山东省石灰岩山地不同混交林改良土壤及减蚀效益评价

[目的]选择具有良好防护功能的混交林林分类型,为山东省石灰岩山地森林优化升级提供理论依据。[方法]选取山东省典型石灰岩山地5a生8种不同树种混交林林分,以侧柏纯林为对照,采用野外调查和室内测定相结合的方法,从混交林林分的生长状况、改良土壤理化性状效益、林地土壤水文效益、土壤减蚀效益3个方面的13个指标(郁闭度、冠幅、树高、土壤容重、总孔隙度、速效氮、速效磷、速效钾、土壤饱和贮水量、稳渗速率、渗透时间、减蚀量、枯落物层厚度)研究其改良土壤与减蚀效益,通过层次分析法(AHP)对不同树种混交林林分进行综合评定。[结果]改良土壤与减蚀效益最好的是苦楝侧柏混交林,其次是刺槐侧柏混交林和黄栌侧柏混交林。[结论]混交林改良土壤与减蚀效益优于纯林,其中苦楝侧柏混交林、刺槐侧柏混交林和黄栌侧柏混交林改良土壤与减蚀效益最佳,适宜石灰岩山地。     

兰州市南北两山5种典型人工林土壤的渗透特性

[目的] 探讨不同树种组成的人工纯林和混交林在生长过程中对土壤渗透特性的改良程度,为该区域人工林营建过程中树种选择及现有林分的抚育管理提供科学依据。[方法] 采用双环渗透法对甘肃省兰州市南北两山5种典型人工林分类型（侧柏林、新疆杨林、刺槐林、侧柏+刺槐混交林和新疆杨+刺槐混交林）的土壤渗透特性（土壤初渗速率、稳渗速率、平均渗透速率和渗透总量）进行了研究。[结果] 随土层深度（0—80 cm）的增加,土壤渗透性逐渐降低。不同林分类型土壤渗透性均表现为：新疆杨+刺槐混交林 > 侧柏+刺槐混交林 > 刺槐林 > 侧柏林 > 新疆杨林,混交林大于纯林;通用经验方程对各林分土壤渗透性的拟合效果最好,比较适合于描述研究区5种人工林土壤水分入渗过程,Horton方程次之,Kostiakov方程最差。土壤渗透性与土壤初始含水率、总孔隙度、有机质含量、全氮、无机氮呈极显著正相关,与毛管孔隙度、非毛管孔隙度呈显著或极显著正相关,与土壤容重呈极显著负相关。[结论] 在今后兰州市南北两山植被重建过程中,应营造不同树种所组成的混交林人工植被,不宜大面积营造人工纯林植被类型。     

东北黑土区各类水保林蓄水能力试验研究

针对黑土区主要水土保持林类型,选择落叶松纯林、樟子松纯林、白皮柳纯林、杨树纯林、樟子松与落叶松混交林、樟子松与杨树混交林6种林分进行林下枯落物层、林下土壤层蓄水能力和林下土壤入渗性能、孔隙度的试验和测定,研究不同林分改良土壤,涵养水源的能力。通过试验分析表明:6种林分枯落物层蓄水率为1.3～2.5倍,枯枝落叶数量多且枯落物比表面积大的落叶松和白皮柳枯落物层蓄水能力最强;针叶林及其混交林土壤层蓄水量最大;混交林改良土壤效果最好,林下土壤入渗能力高于纯林,毛管孔隙度大于纯林。建议在黑土区水土保持林建设中,根据立地条件,以混交林和针叶纯林为主。     

鲁中片麻岩低山丘陵针阔混交林蓄水保土效益研究

以山东省莱芜市雪野镇通天河小流域2003年3月营造的6种针阔混交林为研究对象,2013年10月采用样收获法测定枯落物蓄积量和灌草生物量,烘干法和环刀浸水法测定土壤物理性状和土壤水文效应,单环定量加水法测定土壤入渗速率,标尺法测定土壤侵蚀量,研究不同针阔混交林的蓄水保土效益。结果表明:(1)林下灌草盖度与生物量随林分郁闭度的增加而减少,而枯落物层蓄积量随林分郁闭度的增加而增加。(2)黑松刺槐混交林和侧柏刺槐混交林的土壤物理性状与土壤养分改良效果最好。(3)土壤蓄水性能以黑松刺槐混交林、侧柏刺槐混交林最好,其土壤渗透性能也较好。(4)减蚀量以黑松刺槐混交林、侧柏刺槐混交林最大。6种针阔混交林的蓄水保土效益以黑松刺槐混交林、侧柏刺槐混交林最大,黑松五角枫混交林、侧柏五角枫混交林、黑松麻栎混交林次之,侧柏麻栎混交林较差。     

