阿什河上游3种人工林土壤贮水量与入渗特征

 为了解水源地人工林生态系统土壤水分贮存与入渗特征,在阿什河上游光明沟小流域内,选取樟子松、红松、兴安落叶松3种人工林,采用环刀法对其土壤水分贮存量及入渗特征进行对比研究。结果表明:兴安落叶松人工林土壤密度较低,孔隙度和贮水能力较高,与红松人工林和樟子松人工林之间差异显著(P<0.05);10℃时的稳渗系数K10大小依次为兴安落叶松人工林(4.86mm/min)>红松人工林(0.63 mm/min)>樟子松人工林(0.57mm/min)。综合分析表明,兴安落叶松人工林土壤的涵养水源功能最强,樟子松人工林和红松人工林的较差。     

大兴安岭不同恢复年限落叶松人工林土壤水分涵养特性研究

以大兴安岭火烧迹地不同恢复年限的落叶松人工林为研究对象,以天然更新林地为对照,对不同恢复年限下林地土壤的贮水能力和土壤入渗性能进行了研究。研究结果表明:1989年落叶松人工林的土壤容重最小,有机质含量、非毛管孔隙度、初渗速率和稳渗速率均最大。土壤的吸持贮水量和饱和贮水量从高到低依次为1989年、1992年落叶松人工林、天然更新林地、1997年、1995年落叶松人工林,这与土壤孔隙度的变化趋势相一致。随着恢复年限的增长,土壤有机质含量总体趋势逐渐增大。土壤初渗速率的变化范围为3.59~11.50 mm min-1,稳渗速率的变化范围为2.30~7.01 mm min-1。1989年、1992年落叶松人工林林地土壤容重、毛管孔隙度、吸持贮水量、稳渗时间分别与1995年、1997年落叶松人工林差异显著,火烧后一定时间范围内,植被恢复年限的增长有利于土壤环境的改良,人工植被恢复效果好于天然植被恢复。通过土壤入渗速率实测值与4种模型的拟合值的对比分析,霍顿模型更适合描述本研究区域土壤的入渗特征。     

植被恢复模式对黑土贮水性能及水分入渗特征的影响

采用双环法对黑龙江省克山农场5种主要的人工林植被类型(水曲柳林、樟子松林、落叶松林、美青杨林和水曲柳落叶松混交林)土壤的贮水性能和渗透特征进行了对比研究。研究结果表明:所研究的5种林地土壤1 m土层范围内饱和贮水量在5 347.01~5 762.91 t/hm2之间,水曲柳和落叶松林地最大,其它3种林地间则差异较小;滞留贮水量在543.43~916.13 t/hm2之间,从大到小的顺序依次为落叶松林>水落混交林>美青杨林>水曲柳林>樟子松林;初渗速率的变化范围为14~33 mm/min,水落混交林最高,依次分别为落叶松林、美青杨林、水曲柳林、樟子松林;稳渗速率在1~8 mm/min之间;30 min累计入渗量水落混交林和美青杨树林地要远高于其它林地,水曲柳和落叶松林地次之,樟子松林地最小。采用的4种入渗模型都能较好地反映各种林分土壤的入渗过程,平均相关系数r在0.927 2~0.953 6之间,而考斯加可夫模型和Philip模型的拟合值更接近于实测值,更适用于描述本研究区森林植被下的土壤入渗特征。     

川西亚高山暗针叶林土壤渗透性能研究

对川西亚高山针叶林土壤渗透性能进行研究,结果表明:（1）林地表层土壤（0-30 cm）滞留贮水量受土壤容重、孔隙度及林龄影响显著。天然冷杉林土壤滞留贮水量变化范围为593.7~694.2 t/hm²,大小排序为:185 a>80 a>40 a生。人工云杉林175.8~545.1 t/hm²,从大到小依次为40 a>30 a>25 a>20 a。（2）天然林初渗率为10.6~30.1 mm/min,最大为80 a生冷杉林;稳渗率为3.3~6.4 mm/min,185 a生冷杉林为最大。人工林土壤初渗率为2.7~8.3 mm/min,稳渗率1.9~5.4 mm/min,两指标中均以40 a生云杉林为最大。（3）构建了土壤渗透过程回归方程,拟合度R²为0.869~0.959,表明回归方程可以较好地反映各试验标准地土壤入渗过程。     

