落叶松人工林结构对土壤水文特性的影响

为了解落叶松人工林结构对土壤水文特性的影响,对黑龙江省尚志市帽儿山地区不同结构类型下落叶松人工林的土壤水分物理性质、贮水能力及入渗性能进行研究。结果表明：1）土壤密度平均值由大到小依次为均匀结构、六行结构、四行结构、二行结构,分别为1.33、1.22、1.19和1.10 g/cm^3,总孔隙度变化趋势与土壤密度相反,分别为26.36%、48.99%、54.49%、56.00%;2）初渗速率变化范围为1.20-2.27 mm/min,10℃时的渗透系数K10大小依次为二行结构（1.04 mm/min）〉四行结构（0.81 mm/min）〉六行结构（0.67 mm/min）〉均匀结构（0.61 mm/min）,30 min累计入渗量表现出相应的变化趋势;3）40 cm土层范围内,土壤的饱和贮水量在1 054.20-2 239.80t/hm^2之间,其中二行结构的土壤贮水量最大。因此,二行结构的落叶松人工林土壤水文效益较高,是落叶松人工林营建时的首选方式。     

大兴安岭重度火烧迹地植被恢复过程中土壤入渗特征研究

以大兴安岭重度火烧迹地不同恢复年限落叶松人工林为研究对象,对植被恢复过程中土壤入渗特征进行研究。结果表明:(1)土壤理化性质呈波动式变化,24a落叶松人工林土壤容重最小,土壤非毛管孔隙度和有机质含量最高,土壤理化性质得到较好地改善。(2)在植被恢复过程中,土壤初渗速率变化范围为3.53~13.18mm/min,穏渗速率变化范围为2.47~8.20mm/min,前70min累积入渗量为177.24~632.13mm,稳渗时间为24~70min,土壤入渗性能总体呈现逐渐增强的趋势。(3)经过考斯恰科夫(Kostiakov)模型、霍顿(Horton)模型、通用经验模型和菲利普(Philip)模型拟合,霍顿模型可以较好地拟合植被恢复过程中落叶松人工林土壤入渗过程。(4)土壤入渗性能与土壤容重呈负相关关系,与土壤总孔隙度、非毛管孔隙度和有机质含量呈正相关关系,且与土壤非毛管孔隙度的相关关系极显著(P0.01)。     

阿什河上游小流域不同森林类型土壤水分时空分布

 在阿什河上游光明沟小流域内,选取樟子松、红松、兴安落叶松、水曲柳及杂木林5种森林类型,采用传统土壤水分研究方法,研究不同森林类型间土壤水分时空分布特征。结果表明:除水曲柳林外,其他4种森林类型土壤含水量随土层深度增加而降低,为降低型;兴安落叶松林0～40cm土层土壤含水量最大,为32.91%,其次为水曲柳林(28.79%)、杂木林(25.99%)、红松林(23.64%)和樟子松林(18.76%);各森林类型土壤含水量在生长季内大致上遵循高—低—高—低的规律,与降雨量间存在较一致的对应关系,森林对该小流域内土壤含水量起到了显著的调节作用。     

土地利用及其变化对洮儿河流域中上游地区非点源污染的影响

为了评价老秃顶子自然保护区不同森林类型土壤水源涵养功能,对区内5种植被类型的土壤贮水能力与入渗特征进行了研究。结果表明,不同林型0—40cm土壤容重均值为0.76～1.71g/cm3,非毛管孔隙度均值为8.15%～22.07%,毛管孔隙度均值为27.60%～53.28%,灌木林、岳桦林、杂木林等天然次生林的土壤孔隙状况要好于落叶松人工林和红松人工林;不同林型0—40cm土壤的蓄水容量为1 429.8～2 834.3t/hm2,有效蓄容为325.9～882.7t/hm2,毛管持水量为1 103.8～2 131.0t/hm2,天然次生林土壤贮水能力相对较强;不同林型0—20cm土壤初渗率介于0.28～21.1mm/min之间,20—40cm土壤初渗率介于0.07～6.7mm/min之间,不同林型0—20cm土层稳渗率介于0.14～8.3mm/min之间,20—40cm土层稳渗率介于0.05～2.0mm/min之间,初渗率和稳渗率均表现为天然次生林高于人工林;土壤入渗速率与入渗时间存在良好的幂函数关系。     

