桉树复合经营模式的水土保持效益分析

运用径流场观测方法,对桉树-牧草、桉树-农作物和桉树-药材3种复合经营模式的地表径流量和土壤侵蚀量进行定位观测,筛选出水土保持效益好的复合经营模式,为桉树人工林的可持续经营提供参考依据.研究结果表明:桉树间作牧草、农作物和药材后,地表径流量分别降低了21.07％～31.02％、33.91％～38.71％和1.51％～67.12％;土壤侵蚀量受人为干扰影响较大,但种植2年后,桉树3种复合经营模式均未产生土壤侵蚀;桉树+木薯复合经营模式的地表径流量和土壤侵蚀量降幅最明显,初步认定桉树+木薯复合经营模式水土保持效益较好,是比较适宜的种植模式.     

坡耕地不同种植模式对农田水土保持效应及土壤养分流失的影响

针对云南彝良地震灾区灾后坡耕地水土流失的现状,进行了不同种植模式的水土保持效应的研究。通过对试验小区不同种植模式下的径流小区的监测,以探明不同种植模式对农田水土和养分流失及对收获期作物粒重的影响,寻求控制和减少农田水土流失及增产的有效种植模式。结果表明,不同种植模式3次地表总径流量顺序为黄豆单作(17.0 m~3·hm~(-2))马铃薯单作(15.9 m~3·hm~(-2))玉米单作(13.7 m~3·hm~(-2))玉米∥马铃薯顺坡种植(12.6 m~3·hm~(-2))玉米∥黄豆(12.3 m~3·hm~(-2))玉米∥马铃薯(11.7 m~3·hm~(-2));土壤总侵蚀量顺序为马铃薯单作(930.15 kg·hm~(-2))黄豆单作(821.70 kg·hm~(-2))玉米单作(739.05 kg·hm~(-2))玉米∥马铃薯顺坡种植(716.70kg·hm~(-2))玉米∥马铃薯(651.90 kg·hm~(-2))玉米∥黄豆(620.10 kg·hm~(-2));在地表径流量方面,最好模式玉米∥马铃薯间作,比最差模式黄豆单作削减地表径流量31.2%,比马铃薯单作、玉米单作分别削减地表径流量26.4%、14.3%;在土壤侵蚀量方面,最好模式玉米∥黄豆间作,比最差模式马铃薯单作削减土壤侵蚀量33.3%,比黄豆单作、玉米单作分别削减土壤侵蚀量24.5%、16.1%。在土壤养分流失方面,玉米∥黄豆间作比马铃薯单作削减总氮流失30.6%;玉米∥黄豆间作比马铃薯单作削减氨氮流失22.2%,并有显著差异。可见,在彝良地震灾区玉米∥马铃薯和玉米∥黄豆间作种植模式在减少水土养分流失方面有一定效果。     

福建山地综合开发中红壤保育研究——I．不同垦殖方式对果园生态系统的影响

不同垦殖方式对果园生态系统的影响试验研究结果表明,降雨强度与径流量呈指数方程,水平平台开垦是山地防止径流和土壤侵蚀的有效工程措施,而顺坡开垦种果、果树间种50cm宽禾本科牧草形成草篱带、坡面种植优质牧草平托花生可防止径流发生。果园套种豆科牧草可降低土壤容重,增加土壤孔隙度和土壤微生物种类与数量,提高土壤含水量,增加土壤有机质、全N和速效养分含量,调节地表和土层温度,有利于果树生长。     

