红壤丘陵区不同植被类型土壤颗粒分形与水分物理特征

为探明红壤丘陵区不同植被对土壤分形结构及水分物理特征的改良作用与机制,运用土壤分形学和水文物理学原理与方法,以南方红壤丘陵区福建省长汀县为例,研究经济林、针阔混交林、乔灌混交林及针叶林4种植被类型土壤颗粒组成、分形维数、水分物理参数及其相关性。结果表明:1)红壤丘陵区不同植被类型土壤中以粗砂粒质量含量最高,细砂粒和石砾质量含量次之,粉黏粒质量含量较低,与裸地相比,不同植被类型具有显著提高土壤细砂砾和粉黏粒质量含量的作用,并且混交林作用程度高于纯林;2)红壤丘陵区不同植被类型具有降低土壤密度、增加土壤孔隙度的功能,针阔混交林、乔灌混交林、针叶林、经济林土壤的饱和蓄水量分别是裸地的1.20、1.16、1.14和1.10倍,表土层(0～20 cm)贮水能力好于表下土层(20～40 cm);3)土壤颗粒分形维数与土壤粉黏粒、总孔隙度、饱和蓄水量、孔隙比呈极显著正相关,与石砾质量含量、土壤密度呈极显著负相关,红壤丘陵区4种植被类型土壤均为不均匀性良好的土壤,以混交林土壤粒径分布结构较好,尤其是以针阔混交林的最好,其次是纯林的,针叶林好于经济林,表土层(0～20 cm)大于20～40 cm土层。     

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。     

闽北不同类型毛竹林水源涵养功能研究

以中亚热带杉木纯林(Ⅰ)和常绿阔叶林(Ⅴ)为对照,对闽北地区竹杉混交林(Ⅱ)、毛竹纯林(Ⅲ)、竹阔混交林(Ⅳ)3种不同类型毛竹林的林冠层截留、枯落物持水性能、土壤渗透性能及蓄水能力进行了研究。结果表明,各林分林冠截留率排序为Ⅴ(31.33%)>Ⅱ(28.17%)>Ⅳ(23.48%)>Ⅲ(22.88%)>Ⅰ(22.29%);枯落物持水能力排序为Ⅰ(26.8 t/hm2)>Ⅴ(12.1 t/hm2)>Ⅱ(11.3 t/hm2)>Ⅳ(11.1 t/hm2)>Ⅲ(9.2 t/hm2);土壤总蓄水量大小顺序为Ⅴ(1 125.67 t/hm2)>Ⅳ(1 064.30 t/hm2)>Ⅱ(1 050.60 t/hm2)>Ⅲ(1 015.13 t/hm2)>Ⅰ(1 008.87 t/hm2);土壤渗透性优劣次序表现为Ⅴ>Ⅳ>Ⅱ>Ⅰ>Ⅲ。并采用Topsis法对不同林分的水源涵养功能进行综合评价,水源涵养功能优劣顺序为Ⅴ>Ⅱ>Ⅳ>Ⅰ>Ⅲ,表明常绿阔叶林的涵养水源综合能力最好,毛竹混交林优于杉木纯林,而毛竹纯林最差。     

上犹县长防林不同森林植被类型土壤蓄水能力初探

通过2004和2009年两次对江西上犹长防林不同森林植被类型土壤持水特性的测定分析,结果表明:同一植被类型随着其生长发育,其土壤蓄水能力相应提高;各植被类型的土壤蓄水能力均明显高于荒山地;土壤容重、毛管孔隙度及非毛管孔隙度三者的综合特征对土壤蓄水能力有着重要影响;不同植被类型的土壤蓄水能力存在差异,针阔混交林的土壤蓄水能力优于杉木纯林、针叶混交林、湿地松纯林和马尾松纯林;2004、2009年各植被类型土壤蓄水能力分别在25200~40320 t hm-2和30240~63360 t hm-2之间,若蓄存1×108 m3的水则所需的相应森林面积分别在2480.2~3968.3 hm2和1578.3~3206.9 hm2之间,而荒山地则分别为7142.9 hm2和7440.5 hm2。     