植被恢复模式对黑土贮水性能及水分入渗特征的影响

采用双环法对黑龙江省克山农场5种主要的人工林植被类型（水曲柳林、樟子松林、落叶松林、美青杨林和水曲柳落叶松混交林）土壤的贮水性能和渗透特征进行了对比研究。研究结果表明：所研究的5种林地土壤1m土层范围内饱和贮水量在5347．01～5762．91t／hm^2之间,水曲柳和落叶松林地最大,其它3种林地间则差异较小;滞留贮水量在543．43～916．13t／hm^2之间,从大到小的顺序依次为落叶松林〉水落混交林〉美青杨林〉水曲柳林〉樟子松林;初渗速率的变化范围为14～33mm／min,水落混交林最高,依次分别为落叶松林、美青杨林、水曲柳林、樟子松林;稳渗速率在1～8mm／min之间;30min累计人渗量水落混交林和美青杨树林地要远高于其它林地,水曲柳和落叶松林地次之,樟子松林地最小。采用的4种人渗模型都能较好地反映各种林分土壤的人渗过程,平均相关系数r在0．9272～0．9536之间,而考斯加可夫模型和Philip模型的拟合值更接近于实测值,更适用于描述本研究区森林植被下的土壤人渗特征。     

陕北生态退耕区植被群落土壤贮水量与入渗特性

为了研究陕北生态退耕区土壤水文特性,对吴起县县城周边各植被群落土壤贮水与入渗特征进行了研究。结果表明:吸持贮水量和饱和贮水量之间、初渗率和稳渗率之间变化趋势基本相同,而滞留贮水量和饱和贮水量之间的相关性不大;土壤贮水量与入渗率在不同土地利用类型、地貌类型和坡向间变化;草本植被土壤水分入渗性能与坡度、坡向、株均高、容重、非毛管孔隙度、群落密度和海拔因子密切相关。     

大兴安岭重度火烧迹地植被恢复过程中土壤入渗特征研究

以大兴安岭重度火烧迹地不同恢复年限落叶松人工林为研究对象,对植被恢复过程中土壤入渗特征进行研究。结果表明:(1)土壤理化性质呈波动式变化,24a落叶松人工林土壤容重最小,土壤非毛管孔隙度和有机质含量最高,土壤理化性质得到较好地改善。(2)在植被恢复过程中,土壤初渗速率变化范围为3.53~13.18mm/min,穏渗速率变化范围为2.47~8.20mm/min,前70min累积入渗量为177.24~632.13mm,稳渗时间为24~70min,土壤入渗性能总体呈现逐渐增强的趋势。(3)经过考斯恰科夫(Kostiakov)模型、霍顿(Horton)模型、通用经验模型和菲利普(Philip)模型拟合,霍顿模型可以较好地拟合植被恢复过程中落叶松人工林土壤入渗过程。(4)土壤入渗性能与土壤容重呈负相关关系,与土壤总孔隙度、非毛管孔隙度和有机质含量呈正相关关系,且与土壤非毛管孔隙度的相关关系极显著(P0.01)。     

六盘山北侧不同立地土壤的蓄水性能和渗透性研究

通过对六盘山北侧不同立地类型华北落叶松、阳坡草地、半阴坡草地、虎榛子灌丛和沙棘灌丛的土壤水文物理性质的调查和比较,结果表明这几种植被类型下的土壤容重、持水性能和渗透性均有较大的差异.土壤持水能力的变化范围为520.34～585.82 mm,初始渗透率变化范围为0.76～9.71 mm,稳定渗透率变化范围为0.50～2.93 mm/min,比较后发现营造的华北落叶松人工林具有很好的增加入渗和涵养水源作用.     

冀北山地森林土壤水文效应研究

森林土壤水文效应是森林生态水文功能的基础.从森林土壤的容重、孔隙度、持水能力和入渗能力等方面,研究了冀北山地6种典型森林的土壤水文效应.结果表明:土壤容重方面,落叶松纯林最大(1.21 g/cm3),白桦纯林最小(1.00 g/cm3);土壤孔隙度方面,白桦纯林总孔隙度最大(50.75％),油松蒙古栎混交林总孔隙度最小(42.58％);土壤持水能力方面,油松纯林的有效持水量最大(241.00 t/hm2),落叶松纯林的最小(57.75 t/hm2).土壤入渗能力方面,油松纯林的稳渗速率最大(15.00 mm/min),落叶松纯林的稳渗速率最小(0.68 mm/min).     