莲花湖库区水源涵养林水文效应的研究

对莲花湖库区流域人工林主要林型的降水截持效益、林地和荒草地枯落物层持水性能、土壤层物理性状及其蓄水效益进行了研究。结果表明:红松人工林、兴安落叶松人工林和杂木林林冠截留率分别为34.83%,13.05%,19.61%,树干茎流率分别为6.79%,0.58%,4.01%,穿透率分别为58.37%,86.18%,77.66%。林冠截留量、茎流量、穿透率与降水量均呈显著的正相关,并分别给出了它们之间的经验模型。枯落物层最大持水量变化范围为12.024.0 t/hm2,其大小顺序为红松林>兴安落叶松林>杂木林>荒草地。有效拦蓄量变化范围为2.9445.97 t/hm2,排序为红松林>兴安落叶松林>杂木林>荒草地。几种主要林型和荒草地有效拦蓄率变化范围为53.45e.95%,排序为红松林>杂木林>兴安落叶松林>荒草地。各林型土壤最大蓄水量变化范围为1 838.62 186.3 t/hm2,依次为兴安落叶松林>杂木林>红松林>荒草地。土壤非毛管蓄水量为16.2625.28 mm,依次为兴安落叶松林>红松林>杂木林>荒草地。林地土壤入渗速率显著高于荒草地。从土层厚度来说,土壤入渗速率随土层厚度的下移表现出逐步降低的趋势,即空间特征表现出土层上部>中部>下部。本试验为研究森林的水源涵养功能以及进一步综合评价该地区的森林生态功能提供了重要的科学依据。     

重庆市四面山人工林土壤持水与入渗特性

通过土壤持水量和水分入渗速率的测定,对重庆市四面山4种人工林(杉木×马尾松针叶林、石栎×木荷×香樟×枫香阔叶林、石栎×木荷阔叶林、杉木×马尾松×木荷针阔林)土壤层的水文特征进行分析评价.结果表明,针阔混交林土壤饱和持水量最高,为314.98 mm;阔叶林其次,为301.26 mm与290.26 mm;针叶林最小,为237.94 mm.分别较荒地高44.93%,38.61%,33.72%和9.48%.石栎×木荷阔叶林土壤水分入渗速率最快,初渗速率为25.35 mm/min,稳渗速率为3.97 mm/min,平均入渗速率为5.48 m/min.灰关联评价结果显示,该区两种阔叶混交林均具调蓄涵养最大日降雨的能力,石栎×木荷×香樟×枫香阔叶林改良土壤持水性能效果显著,石栎×木荷阔叶林土壤水分入渗能力有明显提高.     

喀斯特浅层裂隙土壤入渗特征及其影响因素

为探索喀斯特地下浅层裂隙土壤水分运移规律,通过野外调查、单环入渗试验探索裂隙土壤的入渗特性及入渗模型的适应性。结果表明:(1)裂隙土壤初始入渗率为21.06~57.90 mm/min,入渗时间20~60 min后达到稳定入渗(4.21~13.69 mm/min),且入渗初期到最后的稳渗阶段存在着较大降幅(40.89%~89.08%),与非喀斯特地区相比,喀斯特裂隙土壤的入渗速率更快;裂隙土壤各入渗特征处于中等程度变异(变异系数为0.52~0.67)。(2)裂隙土壤各入渗特征与各土壤属性显著性相关较少(P<0.05),裂隙土壤的入渗能力与土壤容重、毛管孔隙度以及根系没有较好的相关性,受裂隙岩—土界面等因素影响,与非喀斯特地区的土壤入渗特征与影响因素有明显差异;喀斯特裂隙不同土地利用类型土壤的入渗能力为草地>农田>乔木>灌木。(3)利用回归模型对裂隙土壤入渗的拟合分析对比得出,Horton模型对喀斯特浅层裂隙土壤的入渗过程拟合效果优于Philip模型和Kastiakov模型,可以更好地模拟和预测喀斯特浅层裂隙土壤入渗能力和入渗过程。研究结果可为研究喀斯特地区坡面水分运移及地下漏失提供新的研究思路与科学理论依据。     