鲁中南石灰岩山地针阔混交林土壤理化性状及水文效应

为选择出适宜鲁中南石灰岩山地的针阔混交林模式,以山东省新泰市扒石山小流域栽植的5种10a生针阔混交林为研究对象,采用野外调查与室内测定相结合的方法,系统分析针阔混交林模式下的枯落物蓄积量、土壤理化性质、土壤渗透速率、土壤水文效应等指标,研究不同针阔混交林对林地土壤理化性状和土壤水文效应的改良效果。结果表明:5种混交林模式下的各项指标均差异显著,且针阔混交林的各项指标均优于侧柏纯林,其中针阔混交林的各项指标均以侧柏刺槐混交林最优,侧柏黄连木混交林较差;林地土壤理化性状和水文效应的改良效果依次为:侧柏刺槐混交林侧柏苦楝混交林侧柏五角枫混交林侧柏臭椿混交林侧柏黄连木混交林。在鲁中南石灰岩山地营造针阔混交林时,应优先选择侧柏刺槐混交林和侧柏苦楝混交林,其次可选择侧柏五角枫混交林和侧柏臭椿混交林,应尽量避免大面积营造侧柏黄连木混交林及侧柏纯林。     

滇池流域不同植被覆盖土壤的入渗特征及其影响因素

为掌握滇中高原滇池流域周边不同植被覆盖类型对土壤入渗性能的影响,选用双环入渗法探究土壤入渗特性。以滇池流域典型植被覆盖类型(华山松+云南油杉混交林、云南松纯林、旱冬瓜+麻栎混交林、桉树人工林、灌木林)为研究对象,通过野外调查和试验测定,揭示土壤入渗特性及影响入渗的特征因子。结果表明:(1)华山松+云南油杉混交林与云南松纯林、旱冬瓜+麻栎混交林、桉树人工林、灌木林相比,[JP]土壤容重最小,有机质含量最高,水稳性团聚体最多,孔隙度和非毛管孔隙度比例明显优于其他林地。(2)5种植被覆盖类型下入渗性能有明显差别,具体入渗性能表征为华山松+云南油杉混交林＞旱冬瓜+麻栎混交林＞灌木林＞云南松纯林＞桉树人工林。(3)选择Kostiakov公式、Horton公式、Philip公式,模拟5种典型植被类型覆盖下林地土壤入渗过程,Philip模型对滇池流域土壤入渗过程的拟合效果最佳。(4)5种典型植被类型覆盖下,林地土壤入渗特征与土壤容重均呈显著负相关(P＜0.05),初始入渗速率与非毛管孔隙度、＞5 mm水稳性团聚体、＞2 mm水稳性团聚体均呈极显著正相关(P＜0.01);土壤入渗的5个主要影响因子为＞2 mm水稳性团聚体、＞5 mm水稳性团聚体、容重、有机质、非毛管孔隙度。研究结果为该研究区水土流失治理和土壤侵蚀防治提供基础依据。     

北京山区典型植被枯落物和土壤层水文功能

[目的]研究枯落物和土壤层水文功能,从而明晰北京山区不同植被的水源涵养能力,可为当地植被建设提供借鉴。[方法]使用室内浸泡法、环刀法、定水头法等对北京山区不同植被的枯落物与土壤层水文功能进行了定量分析,并通过相关性分析明确了有机碳与土壤层水文功能之间的关系。[结果](1)枯落物最大持水率、最大拦蓄率、有效拦蓄率为侧柏(Platycladus orientalis)×灌木混交林>五角枫(Acer elegantulum)纯林>五角枫×侧柏混交林>侧柏纯林。最大持水量、最大拦蓄量、有效拦蓄量均为五角枫纯林>侧柏×灌木混交林>五角枫×侧柏混交林>侧柏纯林,且均为半分解层大于未分解层。(2)土壤饱和持水量和毛管持水量排序为侧柏纯林>五角枫纯林>侧柏×灌木混交林>五角枫×侧柏混交林。土壤非毛管持水量大小排序为五角枫×侧柏混交林>五角枫纯林>侧柏×灌木混交林>侧柏纯林。土壤饱和导水率沿剖面向下逐渐减小,平均饱和导水率最大的植被类型为侧柏×灌木混交林。(3)土壤有机碳含量表现为沿剖面向下逐渐减小,且土壤有机碳含量与容重、总孔隙度...     

