黄土丘陵区典型植被土壤物理性质差异及其对导水特性影响

选取黄土丘陵区12种典型植被样地,通过测定各样地不同土层植物残体生物量、土壤容重、毛管孔隙度、非毛管孔隙度及饱和导水率,研究各指标随土层深度和植被类型的变化规律及其对土壤饱和导水率的影响。结果表明:(1)除容重随土层深度增加外,植物残体、毛管孔隙度、非毛管孔隙度和饱和导水率均随土层深度减少,其中植物残体大多集中于表层土壤(0—10 cm),占总残体生物量的51.4%～85.7%。(2)不同植被类型其植物残体及土壤物理性质存在显著差异,乔木林地植物残体、农耕地土壤容重、灌木林地非毛管孔隙度及饱和导水率均最大,而毛管孔隙度与不同土地利用类型间无显著差异。(3)饱和导水率随植物残体生物量密度(0—10 cm)和土壤容重呈幂函数减小,随毛管孔隙度和非毛管孔隙度呈幂函数增大;土壤容重(BD)和非毛管孔隙度(NCP)是影响土壤饱和导水率(K_s)的主要因素,且土壤饱和导水率可表示为两者的综合非线性方程(K_s=0.6BD~(-4.717)NCP~(0.203),P0.01,R~2=0.63,NSE=0.50)。此外,沙棘灌木林地平均饱和导水率最大,有利于降雨过程中土壤水分入渗,具有较强的水土保持功能。本研究结果可为黄土高原植被恢复生态水文效益评价提供理论依据。     

喀斯特地区不同土地利用方式对土壤饱和导水率的影响

研究不同土地利用方式的土壤饱和导水率(K_s)特征及其影响因素,对于准确了解喀斯特地区的土壤水文过程、水土保持效应具有重要的意义。为揭示喀斯特地区不同土地利用方式对K_s的影响,测定了0—50 cm土层的土壤饱和导水率、容重、总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、毛管持水量、田间持水量、土壤含水量和有机质,并对K_s的影响因子进行了相关分析。结果表明:不同土地利用方式的K_s随着土层深度的增加而呈先增加后降低的变化特征,且在10—20 cm显著高于其他土层(p0.05)。不同土地利用方式土壤的平均K_s介于6.41～7.37 m/d,由大到小依次为花椒地金银花地荒地玉米地,其中花椒地显著高于玉米地(p0.05)。土壤理化性质对K_s具有不同程度的影响,相关分析结果表明:土壤容重、总孔隙度、非毛管孔隙度和有机质均与K_s呈极显著相关(p0.01),通径分析进一步表明,非毛管孔隙度是影响该区K_s最重要的土壤因子。研究有助于了解喀斯特地区不同土地利用方式的土壤水文过程,为喀斯特地区生态建设及生态服务评价提供理论依据。     

重庆市四面山不同土地利用类型饱和导水率

[目的]探讨不同土地利用类型和土壤理化性质对饱对导水率的影响。[方法]采用定水头法测定四面山不同土地利用类型的饱和导水率,并运用回归分析,相关分析和主成分分析法分析其与土壤物理因子和有机质的关系,以及影响饱和导水率的主导因子。[结果]各土地利用类型的平均饱和导水率均高于荒地,其顺序为:林地农地草地,林地中天然林饱和导水率大于人工林;饱和导水率随土层深度的增加呈负指数递减规律;饱和导水率与容重呈幂函数关系,与孔隙度呈正相关,与黏粒含量呈负相关;有机质含量的提高对饱和导水率有积极的促进作用。[结论]影响饱和导水率的主导因子是容重、有机质、非毛管孔隙度和毛管孔隙度,其次,土壤机械组成对其也有一定影响。     