小兴安岭南麓典型森林类型的土壤水文功能研究

通过测定土壤水文物理性质、持水及渗透性能,分析了小兴安岭南麓典型森林土壤的持水、蓄水和渗透能力,并利用Kostiakov方程、Horton方程和Philip方程模拟了土壤入渗过程。结果表明:该区森林土壤容重介于0.45~1.52g/cm3之间;不同植被类型饱和含水率为28.73%~177.32%,毛管含水率25.26~156.84%,自然含水率13.91%~119.18%,随着土层深度加厚,三者具有明显减小趋势;土壤最大持水量范围为282.88~341.41mm,有效持水量为27.88~61.13mm,涵蓄降水能力为165.98~197.37mm(除人工兴安落叶松林为76.32mm以外);各植被类型土壤初渗速率和稳渗速率最大值在0—10cm或10—20cm土层,平均值分别为11.92 mm/min和2.78 mm/min,二者最小值在不同的植被类型下出现的土层不同,平均值分别为2.19mm/min和0.66mm/min;从土壤的入渗过程模拟看,Horton方程的模拟效果较好。     

鄂西南5种典型林分枯落物与土壤的持水性能

[目的]探究鄂西南地区典型森林枯落物和土壤的水文特性,分析对比不同林分的持水性能,为区域内选择适宜的造林树种、营造合理的水土保持林提供理论依据与科学参考。[方法]以利川金子山国有林场的5种典型林分为研究对象,采用野外调查与采样、环刀法和室内浸泡法,对比分析各林分枯落物层储量、持水过程、持水能力,以及土壤层持水能力和入渗过程。[结果](1)5种林分枯落物储量表现为：杉木人工林>常绿落叶阔叶混交林>日本落叶松人工林>柳杉人工林>鹅掌楸人工林;最大持水量变化范围在13.94～29.12 t/hm²之间,与枯落物储量变化相一致。(2)枯落物持水量与浸水时间关系为对数函数关系,吸水速率与浸水时间关系为幂函数关系。(3)0—40 cm土壤层最大持水量介于277.02～334.12 t/hm²之间,表现为：鹅掌楸人工林>常绿落叶阔叶混交林>日本落叶松人工林>杉木人工林>柳杉人工林;土壤平均渗透速率变化范围为6.89～22.30 mm/min,稳渗时间在18.40～25.73 min之间,其中鹅掌楸人工林土壤渗...     

伏牛山东麓不同植被恢复类型土壤入渗性能及产流预测

为了研究不同植被恢复类型对土壤入渗与产流的影响,采用双环入渗法测定了伏牛山东麓六种植被恢复类型土壤水分入渗过程,通过对比稳渗率与不同重现期的暴雨强度,判断不同植被类型地表径流产生的可能性。结果表明:(1)不同植被类型土壤初渗率、稳渗率和前60min入渗量均表现出栓皮栎次生林>栓皮栎人工林>刺槐人工林>侧柏人工林>灌丛>裸地的规律;(2)土壤入渗特征参数与土壤容重、总孔隙度、非毛管孔隙度、有机质含量、细根生物量和团聚体含量显著相关(p<0.05),其中土壤容重、总孔隙度是影响土壤入渗的主导因子;(3)栓皮栎次生林能抵御10a一遇的暴雨,栓皮栎人工林能抵御1a一遇的暴雨,而其它植被类型均不能低御1a一遇的暴雨,易产生暴雨径流。说明封育天然次生林和运用乡土树种造林进行植被恢复,有利于提高土壤的入渗性能。     

莲花湖库区几种主要林型水文功能的分析和评价

对莲花湖库区流域人工林主要林型的降水截持效益、林地和荒草地枯落物层持水性能、土壤层物理性状及其蓄水效益进行了研究。结果表明：红松人工林、落叶松人工林和杂木林林冠截留率分别为34.83%,13.05%,19.61%,树干茎流率分别为6.79%,0.58%,4.01%,穿透率分别为58.37%,86.18%,77.66%。兴安落叶松林、红松林、杂木林和荒草地枯落物层最大持水率分别为278.2%,295.3%,260.3%,154.8%。莲花湖库区不同植被类型下枯落物持水能力为红松林最好,荒草地最差。各林型土壤最大蓄水量变化范围为1 838.6-2 186.3t/hm^2,依次为落叶松林〉杂木林〉红松林〉荒草地;从土层厚度来说,土壤入渗速率随土层厚度的下移表现出逐步降低的趋势,即空间特征表现出土层上部〉中部〉下部。以坡面径流观测场为观测手段,分析了4个径流小区产流产沙与降雨因子的相关关系,结果表明,场降雨产流量和产沙量与降雨量和雨强均呈良好的相关关系。     