山东砂石山区不同林分类型土壤的蓄水效益

以山东省临朐县辛庄水土保持试验站营造的5种林分为研究对象,研究不同林分类型土壤蓄水效益。结果表明:刺槐、五角枫、黄连木等阔叶树种林分的枯落物多,枯落物腐烂分解后改善土壤理化性状良好,增加了土壤蓄水量,3种阔叶树种林分与对照(各林分类型附近立地条件相同的荒坡)相比增加的土壤饱和贮水量以刺槐林的最大(为549.8 m3/hm2),其次是五角枫林(为416.9 m3/hm2)和黄连木(为392.3 m3/hm2);而黑松、侧柏等针叶树种林分相应地增加土壤饱和贮水量较少,分别仅为257.9和223.7 m3/hm2。通过对枯落物已分解层蓄积量与0～20 cm土壤理化性状的相关分析表明,不同林分类型的枯落物已分解层蓄积量与土壤有机质质量分数、土壤非毛管孔隙度呈极显著相关性,与土壤密度、土壤总孔隙度呈显著相关性,与土壤毛管孔隙度相关但不显著。计算结果显示,5种林分类型的土壤蓄水效益表现为刺槐林>五角枫林>黄连木林>黑松林>侧柏林。     

不同造林模式对退化石灰岩山地土壤理化性质及水文效应的影响

为研究不同造林模式对鲁中南退化石灰岩山地土壤的恢复效果,以该区域不同造林模式人工幼林为研究对象,运用样方调查与室内实验相结合的方法,以造林前数据(CK)作为对照,对比分析了蒙阴县刘家峪村小流域4种造林模式下的土壤理化性质。结果表明:(1)4种造林模式下土壤的理化性质相比于造林前均有明显改善;(2)刺槐黄栌混交林的土壤容重最低,孔隙度最大,饱和含水量最高,侧柏连翘混交林的容重大、孔隙性最小、持水性差;(3)刺槐黄栌混交林的土壤有机质、全氮、全磷、全钾、速效磷、速效氮、速效钾含量最高;(4)不同造林模式的土壤入渗能力表现为刺槐黄栌混交林侧柏五角枫混交林五角枫臭椿混交林侧柏连翘混交林CK。综合考虑4种造林模式对土壤理化性质的改良效果来看,刺槐黄栌混交模式更适合在研究区栽植。     

小流域生态修复过程中不同森林植被土壤入渗与贮水特征

在山东省邹城市刘庄小流域水土保持生态修复区内,对9种森林植被类型的土壤入渗和土壤贮水特征进行了研究。结果表明：①各种森林植被都具有明显的改良土壤水文物理性质、提高土壤入渗和贮水能力的作用,混交林的土壤入渗和贮水能力明显大于单纯林,单纯林的土壤饱和贮水量和土壤稳定入渗率分别比荒草坡地高33％和142％,而混交林的分别比荒草坡地高54％和358％。②各种森林植被对土壤(非毛管)滞留贮水功能的改善程度大于对土壤(毛管)吸持贮水功能的改善,混交林的土壤(毛管)最大吸持贮水量比荒草坡地高37％,而平均土壤(非毛管)最大滞留贮水量比荒草坡地高89％。③霍顿(Horton)入渗模型和通用经验入渗模型都能较好地反映研究地区各种森林植被的土壤入渗过程,但菲刑浦(Philip)模型对入渗过程的拟合效果较差。     