六盘山分水岭沟土壤水文物理性质空间变异

对六盘山分水岭沟小流域内118个样地的土壤物理性质进行统计分析,结果表明：1）随土层加深,土壤密度和石砾体积含量递增,而饱和持水量、毛管持水量、总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度呈递减趋势;2）不同森林植被类型下土壤物理性质差异较大,7种森林植被类型（华山松、华北落叶松、白桦、辽东栎、华山松＋红桦、椴木＋辽东栎和杂灌丛）中,0-20cm和0-60cm土层土壤密度均以华山松＋红桦针阔混交林的最小,杂灌丛最大,针叶纯林和阔叶纯林介于其间;与此对应,0-60cm土层的土壤持水能力以针阔混交林的最大,杂灌丛最小,针叶纯林和阔叶纯林居中;3）土壤物理性质存在坡向差异,0-60cm土层的各项土壤物理性质基本上以北坡最好,南坡最差,西坡和东坡居中且差别不大;4）坡位对土壤物理性质也有影响,0—20cm土层的土壤密度以坡顶和坡脚最大,为0．93g/cm^3,整体来看坡面上各项土壤物理性质优于坡脚和坡顶;5）诸多土壤物理性质与地形因子（相对高程、坡向、坡位和坡度）存在显著相关性,并建立了它们之间的线性回归方程。     

龙门山断裂带主要森林类型凋落物累积量及其持水特性

采用野外实地调查与室内控制浸提相结合的方法,对龙门山断裂带常绿阔叶林、落叶阔叶林、针阔混交林、常绿针叶林4种森林类型的凋落物储量、持水量、吸水速率进行了研究。结果发现,不同森林类型凋落物总储量大小顺序为:常绿针叶林(8.26t/hm2)落叶阔叶林(6.80t/hm2)针阔混交林(5.52t/hm2)常绿阔叶林(4.61t/hm2),且未分解层累积量所占比例均小于半分解层。不同森林类型不同分解程度凋落物的持水量和持水率与浸泡时间均呈对数关系,其吸水速率与浸泡时间呈幂函数关系。研究区4种森林类型半分解层凋落物的持水能力均强于分解层,而落叶阔叶林和针阔混交林持水能力较强,其次是常绿针叶林,常绿阔叶林最低。研究表明,在该区森林植被恢复和重建过程中,应充分考虑半分解层凋落物对水土保持的作用,且宜优选落叶阔叶林和针阔混交林模式进行森林植被恢复。     

永嘉县四海山林场森林枯落物及土壤持水能力研究

为掌握永嘉县四海山林场不同森林枯落物和土壤的持水能力,采用野外调查和室内浸泡法,对该林场4种主要森林类型的枯落物及林下土壤持水性进行了研究,并对林地水源涵养功能进行了估算,结果表明:森林枯落物总储量大小为马尾松林>柳杉林>针叶混交林>针阔混交林,枯落物有效拦蓄量大小表现为柳杉林>马尾松林>针叶混交林>针阔混交林;柳杉林和针阔混交林0~10 cm土层土壤非毛管孔隙度、非毛管持水量显著高于马尾松林和针叶混交林;森林水源涵养能力大小表现为针阔混交林>柳杉林>针叶混交林>马尾松林;四海山林场林地水源涵养总量为7 530 343.4 t,经济价值量为6 174.8万元。     

