六盘山林区四种植被类型对土壤物理性质的影响研究

植被恢复是改善土壤物理性质、保持水土的重要措施。为研究不同植被类型对土壤物理性质的影响,以六盘山林区华北落叶松、白桦、虎榛子和沙棘4种植物为研究对象,分别测定了不同层次的土壤容重、总孔隙度、毛管孔隙度、土壤含水量、最大持水量、毛管持水量和田间持水量等指标,并进行了分析。结果表明:4种植被类型的土壤容重,均表现出随着土层的增厚而增加的趋势;土壤总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、土壤含水量、最大持水量、毛管持水量和田间持水量,均表现随着土层的增厚而降低的趋势。植被恢复更有利于提高土壤总孔隙度和非毛管孔隙度,改善土壤结构,提高土壤透气透水性和涵养水源的能力。沙棘和虎榛子在提高土壤总孔隙度方面更为有效,虎榛子更有利于改善土壤表层的土壤含水量、毛管持水量和田间持水量。     

贵州西部四种典型林地土壤水文特性研究

对贵州省西部地区桦木林、柳杉林、华山松林和杉木林4种典型林地土壤的物理性质和水文特性进行了初步研究。结果表明：4种林地土壤容重、毛管孔隙度、贮水深和毛管持水深均随土壤深度的增加而增大,总孔隙度、非毛管孔隙度、最大持水深和渗透性具有随土壤深度的增加而减小的趋势。综合评价4种典型林地土壤物理性质和水文特性,桦木林地土壤平均非毛管孔隙（16.29%）和渗透性（2.77mm/min）最大,表现出较强的蓄水能力;华山松林地土壤平均总孔隙度（66.70%）最大,表现出较大的持水深。     

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。     

生草对梨园土壤物理特性的影响

为了研究不同生草年限对梨园土壤物理特性的影响,以清耕为对照,研究冀中生草4a和生草8a梨园,在0—30cm土层内分层取样,测定土壤容重、孔隙度、保水和排水能力及团聚体含量等土壤物理特性,比较不同生草年限梨园土壤物理性质的变化特征。结果表明:生草处理土壤容重显著降低,土壤孔隙度、土壤含水量和排水能力显著增加,对0—10cm土层物理特性的影响最大,与清耕相比较,生草8a和生草4a处理,土壤容重分别降低7.18%和4.26%,土壤孔隙度分别增加44.77%和11.54%,土壤毛管持水量分别增加109.62%和32.91%,排水能力分别增加了56.62%和21.98%;生草处理显著降低了0—10cm土层粒径5mm机械稳定性团聚体和粒径2mm水稳性团聚体含量,显著增加了0—20cm土层粒径0.25~5mm机械稳定性团聚体含量,生草8a显著增加了0—30cm土层粒径0.25~2mm水稳性团聚体含量。短期生草对土壤容重、孔隙度和保水性改善明显,对水稳性团聚体影响较小,随着生草年限的增加,梨园土壤物理性状愈趋改善。     

露天煤矿排土场边坡表层土壤水分物理性质空间变异特征

为加快海州露天煤矿排土场边坡的水土流失治理进程,同时为同类矿山排土场边坡的有效治理提供理论依据与技术支持,基于GIS原理,采用地统计学与经典统计学相结合的方法开展对排土场边坡表层土壤水分物理性质的空间变异性及其分布特征的研究。结果表明:排土场边坡表层土壤容重表现为弱变异性,饱和导水率表现为强变异性,毛管孔隙度与砾石含量表现为中等变异;毛管孔隙度的相关距离大于容重、砾石含量和饱和导水率,其在坡面分布上的均一性高于其他土壤水分物理性质;土壤水分物理性质具有强烈的空间相关性,其Co/(Co+C)值介于4.88%~15.95%;在排土场边坡不同研究尺度下,同一土壤水分物理性质相关距离范围变化规律较为一致;容重和砾石含量沿坡长方向从上到下表现为先增大后减小的趋势,毛管孔隙度和饱和导水率则为先减小后增大的趋势,土壤水分物理性质在各个坡位的变异程度不一且差异显著。     