不同造林抚育干扰下桉树幼林地水土流失特征

[目的]探讨不同造林抚育措施对桉树幼林地水土流失及其养分损耗的影响,为桉树人工林的科学栽培和可持续经营提供理论依据。[方法]建立8个地表径流小区,以桉树采伐地灌草坡做对照(CK),研究人工割灌割草清理林地和除草、只施基肥不追肥的植苗更新2代林地(A处理),火烧清理林地、化学除草、施基肥和追肥的植苗更新2代林地(B处理)和人工割灌割草清理林地和除草、施基肥和追肥的萌芽更新2代林地(C处理)的水土流失特征。[结果]B处理林地的地表径流量、泥沙流失量和N,P,K养分流失总量年均值分别为129.35 mm,642.52kg/(hm2·a)和32.923kg/(hm2.a),比A处理的分别高出7.93%,90.03%和46.89%,比C处理的分别高出4.95%,70.82%和49.17%,比CK(对照)的分别高出4.98%,109.93%和50.91%;各试验林地的地表径流量和泥沙流失量与降水量之间均呈极显著线性正相关(R=0.717~0.853)。[结论]火烧清理林地、化学除草、频繁施肥等人为干扰活动及大量级降水驱动是桉树幼林林地水土流失及其养分损耗较为强烈的主要原因。     

不同农艺措施对坡耕地水土及氮磷流失的控制

研究了丹江口水库水源涵养地小流域植物篱和4种农艺措施相结合对坡耕地水土和氮磷养分流失的拦截效果.结果表明:平衡施肥、间作和垄作对坡耕地均能不同程度地截留土壤和氮磷,其中,分别减少氮素和磷素流失31.22×10~(-2)～40.05×10~(-2)kg/hm~2和0.03×10~(-2)～1.04×10~(-2)kg/hm~2;植物篱小区地表径流量和土壤侵蚀量较对照分别减少了31.3%和53.9%.上述措施对小流域养分、水土流失都起到了很好的防控作用.     

不同更新方式巨尾桉人工林的水土流失规律

在桂南沿海地区选择巨尾桉植苗林及其萌芽林以及采伐迹地灌草坡3种植被类型,分别建立径流小区进行连续6年水土流失量的观测,探讨不同更新方式桉树人工林的水土流失规律。结果表明:(1)年均地表径流量为植苗林(65.17mm)萌芽林(73.67mm)灌草坡(85.26mm);年均土壤侵蚀量为萌芽林(2.79kg/hm2)植苗林(2.90kg/hm2)灌草坡(3.89kg/hm2);3种植被类型的年均养分(N、P、K)流失量为3.72~3.76kg/hm2。(2)各植被类型的水土流失量均随着植被恢复年龄的增加以40.4%~98.5%递减率下降;当植被恢复至6年时,其水土流失量仅占造林开始2年的6.8%~8.8%。(3)水土流失量的季节变化为夏季(78.9%)春季(11.5%)秋季(9.6%)冬季(0),与降雨量的季节分配相吻合;一次产流过程的地表径流量与降雨量之间的关系呈多项式模型,因此,可以根据当地降雨量来预测地表径流量。     

桂南沿海诸河流域土壤侵蚀特征分析

桂南沿海诸河流域人口密度大,土地垦殖率高,降雨充沛且暴雨、台风天气多发,降雨侵蚀力极高,水土流失问题是当地最严重的生态环境问题之一。鉴于此,以土壤侵蚀通用方程USLE为基础,利用我国已有的水土流失各个因子的研究成果,选取最适合桂南沿海诸河流域的因子计算方法,定量评估该流域土壤侵蚀情况,土壤侵蚀空间分布与地形地貌、土地利用类型以及人工桉树林等因子的关系。结果表明:流域土壤侵蚀整体呈现范围广、侵蚀破碎等特点,流域平均侵蚀模数146.93 t km~(-2)a~(-1),土壤年均侵蚀总量为360.67×10~4 t,从空间分布上看,侵蚀主要集中大风江和防城江流域。合理开展5°~25°旱地及桉树的种植方式,为构建良好的广西桂南地区农业生态发展、水土流失治理起到促进作用。     