大兴安岭北部火烧迹地兴安落叶松人工林土壤水文效应

对大兴安岭北部火烧迹地落叶松人工林土壤水文效应进行初步研究,结果表明:(1)未火烧落叶松天然林枯落物积累量最高,为56.21t/hm2,其次为1988年落叶松人工林,为58.37t/hm2,最低为2000年落叶松人工林,为20.19t/hm2。表现出随火烧年限的减少而降低。最大持水量的变动范围为62.24～286.15t/hm2,1988年落叶松人工林最高,2000年落叶松人工林最低,而未火烧落叶松天然林为184.40t/hm2。表现出火烧后20年落叶松人工林枯落物持水量已达到未火烧天然林水平。(2)枯落物吸水速度在开始1h内较快,6h后下降速度逐渐减慢。枯落物持水量与浸泡时间呈明显对数关系,吸水速率与浸泡时间呈明显幂函数关系。(3)土壤容重表现为随着火烧年限的减少而增加的趋势,未火烧天然林最低,为0.80g/cm3,2000年落叶松人工林最高,为0.97g/cm3。土壤孔隙度变化趋势与土壤容重相反。土壤蓄水能力与土壤容重变化趋势相同。(4)土壤入渗用霍顿公式拟合较好。     

黄土高原不同退耕还林地森林植被改良土壤特性研究

对比研究了青海省大通县不同类型退耕还林地、草地、农田的土壤性质,包括土壤容重、土壤孔隙度、土壤水稳性团粒结构、土壤饱和导水率。结果表明:华北落叶松容重最小,为农田容重的62%,青杨青海云杉混交林是农田土壤容重的83%;0~15 cm土层青海云杉混交林>0.25 mm的团粒结构含量为45.21%,草坡、耕地分别为32.18%、20.81%;北落叶松纯林的最小饱和导水率是1.22 mm/min,林地中饱和导水率最小的是落叶松青海云杉混交林,为0.17 mm/min,草地和农田分别为0.11 mm/min0、.09 mm/min。退耕还林后,与农田相比,林地土壤物理性质得到明显改善,针阔混交林改良土壤特性作用较好,除了华北落叶松纯林和华北落叶松青海云杉混交林外,针阔混交林的土壤物理性质好于阔叶纯林和针叶纯林,草坡和农田较差,草坡略好于农田。     

两种巨桉人工林地土壤抗蚀性的比较研究

[目的]揭示巨桉人工林组培苗和实生苗两种起源对土壤抗蚀性的影响。[方法]利用S形采样法在样地内采集多个样点,按上(0—10cm),中(10—20cm),下(20—30cm)三层分别利用环刀和塑料盒采集原状土壤,测定不同层次土壤容重、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、总孔隙度、渗透速率、水稳性团聚体含量等。[结果](1)随着土壤深度增加,两种巨桉林地土壤容重呈现递增趋势,而总孔隙度和通气孔隙度呈递减趋势。组培巨桉林土壤容重低于实生苗巨桉林地,而土壤总孔隙度、通气孔隙度高于显著实生苗巨桉林地(p0.05);(2)随着土壤深度增加,两种巨桉林地土壤水稳性指数、抗蚀指数、团聚状况、团聚度和结构系数呈现下降趋势,水稳性指数和抗蚀指数达到显著水平(p0.05),而分散率和分散系数呈现升高趋势。组培巨桉林地不同土层的抗蚀指数和结构系数均高于实生苗巨桉林地,但分散系数均显著低于实生苗巨桉林地(p0.05);(3)随着土壤深度增加,两种巨桉林地土壤各粒径水稳性团聚体含量和平均重量直径(MWD)呈现出下降趋势,土壤结构体破坏率呈现上升趋势。组培苗巨桉林地不同土层各粒径(5mm;5~2mm;0.5~0.25mm;0.5mm;0.25mm)水稳性团聚体含量和MWD均高于实生苗林地,而结构体破坏率、2~1mm和1~0.5mm水稳性团聚体含量均低于实生苗巨桉林地。[结论]组培巨桉人工林的土壤抗蚀性更佳。     

长白落叶松纯林改造对林地土壤性质的影响

以黑龙江省林口林业局长白落叶松纯林带状伐后栽植阔叶树种形成的针阔混交林为对象,研究水曲柳、长白落叶松—水曲柳、长白落叶松、长白落叶松—胡桃楸与胡桃楸等5种林带下土壤的物理性质、养分状况和微生物数量。结果表明：长白落叶松纯林改造成针阔叶混交林初期,土壤密度随土层深度增加而显著增加,土壤孔隙度则随土层深度增加而显著降低,林带间差异不显著;各林带有机质含量、养分元素全量及速效养分含量均随土层加深而显著减少,但全K含量变化不明显,阔叶林带及针阔林带土壤养分含量多高于落叶松林带,0-10 cm土层的全N、全P与全K含量最大分别提高13.99%、8.00%与11.23%,水解N、有效P与速效K含量最大分别提高18.84%、12.37%与6.71%;土壤细菌、真菌与放线菌主要集中在0-20 cm土层,且随土层深度增加而减少,阔叶林带及针阔林带土壤微生物总量均高于落叶松林带,大小顺序为水带〉落-水带〉落-胡带〉胡带〉落带。研究结果可为长白落叶松纯林改造提供科学依据。     