江西退化红壤人工重建森林土壤微生物碳源代谢功能研究

应用MicroResp方法研究4种重建森林土壤微生物对不同类型碳源的代谢特征,自然恢复地为对照处理。结果表明,不同培养时间(6 h和继续培养18 h)和不同土壤深度(0~10和10~20 cm),土壤微生物对单一碳源的利用能力差异显著。4种重建森林土壤微生物对碳源利用能力有显著差异,表现为:自然恢复地阔叶混交林阔叶纯林针阔混交林针叶纯林。多样性指数和均匀度指数表明4种重建森林土壤微生物群落多样性的变化趋势为:自然恢复地阔叶混交林阔叶纯林针阔混交林针叶纯林,除自然恢复地外,土壤微生物的多样性和均匀度在4种不同重建森林类型之间差异不显著。主成分分析结果表明,所选15种碳源能够阐述4种不同重建森林土壤微生物功能多样性的差异,森林土壤微生物的敏感碳源主要为糖类。     

承德市第三乡林场不同林分类型枯落物和土壤的持水特性

[目的]探究林分枯落物和土壤的水文效应,科学选择持水性能更好的林分类型。[方法]以河北省承德市围场县第三乡林场中落叶松纯林(Ⅰ)、落叶松—白桦—山杨针阔混交林(Ⅱ)、白桦—山杨阔叶混交林(Ⅲ)为研究对象,采用室内浸水法、环刀法以及室内烘干等方法对枯落物和土壤持水特性进行研究。[结果]枯落物总储量:Ⅰ(26.58t/hm2)Ⅱ(25.01t/hm2)Ⅲ(21.55t/hm2)。枯落物最大持水量:Ⅲ(56.88t/hm2)Ⅱ(56.24t/hm2)Ⅰ(51.91t/hm2)。枯落物持水量随浸水时间变化呈对数函数变化趋势。枯落物吸水速率随浸水时间变化呈幂函数变化趋势。枯落物有效拦蓄量:Ⅱ(46.22t/hm2)Ⅲ(43.90t/hm2)Ⅰ(43.36t/hm2)。土壤容重:Ⅰ(1.13g/cm3)Ⅱ(1.12g/cm3)Ⅲ(0.99g/cm3)。土壤总孔隙度:Ⅲ(51.89%)Ⅱ(49.13%)Ⅰ(41.38%)。土壤最大持水量:Ⅲ(1037.80t/hm2)Ⅱ(982.50t/hm2)Ⅰ(827.53t/hm2)。[结论]通过多方面比较3种林分类型枯落物和土壤持水性能,可知Ⅲ持水能力最好,Ⅱ稍弱,Ⅰ最差。     

长白山不同林型土壤水源涵养功能特征

为了研究长白山森林水源涵养功能,连续3年在长白山研究了3种主要森林类型(针叶林、针阔混交林、阔叶林)土壤特性和水源涵养功能。结果表明:(1)不同林型土壤密度随土层深度的增加呈逐渐增加趋势,相同土层土壤密度大小基本表现为针阔混交林针叶林阔叶林。不同林型土壤总孔隙度和毛管孔隙度均随土层深度的增加呈逐渐降低趋势,相同土层土壤总孔隙度和毛管孔隙度基本表现为针阔混交林针叶林阔叶林;然而相同土层毛管孔隙度大小基本表现为针阔混交林针叶林阔叶林。(2)土壤总孔隙度和土层深度以指数函数方程拟合最好,而土壤总孔隙度土层深度以对数函数方程拟合最好,其中针阔混交林相关系数最高。(3)土壤剖面各层次的自然含水量、土壤通气性、饱和蓄水量、最大持水量、有效持水量、毛管蓄水量和非毛管蓄水量均随着土层深度的递增而逐渐降低,相同土层自然含水量、土壤通气性、饱和蓄水量、最大持水量、有效持水量、毛管蓄水量和非毛管蓄水量基本表现为针阔混交林针叶林阔叶林。(4)不同林型土壤稳渗速度、渗透系数(K_1,K_(10))随土层深度的增加呈逐渐增加趋势,相同土层基本表现为针阔混交林针叶林阔叶林。(5)相关性分析表明土壤渗透性能与总孔隙度和非毛管孔隙度均为极显著正相关关系(p0.01),与毛管孔隙度呈极显著负相关关系(p0.01),其中,非毛管孔隙状况对土壤渗透性的影响更为显著。层次分析法显示,不同林型综合能力范围为0.714～0.956,大小排序为针阔混交林针叶林阔叶林。     

