喀斯特小流域土壤饱和导水率垂直分布特征

土壤剖面饱和导水率(Saturated hydraulic conductivity,Ks)的垂直分布对土壤水文过程有极其重要的影响,但在地质背景特殊的喀斯特地区其研究还相对匮乏。通过测定典型喀斯特小流域内23个土壤剖面(0~10、10~20、20~30、30~50、50~70、70~100 cm)土壤Ks及土壤碎石含量(Rock fragment content,RC)、容重(Bulk density,BD)、毛管孔隙度(Capillary porosity,CP)、非毛管孔隙度(Non-capillary porosity,NCP)、土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)等土壤性质,并结合各样点的坡位(Slope position,SP)、坡度(Slope gradient,SG)、坡向(Slope aspect,SA)、裸岩率(Bare rock,BR)、土地利用类型(Land-use type,LU)等环境因素,应用偏相关分析和典范对应分析(CCA)的方法,研究了喀斯特小流域Ks的垂直分布特征及其主要影响因素。结果表明,Ks随土壤深度的增加而减小并可用对数函数模拟(R2=0.848)。20~100 cm各层Ks变幅较小且变异接近,因此在水文模型中可用20~30 cm土壤Ks代替深层。土壤性质中,RC与Ks的相关系数(0.484)最大。环境因素对Ks垂直分布的影响依次为SPSGSALUBR。由此可知,RC是影响Ks最重要的土壤性质,而SP则是影响Ks垂直分布最重要的环境因素。该结果有利于弄清喀斯特地区降雨入渗规律及其主要影响因素,为小流域植被恢复及水文模型的构建提供科学依据。     

不同土地利用类型土壤入渗性能及其影响因素研究

土壤入渗性能是土壤侵蚀研究的热点内容,其值受土壤理化性质的影响较大。为了准确测得紫色土区不同土地利用类型土壤入渗性能,采用一种新方法——点源入渗法对其进行测定,并对不同土地利用类型土壤入渗性能与其理化性质进行了相关性分析。结果表明:(1)不同土地利用类型土壤理化性质差异性较大,土壤初始含水率、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、0.25mm团聚体含量和有机质含量基本上是表层土大于下层土;(2)不同土地利用类型土壤入渗性能差异较大,初渗速率和平均入渗率大小基本表现为林地坡耕地草地,稳渗速率则为坡耕地林地草地,达到稳渗时间为坡耕地林地草地;(3)初渗速率与湿筛MWD值和结构破坏率呈显著正相关,与毛管孔隙度呈显著负相关;(4)稳渗速率与非毛管孔隙度呈显著正相关,与容重呈显著负相关;(5)平均入渗率与非毛管孔隙度和结构破坏率呈正相关,其相关系数较大,与土壤容重和毛管孔隙度呈负相关,其相关系数绝对值较大。本研究可为紫色土区土壤入渗的研究提供理论依据。     

森林火灾对贵州喀斯特山区土壤理化性质的影响

通过比较贵州喀斯特山区森林火烧迹地不同坡位表层土壤和未受火灾区域表层土壤的理化性质可以看出,较大森林火灾、重大森林火灾以及特别重大森林火灾下的土壤含水量、田间持水量、毛管孔隙度以及土壤通气度均降低,土壤容重和非毛管孔隙度增加,而火灾后土壤化学性质的改变因火灾等级的不同而有所不同,总体上火烧迹地土壤有机质和全氮含量均显著低于未受火灾区域,而在重大森林火灾和特别重大森林火灾下,火烧迹地的速效磷含量大幅增加。     

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。     

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。     

松嫩平原土壤孔隙指标与其他土壤指标的相关关系

为了研究东北地区黑土区土壤物理性质变化对土壤功能维持的影响,选取松嫩平原的土壤样品作为试验材料,测定了土壤物理指标中3个孔隙相关指标包括土壤比表面积、容重和孔隙度,10个土壤理化及肥力相关指标包括土壤pH值、电导率(EC)、土壤含水量、土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、碱解氮(AN)、全钾(TK)、速效钾(AK)、全磷(TP)、速效磷(AP)。结果显示:3个指标与其他指标显著相关个数及相关系数R2显示,土壤容重与土壤肥力及理化性质变化相关性最高。不同物理指标对于表征土壤肥力的功能存在差异性,简单线性回归与逐步回归均发现类似的规律:土壤的比表面积与土壤含水量的相关性最强(R2=0.24,slope=0.085),表明土壤比表面积越大,土壤持水能力越强;土壤容重与土壤SOC含量相关程度最强(R2=0.21,slope=-24.92),而土壤的孔隙度与TN含量的相关程度最高(R2=0.08,slope=0.02)。3个指标与养分的不同形式的相关性分析结果显示:它们多与全量养分(TN、TK、TP)相关性较高(R2=0.058),而与养分速效量(AN、AK和AP)相关性较弱(R2=0.026)。     