大兴安岭重度火烧迹地不同林龄落叶松人工林土壤团聚体养分特征

[目的]为探寻大兴安岭重度火烧迹地植被恢复后不同林龄落叶松人工林下土壤团聚体养分含量与分布的变化。[方法]以大兴安岭1987年发生特大森林火灾形成的重度火烧迹地上分别在1989年、2000年、2010年种植的落叶松人工林(11,21,32年)作为研究对象,通过测定土壤团聚体各粒级有机碳、全氮、全磷、碱解氮、速效磷和速效钾的含量,开展土壤团聚体养分分布特征研究。[结果](1)在重度火烧迹地上不同林龄的落叶松人工林中,土壤各粒级团聚体有机碳、全氮、全磷、碱解氮和速效钾的含量均随着粒径的减小逐渐上升,<0.5 mm粒级含量最大。(2)随着落叶松人工林林龄的增长,土壤各粒级团聚体有机碳、全氮、全磷、碱解氮和速效磷含量均逐渐上升。32年落叶松人工林土壤团聚体有机碳、全氮、全磷、碱解氮和速效磷含量相较于11年落叶松人工林分别显著增加77.35%～130.24%,77.61%～143.36%,105.84%～147.98%,94.58%～155.96%,206.98%～537.09%(p<0.05)。21年落叶松人工林土壤各粒级团聚体有机碳含量高于11年落叶松人工林,但二者无明显差异。(...     

模拟氮沉降对华北落叶松人工林土壤微生物碳和微生物氮的动态影响

为揭示过量的大气氮沉降对华北落叶松人工林土壤微生物碳、氮和土壤呼吸的影响,通过对照(N0:0 g/(m^2·a))、轻度施氮(N1:8 g/(m^2·a))、重度施氮(N2:15 g/(m^2·a))3个外源施氮水平下5年的野外定点试验和观测,模拟过量氮沉降条件下华北落叶松人工林土壤微生物碳、氮和土壤呼吸的变化,旨在阐明林下土壤微生物和呼吸对过量氮沉降的响应及其对土壤碳氮循环的影响。结果表明:在5-10月生长季中,土壤微生物碳和氮的平均含量分别为1 098.93,97.31 mg/kg,二者都随土层深度的增加呈下降趋势;轻度施氮促进土壤微生物碳和氮的增加,重度施氮抑制土壤微生物碳和氮的增加;土壤微生物碳和微生物氮从生长初期5月起,5-7月呈增加趋势,7月出现峰值,8月降低,9-10月小幅增加,呈现"N"形曲线。土壤微生物碳氮比为4.94~18.54,且随施氮量增加而减小。各氮处理下,华北落叶松人工林土壤呼吸速率5,6月较低,7-8月持续增加,并在8月达到最高,9-10月逐渐降低。相关分析表明,土壤呼吸与土壤全氮、含水量、微生物碳和微生物氮含量呈极显著正相关关系,与土壤有机质呈显著正相关关系。在全球变化背景下,研究结果可为进一步明确过量大气氮沉降对森林生态系统碳氮循环的影响途径和机制研究提供重要参考。     

太岳山不同郁闭度油松人工林枯落物及土壤水文效应

通过定位试验结合室内测定的方法,研究了山西太岳山不同郁闭度油松人工林枯落物及土壤水文效应。结果表明:(1)不同郁闭度林分枯落物储量变化范围为7.43~10.86t/hm2,随郁闭度增加枯落物储量增加;最大持水率变化范围为276.54%~311.33%,最大持水深为8.02~14.34mm,表现为(按郁闭度排序):0.70.60.80.5,郁闭度为0.7林分的枯落物持水效果最好;枯落物未分解层和半分解层持水量与浸泡时间呈明显对数关系(R0.87),持水速率与浸泡时间呈明显幂函数关系(R0.94)。(2)不同郁闭度林分土壤容重变化范围为1.36~1.49g/cm3,总孔隙度均值变化范围为44.71%~48.75%,有效持水量变化范围为395.33~831.00t/hm2,表现为(按郁闭度排序):0.60.70.50.8;稳渗速率变化范围为1.00~3.47mm/min。     

