湖南紫鹊界梯田区森林改良土壤作用研究

研究了湖南紫鹊界梯田区林地对土壤理化性质的影响,探讨紫鹊界梯田区森林改良土壤作用,旨在为梯田的可持续发展服务.结果表明:(1)林地表层土壤物理性黏粒(＜0.01 mm)含量、总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、通气性、最大持水量和毛管持水量均比梯田或荒坡高,林地土壤容重较梯田或荒坡低.紫鹊界梯田区森林对土壤物理性状有明显的改良作用.(2)林地表层土壤有机质、全氮、全钾、水解氮等营养元素贮量及速效性养分供应状况亦比荒坡高.紫鹊界梯田区天然林覆盖下的土壤具有良好的自我培肥功能.湖南紫鹊界梯田区森林对土壤物理化学特性有明显的改良作用.     

黄土高原水蚀风蚀交错区沙地枯落物的水源涵养功能

[目的] 明确黄土高原水蚀风蚀交错区枯落物对沙地水文效应的影响,为该地区退耕还林后生态水文效益的评估提供理论依据。[方法] 以小叶杨（Populus simonii）、柠条（Caragana korshinskii）和白羊草（Bothriochloa ischaemum）枯落物覆盖样地为研究对象,并以裸沙地作为对照,利用熵权法探究枯落物覆盖对沙地水源涵养功能的影响。[结果] ①枯落物最大持水率、最大拦蓄率、有效拦蓄率和最大吸湿比均表现为：白羊草>小叶杨>柠条,但枯落物持水量和拦蓄量则表现为：小叶杨>柠条>白羊草。②枯落物覆盖降低了土壤容重,提高了总孔隙度、饱和持水量、毛管持水量和平均入渗速率。③水源涵养功能综合评价值表现为：柠条枯落物覆盖样地（0.889）>小叶杨枯落物覆盖样地（0.484）>白羊草枯落物覆盖样地（0.228）>裸沙地（0.038）。④稳渗速率、土壤有效持水量和土壤非毛管孔隙度的水源涵养功能权重比例最高,分别为15.3%,14.8%和14.8%。[结论] 枯落物有效地改善了沙地水文效应,在优化水源涵养功能的条件下,建议适宜种植灌木,可搭配种植乔木和草本植物。     

河北雾灵山不同海拔油松人工林枯落物及土壤水文效应研究

对雾灵山4个海拔梯度(820,995,1 080,1 270m)的油松(Pinus tabuliformis)人工林枯落物层及土壤层水文效应进行研究。结果表明:枯落物总蓄积量、最大持水量、有效拦蓄能力均随海拔升高先减小而后增大,最大持水率随海拔升高而减小,枯落物总储量在29.11~47.14t/hm2之间,最大持水量在61.13~128.31t/hm2之间,有效拦蓄能力在41.00~106.74t/hm2之间,最大持水率在192.50%~252.02%之间。枯落物持水量与浸泡时间呈明显对数关系,R0.95,枯落物吸水速率与浸泡时间呈明显幂函数关系,R0.99。土壤容重随海拔升高而增大,变化范围为0.66~0.95g/cm3,总孔隙度随海拔升高而减小,土壤层有效持水量随海拔升高而减小,土壤入渗速率与入渗时间呈明显幂函数关系,R0.96。由此可知,低海拔油松人工林水源涵养能力普遍高于高海拔。     