哈尼梯田水源区不同景观类型土壤水分的入渗特性及影响因子

[目的]揭示不同景观类型土壤水分入渗特性及影响因子的差异,为红河哈尼梯田世界遗产的保护及持续发展提供参考。[方法]选择草地、林地、旱地和茶园等景观类型的7个样地,用Hood IL-2700土壤水分入渗仪测定样地土壤水分入渗参数,并分析枯落物持水性能和土壤物理性质因子对土壤水分的影响。[结果]在人为影响程度不同的森林和草地生态系统内部,土壤水分入渗能力表现为:原始林次生林人工林,荒草地蕨草地。在研究区的4种景观类型水平上,土壤水分入渗能力表现为:园地(翻耕)草地森林耕地(未翻耕),说明人为活动对土壤水分入渗效率影响显著。不同景观类型的土壤水分入渗特征值与影响因素的相关分析显示,除园地外的其他景观类型土壤水分入渗值与土壤枯落物特征、土壤物理性质中的多个指标具相关性。[结论]人为活动影响下的4种景观类型的土壤入渗能力差异明显,枯落物特性和土壤物理性质是关键因素。     

不同林分类型土壤理化特征及其对土壤入渗过程的影响

利用双环入渗法对黄土残塬沟壑区主要林分类型（刺槐林、油松林、刺槐×油松混交林、山杨栎类天然次生林）进行土壤入渗试验,分析4种林分类型土壤理化特征及其对土壤入渗过程的影响。结果表明：（1）研究区不同林分类型土壤理化特征存在一定差异,山杨栎类天然次生林的土壤理化性质总体最好,刺槐×油松混交林优于刺槐林和油松林;（2）0~90 min测试时间内,不同林分类型的土壤入渗速率随时间的变化规律均表现为迅速递减（0~5 min）、逐渐递减（5~60 min）和趋于稳定（60~90 min）的过程;4种林分的土壤初始入渗速率、稳定入渗速率和平均入渗速率由大到小依次为山杨栎类天然次生林、刺槐×油松混交林、刺槐林、油松林;（3）4种常见土壤入渗模型（Kostiakov模型、Horton模型、Philip模型和通用经验模型）中,通用经验模型对研究区不同林分类型土壤入渗过程拟合效果最好,拟合精度均在0.990以上;（4）相关性分析结果表明,不同林分类型的土壤入渗指标与土壤容重呈现极显著负相关（P<0.01）,与非毛管孔隙度、> 0.25 mm水稳性团聚体含量、砂粒含量以及有机质含量呈现极显著正相关（P<0.01）;通过通径分析并计算主要影响因子的决定系数表明,对土壤初始入渗速率影响程度最大的因子是土壤容重（0.309）,对土壤稳定入渗速率影响程度最大的因子是>0.25 mm水稳性团聚体含量（0.251）,对土壤平均入渗速率影响程度最大的因子是有机质（0.408）。研究结果为研究区营造水土保持林树种的选择与水土保持功能评价提供一定参考。     

河南省淮河流域不同土地利用方式近地表层的水文效应

对河南境内淮河流域不同土地利用方式下近地表层的凋落物与表层土壤的水文特性及其保水蓄水性能进行测定与分析,结果表明：1）各土地利用方式下的凋落物具有相同特性的吸水过程,4h后吸水速率逐渐下降,24 h可达饱和状态,饱和吸水量差异不大;初始吸水速率以草丛或灌丛的较大,但阔叶林或针阔混交林以及灌丛具有较高的有效拦蓄水量,针叶林通常较小.2）刺槐林（褐土）总蓄水量最大,所有农田土壤的总蓄水量均较小;同一土壤中农田与草丛土壤的水文效应较小,森林与灌丛土壤的相对较大.农田土壤的渗透速率35 min时达稳渗状态且稳渗率较低,其他的在45 min时达稳渗且稳渗率较高;初渗率与稳渗率均表现为森林土壤高于灌丛、灌丛高于草丛,阔叶林比针叶林的稍高.3）不同土地利用方式下土壤的水文效应基本可划分为农田与草丛、森林与灌丛2大类,后者的水文效应相对较大.研究结果可为水土保持对策的制订、营养物质对水体冲击负荷的深入研究提供依据与参考.     