青海云杉造林密度与水源涵养功能的响应关系

以青海省大通县安门滩小流域7种造林密度的青海云杉人工林为研究对象,利用浸水法、环刀法测定林下枯落物、草本层及0—60cm土壤层的持水量,定量评价不同密度的青海云杉人工林水源涵养功能。结果表明:(1)不同造林密度下的林分枯落物最大持水量变化范围为1.97～7.60m3/hm2,枯落物持水量最大的造林密度为1 725株/hm2,造林密度为2 300株/hm2的枯落物持水量最小;不同造林密度的林下草本层持水量变化范围为1.97～7.17m3/hm2,林下草本层持水量最大的造林密度为1 575株/hm2。(2)0—60cm土层的水源涵养功能与土壤物理性质、土壤渗透性及贮水性密切相关,土壤容重的变化范围为1.20～1.43g/cm~3,土壤总孔隙度变化范围为46.53%～53.30%,土壤容重与土壤总孔隙度随造林密度变化趋势呈负相关,密度1 575株/hm~2的林地具有最小的土壤容重和最大的土壤总孔隙度;土壤渗透性能主要取决于土壤的非毛管孔隙度,二者呈显著性相关,密度为1 575株/hm~2的土壤渗透性能最强,密度为2 300株/hm2的林分土壤渗透性最差;0—60cm土层的饱和蓄水量变化范围为2 792.50～3 197.90m3/hm2,造林密度为1 575株/hm2的土壤饱和蓄水量最大。(3)利用林地总贮水量评价水源涵养功能,林地总贮水量大小依次为D1575(3 207.37m3/hm2)D2300(3 164.67m3/hm2)D1900(3 157.17m3/hm~2)D1650(3 141.12m3/hm2)D1475(3 105.91m3/hm2)D1725(2 998.32m3/hm2)D1350(2 803.68m3/hm2)。研究结果说明造林密度为1 575株/hm2的青海云杉林水源涵养能力较好,这与当地2m×3m的造林规格相匹配,为青海黄土高原高寒区的青海云杉人工林可持续经营提供理论依据。     

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。     

大伙房水库流域不同植被类型枯落物层和土壤层水文效应

为了研究大伙房水库流域森林生态系统枯落物层和土壤层水文效应,以流域内3种不同植被类型为研究对象,采用浸泡法、环刀法对其枯落物层和土壤层水文功能进行定量研究。结果表明:(1)3种植被类型枯落物蓄积量为23.20～39.11t/hm~2,表现为刺槐天然次生林油松人工林落叶松人工林,且阔叶林枯落物半分解层蓄积量大于未分解层,而针叶林则相反。(2)枯落物层最大持水量为50.24～109.19t/hm~2,有效拦蓄量为41.70～90.71t/hm~2,均表现为刺槐天然次生林油松人工林落叶松人工林,刺槐天然次生林枯落物层持水功能较好。(3)枯落物未分解层、半分解层分别在浸水10,8h基本达到饱和,持水量与浸水时间呈明显对数关系(R20.91);枯落物在浸水1h内吸水速率变化最大,4h左右吸水速率明显减缓,吸水速率与浸泡时间呈明显幂函数关系(R20.93)。(4)3种植被类型土壤容重均值变化范围为1.10～1.25g/cm~3,总孔隙度变化范围为27.96%～30.19%,土壤有效持水量变化范围为21.11～29.39t/hm~2,不同植被类型土壤层持水能力表现为刺槐天然次生林油松人工林落叶松人工林,土壤入渗速率与入渗时间呈明显幂函数关系(R20.90)。综合3种植被类型枯落物层及土壤层水文功能表明刺槐天然次生林的水源涵养功能较强,建议在该流域加强天然次生林的保护和恢复。     

辽河源典型森林类型的土壤水文效应

[目的]研究辽河源地区典型森林类型林下土壤的水文效应,为辽河源森林生态系统健康的监测和评价提供理论佐证。[方法]选取典型森林类型,采用不同入渗模型拟合各森林类型土壤的入渗过程。[结果](1)土壤容重变化范围为1.21~1.56g/cm3,油松中龄林最大,山杨成熟林最小;土壤总孔隙度变化范围为41.26%~54.38%,山杨成熟林最大,油松中龄林最小;(2)山杨成熟林土壤蓄水能力最强,为1 087.56t/hm2;油松中龄林土壤蓄水能力最小,为825.17t/hm2;(3)山杨成熟林稳渗速率最大,为1.33mm/min;(4)霍顿(Horton)入渗模型和菲利普(Philip)入渗模型能较好地反映各森林群落土壤入渗过程,但通用幂函数模型拟合结果较差。[结论]不同森林类型土壤均表现出随着土层深度的增加容重逐渐增加的现象,阔叶林林下土壤蓄水能力要强于针叶林,通过比较认为可以利用霍顿(Horton)模型作为研究该区森林土壤水文功能的重要手段。