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。     

小兴安岭泥炭藓湿地土壤有机碳分布特征

 在小兴安岭林区乌伊岭国家级湿地自然保护区,选择典型泥炭藓湿地进行土壤样品采集,对土壤有机碳（SOC）质量分数、密度及储量进行研究,并分析SOC质量分数与土壤理化性质之间的相关性。结果表明:1)SOC质量分数随土层加深而减少,变化范围在433.89～523.36g/kg之间,平均质量分数为474.27 g/kg;土壤有机碳密度随土层的加深而显著增加,0～60cm土层土壤有机碳储量为166.07t/hm2。2)SOC质量分数与非毛管孔隙度存在极显著的正相关关系,幂函数方程拟合效果显著;SOC质量分数与毛管孔隙度呈极显著负相关,二次曲线拟合效果较好（R2=0.87）;SOC质量分数与土壤密度呈极显著负相关,线性方程拟合较好（R2=0.81）。SOC质量分数与全N、全P质量分数呈显著负相关,与有效P质量分数呈极显著正相关,与水解N质量分数相关不显著。研究结果可为我国湿地土壤有机碳储量及碳循环的进一步研究提供帮助。     

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。     

土地利用方式对桂西北石漠化地区土壤理化性质的影响

在广西壮族自治区凌云县典型石漠化地区对7种不同土地利用方式土壤理化性质进行了调查分析.结果表明,不同土地利用方式对土壤容重、含水量、总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度存在极显著差异(p＜0.01),有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾及交换性Ca2+含量差异极显著(p＜0.01).相对阔叶林地土壤,灌木林、针叶林、退耕台地、草地、退耕坡地、农田土壤的退化程度依次增加.农田土壤质量最低,针叶林地、草地、退耕坡地、退耕台地土壤质量为中等,灌木林地与阔叶林地土壤质量较高.人为干扰是影响土壤理化性质的主导因素,干扰强度大,土壤理化性质退化严重.控制不合理的人为干扰及恢复结构良好的地上植被对改善土壤质量具有重要意义.     

岩溶坡地不同利用类型土壤入渗性能及其影响因素

为了探讨岩溶坡地不同土地利用类型土壤入渗性能差异及其影响因素,该文利用环刀法测定了不同利用类型石灰岩土壤的入渗过程曲线,并分析了孔隙状况、颗粒组成和土壤结构等对入渗的影响。结果表明：土地利用类型对岩溶坡地土壤入渗性能影响较大,初始入渗速率和稳定入渗速率均表现为灌丛＞果园＞草地＞旱地。灌丛地表下层（＞15～30 cm）平均稳定入渗速率8.11 mm/min,最小值4.22 mm/min;旱地地表下层平均稳定入渗速率0.46 mm/min,最小值仅0.13 mm/min。旱地表层以下存在显著的入渗阻滞层。岩溶坡地土壤入渗性能与有机质、水稳性团聚体和孔隙度有显著相关性。非毛管孔隙在入渗初期的作用大于后期,＞0.25 mm水稳性团聚体含量是影响稳定入渗速率的重要因素。该文为进一步研究岩溶坡地旱涝灾害、水土保持和水资源开发利用等提供了理论依据。     

基于多元回归的黄土沟壑区小流域土壤水分空间模拟

以延河流域羊圈沟为研究对象,基于土壤水分空间自相关理论,在土壤水分环境影响因子多元回归基础上,建立了土壤水分空间化模型,并探讨了土壤水分空间分布特征。结果表明:研究区内土壤水分空间分布具有正相关性,且相关性显著,在空间上表现为聚集状态;表层土壤水分与植被覆盖度、高程、坡度、地表粗糙度、地形起伏度和地表切割程度等因素密切相关,且与地表切割程度呈正相关关系,而与植被覆盖度、高程、坡度、地表粗糙度以及地形起伏度因子呈负相关;与普通克里格(OK)、反距离加权(IDW)、径向基函数(RBF)和全局多项式(GPI)的土壤水分空间内插方法相比,多元回归+普通克里格方法(MROK)的拟合程度最高,是表层土壤水分空间化较好模型;土壤水分空间分布格局明显,主要表现为西部和东北部土壤水分含量低,东南部土壤水分含量高。该研究揭示了土壤水分环境因子相关性及空间分异规律,对区域生态文明建设具有一定的促进意义。     