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。     

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。     

自然恢复序列梯度上退耕地土壤容重变化及其蓄水性能效应

为了探索黄土丘陵区退耕地植被自然恢复对土壤水分环境的影响,以延安市安塞区5个植被自然恢复阶段(10,20,30,40,50年)退耕地为研究对象,采用空间代替时间法研究不同演替阶段土壤理性特征的变化、土壤蓄水性能及其影响。结果表明:陕北黄土丘陵区弃耕地在植被自然恢复过程中,同一演替阶段不同土层,其表层(0—20cm)土壤容重均小于下层(20—40cm)土壤容重。不同演替阶段表层土壤容重总体表现为先减少后增加的趋势,其土壤容重在30年的植被自然恢复期降到最低值,说明植被恢复导致表层土壤容重变小,表层土壤总毛管孔隙度、非毛管孔隙度均呈现先增大后减小的趋势,且在30年自然恢复期达到峰值,而土壤毛管孔隙度变化趋势为先减小后增大再减小再增大。不同演替阶段表层土壤饱和蓄水量、滞留蓄水量均表现为先增大后减小的趋势,且在30年自然恢复期其蓄水量达到峰值。土壤物理特征的变化趋势为土壤容重大,土壤粗砂粒含量增加,毛管孔隙度增大,非毛管孔隙度减小,土壤蓄水量降低;土壤容重减小,土壤细砂粒、粉黏粒含量增加,毛管孔隙度减小,非毛管孔隙度增大,土壤蓄水量增大。     

云雾山草地植被恢复过程土壤水库特性及影响因素

为了了解植被恢复过程土壤水库特征的变化及其驱动因子,为半干旱典型草原区植被恢复的土壤环境效应提供评价依据,研究了宁南半干旱典型草原区植被恢复80 a对土壤水库库容、实际贮水量和贮水效率的影响及驱动因子.结果表明:土壤水库总库容、吸持库容、实际贮水量、贮水效率以及土壤物理性质均在草原植被恢复25 a内不断提高,经37 a略微下降后随植被演替土壤水库特征和土壤物理性质继续改善.通过逐步回归分析,容重、有机质含量和水稳性团聚体分形维数是影响土壤水库总库容的主要因子,毛管孔隙度则是影响土壤实际贮水量和贮水效率的主要因子.土壤有机质含量与容重、分形维数呈显著负相关(P<0.05),与毛管孔隙度呈极显著正相关(P<0.01).植被恢复促使有机质积累.从而改善了土壤结构状况,提高了土壤土壤贮水能力、贮水量和贮水效率.可以认为土壤有机质积累是土壤水库功能提高的直接动力.     

黄泛平原风沙区不同造林年限林地土壤风蚀与理化性质的变化

采用空间代替时间的方法,研究了黄泛平原风沙区不同造林年限林地的土壤风蚀和理化性质。结果表明:土壤风蚀深度随着造林年限的延长而降低,1a、3a造林地整体呈风蚀状态,分属于中度与轻度风蚀,5a造林地蚀积平衡,为微度风蚀,8a造林地以堆积为主。各林地在不同月份间的蚀积状况不同,1a造林地各月均为风蚀状态,8a造林地仅在1月、2月有轻微风蚀。随着造林年限的增加,土壤容重、非毛管孔隙度呈降低趋势,而总孔隙度、毛管孔隙度、土壤含水量、有机质含量呈增大趋势,但造林5a后,这一趋势减缓并趋于稳定。林地内微地形起伏造成行间风蚀深度、容重、非毛管孔隙大于树下,总孔隙度、毛管孔隙度和含水量小于树下。该研究可为林地经营及其风蚀防治、土壤改良提供依据。     

天山南坡台兰河上游草地土壤理化性质与海拔的关系研究

通过野外调查、土样采集及室内分析,对托木尔峰自然保护区台兰河上游河谷不同海拔草地表层土壤理化性质进行研究。结果表明:(1)研究区样地土壤含水量、饱和含水率、容重、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、总孔隙度的范围分别为9.04%~44.7%,41.39%~114.9%,1.02~1.44 g cm~(-3),4.03%~7.45%,47.48%~58.53%,51.51%~65.85%,土壤含水量、饱和含水率、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、总孔隙度随海拔上升而呈增加趋势;土壤容重则随海拔高度的增加而呈降低趋势。(2)草地表层土壤平均有机质含量、全N含量、全P含量、C/N、土壤p H的范围分别在3.64%~9.22%、0.23%~0.53%、0.13%~0.15%、9.00~14.10、7.91~8.20之间有机质含量、全N含量的最大值分别约为最小值的2.5倍和2.3倍;有机质含量、全N含量、全P含量、C/N的大小均随海拔高度增加而趋于增大;土壤p H则随海拔上升不断降低。台兰河上游河谷草地表层土壤理化性质受海拔高度这一重要环境因子的影响深远且规律性显著。     