浑河上游水源地不同林型水源涵养功能分析

为定量评价浑河上游水源地保护区内不同林型的水源涵养功能,对浑河上游5种林型(阔叶混交林、红松人工林、落叶松人工林、阔叶红松混交林和阔叶落叶松混交林)林下枯落物的现存量、持水能力、有效拦蓄量和土层的物理性质、土壤入渗性能等开展研究,并采用综合评价法对不同林型的水源涵养功能进行评价。结果表明:不同林型枯落物现存量为16.10~37.70t/hm2,有效拦蓄量为36.31~83.39t/hm2;针阔混交林枯落物有效拦蓄量高于阔叶混交林、人工针叶林,针阔混交林的半分解枯落物现存量及持水量(持水率)所占比例明显高于人工针叶林、阔叶混交林,枯落物未分解层和半分解层持水量与浸泡时间关系符合对数函数方程W=Aln t+B;土壤入渗速率随着土层深度的增加而逐渐减小,各层土壤入渗速率和时间关系符合幂函数方程F=at-b;针阔混交林的土壤非毛管孔隙度、总孔隙度、非毛管蓄水量均高于阔叶混交林、人工针叶林;针阔混交林的总蓄水量(枯落物有效拦蓄量与土壤非毛管蓄水量)最高(1 025.28~1 341.59t/hm2),其次是阔叶混交林(823.36t/hm2),人工针叶林最低(422.41~609.06t/hm2)。综上所述,浑河上游水源地保护区内针阔混交林具有较好的涵养水源能力,建议在水源涵养林培育过程中将针阔混交林作为培育目标林分,并采取适当的结构调控措施,将现有人工针叶水源涵养林调整为针阔混交林,以充分发挥森林的水源涵养功能。     

沿坝地区3种典型林分类型枯落物层与土壤层水源涵养能力综合评价

为了研究沿坝地区3种典型林分的枯落物层与土壤层的水源涵养能力,利用熵权法对林分的枯落物层和土壤层的相关因子进行了综合评价。结果表明:(1)枯落物层最大持水量:针阔混交林油松林落叶松纯林;有效拦蓄量:针阔混交林油松林落叶松纯林。(2)持水量与浸水时间的回归方程为Q=alnt+b(R~20.97),持水速率与浸水时间的回归方程为V=Kt~n(R~20.94)。(3)3种林分类型土壤总孔隙度的排序为:针阔混交林油松纯林落叶松纯林;土壤持水能力大小排序为:针阔混交林落叶松纯林油松纯林;3种林分土壤层的初渗速率差距比较大,大小排序为:针阔混交林落叶松纯林油松纯林;林分的稳渗速率大小排序为:针阔混交林落叶松纯林油松纯林;入渗速率与入渗时间回归方程为:f=at~(-b)(R0.96)。(4)利用熵权法计算得出的权重大小排序为:枯落物最大持水量枯落物有效拦蓄量=土壤持水力初渗速率土壤毛管孔隙度土壤容重枯落物蓄积量=土壤非毛管孔隙度,3种林分类型综合评分排序为:针阔混交林油松纯林落叶松纯林。针阔混交林为最优的水源涵养林,其在保持水土、涵养水源方面功能最强。     

坝上高原杨树人工林的枯落物及土壤水源涵养功能退化

为探究坝上高原不同退化程度杨树人工林对枯落物及土壤水源涵养功能退化的影响,于2016年7—9月在张北县进行样地调查,对不同退化程度杨树人工林地枯落物及土壤水源涵养功能进行定量分析。结果表明:(1)林下枯落物储量表现为轻度退化(24.68t/hm~2)中度退化(13.43t/hm~2)重度退化(3.66t/hm~2),枯落物有效拦蓄量表现为轻度退化(29.28t/hm~2)中度退化(23.18t/hm~2)重度退化(3.30t/hm~2),最大持水量为轻度退化(34.90t/hm~2)中度退化(24.13t/hm~2)重度退化(3.86t/hm~2),最大持水率表现为轻度退化(228.80%)中度退化(228.70%)重度退化(119.94%),枯落物持水量、持水速率与浸水时间分别符合对数函数与指数函数;(2)不同退化程度土壤容重范围为1.65～1.80g/cm~3,毛管孔隙度为27.42%～33.64%,总孔隙度为29.97%～38.57%;(3)林地土壤入渗速率与入渗时间呈幂函数关系,稳渗速率表现为中度退化(3.32mm/min)轻度退化(2.58mm/min)重度退化(2.44mm/min)。坝上高原退化杨树人工林的枯落物及土壤的水源涵养能力处在较低水平,随退化程度增大而显著下降。因此,在森林经营中应注意合理的树种选择,对退化较严重的林地通过补植其他树种或促进更新进行修复。研究结果可为当地杨树人工林退化评价及相关恢复重建提供一定的理论依据及参考。     

