗水膜、干草、塑料泡膜4种地面覆盖材料在50%覆盖度下的土壤水分蒸发性能及保墒能力进行了研究。结果表明,4种透水或不透水覆盖材料均能有效减少土壤水分蒸发,其中蒸发抑制作用最强的为地膜,其次为渗水膜,塑料泡膜作用最小;在为期5个月的试验期间,地膜、渗水膜、干草、塑料泡膜覆盖可减少土壤蒸发量分别为23.04,10.89,10.03和5.68mm。试验还发现,覆盖材料对土壤蒸发的抑制能力与土壤干旱过程密切相关,低含水率持续干旱阶段土壤蒸发速率随蒸发历时延长而减小;高含水率干湿交替及持续干旱阶段则相反。局部覆盖能显著提高覆盖区与相邻非覆盖区的平均土壤含水率,延长适宜植物生长的土壤水分的持续期,减轻持续干旱对造林成活和幼林生长的威胁。     

地下水浅埋区3种水分的定量关系分析

利用多年实测降水、土壤水、地下水资料,分析了地下水浅埋区3种水分之间的定量关系.结果表明,不同降水年型有效时段内地下水埋深与时段降水量之间呈极显著线性相关性;时段末的土壤质量含水量与时段初土壤质量含水量、时段内降水量之间呈极显著线性相关性,且这种相关性在不同降水年型、不同土层之间存在着差异;当地下水埋深在一定范围内时,土壤水分明显受地下水埋深影响,二者之间有显著的相关性.     

地表覆盖及等高线种植玉米对坡地红壤水热生态效应研究

 1999年在云南高原坡耕地红壤上进行了地表覆盖及等高线种植玉米试验。结果表明,玉米苗期,裸地等高线种植对提升坡地红壤土温有明显作用,盖膜有好的增温效果。采用覆膜等高线种植措施有明显的调节水分功能,使坡耕地红壤水分含量变幅较小,起到了防旱防涝的作用,但雨水多时保水效果差,加剧坡耕地红壤的水分流失。采用盖草及结合翻耕、免耕等保护性措施,并未明显导致低土温,且有利于蓄积降水,气候持续干旱时也有好的保水作用。地表覆盖及等高线种植良好的水热生态效应是提高玉米产量的重要因素。     

青海环湖地区草原土壤含水量及富集规律

【目的】研究青海环湖地区草原土壤水分运移与富集规律、土壤水分剖面分布模型、水分循环与水分平衡,揭示该地区土壤水库蓄水特点、土壤干层及其恢复条件,为该地区土壤水资源及草原植被保护、土壤水库建设和草原生态环境的可持续发展提供科学依据。【方法】利用轻型人力钻连续4年采取600多个土壤样品,采用烘干称重法测定土壤含水量。采用双环入渗法原位测定土壤入渗率,采用激光粒度仪分析土壤粒度,采用负压计原位测定土壤吸力。【结果】青海环湖地区的土壤剖面水分分布较为稳定,不论旱季还是雨季,约65%的水分富集在0-0.4 m土层中,0.6 m以下土层水分严重不足。该地区土壤吸力为0.17-0.42 MPa,土壤田间持水量为20%左右。0-0.4 m土层含水量一般为23%,大于田间持水量（20%）,故存在约3%的重力水;土层0.6 m以下含水量仅约为6.5%。该地区0.6 m以下土层一般发育有不同等级的土壤干层,且土层厚度越大干层发育越严重。该地区0.4 m以下土层水分含量与深度之间的关系可以用幂函数模拟描述,模拟函数的增量曲线表明,在2009-2011年降水累积增加约50 mm的条件下,土壤含水量的增加量由0.4 m深度的约5%逐渐降低到0.8 m深度的约3%,0.8 m以下土层水分增加量不足3%。该地区土壤入渗率为1.3-3.0 mm·min^-1,入渗率较高有利于降水向土壤水转化。该地区的土壤质地优良,但0.6 m以下土层含水量已接近或低于粉砂土无效水的含量（5%）。【结论】青海环湖地区气温低、土壤冻结期长,造成该地区土壤水分具有在土壤上部滞留和富集的突出特点。该地区土壤平均厚度不足1.5 m,导致该地区土壤水库的调蓄功能较弱。而土壤水分的上部滞留和富集增强了该地区土壤水库对浅根系草原植被的调蓄功能,并且具有抑制草原荒漠化发生的重要作用。青海环湖地区在2009-2011年降水量增加到400-420 mm的条件下,土壤水分表现出微弱的正平衡,薄土层中的土壤干层消失,而较厚土层中的土壤干层仍然存在。该地区土壤干层恢复速度很缓慢,恢复的水分增加量低于5%。土壤干层的发育和分布深度很小不仅指示出该地区生态系统较为脆弱,而且还指示出该地区不适于发展需水较多的乔木植被。