黄土区坡面尺度不同植被类型土壤饱和导水率 剖面分布及影响因素

土壤饱和导水率(K_s)是影响水、溶质运移过程和水文模型模拟精度的重要参数,了解坡面尺度下不同植被类型K_s的剖面分布与影响因素有助于更好地理解土壤水文过程及其调控机制。本研究通过测定典型黄土区坡面尺度不同植被类型下12个土壤剖面(0～200 cm)的K_s及土壤基本性质,分析了不同坡向间及同一坡向内随植被类型变化土壤K_s的剖面分布特征及其影响因素。结果表明:不同植被类型下土壤K_s首先随着土壤深度的增加而减小,而后呈增大趋势。东北坡林地、西坡草地和林地剖面上层(0～20 cm)的平均土壤K_s(K_(s-average))均显著高于剖面下层(20～200 cm)(P0.05)。同一坡向内不同植被类型及不同坡向间相同植被类型0～20 cm土层的K_(s-average)没有显著差异(P0.05);而由于土壤质地和有机质含量的差异,20～200 cm土层的K_(s-average)表现为同一坡向内东北坡草地显著高于林地(P0.05),不同坡向间东北坡草地和林地分别显著高于西坡草地和林地(P0.05)。六道沟小流域不同植被类型下土壤K_s与容重、黏粒含量、粉粒含量呈极显著负相关(P0.001),与毛管孔隙度、饱和含水量、砂粒以及有机质含量(西坡草地除外)呈显著正相关(P0.05)。影响六道沟小流域K_s剖面分布的因素可由土壤持水特性(49.36%)、质地(24.98%)和养分含量(13.92%) 3个主成分贡献。本研究利用多元逐步回归分析获得了以容重、土壤质地和有机质为输入因子的土壤K_s传递函数(R~2=0.60～0.86,P0.001),可为典型黄土区坡面尺度土壤K_s的模拟和预测提供参考。     

晋西不同土地利用方式下土壤饱和导水率的影响因素

为了更好地了解晋西不同土地利用方式下的土壤水分特性,利用土壤水分渗透仪测定饱和导水率(Ks),室内测定土壤物理化学性质,分析了饱和导水率与各项土壤物理化学性质指标的相关关系。研究结果表明,土壤饱和导水率随土层深度增加而下降土壤饱和导水率表现为:林地>地埂>农地土壤饱和导水率与容重、非毛管孔隙度、>0.25mm水稳性团聚体、土壤有机质含量等土壤理化特性存在显著相关关系。晋西地区应合理配置林地、地埂、农地,减少荒地,改善土壤的通气透水特性,改良土壤结构。     

六盘山华北落叶松坡面土壤饱和导水率空间异质性及其影响因素

为深入理解森林坡面土壤饱和导水率的空间变异,利用经典统计学和地统计学的方法研究六盘山华北落叶松人工林坡面不同土层土壤饱和导水率的空间异质性,并基于相关性分析揭示其空间变异的主要因素。结果表明:(1)随土层的加深,土壤饱和导水率逐渐增加,不同土层土壤饱和导水率的空间变异程度存在差异,表现为40—60 cm土层土壤饱和导水率为强变异,其他土层均为中等变异。(2)不同土层土壤饱和导水率的空间结构也存在差异,20—40,40—60,60—80 cm土层土壤饱和导水率表现为强烈的空间自相关性,0—20,80—100 cm土层土壤饱和导水率表现为中等空间自相关性。(3)坡面土壤饱和导水率与石砾含量、非毛管孔隙度、毛管持水量、田间持水量和毛管孔隙度显著相关。综上,研究坡面土壤饱和导水率具有较强的空间变异,石砾含量和土壤物理性质是影响研究坡面土壤饱和导水率空间分布的主要因素。     