砒砂岩区主要造林树种枯落物持水性能及土壤物理性质

为揭示砒砂岩区主要造林树种枯落物持水性能及林下土壤物理性质变化特征,以位于黄土高原北部准格尔旗砒砂岩区6种林分类型为研究对象,运用浸泡法和烘干法,对林下枯落物、土壤(0—50 cm)的持水性能及物理性质进行研究。结果表明:(1)砒砂岩区6种林分类型林下枯落物厚度范围为0.73～2.77 cm,总蓄积量范围为1.47～7.93 t/hm~2。枯落物层厚度、总蓄积量大小依次为油松、侧柏、沙棘、柠条锦鸡儿、山杏和撂荒地。枯落物未分解层厚度及其蓄积量均明显大于半分解层。(2)林下枯落物最大持水率范围为149.48%～267.32%,枯落物最大持水率与有效拦蓄量大小顺序一致,为撂荒地柠条锦鸡儿沙棘山杏侧柏油松;枯落物最大持水量和有效拦蓄量均呈现出未分解层高于半分解层。(3)林下枯落物层在浸泡0.5 h吸水速率最快,浸泡1 h持水量增加迅速,浸泡8 h吸水速率和持水量增量趋近于0。(4)林下土壤容重低于撂荒地;总孔隙度范围为44.36%～32.57%,最大持水量范围为8.89～17.43 mm,均呈现油松林下最大,山杏林下最小。(5)林下枯落物蓄积量与土壤容重呈负相关关系,与土壤孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度分别呈正相关关系。油松林、侧柏林地具有显著的保持水土能力。研究成果为开展砒砂岩区水土流失综合整治和生态修复提供了参考依据。     

生态抚育对华北落叶松幼龄林枯落物和土壤水文效应的影响

生态抚育是培育森林的基础和关键性技术环节,也是森林生态系统经营的重要组成部分。该文比较了生态抚育措施对华北落叶松(Larix principis-rupprechtii Mayr)幼龄林森林枯落物和土壤水文效应的影响。研究结果表明:生态抚育后改变了林地光照、温度等环境条件,有利于枯落物的分解,抚育后华北落叶松幼龄林林地枯落物总储量减少41%,枯落物自然持水量、最大持水量、有效持水量和实际拦蓄量也明显减小。抚育改变了表土层的结构,从而降低了土壤的容重,提高了林地表层的毛管孔隙度和总孔隙度,改善了土壤的通气性能,提高了土壤的持水量,使抚育后的林地土壤稳渗速率增加(0.33mm/min),林地的土壤水分渗透能力增强,有利于减小或遏制水土流失。     

冀北山地5个海拔梯度油松林枯落物与土壤水源涵养功能研究

为了研究冀北山地5个海拔梯度(910,1 050,1 160,1 320,1 450 m)油松(Pinus tabuliformis)纯林水源涵养功能,利用浸泡法对林分的枯落物层的持水量与拦蓄能力进行了研究,利用环刀法和双环法对土壤层蓄水能力进行了研究,结果表明:枯落物总蓄积量、最大持水量、有效拦蓄能力变化规律一样,均随海拔升高先减小后增大,最大持水率随着海拔的升高呈现增大的趋势,总蓄积量变动范围为32.14～41.97 t/hm~2,最大持水量为67.31～103.95 t/hm~2,有效拦蓄能力为48.16～84.69 t/hm~2,最大持水率范围为196.85%～253.34%,枯落物持水量、吸水速率与浸泡时间有较好的拟合关系,R0.96。土壤容重随海拔升高先增大后减小,变化范围为0.96～1.20 g/cm~3,总孔隙度随海拔升高先减小后增大,土壤层有效持水量随海拔升高而减小,土壤入渗速率与入渗时间呈明显幂函数关系,R0.92。     