丹江口库区不同植被类型地表根系对土壤渗透性的影响

为研究地表根系结构特征及其对土壤渗透性的影响,通过对丹江口库区针阔混交林、灌木林、针叶林和阔叶林35块样地进行地表土壤(0 ～10和10～20 cm土层)和根系采集和室内实验,分析4种植被类型根系结构特征、土壤渗透特性及其相互作用关系,并建立回归方程.结果表明:4种植被类型土壤0 ～10土层的土壤初渗率和稳渗率均高于10～20 cm土层;土壤0～10和10～20 cm土层土壤初渗率和稳渗率在不同植被类型间均表现相同趋势,即阔叶林＞针阔混交林＞灌木林＞针叶林;不同植被类型土壤初渗率、稳渗率等指标均与根长密度和根表面积密度存在显著的线性相关性(P＜0.05);根系直径在0.5 ～5 mm范围内的根系结构特征参数与土壤入渗特征指标之间存在显著的线性相关性(P＜0.05);在Kostiakov入渗模型中,直径介于0.5 ～5 mm不同径级的根长密度和根表面积密度与b值正相关,与a值负相关.丹江口库区阔叶林和针阔混交林土壤渗透性能优于灌木林和针叶林,4种不同的植被类型土壤入渗特征值均随根系结构参数值增大而增大,且直径在0.5 ～5 mm径级范围内的根系对土壤渗透能力的增强作用最明显.     

鄂中低丘区不同演替阶段森林凋落物和土壤水文特征

采用空间代替时间的方法,研究鄂中低丘区太子山林场针叶林、针阔混交林和落叶阔叶林3个不同演替阶段(共8类林分)林下凋落物和土壤的水文特性.结果表明:太子山林场3个演替阶段的林下凋落物总量以针阔混交林最大(介于9.76～12.01 t/hm2之间),林下凋落物最大持水率以落叶阔叶林最高;针阔混交林与落叶阔叶林林下凋落物对降水的有效拦蓄量较高,但两者差异不显著,其中麻栎混交林的有效拦蓄量最大(16.81 t/hm2);各林分类型0-40 cm土层滞留贮水量与饱和贮水量排序均为针叶林＜针阔混交林＜落叶阔叶林,麻栎混交林的饱和贮水量最大(2 145.8 t/hm2).综合分析表明,落叶阔叶林的持水效果最优,该区植被恢复时要注意促进林分向落叶阔叶林的方向演替.     

川西亚高山次生林恢复过程中土壤物理性质及水源涵养效应

川西亚高山原始针叶林遭受大规模采伐后自然恢复形成的次生林已成为该区域的主要森林类型之一,也是我国西南林区水源涵养林的重要组成部分。现有亚高山森林水源涵养功能研究主要集中在暗针叶林,对天然次生林关注较少。选择川西米亚罗林区亚高山次生林自然恢复演替序列上高山柳灌丛、次生桦木阔叶林、岷江冷杉桦木针阔混交林,以相邻岷江冷杉成熟林为对照,采用空间代替时间的方法,基于土壤容重、孔隙度、持水性能等测定,分析了次生林恢复过程中土壤物理性质变化及土壤水源涵养效应动态,结果表明:(1)次生林恢复过程中,土壤容重总体呈下降趋势,除灌丛与阔叶林、针阔混交林、暗针叶林间具有显著差异外,其余植被类型间无显著差异,随着土层的加深,土壤容重呈增加趋势;(2)不同恢复阶段土壤孔隙度具有显著差异,以针阔混交林0—30 cm土层总孔隙度(64.39%)和毛管孔隙度(50.49%)为最高,灌丛总孔隙度(41.25%)和毛管孔隙度(33.70%)为最低;而土壤非毛管孔隙度以暗针叶林(14.27%)为最高;随着土层的加深,土壤孔隙度大致呈现出递减的趋势;(3)随着林龄增加,次生林土壤0—30 cm土层最大持水量呈波动性增加趋势,在针阔叶混交林阶段达到最大(1 815.02 t/hm~2),到暗针叶林阶段有所下降(1 659.88 t/hm~2);土壤毛管持水量以针阔混交林(1 369.72 t/hm~2)为最高,而非毛管持水量以暗针叶林(534.95 t/hm~2)为最高,暗示针阔混交林树木生长所需有效水贮存量较大,亚高山暗针叶林具有较强的土壤水分调节能力和土壤渗透能力。从水源涵养功能角度,川西亚高山森林植被恢复应注重构建针阔叶混交林结构。     