喀斯特峰丛洼地坡面土壤水分空间变异研究

以线形取样方式测定了喀斯特峰丛洼地坡面表层(0～5、5～10、10～15 cm)的土壤水分，采用经典统计结合地统计学方法分析了其空间分布特征及变异结构。结果表明：在坡面特定土地利用结构下(上坡到下坡分布有自然坡地、退耕地和耕地)，表层土壤水分沿上坡向下具有不断减小的变化趋势，坡面纵向和横向土壤水分均呈中等变异，横向上由于特殊的土壤分布和地形地貌特征使得变异程度较纵向强烈，土地利用和坡度因子是造成坡面土壤水分分布和变异的重要因素；半方差分析显示，坡面表层土壤水分具有明显的块金效应和较大的基台值，呈中等或较强的空间相关性，土壤水分总体上具有较好的变异结构和空间连续性，因此可以应用地统计学方法在该地区开展土壤水分空间变异研究。     

四川盆地耕地土壤pH空间变异特征及影响因素

基于四川盆地4362个耕地表层土壤（0~20cm）采样点数据，采用地统计学法、方差分析和回归分析法分析了该区域耕地表层土壤pH的空间分布特征及其不同影响因素对土壤pH空间变异的影响程度。结果表明：研究区土壤pH值在3.53~8.76之间，平均为6.54，以微酸性至中性为主；变异系数为18.89%，属于中等程度的空间变异。半方差分析表明，指数模型为该区域土壤pH变异的最佳拟合模型，块金效应为49.97%，属于中等程度的空间自相关性，受结构性因素和随机性因素共同影响。空间分布上，整体呈现北高南低、西高东低、中间高四周低的空间分布格局。回归分析结果表明，土壤pH的空间变异主要受到土壤类型、降雨量、地形和耕地利用方式的影响。其中，土壤类型和降雨量分别能独立解释14.6%和11.6%的土壤pH空间变异，是该区域土壤pH空间变异的主控因素。     

科尔沁沙地南缘樟子松人工林对土壤水盐的影响

为掌握科尔沁沙地南缘樟子松造林40多年对土壤水分、盐度的影响。以科尔沁沙地樟子松林地、草地2020年3月至2021年11月土壤、气象数据为基础，采用双累积曲线法(DCM)验证样地选取的合理性，利用空间代替时间法(STM)研究樟子松林地、草地土壤含水量、盐度的变化规律，以及与气象因子关系的差异。樟子松林地改变了土壤纵向剖面水分、盐度分布规律，二者均趋于正“S”形分布；林地有效提高土壤储水量(p<0.05),降低土壤盐度，缩减水分次活跃层范围；林地土壤水分变异性更高(p<0.05),盐度变异性更低(p>0.05);林地的气象因子与土壤水分、盐度指标各分项之间关联程度与草地不同，减弱与降雨的相关性，增加与水汽压亏缺的相关系数。樟子松林生态系统具有较强的涵养水源、抑制土壤盐渍化的功能。     

喀斯特槽谷区不同林草恢复模式下土壤入渗特征

为研究不同林草恢复模式对喀斯特槽谷区坡面的水土保持效应,采用野外调查和室内分析相结合的方法,对比分析了喀斯特槽谷区顺、逆向坡面不同林草模式(林地、花椒地、灌草地)下的土壤理化性质和入渗特征。结果表明:(1)顺、逆向坡面下林地容重最小,孔隙度最好,含水率和有机质含量最高,其次是花椒地和灌草地;顺向坡土壤有机质含量显著高于逆向坡(P0.05),但其他理化指标间差异不显著(P0.05)。(2)顺、逆向坡面下花椒地入渗曲线较陡峭,而林地、灌草地相对较缓;灌草地入渗率最先趋于稳定(20min左右),而花椒地和林地入渗率在30min左右开始缓慢下降,直到75min以后渐渐趋于稳定;各林草恢复模式下土壤入渗能力均为林地花椒地灌草地(P0.05)。(3)入渗模型中,Horton模型拟合效果最好(R20.712),模拟稳定入渗率与实测值间的回归方程决定系数R2高达0.978 9。(4)研究区土壤稳定入渗率与总孔隙度、非毛管孔隙度、饱和含水量及pH均呈正相关,而与有机质呈负相关,其中总孔隙度对土壤入渗性能影响最大,有机质影响最小;利用上述指标建立的多元线性回归方程可精确预测土壤稳定入渗率。研究结果可为喀斯特槽谷区坡面植被恢复选择及土壤入渗性能评估提供理论参考。     