金沙江流域典型森林土壤水分入渗特征试验研究

对金沙江流域典型森林生态系统的土壤水文特征进行了研究。结果表明,研究区不同森林类型的土壤容重随着土层深度的增加而逐渐增大,土壤总孔隙度和毛管孔隙度随土层深度的增加而逐渐减小;土壤水分入渗受土壤容重的影响,随容重增加,稳渗率降低;不同森林类型土壤前120min平均入渗速率介于0.78~2.42mm/min之间,稳渗率介于0.10~0.53mm/min之间;无论是平均入渗率还是稳渗率均表现为:华山松林地滇杨林地圣诞树林地水冬瓜林地荒坡地;土壤入渗的渗润阶段发生在0~5min;渗漏阶段约发生在5~80min;渗透阶段发生在80min以后。采用Kostiakov模型拟合双环入渗法测得的入渗过程效果最佳,其次为Philip模型,而用Horton模型的拟合效果最差。     

坝上地区退耕还林地土壤水文生态特征

 为明确退耕林地不同植被类型土壤层的水文生态效应及其水源涵养功能,通过野外取样与室内测试的方法,以封育草地为对照,定量研究坝上地区典型区域张北县沙棘林、柠条林和榆树林等退耕林地的土壤颗粒粒径分布、水分物理性质和入渗性能等水文生态特征。结果表明:不同植被类型同一土层间土壤密度、孔隙度与持水性能差异显著,同一植被类型内不同土层间各指标差异不明显;与草地相比,林地能较好地改善土壤结构,土壤水文生态效应好于草地;4种植被类型的土壤颗粒粒径分布主要集中在1～0.05 mm范围内,约占64.08%～71.13%;林地土壤密度小于草地,榆树林、沙棘林和柠条林的土壤密度分别比草地的减小25.26%、24.98%、16.49%;土壤孔隙度以及土壤饱和持水量、有效持水量表现为沙棘林>榆树林>柠条林>草地;入渗速率与入渗时间遵从f=at-b的幂函数关系,柠条林、沙棘林和榆树林的稳渗速率分别为草地的4.96、3.18和2.88倍。研究结果可为坝上地区退耕林地生态效应的评价提供理论依据。     

豫南山区典型林地土壤入渗特征及影响因素分析

为弄清典型林地不同发育阶段表层土壤入渗性能差异规律及其影响因素,通过在豫南山区开展野外调查与室内分析,模拟和分析土壤入渗过程及特征,研究土壤理化性质、地表根系结构对土壤渗透能力的影响。结果表明:1)各个林地类型土层厚度0～10 cm层的土壤渗透能力均高于10～20 cm层;初渗率、稳渗率、前30 min入渗量在各土层深度中均表现相同的趋势,即30 a马尾松针叶林>30 a麻栎阔叶林>30 a麻栎+马尾松混交林>荆条灌丛>20 a麻栎阔叶林>20 a麻栎+马尾松混交>20 a马尾松针叶林;20 a、30 a林分中,平均稳渗率最高的林分类型分别是麻栎阔叶林和马尾松针叶林,分别为3.140和4.256 mm/min。2)土壤渗透特性指标均与土壤有机质质量分数、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、根体积密度、根表面积密度存在显著的相关关系(P<0.05);对土壤渗透能力影响最大的土壤理化性质指标和根系结构指标分别是非毛管孔隙度和根表面积密度,典型相关负荷量分别达到0.559和0.773。     

晋西黄土区退耕还林后土壤入渗特征及土壤质量评价

为研究晋西黄土区退耕还林后不同植被覆盖下土壤的入渗特征及土壤质量评价,采用野外双环入渗法测定土壤的入渗特征,并测定不同地类土壤的容重、孔隙度、有机质、全氮等指标,使用相关性分析研究不同类型植被覆盖下土壤的入渗性能及其与土壤理化性质的相关关系,并将各地类的土壤理化性质进行主成分分析。结果表明:(1)植被类型对于土壤渗透速率影响较大,表现为天然次生林刺槐×油松混交林刺槐纯林油松纯林灌木林地苹果园地荒草地农田(玉米地)。(2)退耕还林后,不同植被类型的土壤理化性质差异显著(P0.05),随着森林逐渐恢复,土壤容重下降,孔隙度及有机质等含量增加,土壤理化性质得以改善,入渗性能也有明显提高。土壤入渗特征与总孔隙度、非毛管孔隙度、有机质和全氮含量呈极显著正相关(P0.01),与容重呈极显著负相关(P0.01),与速效磷呈显著负相关(P0.05)。(3)综合土壤入渗性能和土壤理化性质作为土壤评价指标,晋西黄土区退耕还林后不同植被类型土壤质量从高到低依次为次生林刺槐×油松混交林刺槐纯林油松纯林灌木林地苹果园地荒草地农田。     