湘南红壤丘陵区不同生态模式水土流失特征

基于2011年对湖南省祁阳县标准径流场进行的定位观测,研究8种不同生态模式自然降雨条件下地表径流及土壤侵蚀状况。结果表明:(1)研究区全年发生地表径流17次,发生月份为3-11月,其中有13次分布在5,6月和8-10月,地表径流与降雨分布特征总体一致。(2)不同生态模式年径流量平均为865.99m3/hm2,变幅为238.12～1 422.08m3/hm2,年土壤侵蚀量平均为25.163t/hm2,变幅为0.072～67.570t/hm2。不同生态模式间年地表径流量和土壤侵蚀量差异均达到极显著(p<0.01)。(3)各模式地表径流量表现出随着降雨量增加而增加的特点;大雨量降雨是导致土壤侵蚀产沙的主要因素。>50mm的大雨量降雨和高强度降雨对红壤坡地水土流失具有明显影响。降雨量对不同生态模式土壤含水量的影响随着时间的推移表现为"强,中,弱"的特点,各模式土壤含水量的动态变化趋势大致相同,与降雨量的动态变化具有良好的一致性。(4)在湘南坡地开发利用中,梯田油茶模式在油茶幼龄期间水土流失十分严重,在8种处理模式中仅次于撂荒地(对照)与顺坡作物模式;梯田油茶+稻草覆盖模式、梯田油茶+花生+植物篱模式及梯田油茶+豆科牧草模式水土保持效果明显。     

板栗复合经营模式的土壤流失规律

 为探讨红壤低山丘陵区不同板栗复合经营模式内水土流失的时空变化规律,采用径流小区定位观测,对7 个模式内的土壤流失量进行连续8年的研究。结果表明:在幼林下间种、停止间种和林冠迅速生长、林分充分郁闭 3个阶段,土壤流失量出现缓慢减少、急剧减少和基本稳定的变化过程;幼林下间种的当年,各模式内土壤流失量变化22．5-31．1t/(hm2·a)之间,但小于对照32．91％-51．45％;模式经营进入第3阶段后,林地土壤流失量均在 0．05t/(hm2·a)以下;在日降雨量10—70 mm间,日降雨引起的土壤流失量差异较大,间种作物覆盖地表,对于10～ 70mm日降雨强度的土壤侵蚀力且有重要的抗蚀意义。     

江西退化红壤区3种森林恢复模式的枯落物和土壤表层水文功能研究

为探讨退化红壤区植被恢复对枯落物层及土壤层的水源涵养功能影响,进一步揭示退化生态系统植被恢复的功能效应,采用室内浸水法和环刀法分别测定了3种恢复模式(木荷纯林、马尾松纯林、马尾松间伐补木荷林)的枯落物层与0—20 cm土层的持水能力。结果表明:(1)马尾松纯林的枯落物层蓄积量最大(7.91 t/hm~2),持水能力最强(15.39 t/hm~2),但持水率不如木荷纯林(246.69%)。(2)马尾松纯林的枯落物层有效拦蓄量和最大拦蓄量均为最大(7.75,10.02 t/hm~2),木荷纯林的最小(3.83,5.36 t/hm~2)。(3)3种恢复模式的枯落物层持水量随浸水时间的变化均遵循对数函数Q=aln(t)+b,R~20.90,枯落物持水速率随浸水时间变化均符合幂函数:V=at~b,R~20.95,拟合效果均较好。(4)马尾松间伐补木荷林、马尾松纯林、木荷纯林0—20 cm土层的水分最大滞留量分别为10.49,9.83,8.28 mm;木荷纯林土壤最大吸持贮水量(38.39 mm)高于马尾松间伐补木荷林(31.13 mm)和马尾松纯林(30.35 mm)。从枯落物最大持水量、有效拦蓄量及土壤毛管孔隙度、非毛管孔隙度多个因素的计算综合推断可知,3种恢复模式中马尾松纯林的枯落物和土壤表层的水源涵养能力最佳,马尾松间伐补木荷林次之,木荷纯林第三。在水土流失较为严重的退化红壤区,种植合适密度的马尾松林,可以通过地表枯落物层有效减缓水土流失。     