莲花湖库区水源涵养林林地产流产沙分析

对莲花湖库区主要植被类型红松林、兴安落叶松林、杂木林和荒草地土壤物理性状及渗透性能进行了研究，结果表明，各林型土壤最大蓄水量依次为落叶松林〉杂木林〉红松林〉荒草地；土壤非毛管蓄水量依次为落叶松林〉红松林〉杂木林〉荒草地。林地土壤初渗速率和稳渗速率均显著高于荒草地。以坡面径流观测场为观测手段，分析了4个径流小区产流产沙与降雨因子的相关关系，结果表明，场降雨产流量和产沙量与降雨量和雨强均呈良好的相关关系。林地与荒草地的降雨产流产沙差异显著，说明林地具有较好的保持水土功能。     

不同乔木根系的抗拉力学特性

为了揭示植被根系的固土力学机制,筛选合适的水土保持树种,选取华北地区5种常见乔木油松、蒙古栎、白桦、落叶松和榆树根系进行室内单根拉伸试验。结果表明,5种乔木根系极限抗拉力和直径之间存在显著的幂函数关系;油松和白桦根系抗拉强度随着直径增大以幂函数递减,蒙古栎、落叶松和榆树根系的抗拉强度随直径增大均以对数函数递减。拉伸过程中,根系对外界拉力的敏感性是在一定范围内的波动,5种乔木平均敏感性依次为白桦＞落叶松＞榆树＞油松＞蒙古栎。5种乔木根系不同直径的应力应变曲线特征参数不同,但均为单峰曲线,具有弹塑性材料特征,拟合曲线三阶抛物线模型能很好地反映其基本特征。不同树种不同直径的抗拉力学特征存在很大的差别,其内在原因还需要进一步的研究。     

4种常见乔木单根拉伸的应力应变曲线分析

选取华北地区河北省北沟林场4种常见乔木油松、白桦、落叶松、蒙古栎进行拉伸试验,分析了直径、根长和拉伸速率对其应力应变曲线的影响。试验结果表明,乔木单根的应力应变曲线整体都为单峰曲线,没有出现明显的径缩现象,4种乔木的应力应变曲线都表现出弹塑性材料特征。相同加载条件,同一直径径级水平下,白桦和蒙古栎的抗拉力学性能比较接近,均具有较大的弹性模量、抗拉强度和较小的极限延伸率;油松和落叶松的力学性能接近,具有较小的弹性模量及抗拉强度和较大的极限延伸率。随着直径的增加,乔木根的弹性模量、极限延伸率和抗拉强度均降低。随着根长的增加,落叶松的弹性模量表现为下降的趋势,而其余3种乔木的弹性模量均表现出上升的趋势。极限延伸率、抗拉强度均与根长成负相关。速率的增加使得根系更容易被拉断破坏,白桦和落叶松的弹性模量、抗拉强度均与拉伸速率成负相关,极限延伸率与拉伸速率成正相关。     

宁夏六盘山不同森林类型林地的贮水量

 为评价宁夏六盘山不同森林类型的水源涵养生态功能,对宁夏六盘山地区华北落叶松人工纯林、辽东栎天然纯林、白桦+山杨天然混交林和华山松+红桦+白桦天然混交林4种林地枯落物和土壤的贮水特征进行研究。采用样方法和浸泡法测定枯落物不同层次的最大持水量和持水特性,采用环刀法和浸泡法测定土壤水分物理性质和贮水量。结果表明:林地枯落物层饱和贮水量为华山松+红桦+白桦天然混交林最大,华北落叶松人工纯林次之,辽东栎天然纯林其次,白桦+山杨天然混交林最小;除华北落叶松人工纯林枯落物未分解层和华山松+红桦+白桦天然混交林半分解层在浸泡6h时达到最大持水量外,其他森林类型各层次均在浸泡3h时达到最大持水量;土壤饱和贮水量为华山松+红桦+白桦天然混交林最大,辽东栎天然纯林次之,华北落叶松人工纯林其次,白桦+山杨天然混交林最小。     