山地森林-干旱河谷交错带不同植被枯落物水文效益研究

对岷江上游山地森林-干旱河谷交错带的6种植被类型枯落物的水源调蓄功能及特征进行了研究,结果表明:6种植被类型按枯落物贮量大小排序为青冈次生林(46.20 t/hm2)>杨柳阔叶林(23.46 t/hm2)>针阔混交林(20.51t/hm2)>岷江柏幼林(16.02 t/hm2)>次生灌丛(11.17 t/hm2)>荒草坡(9.23 t/hm2),按枯落物层最大持水量、最大拦蓄量和有效拦蓄量大小排序均是青冈次生林>杨柳阔叶林>针阔混交林>岷江柏幼林>次生灌丛>荒草坡;在整个持水过程中,前2 h内各林分枯落物层吸水作用较强。     

紫色砂岩区不同植被类型土壤优先流特征及其影响因素

以三峡库区内的重庆市四面山针阔混交林、竹林和草地3种不同植被类型土地为研究对象,应用亮蓝染色示踪法和图像分析法,同时结合SPSS软件对比研究紫色砂岩区针阔混交林、竹林和草地3种不同植被类型下的土壤优先流特征及其影响因素。结果表明：1）3种植被类型下土壤优先流的主要发生区域不同,竹林和草地的土壤优先流主要发生在0~20 cm土壤表层,而针阔混交林的土壤优先流主要发生在10~40 cm土层;2）针阔混交林的土壤优先路径数量较竹林和草地多,优先路径发育程度表现为针阔混交林〉竹林〉草地;3）根系直径d影响土壤中优先流的发生,     

川西亚高山不同植被类型土壤贮水与入渗性能试验

为川西亚高山不同植被类型水源涵养效益评价与林分结构合理配置提供科学依据,对亚高山不同植被类型土壤贮水及入渗性能进行研究。结果表明：1）9种植被类型土壤0-30 cm土层滞留贮水量具有极显著差异,变化在363.2-691.1 t/hm^2之间,从大到小排序为原始冷杉林（691.1 t/hm^2）〉云杉林（687.6 t/hm^2）〉落叶松林（659.8 t/hm^2）〉针阔混交林（656.3 t/hm^2）〉灌丛（631.8 t/hm^2）〉针叶混交林（620.8 t/hm^2）〉农田（592.2 t/hm^2）〉刺槐林（393.36t/hm^2）〉荒地（363.2 t/hm^2）。2）根据土壤入渗性能可将9种植被类型分为4类——云杉林、针阔混交林为第1类,入渗性能极强;落叶松林、针叶混交林2个植被类型为第2类,入渗能力强;原始冷杉林、灌丛为第3类,入渗能力较强;刺槐林、荒地、农田3个植被类型为第4类,入渗能力差。3）采用Kostiakov入渗模型反映不同植被类型土壤入渗过程,方程拟合度R2在0.894-0.984（P〈0.01）之间,拟合效果较好,表明该模型可以较好地描述不同植被类型土壤入渗过程。     