不同人工林对黄河三角洲滨海盐碱地土壤理化性质的影响

为了探讨人工林对黄河三角洲滨海盐碱地土壤理化性质的改良效果,采用野外取样和室内分析测定相结合的方法,以林龄8年的4种人工林为研究对象,未造林空地为对照,对各样地的土壤理化性质指标进行分析。结果表明:(1)4种人工林均能改善黄河三角洲滨海盐碱地的土壤理化特性。与对照空地相比,人工林的平均土壤容重、含盐量、pH值分别降低了4.8%,44.4%,2.5%,平均总孔隙度、毛管孔隙度分别提高了6.0%,4.7%;(2)不同人工林对土壤阳离子交换性能及碱化度的影响效果各异,其碱化度大小依次为:柽柳(27.4%)杜梨(23.3%)对照(19.5%)白蜡(16.0%)盐柳(13.3%)。     

华南典型人工林的土壤物理性质及其水源涵养功能

对杉木、马尾松、湿地松、尾叶桉和马占相思林的土壤物理性质、凋落物持水量以及土壤贮水性能进行了研究。5种林分土壤的毛管孔隙度、非毛管孔隙度和总孔隙度均为上层大于下层,而土壤容重为上层小于下层。总体来看,5种林分中杉木和马占相思林土壤疏松、孔隙度大;尾叶桉林土壤紧实、孔隙度小,马尾松林和湿地松的土壤孔隙度中等。凋落物最大持水量呈现杉木林(18thm-2)>马占相思林(15thm-2)>尾叶桉林(14thm-2)>马尾松林(11thm-2)>湿地松林(10thm-2)。土壤是森林涵养水源的主体,其最大持水量占林地最大持水量的99%以上,顺序为杉木林地和马占相思林(2064和2061thm-2)>湿地松林(2041thm-2)>马尾松林(2032thm-2)>尾叶桉林(1941thm-2)。林地最大持水量的顺序为杉木林地(2082thm-2)>马占相思林地(2076thm-2)>湿地松林地(2051thm-2)>马尾松林地(2043thm-2)>尾叶桉林地(1955thm-2)。     

自然降雨条件下红壤坡面有机碳的选择性迁移

依托江西水土保持生态科技园,2015年3月―8月期间,对裸地、草地、果园和湿地松人工林四种类型径流小区自然降雨条件下侵蚀过程中径流泥沙和土壤有机碳的流失特征进行了原位监测。结果表明,监测期间24场降雨下,径流系数和侵蚀模数基本上均随雨型的增大而增加。随着土地利用类型由裸地向果园、草地和林地的转换,减流效益和减沙效益依次增大。径流量和泥沙流失量最主要的影响因素分别是降雨量和径流量。裸地、草地、果园和林地四种类型坡面上,自然降雨下土壤有机碳随泥沙迁移的比例分别为64.67%、47.38%、53.94%和36.03%,碳流失强度分别达到560.3、1.98、122.5和2.66 mg m-2。径流有机碳含量与径流量之间、泥沙含碳量与泥沙量之间均呈负相关关系。裸地、果园、草地和林地四种径流小区泥沙有机碳富集比分别为1.27、1.10、0.80和0.58,即随着土壤侵蚀模数的降低,有机碳富集比也减小。泥沙有机碳富集比均随雨强的增大而减小,有机碳的选择性迁移在低强度降雨条件下表现更为明显。     