不同灌木林分枯落物层与土壤层水源涵养能力研究

为探究不同灌木林分枯落物层水源涵养能力,选择了3种灌木林分作为研究对象,利用室内浸泡法与双环刀法分别对3种灌木林分枯落物层与土壤层水源涵养相关指标进行了测定。结果表明:(1)枯落物层水源涵养3个重要因子蓄积量、最大持水量与有效拦蓄量由大到小排序是一致的,荆条胡枝子三裂绣线菊。(2)在0.25 h枯落物持水量与持水速率大小排序为荆条胡枝子三裂绣线菊,枯落物层持水量与浸水时间具有较好的函数关系,关系式为Q=alnt+b(R~20.97),枯落物层持水速率与浸水时间进行函数拟合,具有较好的幂函数关系,表达式为V=Kt~n(R~20.99)。(3)土壤有效持水量大小排序为:荆条三裂绣线菊胡枝子;林分初渗速率、稳渗速率大小排序一致,荆条三裂绣线菊胡枝子;林分土壤入渗时间和入渗速率有较好的函数关系,表达式为y=a·x~b(R~20.94)。枯落物层与土壤层水源涵养能力最强的为荆条灌木林分。     

东北黑土区坡耕地治理过程中的水土保持效应

以传统顺垄耕作为对照,研究了东北黑土区坡耕地治理过程中的水土保持效应.结果表明:坡耕地不同治理措施的保水效应和保土效应以水平梯田最佳,效应值分别为70.64%和77.61%,大小顺序为水平梯田>地埂植物地>横垄>对照,保土效应要优于保水效应,对照和横垄的土壤侵蚀程度表现为轻度,地埂植物带和水平梯田表现为微度;容重、蓄水容量、有效蓄容和稳定入渗率表征坡耕地治理措施土壤水源涵养效应指标的大小顺序为地埂植物带>水平梯田>横垄>对照.     

鲁中山区采取不同生态修复措施时的土壤粒径分形与孔隙结构特征

 为探索水土保持生态修复工程对土壤物理性质的改良效应,运用分形学理论与方法,研究鲁中山区4种生态修复措施对土壤颗粒组成和孔隙结构的影响。结果表明:1)各种修复措施对土壤水文物理性状都有明显改善作用。具体表现在,土壤中细粒物质含量提高,砂粒含量降低,而土壤分形维数增加,孔隙数量(尤其是毛管孔隙数量明显)增多,土壤密度减小。2)4种修复措施对土壤物理性状的改善程度不同,改良作用最大的是荒坡造林,其次是疏林补植和梯田封育,最小的是荒坡封禁。3)土壤分形维数与细粒物质含量、孔隙数量、土壤密度之间都存在一定的相关性,在作为综合指标定量描述土壤水文物理性状方面具有较大研究价值。     

不同人工造林树种及其配置方式对土壤理化性质影响分析

人工造林是黄土高原改善生态环境,减少水土流失的重要手段。不同树种及其配置方式下地表植被的生长、土壤理化性质的差异影响着生态水文功能的强弱。以长武王东沟流域8种造林树种和不同配置径流小区为研究对象,采用样方法进行造林地及林下地表植被调查,分层采样测定0—40cm土层土壤容重、孔隙度、有机质含量,分析不同人工造林模式下土壤理化性质,并初步分析了植被特征与土壤理化性质间的关系。结果表明:不同造林方式小区内林下草本层虽然覆盖度区别很大,但物种丰富度、多样性、均匀度指数差异不显著。0—20cm表层土壤理化性质变异性小于20—40cm土层。不同人工造林方式间土壤容重差异显著,且对20—40cm层土壤的毛管孔隙度、总孔隙度有显著性影响。不同造林方式下草本层丰富度、多样性指数与林下土壤毛管孔隙度相关性显著。草本层丰富度、多样性与0—20cm表层土壤的保水作用存在良好的对应关系。相比较而言,0—40cm土壤剖面上,草地和侧柏刺槐混交林地下的土壤孔隙度和有机质等理化性质,以及相关的蓄水性和入渗性等生态水文功能要好于其他造林林种。     