喀斯特浅层裂隙土壤垂向渗透性及影响因素

为探究喀斯特浅层裂隙所赋存土壤各土层渗透性特征及影响因素,测定了喀斯特典型的浅层裂隙中赋存土壤0—10,10—20,20—30,30—50,50—70,70—100 cm土层的饱和导水率、机械组成、容重、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、总孔隙度和有机碳含量等土壤属性。结果表明:(1)喀斯特浅层裂隙中各土壤属性均随着土层深度变化呈现出递增或递减的趋势,其中容重、黏粒含量、毛管孔隙度均随着土层深度而增长,饱和导水率、有机碳、非毛管孔隙度等土壤属性随土层深度的变化规律相反,呈递减趋势。(2)喀斯特浅层裂隙中土壤饱和导水率变异系数高于非喀斯特地区,且随土层深度变化呈波动增长趋势;其随土层深度变深而减小的趋势可用对数函数进行模拟(R^2=0.9462)。(3)通过Pearson相关性分析,裂隙中所赋存土壤的饱和导水率除了与机械组成中黏粒含量、粉粒含量为显著性相关(P<0.05),与砂粒含量相关性不显著以外(P>0.05),与其余各土壤属性均呈极显著性相关(P<0.01),且非毛管孔隙度相关性最高(P=0.898)。浅层裂隙土壤非毛管孔隙是影响其渗透性的主要因子,而裂隙中深层土壤拥有较多善于贮存植物所需水分的毛管孔隙。因此,对于土地资源匮乏的喀斯特地区,充分合理利用裂隙中深层土壤的水分成为今后研究的重点。研究结果可为喀斯特地区水分运移、石漠化治理及植被恢复提供科学依据。     

黄土区不同土层饱和导水率空间变异与影响因素

为掌握黄土区区域尺度不同土层饱和导水率(K_s)空间分布特征,在典型黄土高原地区网格布设243个样点,获取0~10 cm、10~20 cm和20~40 cm土壤K_s及相关环境因子。采用经典统计学与地统计学方法,分析了K_s的空间分布规律、变异特征及影响因素。结果表明:(1)区域尺度不同土层K_s均呈中等程度变异,K_s随土层深度增加而逐渐降低,且不同土层K_s平均值表现为林地草地农地;(2)0~10 cm、10~20 cm和20~40 cm土层K_s半方差函数最佳拟合模型分别为球状模型、高斯模型和球状模型,且均具有强烈的空间自相关性;(3)气候、土壤、地形和土地利用方式是影响黄土区区域尺度K_s空间分布的主要因素,可作为模拟区域K_s空间分布状况的预测变量。     

两种利用类型煤矸山复垦重构土壤贮水特性研究

土壤贮水能力是复垦地植被恢复和生态重建的基础。因此开展煤矸山复垦重构土壤贮水能力研究对于指导煤矸山植被复垦具有重要意义。以长治王庄煤矸山复垦6 a的林地（SL）和草地（GL）为对象,分析了2种利用类型煤矸山复垦重构土壤1 m土层贮水状况。结果表明:（1）复垦林地（SL）和复垦草地（GL）土壤容重分别较普通林草地（CK）高12.7%和19.0%（p > 0.01）。两种复垦地土壤容重的剖面变化有别于普通农地,并且其差异主要体现在60 cm以上土层。（2）SL样地和GL样地土壤总孔隙度分别较CK样地低20.5%和30.9%,非毛管孔隙度分别较CK低80.0%和74.9%,而土壤毛管孔隙度分别较CK样地高14.1%和2.4%,因此,两种复垦地土壤饱和贮水量和非毛管贮水量明显低于普通农地,但毛管贮水量高于普通农地。（3）SL样地和GL样地1 m土层土壤平均含水量和总贮水量分别较CK样地高7.8%,12.3%和23.5%,34.9%,但两种复垦地与普通农地1 m土层含水量和贮水量的差异在60—100 cm最大。     