桉树造林的土壤物理性质及其水文效应

为探讨广西主要长周期人工林改为短周期桉树人工林后林地土壤水文功能变化,采用野外采样与室内测试分析相结合的方法,分别研究了1,3,5年生桉树人工林及与之对应的桉树造林前米老排林、杉木林和马尾松林土壤基本物理性质与水分调蓄功能的差异。结果表明:桉树造林后与造林前的长周期人工林相比,土壤蓄水能力的变化主要表现为20—40 cm土层土壤水库容和剩余蓄水空间增加。随着土层深度的增加,土壤容重逐渐增大,饱和持水量、总孔隙度逐渐减小,同时,土壤水库容和剩余蓄水空间也呈现逐渐减小的趋势。桉树造林对土壤物理性质的影响主要集中在土壤的20—40 cm土层,而桉树林对土壤的蓄水能力存在的影响与轮伐周期较长的人工林相比,主要表现为20—40 cm土层土壤水库容和剩余蓄水空间增加,1,3,5年生桉树人工林的土壤水库容分别比对应的长周期人工林高11.25%,19.14%,14.33%;剩余蓄水空间则分别比对应长周期人工林高9.16%,113.01%,23.62%。而40 cm以下土层的土壤蓄水能力却下降。研究结果可为桉树造林的土壤效应评价提供理论依据。     

粗质地土壤坡度和前期含水量对土壤侵蚀的影响

利用野外模拟降雨试验,研究了粗质地土壤裸地和苜蓿地在不同坡度(5°,15°,25°)、不同前期含水量(低、中、高)条件下坡面降雨产流、产沙的过程及其特征,以此探究该区退耕还草效益。结果表明:3种坡度条件下裸地和苜蓿地的产流过程在不同前期含水量下均为先增大后趋于稳定,不同坡度之间的径流量差异不显著,但泥沙流失量随着坡度的增大而显著增加,在降雨过程中先增大达到峰值趋于稳定波动,裸地的波动幅度大于苜蓿地。2种处理的前期含水量对径流量以及平均入渗率的影响均达显著水平,裸地在相同的坡度下,前期含水量由低水平增加到中水平、低水平增加到高水平,径流量分别增加38.2%~52.8%,39.7%~42.8%,苜蓿地径流量分别增加27.3%~77.8%,45.5%~91.1%。坡度对泥沙流失量及含沙率影响显著,在相同的前期含水量下,裸地由5°增加到15°,15°增加到25°的泥沙流失量分别增加96.3%~268.7%,6.9%~40.3%,苜蓿地的泥沙流失量分别增加81.1%~384.2%,61.7%~169.9%。在相同坡度和前期含水量下,苜蓿地的径流量和泥沙流失量均显著低于裸地。研究结果表明粗质地土壤前期含水量和坡度显著影响坡地土壤侵蚀过程和总量,植被不但因为冠层拦截而减少径流,而且因为耗水量增加,降低了土壤前期含水量而减水减沙。     

黄土丘陵区不同退耕还林地土壤有机碳、氮密度变化特征

探讨了黄土丘陵区退耕种植10～40a的柠条、侧柏及刺槐林地0—60cm不同土层有机碳及全氮密度随退耕年限及在土层分布上的变化特征。结果表明:不同土层相比,退耕栽植柠条、侧柏、刺槐10～40a后0—20cm土层有机碳密度平均比20—60cm增加4.20,6.87,4.46Mg/hm2;0—20cm土层的全氮密度比20—60cm平均增加0.08,0.02,0.07Mg/hm2。与坡耕地比较,0—20cm土层在退耕30a中固碳速率为侧柏[0.33Mg/(hm2·a)]>刺槐[0.28Mg/(hm2·a)]>柠条[0.17Mg/(hm2·a)],固氮速率则为刺槐[0.03Mg/(hm2·a)]>侧柏[0.02Mg/(hm2·a)]>柠条[0.01Mg/(hm2·a)],且碳氮固定速率均显著高于深层土壤。10～30a不同退耕还林地增加的有机碳、氮平均分别有57%和51%来自0—20cm的土层。不同退耕还林地土壤C/N随土层深度的增加而减小。综上,退耕还林土壤表现出显著的提升土壤碳氮的效应,且以侧柏林地固碳能力较佳,刺槐林地固氮效果较好。     