含岩屑紫色土水力特性及饱和导水率传递函数研究

紫色土中存在的岩石碎屑会对土壤的水力性质如饱和导水率、水分特征曲线产生显著影响。以两种不同母质发育的土壤(紫色页岩和紫色泥岩)为研究对象,设置0.25~2、2~5、5~10 mm三个岩屑粒径水平,0、30%、50%、70%、100%五个岩屑含量水平,采用压力膜仪法和定水头法分别测定水分特征曲线和土壤饱和导水率。利用BP神经网络,选择特定输入变量建立土壤饱和导水率传递函数PTF1和PTF2(PTF1的输入变量为岩屑含量、岩屑粒径、初始土壤容重和机械组成,PTF2的输入变量为岩屑含量、岩屑粒径、初始土壤容重、机械组成、进气压力值和S指数(土壤水分特征曲线拐点处斜率的绝对值))。结果表明:添加岩屑极大提高了土壤饱和导水率和S指数,并且随岩屑含量的增加而增加,相比之下,进气压力值随岩屑含量增加而减小,饱和导水率也随岩屑粒径的增加而增加,岩屑粒径从0.25~2 mm增加至5~10 mm,饱和导水率平均提高了2.3倍。岩屑粒径对进气压力值和S指数影响较小。PTF1和PTF2的几何平均数、几何标准偏差、均方根误差以及AIC指数分别为1.27、5.57、0.16、2.94和1.17、1.70、0.06、–53.28,PTF2的相关值均小于PTF1,表明PTF2模型的预测效果更好。综上所述,岩屑的存在显著影响了紫色土的水力特性,使饱和紫色土导水能力增加而保水能力减弱,利用神经网络所构建的传递函数PTF2可很好地实现含岩屑土壤饱和导水率的预测。     

生物质炭对旱地红壤理化性状和水力学特性的影响

[目的]研究生物质炭对旱地红壤基本理化性质及水分特征曲线的影响,为红壤地区土壤改良提供依据。[方法]分层测定不同生物质炭施用量水平下的土样容重、孔隙度和有机碳含量,采用原状土压力膜法分层测定土壤的水分特征曲线。[结果]施用生物质炭能显著降低土壤的容重,提高土壤的孔隙度及有机碳含量,且随着施用量的增加,土壤容重逐渐降低,孔隙度及有机碳含量逐渐提高;随着生物质炭施用量的增加,土壤饱和含水量、田间持水量和有效水含量逐渐增加,凋萎系数逐渐减小,施用生物质炭30t/hm2的土壤处理饱和含水量、田间持水量和有效水含量最高;生物质炭施用量与土壤饱和含水量、田间持水量和有效水含量呈极显著正相关关系,与凋萎系数呈极显著负相关关系。[结论]施用生物质炭能显著提高红壤田间持水量和有效水含量。     

广西岩溶区不同植被类型土壤水分特征及影响因素

[目的]了解岩溶区不同植被覆盖下的土壤水分特征曲线及其影响因素,为岩溶山区土壤水分运动的定量分析提供理论依据。[方法]通过野外调查与室内分析,研究广西平果果化典型岩溶峰丛洼地荒地、草地、灌丛、林灌4种不同植被覆盖下的土壤水分特征曲线。[结果]van Genuchten模型、Brooks—Corey模型和Gardner 3种模型对土壤水分特征曲线的拟合效果都很好,相关系数均在0.93以上,且残差平方和都小于0.000 5,但van Genuchten模型的拟合效果最好;土壤持水能力与植被的正向演替、饱和含水量、非毛管孔隙度、粉粒含量显著负相关,与土壤容重、黏粒含量、毛管孔隙度、初始含水量和毛管含水量极显著正相关;不同植被类型,相同吸力下,表层和底层土壤的持水能力最强,中间土层的持水能力较差;不同土层深度,相同吸力下,荒地的持水能力最强,林灌的持水能力最差。[结论]同一吸力下的土壤持水能力呈现出随植被的正向演替而不断降低的趋势;研究区影响土壤水分特征曲线的主导因素是非毛管孔隙度。     