接坝地区9种典型林分类型枯落物层和土壤层水文效应

以八英庄林场9种典型林分类型为研究对象,对其枯落物层、土壤层水文效应进行研究,结果表明:（1）9种典型林分类型枯落物蓄积量在5.79~24.97 t/hm²的范围内,排序为白桦纯林 > 白桦山杨混交林 > 油松纯林 > 山杨纯林 > 蒙古栎纯林 > 落叶松油松混交林 > 白桦黑桦混交林 > 落叶松纯林 > 落叶松白桦混交林。（2）9种典型林分类型枯落物持水能力有一定差异,排序为白桦山杨混交林 > 山杨纯林 > 油松纯林 > 白桦纯林 > 白桦黑桦混交林 > 落叶松油松混交林 > 蒙古栎纯林 > 落叶松白桦混交林 > 落叶松纯林。（3）枯落物持水量与浸水时间呈较好的指数关系,相关系数在0.95以上,吸水速率与浸水时间呈较好的幂函数关系,相关系数大于0.9。（4）白桦山杨混交林枯落物有效拦蓄量最大为52.63 t/hm²,落叶松白桦混交林枯落物有效拦蓄量最小为14 t/hm²。（5）蒙古栎纯林土壤持水能力最强为117.42 t/hm²,其次是白桦山杨混交林为104.75 t/hm²,白桦纯林土壤持水能力最差为37.80 t/hm²。（6）土壤初渗速率在2.3~56.8 mm/min范围内,土壤入渗速率与入渗时间呈较好的幂函数关系,相关系数大于0.95。     

马尾松林地不同枯落物覆盖下土壤入渗特征

采用室内人工降雨模拟试验,在径流小区尺度上观测坡面产流过程,并用WatchDog1400土壤水分自动监测站观测土壤体积含水率变化过程,研究枯落物覆盖下坡面水分入渗特征。结果表明:(1)土壤入渗滞后时间随着枯落物覆盖量的增加而增大,在坡度上体现为10°5°;(2)土壤入渗率随雨强、枯落物覆盖量增加而增大,随坡度增大而减小;土壤储水量随覆盖量增加先增大后减小,在雨强方面体现为120 mm/h60 mm/h;(3)逐步回归结果表明,土壤入渗滞后时间、入渗率和储水量与枯落物覆盖量呈线性关系,滞后时间、入渗率与枯落物覆盖量呈一次函数正相关关系,储水量与覆盖量呈二次函数关系。研究结果可为低效林枯落物水源涵养功能研究提供依据。     

冀北山地6种林分类型土壤水分-物理性质变化

为改善冀北山地林地生态功能,提高该地区森林涵养水源的能力,选取冀北山地6种典型林分为研究对象,采用环刀法对土壤物理性质进行了分析比较。结果表明:(1)土壤容重与土层深度呈正相关,土壤容重均值排序为:华北落叶松林(1.20g/cm~3)蒙古栎林(1.14g/cm3)油松林(1.12g/cm~3)黑桦林(1.03g/cm~3)白桦林(0.98g/cm~3)山杨林(0.81g/cm~3);(2)土壤总孔隙度与土层深度呈负相关,土壤总孔隙度均值排序为:山杨林(57.6%)白桦林(51.4%)黑桦林(51.1%)油松林(49.1%)华北落叶松林(45.9%)蒙古栎林(44.8%);土壤毛管孔隙度均值山杨林最大(48.9%),油松林最小(35.1%);非毛管孔隙度均值为油松林最大(14.0%),白桦林最小(3.6%);(3)土壤持水量与土层深度之间存在负相关关系,土壤最大持水量均值为山杨林最大,华北落叶松林最小;(4)土壤入渗速率与入渗时间呈明显幂函数关系,稳渗速率油松林最大(15.00mm/min),华北落叶松林最小(0.68mm/min)。研究结果可为森林土壤资源可持续利用提供依据。