黄浦江上游近自然混交林和人工纯林水源涵养功能评价

以上海黄浦江上游水源涵养林为研究对象,选择近自然混交林、香樟(Cinnamomum camphora)人工纯林和无患子(Sapindus mukorossi)人工纯林,对比了地上部分、枯落物层、土壤层三个垂直层次的持水量,综合评价了其水源涵养功能。结果表明:地上部分持水量近自然混交林与香樟纯林持平,大于无患子纯林,分别为16.36t/hm2,16.85t/hm2,12.54t/hm2;枯落物层最大持水量依次为近自然混交林(0.37t/hm2)无患子纯林(0.004t/hm2)香樟纯林(0.003t/hm2);土壤层最大持水量近自然混交林(2 657.02t/hm2)无患子纯林(2 526.81t/hm2)香樟纯林(2 474.80t/hm2)。土壤层对森林涵养水源功能的贡献最大,但同时离不开地上部分及枯落物层三者间的相互依存和影响。综合评价得到不同类型林分的总持水量为近自然混交林(2 673.73t/hm2)无患子纯林(2 539.35t/hm2)香樟纯林(2 491.65t/hm2)。由此可见,林分复杂、树种多样、林下植被丰富的近自然混交林涵养水源的能力最强,优于单一的无患子纯林,而香樟纯林最差。     

江西九江地区森林土壤有机碳含量及其影响因素

为阐明地处亚热带北缘的九江地区森林土壤有机碳水平及其主要影响因素,在庐山南、北坡分别选择6个和5个不同海拔点的典型植被群落,并在九江市丘陵分别选择7种典型林分,分层采集土样,测定了有机碳含量。结果表明:北坡森林表层土壤(0~20 cm)有机碳含量处于18.47~33.92 g kg-1之间,南坡为19.59~34.43 g kg-1。在0~20 cm土层,油茶林有机碳含量(17.69±0.85 g kg-1)最低,针阔混交林最高(27.64±0.57 g kg-1);在20~40 cm土层,毛竹林有机碳含量(14.08±1.21 g kg-1)最低,针阔混交林最高(20.19±0.40 g kg-1)。海拔、海拔与坡向的交互作用和植被类型显著影响着森林土壤有机碳,坡向没有关系。     

三峡库区天然次生林凋落物森林水文效应研究

对三峡库区上游四面山4种天然次生林凋落物储量、分解强度及持水力进行了研究.结果表明,4种林分凋落物储量最大的是天然阔叶林(107.09 t/hm2),天然针阔混交林(70.18 t/hm2)和天然针叶林(66.65 t/hm2)次之,楠竹林(35.37 t/hm2)最小;凋落物最大持水量和持水力均呈现出天然针阔混交林(89.95 t/hm2,2.25)最大,天然阔叶林(67.33 t/hm2,1.89)次之,而天然针叶林(39.83 t/hm2,1.66)和楠竹林(28.07 t/hm2,1.85)较差的趋势.因此,从凋落物持水特征来分析,4种天然次生林中,天然针阔混交林的森林水文效应最好,其次是天然阔叶林,而楠竹林和天然针叶林均较差,不适宜在该区域内的水土保持植被建设中应用.     

沙质海岸5种植被类型土壤物理性状及其水源涵养功能

通过对沙质海岸5种植被类型的土壤物理性状和水源涵养功能的研究,结果表明:(1)混交林和草地的土壤物理性状及贮水能力明显优于纯林地的土壤物理性状;(2 ) 5种植被类型土壤的涵养水源能力大小依次为草地>黑松刺槐混交林>黑松纯林>柽柳林>刺槐纯林;表层土壤高于底层土壤;(3)各植被类型枯落物的饱和持水率在10 5 12 % 4 5 3 6 4 % ,水容量在4 5 833 17t/hm2 之间;刺槐纯林枯落物的水源涵养功能最大;(4) 5种植被类型的涵养水源量在14 76 6 6～1870 38t/hm2 之间。各植被类型的土壤蓄水量占总涵养水源量的98%以上