沂蒙山区不同母岩发育土壤物理性质

以沂蒙山区小圣堂小流域为研究区,对比分析了酸性岩石和钙质岩石发育土壤的物理性质及其影响因素。结果表明:(1)酸性岩石发育土壤石砾及砂粒含量较高,土壤质地由砂壤质到壤砂质,且随土层深度增加,石砾含量增加。钙质岩石发育土壤粉粒及黏粒含量较高,上下两层的土壤颗粒组成相差不大。受成土母岩影响两种土壤分形维数都很低,且酸性岩石发育土壤的分形维数更低。两种土壤石砾含量均大于10%,为粗骨土。(2)酸性岩石发育土壤的容重较大,总孔隙度和毛管孔隙度较小。两种土壤的容重和毛管孔隙度随土层深度的增加而变大,总孔隙度和非毛管孔隙度则反之。毛管孔隙度大小主要受土壤分形维数的影响。(3)酸性岩石发育土壤的饱和导水率大于钙质岩石发育土壤,酸性岩石发育土壤10—20cm土层的饱和导水率较0—10cm土层大,而钙质岩石发育土壤饱和导水率在不同土层深度呈现不规律的变化。土壤质地是影响沂蒙山区土壤饱和导水率的主导因素,其中,砂粒和粉粒含量的影响尤为明显。     

桂西北主要退耕还林模式土壤水文—物理性质研究

退耕还林是退化生态系统重建的重要途径.对桂西北地区12种退耕还林模式3 a植被恢复期林地土壤水文一物理性质进行了定位监测研究.结果表明,(1)不同土壤深度(0-20 cm,20-40 cn,40-100 cm)的平均土壤容重为0.824～1.256 g/cm2,分别比农作物地增大2.4%～4.4%,其中0-20 cm土层的差异达到显著水平.(2)土壤非毛管孔隙度、总孔隙度和通气度的平均值依次为1.1%～21.3%,52.4%～59.8%和28.3%～35.7%,分别比农作物地下降4.1%～20.7%,其中非毛管孔隙度0-20 cm土层的差异达到显著水平;毛管孔隙度的平均值为38.5%～41.3%,比未退耕地增大5.2%～7.6%.(3)1 m土层内的最大持水量、毛管持水量、最小持水量依次为43.0%～58.3%,37.0%～48.4%和30.5%～38.2%,分别比农作物地降低1.3%～10.5%,但差异不显著.(4)1 m土层退耕还林地土壤有效贮水量为1 652.6～2 294.3 t/hm2,比农作物地提高1.9%～5.9%,但两者的差异不显著.     

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.     

石灰岩与白云岩坡地土壤饱和导水率对比研究

[目的]对比研究不同下垫面特征和土地利用方式对两类坡地表层土壤性质及其土壤饱和导水率(Ks)的影响。[方法]以喀斯特地区不同岩性下垫面的石灰岩和白云岩两类坡地表层土壤为研究对象,采用Guleph稳定入渗仪和土壤分析的方法。[结果](1)石灰岩和白云岩表层土壤在受到放牧作用影响后,土壤均呈现显著退化趋势,其容重、黏粒含量增大,孔隙度、有机质含量降低。(2)石灰岩和白云岩两类坡地表层土壤在未受到人为干扰的自然植被条件下,由于表层岩溶带的发育,Ks都很高,平均值分别为328.6和257.2mm/h。其中,石灰岩坡地相比白云岩坡地,Ks具有更高的空间变异性,二者Ks变异系数变化范围分别为90.71%~95.62%和59.60%~67.32%。(3)受到放牧作用影响后,石灰岩和白云岩坡地表层土壤Ks相比自然植被状态下呈显著降低趋势,Ks分别降低52.2%和86.7%,白云岩坡地Ks降低程度大,高于石灰岩坡地。     

连续14年黑土坡耕地秸秆覆盖免耕水土保持效应

为探究长期秸秆覆盖免耕对黑土坡耕地土壤结构的影响以及水土保持效应,通过秸秆覆盖免耕(NT)和传统顺坡耕作(CT)2组长期定位田间试验,对土壤结构、土壤保水能力、保土效应作对比分析。结果表明:NT与CT相应性状比较,土壤容重没有显著增加(P＞0.05),在0—20 cm土层,虽总孔隙度和非毛管孔隙度低,但增加了土壤毛管孔隙度和水稳性大团聚体(WR_0.25)含量,WR_0.25含量和平均重量直径(MWD)差异均达到显著水平(P＜0.05);分别提高了垄台土壤初始入渗和稳定入渗速率28.8%,24.7%;0—10 cm土层,饱和含水量和田间持水量差异均达到显著水平(P＜0.05);减少了产流次数、径流量和土壤流失量分别为11次,86.6%和98.9%,有效地遏制了水土流失。研究结果表明,长期连续秸秆覆盖免耕是一项有利于土壤结构稳定和遏制土壤侵蚀的黑土地保护措施。     