桉树人工林取代长周期人工林对土壤入渗特性的影响

广西桉树人工林的前茬主要为轮伐周期较长的松杉类人工林,为探讨上述植被变化对林地土壤水分下渗的影响,采用单环法研究了8年生(06-EU),5年生(09-EU),4年生(10-EU)和1年生(13-EU)等第一代桉树(Eucalyptus urophylla E.grandis)人工林及其对照林21年生针阔混交(93-CM),第三代2年生桉树(12-EU3),18年生杉木(Cunninghamia lanceolate,96-CL)和马尾松(Pinus massoniana,96-PM)等人工林的土壤水分下渗特征,并采用BEST-intercept方法对土壤入渗特征参数进行估算。结果表明:(1)针阔混交和马尾松人工林改为桉树人工林后,土壤(0—20cm)容重分别降低13.5%和18.3%,孔隙度分别增加10.1%和14.8%,但土壤颗粒组成的变化不显著;(2)针阔混交林改为桉树人工林后,土壤初始入渗速率和前600s下渗量分别降低38.2%和25.3%,而杉木人工林、马尾松人工林则分别升高23.9%,148.1%和32.7%,97.2%;(3)连载代次的增加对桉树林土壤基本物理性质影响不显著,但会降低土壤水分下渗性能,第三代桉树林的初始入渗速率和前600s下渗量比第一代减少39.9%和32.4%。容重较大的林地在造林和抚育过程中的松土活动导致了土壤大孔隙增加,这是土壤水分下渗速率变化的主要成因。     

几个典型华南人工林土壤的养分状况和微生物特性研究

为了了解华南主要树种对土壤肥力的影响,分别用土壤化学分析方法、稀释平板法和酶分析法对相似立地条件的杉木林、马尾松林、湿地松林、马占相思林和尾叶桉林的凋落物养分、土壤养分、微生物数量及酶活性进行了研究。结果表明,5种林分中,杉木林的凋落物储量最大,凋落物的养分储量较大,为94.08kg hm-2。5种林地均呈强酸性。杉木林的土壤肥力较高,有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾含量分别为25.54 g kg-10、.96 g kg-1、0.37 g kg-11、2.04 mg kg-1、64.42 mg kg-1、1.87 mg kg-1、41.88 mg kg-1,但是土壤微生物数量小;马尾松林、湿地松林凋落物的养分储量小,土壤养分含量较低,土壤肥力低;马占相思林有效地改善了土壤化学性质,凋落物的养分储量在5种林分中最大,达106.2 kg hm-2,土壤肥力高,有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾含量分别为23.42 g kg-1、0.93 g kg-1、1.28 g kg-1、15.29 mg kg-1、69.32 mg kg-1、1.98 mg kg-1、76.88 mg kg-1,微生物数量大,酶活性强;尾叶桉林的土壤有机质、N和P含量低,K含量高,微生物数量小和酶的活性较低,土壤肥力低。     

滇中本地和外来植物群落对紫色土理化性质的影响

在同一"气候-母质"条件下,本文研究了滇中飒马场流域4种处于不同演替阶段的本地植被群落和1种外来植被群落对酸性紫色土理化性质的影响。结果表明:随着灌草丛、云南松、针阔混交林到次生常绿阔叶林的本地植物群落演替过程,土壤的容重、pH、水溶性盐阳离子含量明显降低,而土壤粘粒、水解性酸、活性铝、有机碳、全氮含量显著增加,同时表层土壤有机碳和全氮占其剖面总含量的比例有降低的趋势。次生常绿阔叶林土壤0~150 cm土层的有机碳、全氮贮存量比灌草丛土壤的分别高出35 Mg hm-2和1.2 Mg hm-2,而其pH则比灌草丛土壤的低0.33。这反映出酸性紫色土的富铝化过程、生物富集过程和粘化过程随着植被演进而加强。桉树林土壤有机碳、全氮贮量和pH分别为93.04 mg hm-2、2.45 mg hm-2和4.49,与针阔混交林土壤的有机碳、全氮贮量和pH没有显著差异,但是其水解性酸度和活性铝含量均显著高于针阔混交林土壤的,表明长期种植桉树有加速土壤酸化的可能。