基于灰色关联分析的砒砂岩区不同林龄沙棘的改土效应

[目的]探究不同林龄沙棘对其下土壤的改良效果,为砒砂岩区人工沙棘林生态建设、恢复和重建提供理论依据。[方法]以内蒙古达拉特旗典型砒砂岩区不同林龄沙棘林为研究对象,利用灰色度关联分析法,对沟坡阳坡1～7 a沙棘林0—40 cm土层土壤物理性质(土壤含水量、土壤容重、土壤总孔隙度、土壤比重、土壤毛管孔隙度、土壤非毛管孔隙度、土壤饱和持水量、土壤最大毛管持水量)进行测定,并以周边荒坡作为对照(CK),对不同林龄沙棘林对砒砂岩土壤的改土效应进行分析。[结果]土壤含水量、土壤总孔隙度随沙棘林龄增加而增大,随土壤深度增加而减少,土壤容重与之相反;不同林龄沙棘能增强土壤持水能力,并且4～7 a沙棘持水能力大于1～3 a沙棘持水能力。[结论]在砒砂岩区营建人工沙棘林有利于土壤改良,不同林龄沙棘对土壤改良作用主要作用于0—10 cm和10—20 cm土层。     

冻融循环对风沙土物理性质及抗冲性的影响试验

为揭示冻融循环对土壤物理性质及抗冲性的影响,以内蒙古坡耕地风沙土为研究对象,控制冻融循环次数(0~10次)和土壤质量含水量(6%,9%,12%)2个因素,在室内模拟野外冻融循环和径流冲刷过程,定量分析冻融循环对土壤含水量、容重、孔隙度及土壤抗冲性的影响规律。结果表明:(1)土壤含水量随冻融循环次数增加呈缓慢增加的趋势,增加幅度为0.51%~0.87%,且高含水量土壤增幅比低含水量土壤大;(2)随冻融循环次数的增加,土壤容重和孔隙度分别呈缓慢减小和增大趋势,且变化幅度逐渐降低,最后达到基本稳定的状态,达稳定状态后的土壤容重比未冻融土壤小(0.05±0.01)g/cm~3;(3)当冻融循环次数相同时,高含水量(12%)的土壤容重比低含水量(6%)小,而孔隙度和土壤抗冲性的降低幅度与之相反;(4)冻融循环次数对风沙土抗冲系数具有显著影响,试验土样抗冲性随冻融循环次数的增加呈显著降低趋势,但是第6次冻融循环后,试验土样的含水量、容重、孔隙度及抗冲性的变化均逐渐趋于稳定。研究结果可为季节性冻融区土壤侵蚀机理研究提供参考。     

天津市不同功能区土壤物理特性研究

[目的]对天津市常用绿化土壤的基本性质以及渗透性能进行研究,为天津市下凹式绿地的设计及推广应用提供理论依据。[方法]选取天津市不同功能区不同植被类型(草坪、灌木)的土壤,对土壤的颗粒组成、容重、孔隙度以及渗透系数进行研究,并分析天津土壤性质间的相关性。[结果]天津市除老居民生活区属于粉土外,其他功能区均属于粉质黏土。受人为扰动影响,各功能区绿化土壤容重大,孔隙度较低,土壤压实严重,其中土壤容重为1.34~1.55g/cm~3,土壤孔隙度为42.50%~52.80%;各功能区的渗透系数差异很大,范围为8.8E-06~1.3E-03cm/s,大小趋势主要受人为因素的影响,表现为:文教区居民生活区工业区郊区林带公园区道路交通区;植被类型对土壤渗透系数有影响,为草坪灌木。土壤的渗透系数与土壤含水率、土壤容重呈负相关性,与土壤孔隙度呈正相关性;土壤容重与土壤孔隙度呈极显著负相关。[结论]天津地区土壤压实严重,草坪与灌木土壤以弱透水和中等透水为主。     

深松耕作和秸秆还田对农田土壤物理特性的影响

[目的]为了增加中国干旱半干旱地区农田土壤蓄水保墒能力。[方法]采用野外试验和室内分析相结合的方法研究了深松和深松结合秸秆还田耕作技术对晋中北部地区两种主要类型土壤物理特性的影响。[结果]深松可以打破土壤犁底层,显著降低黏土和壤土10—30cm土层范围内的土壤容重;调节土壤孔隙度,增加了黏土10—30cm土层范围内的土壤总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度,同时增加壤土10—30cm土层土壤总孔隙度、毛管孔隙度和20—30cm土层土壤非毛管孔隙度;改善黏土和壤土20—30cm土层土壤固、液、气3相状况;深松结合连年秸秆还田进一步优化了壤土耕层环境,同时显著降低了玉米拔节期土壤地表结皮的厚度和紧实度。[结论]深松结合连年秸秆还田和深松耕作技术可以缓解土壤板结状况,增加降雨入渗。