陕南坡改梯填筑土的击实特性与抗剪强度试验研究

陕南梯地建设中存在的主要问题是土坎梯地垮坎严重,为了从土性方面探索梯地垮坎防治的途径与措施,该文按土工试验规程规定的方法测定了土料的主要物性物态指标,研究了修地筑坎土料的击实特性和抗剪强度与主要物性物态指标之间的关系。研究表明,陕南几种典型筑坎土料的最大干密度和相应的最优含水量与土粒平均粒径d₅₀、小于0.005mm土粒含量P、塑性指数I_p、塑限含水量ω_p之间存在显著的相关关系:填筑土的抗剪强度主要受含水量控制,其强度指标与填筑含水量之间存在显著的线性负相关关系。分析表明,含水量对抗剪强度的削弱效应远大于干密度对抗剪强度的加强度效应     

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。     

苦丁茶水土保持功能与经济效益分析

对退耕还林地上种植的3年生苦丁茶水土保持功能和经济效益进行了分析。结果表明:苦丁茶可显著改善土壤的物理性状,降低土壤容重,增加土壤孔隙度,提高土壤渗透性能,增强土壤的蓄水保水性能,可以有效地控制土壤侵蚀。可减少73.19%的径流量,削减86.51%的泥沙量。苦丁茶年产375 kg/hm2,直接经济效益达8万元/hm2,其生态效益与经济效益均十分显著。     

不同植被恢复策略对贵州喀斯特生态系统土壤渗透特性的影响

旨在探讨不同植被恢复策略对土壤入渗特征空间变化的影响，通过对贵州石漠化治理试验区自然草灌木混合林、次生林地、退耕自然生草地、芒果地、坚果地及玉米地的土壤容重、土壤孔隙度、土壤有机质和土壤渗透特性的分析。结果表明：不同植被恢复策略下土壤容重、孔隙度和有机质含量存在显著差异，具体表现为自然植被恢复（草—灌木混合林和次生林地）和秸秆还田种植方式均能有效降低土壤容重，增加土壤孔隙度。随着土层深度增加，土壤容重呈增大趋势，土壤孔隙度和有机质含量变化趋势相反；植被恢复方式和土层深度显著改变了土壤的水分渗透特性，自然植被恢复（草—灌木混合林和次生林地）土壤渗透性能高于人工植被恢复（芒果地和坚果地），主要是因为自然植被恢复下土壤扰动小，植物根系和凋落物增加，从而改变土壤物理性质，降低土壤容重，提高土壤孔隙度的综合效益。随着土层深度增加，土壤稳渗速率和累积入渗量减小。通过测定不同植被恢复方式的土壤水文特征，为喀斯特地区植被恢复方式及土壤入渗性能评估提供科学依据。     

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。     

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。     

黄土高原4种植被类型对土壤物理特征及渗透性的影响

以黄土高原丘陵沟壑区李家堡乡的荒草地、文冠果林地、沙棘林地和柠条灌丛为研究对象,采用野外采样与室内分析相结合的方法,研究了4种植被类型土壤的物理特征及其渗透特征。结果表明:随土层深度的增加,土壤容重大体呈增加趋势,而土壤各孔隙度和通气度呈下降趋势。4种植被类型中荒草地的土壤容重最大,孔隙度及通气度最小,而柠条灌丛的土壤容重最小,孔隙度及通气度最大。土壤水分物理特征值为柠条灌丛最大,文冠果林和沙棘林次之,荒草地最小;柠条灌丛0—40cm土层土壤最大持水量、毛管持水量、最小持水量、最大蓄水量、排水能力比荒草地分别高出了23.00%,22.51%,15.02%,12.76%,61.28%,且方差分析表明差异显著。4种植被类型的土壤水分入渗过程符合对数曲线,各土层土壤的渗透性系数R~2为0.937 9~0.986 9,且F检验均达到极显著水平(P0.001)。与荒草地相比,柠条灌丛的入渗速率和水源涵养功能显著高于荒草地,能更好地改变土壤物理特征,应该增加柠条灌丛林的营造。