横断山区森林土壤饱和导水率传递函数的评价与构建研究

利用国际上具有代表性的9种土壤饱和导水率(Ks)传递函数模型估算了横断山地区贡嘎山不同类型森林土壤的K_s，并与实测数据进行了比较，结果表明，现有模型在横断山地区的拟合结果与实测数据的偏差极大，其在研究区的适用性差。结合研究区土壤含石率偏高的特点，增加土壤石砾含量(粒径>2 mm)作为输入变量，同时选取土壤容重、有机质含量和颗粒分布3种土壤基本特性参数作为输入变量，构建了本区域K_s传递函数模型：K_s=9.48+12.32×BD+0.29×SOM–1.94×GF+2.89×silt–5.34×sand，结果显示，模型预测值与实测值相关系数为0.67，该模型可以作为横断山地区自然林地K_s传递函数使用，从而为山地森林水文过程和自然灾害预警研究提供实用的参数估算工具。     

晋西北黄土丘陵区土壤饱和导水率的空间分布特征及影响因素

土壤饱和导水率（K_s）是反映土壤入渗性能与土壤持水能力的重要参数，为探究流域尺度下土壤K_s的空间分布特征及影响因素，更好地掌握土壤水文过程与调节机理，选取晋西北黄土丘陵区朱家川流域横向梯度（上游、中游、下游）不同土地利用方式下的土壤（70个样点）为研究对象，采用定水头法测定土壤K_s，并获取样点地形因子和其他土壤理化性质，通过建立土壤K_s偏最小二乘回归模型（PLSR），分析影响土壤K_s空间分布格局的主要因素。结果表明：（1）除土壤容重和砂粒含量为弱变异外，区域土壤理化性质其余因子均为中等变异；土壤K_s在横向梯度下表现为上游 > 中游 > 下游；（2）不同土地利用方式下土壤K_s差异显著（P<0.05），由高到低顺序为林地 > 农地 > 草地；（3）林地（VIP=1.997）与草地（VIP=1.710）利用方式、土壤容重（VIP=1.548）、土壤有机质（VIP=1.323）、大团聚体（VIP=1.266）、粉粒含量（VIP=1.062）和黏粒含量（VIP=1.049）是土壤K_s变化的主要因素，林地利用方式影响程度最大。土地利用、土壤性质、地形因子均是影响黄土丘陵区土壤K_s空间分布的主要因素，是用来模拟预测土壤K_s空间分布的重要因子。     

渝东北紫色土饱和导水率传递函数研究

为研究渝东北紫色土理化性质在垂直空间上的分布情况以及对饱和导水率的影响,进而建立饱和导水率与各理化性质间的关系函数,推求饱和导水率的传递函数,选择渝东北开州区、云阳县等7个区县内45个紫色土典型田块为研究区域,运用Excel 2013和Matlab 2015b软件统计分析后,利用多元非线性回归法推求并验证了渝东北紫色土饱和导水率传递函数模型和模型参数。研究表明:①研究区土壤饱和导水率变化范围在0.16～195.68 cm/d,变化范围广,空间变异系数大,变异性较强;同一采样点深度越大,饱和导水率越小;②土壤饱和导水率与有机质含量有显著的指数函数关系,与饱和含水量有较强的二次函数关系,与土壤容重和土壤颗粒的相关性不大;③本次试验建立的土壤饱和导水率传递函数模型及模型系数检验合格,预测值与实际测算值误差较小,精度良好,可用于渝东北紫色土饱和导水率的预测工作。