黄土丘陵缓坡风沙区不同土地利用类型土壤水分变化特征

为研究黄土丘陵缓坡风沙区不同土地利用类型下的土壤水分变化规律,采用时域反射仪TDR在山西省五寨县分别对玉米农地、柠条林地、苜蓿草地0-100 cm土层进行连续3年的土壤水分观测,掌握不同土地利用类型土壤含水量的季节变化规律和垂直分布特征。结果表明:(1)农林草地土壤水分随时间的变化曲线基本呈"M"形分布,三者季节变化规律相似,但土壤含水量差异达到极显著水平(P0.01),表现为苜蓿草地柠条林地玉米农地;(2)玉米农地与柠条林地土壤含水量随土层深度的增加呈"S"形分布,苜蓿草地的变化趋势与两者完全相反,玉米农地仅土壤表层0-20 cm含水量与降水存在显著相关性,柠条林地和苜蓿草地0-60 cm土壤含水量均与降水显著相关;(3)土壤含水量具有明显的垂直分布特征,在0-100 cm土层层中,随着土层深度的增加,玉米农地CV先逐渐降低后保持稳定,柠条林地CV始终持续降低,苜蓿草地CV先呈现波动变化后明显降低,三者整体表现为表层土壤含水量变异系数大于深层;(4)0-100 cm范围内,玉米农地的土壤层自上而下依次可划分为速变层、活跃层2个层次,柠条林地和苜蓿草地的土壤层划分为速变层、活跃层和次活跃层3个层次。本研究结果表明林地和草地在涵养土壤水分方面优于农田,林地和草地为黄土丘陵缓坡风沙区适宜的土地利用方式,为该区域土壤水分管理及水土资源的合理开发利用提供理论依据。     

漓江流域喀斯特森林土壤碳氮磷储量分布特征及其影响因素

以探明漓江流域喀斯特森林土壤的碳氮磷储量分布为目的，为保护漓江流域脆弱的喀斯特生态系统提供理论依据。在漓江上中下游各流域段的典型喀斯特森林共设置20 m×20 m的15块天然林样方，对森林植被进行每木检尺调查，采用五点采集法采集0—20,20—40 cm土层土壤，分析土壤碳氮磷储量空间分布情况及驱动因子作用途径，量化各类生物和非生物因子对区域喀斯特森林土壤养分储量分布格局形成的作用贡献。结果表明：(1)漓江流域喀斯特森林土壤碳氮磷储量平均分布表现为上游>下游>中游，在漓江流域喀斯特森林土壤中碳、氮、磷储量分别为55.8～192.0,3.1～14.8,6.0～12.0 kg/m²。在同一流域土壤中，0—20 cm土层碳氮含量均显著高于同流域20—40 cm土层，磷元素在漓江流域不同深度土层中未表现出显著差异。(2)碳储量与C/P、N/P、森林物种多样性Shannon-Wiener指数和Simpson指数均呈现出显著正相关关系；氮储量与C/P、N/P、Shannon-Wiener指数和Simpson指数均呈现显著正相关关系，与C/N呈现显著负相关关系；磷储...     

黑河中游绿洲不同景观单元表层土壤水分空间变异性

了解黑河中游绿洲生态系统表层土壤水分空间分布规律可为绿洲生态系统水资源合理分配与利用提供参考。使用地统计学方法分析黑河中游绿洲8—10月戈壁、林地、农地3种典型景观单元表层土壤水分空间变异特征。结果表明：1）3种景观单元土壤含水量从8—10月有下降趋势,呈中等变异特征且土壤水分相对变异（变异系数）一般在干燥时较大,绝对变异（标准差）在湿润时较大;2）表层土壤水分具有明显空间结构及季节变化特征,呈明显斑块状分布,最优拟合模型均为指数模型;土壤水分基台值和变程的变化大致与土壤平均含水量的变化呈相同趋势,具有中等和强烈的空间相关性,且10月份的土壤水分空间自相关性明显大于8和9月,相似性质斑块空间尺度有缩小趋势;3）在黑河中游绿洲区景观类型、土壤平均含水量、土壤、地貌、气候条件及人为管理等因素是造成黑河中游荒漠绿洲区表层土壤水分呈现时间和空间上明显差异的主导因素,其中平均含水量起的主导作用是持续存在的。