辽河源典型森林类型的土壤水文效应

[目的]研究辽河源地区典型森林类型林下土壤的水文效应,为辽河源森林生态系统健康的监测和评价提供理论佐证。[方法]选取典型森林类型,采用不同入渗模型拟合各森林类型土壤的入渗过程。[结果](1)土壤容重变化范围为1.21~1.56g/cm3,油松中龄林最大,山杨成熟林最小;土壤总孔隙度变化范围为41.26%~54.38%,山杨成熟林最大,油松中龄林最小;(2)山杨成熟林土壤蓄水能力最强,为1 087.56t/hm2;油松中龄林土壤蓄水能力最小,为825.17t/hm2;(3)山杨成熟林稳渗速率最大,为1.33mm/min;(4)霍顿(Horton)入渗模型和菲利普(Philip)入渗模型能较好地反映各森林群落土壤入渗过程,但通用幂函数模型拟合结果较差。[结论]不同森林类型土壤均表现出随着土层深度的增加容重逐渐增加的现象,阔叶林林下土壤蓄水能力要强于针叶林,通过比较认为可以利用霍顿(Horton)模型作为研究该区森林土壤水文功能的重要手段。     

汶川震区震后土体入渗特征试验研究

汶川地震对土体产生强烈扰动,改变了流域下垫面特征,影响到流域产流过程,其中土体入渗特征是导致产流变化的基本因素。选择强震区都江堰龙溪河流域为典型研究区,采用双环法进行野外原位土体入渗试验,得出了泥石流流域不同类型土体的入渗特征。试验结果表明:(1)不同类型土体的最终稳定入渗率大小顺序依次为:林地(0.32mm/min)>草地(0.30mm/min)>耕地(0.28mm/min)>泥石流堆积体(0.19mm/min)>滑坡体(0.17mm/min)>裸地(滑坡后壁)(0.07mm/min);(2)研究区土体的稳定入渗率与孔隙度呈幂指数的正相关关系(R=0.95);前期含水率和细颗粒含量对林地、草地、耕地等土体入渗率的影响不明显,但滑坡体、泥石流堆积体、裸地等土体的稳定入渗率与细颗粒含量之间呈较强的负相关关系。细颗粒含量对土体入渗的影响远小于由根系及其腐烂空洞的影响,从而导致根系发育土体内的细颗粒含量对土体入渗影响不大。此外,土体表面结皮能显著降低研究区土体的入渗性能。     

闽西北不同经营时间毛竹林土壤渗透性研究

以福建省永安市不同经营时间的劈草、施肥、灌水毛竹林为研究对象,对不同经营时间土壤渗透性能进行了研究。结果表明,不同劈草、施肥和灌溉时间的毛竹林土壤渗透性变化规律不同。劈草和灌水毛竹林,随着经营时间的延长,土壤渗透性能呈明显的下降趋势。其中,劈草30年的毛竹林土壤初渗率、稳渗率、平均渗透速率和渗透总量与未劈草毛竹林相比,下降了71.43%,69.55%,70.43%和89.80%;灌水10年毛竹林土壤初渗率、稳渗率、平均渗透速率和渗透总量与未灌水毛竹林相比下降了53.36%,53.99%,53.92%和60.03%。在施肥毛竹林地中随着施肥时间的延长,毛竹林土壤渗透性能有升高的趋势,施肥13年毛竹林土壤初渗率、稳渗率、平均渗透速率和渗透总量比未施肥毛竹林上升了29.75%,5.45%,20.99%和10.50%。相关性分析表明,土壤渗透性的改变主要与土壤非毛管孔隙度、有机质、水解氮和速效磷的变化密切相关。通过逐步回归分析,得到初渗率、稳渗率、平均渗透速率和渗透总量的多元回归模型,经检验模型达到显著水平,土壤渗透性指标的变化幅度可以通过非毛管空隙度、土壤有机质、水解氮、速效磷的变化来反映。在回归分析过程中,均为非毛管空隙度首先进入,反映了土壤渗透能的改变主要是由非毛管空隙度的变化决定的。