喀斯特山地典型植被恢复过程中的土壤水分生态效应

研究了喀斯特山区耕地、1年弃耕地、灌草地、15年疏林地、25年次生林(侧柏)地植被演替过程中土壤水分生态效应的变化.结果表明,土壤物理性质并不是简单的"改善"过程:表层粘粒含量由流失逐渐转为积累;容重先升高后降低,弃耕地和灌草地较耕地增加了6.6%和11.57%,疏林地和林地较耕地减少了5.0%和10.0%;总孔隙度变化趋势与容重刚好相反;土壤有效水含量以灌草地最低;各恢复阶段表层>0.25 mm水稳性团聚体含量较耕地的增幅为5.1%～12.5%,疏林地最高;团聚体破坏率随演替的进行依次降低,较耕地降幅为34.0%～64.7%,且与有机质呈显著负相关;土壤持水能力以林地和弃耕地最好,灌草地最差,耕地接近于疏林地,土壤供水能力强弱依次为耕地>疏林地>林地>灌草地>弃耕地,土壤持水和供水能力并不一致,但都与粘粒含量、孔隙状况和团聚体稳定性等土壤结构指标密切相关.     

河北坝上地区不同植被类型土壤持水性能研究

以河北坝上地区不同植被类型土壤为研究对象,使用离心机法测定不同土层深度不同吸力下的土壤含水率,利用Van Genuchten模型拟合土壤水分特征曲线,分析土壤水文特征。研究表明:(1)研究区土壤为砂土,土壤容重为1.59 g/cm3,土壤水分特征曲线呈现"迅速下降–缓慢下降–稳定"的形态,不同植被类型土壤水分特征曲线相似;(2)农地的持释水能力最强,杨树样地的持水能力最差,柠条样地的释水能力最差,研究区内非农地的土壤凋萎系数平均为8.69%,随着土层深度的增加,土壤的持水能力、释水能力和凋萎系数都逐渐减小(P0.05)。(3)坝上地区应逐步减少高耗水乔木,建立起可持续发展的乔灌草防护体系。本研究可以为确定张北地区土壤凋萎系数和土壤干层,并合理选择种植植被提供理论依据。     

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。     

石油污染对土壤持水能力及供水强度的影响

[目的]研究石油污染对土壤持水能力及供水强度的影响,为有机污染物在土壤中迁移与转化规律研究提供理论基础。[方法]以陕北采油区的主要土壤类型—轻壤质黄绵土为研究对象,人为模拟获得5个不同梯度的石油污染土壤(0%,0.5%,1%,2%和4%),室内测定土壤水分特征曲线,采用Van Genuchten模型拟合获得模型参数,并以此为基础对比分析不同处理土壤持水能力、水分有效性、比水容量之间的差异。[结果]石油污染引起土壤持水性显著降低,污染浓度越大,持水性越低;对土壤水分特征曲线影响的显著区间主要在水吸力(pF)为1.5的低吸力段和水吸力(pF)为3.5以上的高吸力段,石油污染对土壤结构性的影响更加显著;高浓度的石油污染引起土壤有效水含量下降,加剧了土壤的干燥化程度,不利于协调干旱气候与植物需水性之间的矛盾;随着石油污染浓度的增加,土壤比水容量也呈现出显著递减趋势,土壤可利用水分对应的吸力范围相应变窄。[结论]石油污染显著降低了土壤的持水能力及供水强度,加剧了地区土壤旱情,给植物生产和生态环境带来严重危害。     

陕西省洛川县第3-4层黄土和古土壤水分特征研究

通过对陕西省洛川县第3—4黄土层和第3—4红色古土壤层的原状土进行水分特征曲线、田间持水量等项目的实验测定,分析计算了各层土壤的供水储水性能及有效水分含量。结果表明,洛川第3—4黄土层和第3—4红色古土壤土层的水分特征曲线与Van Genuchten模型非常符合,相关系数R2均达0.99以上,说明采用Van Genuchten模型对这4个土层的水分含量和能量之间的关系进行描述是比较准确的。0～30kPa吸力条件下,第3—4黄土层比第3—4红色古土壤层持水量高,黄土层的供水(释水)性能和储水性能强于古土壤。这4个土层随着吸力的增加,在较低吸力段供水性能和储水性能减弱幅度较大,在较高吸力段减弱幅度较小。黄土层所能容纳的有效水含量、饱和含水量与田间持水量均大于红色古土壤层,黄土层的稳定凋萎湿度一般小于红色古土壤的稳定凋萎湿度。     

涪江流域丘陵区不同植被类型水源涵养功能

采用野外调查和水浸法,研究涪江流域丘陵地区5种典型植被系统的雨水截留能力、凋落物蓄积量和持水能力、土壤物理特性、蓄水能力和渗透性能,并基于坐标综合评定法对不同植被类型的水源涵养和保土功能进行综合评价。各植被类型降雨截留量、凋落物蓄积量和持水量均以阔叶灌丛最高,草地最低,阔叶灌丛的平均截留量、凋落物蓄积量和持水量分别为草地的4.9,2.9,1.8倍。不同植被类型的土壤容重和孔隙度差异较大,容重表现为草地>针叶林>针阔混交林>常绿阔叶林>阔叶灌丛;总孔隙度为阔叶灌丛>常绿阔叶林>针阔混交林>针叶林>草地。土壤渗透速率和贮水能力随土壤深度增加而降低,以阔叶灌丛最高,其次为常绿阔叶林、针阔混交林、针叶林,草地贮水能力最弱。5种植被类型水源涵养能力依次为阔叶灌丛>常绿阔叶林>针阔混交林>针叶林>草地,阔叶灌丛明显优于其他植被类型。     

基于土壤水分特征曲线的北京市废弃关停矿山修复效果研究

通过测定和分析北京市废弃关停矿山4个矿区3种立地类型的土壤水分特征曲线及土壤物理指标表明,经验方程θ=aS-b对北京市废弃关停矿山的土壤水分特征曲线有良好的模拟性,土壤有效水的上限(田间持水量)为0.01 MPa土壤水吸力所对应的土壤湿度,易有效水和难有效水的土壤水吸力界点以0.1 MPa为宜。从a值和ab值比较北京市废弃关停矿山土壤的持水性能和供水性能为:未被干扰区域>修复区域>被破坏区域。     

典型新建绿地上海辰山植物园的土壤物理性质分析

以典型新建绿地上海辰山植物园为案例,对其土壤物理性质进行研究。结果显示:除土壤改良力度较大的月季园外,辰山植物园普遍存在土壤容重大、非毛管孔隙度小、渗透性差、质地粘重等缺陷;而不同植被类型土壤水分特征曲线能较好地拟合Gardner模型θ=AS-B,并达极显著水平(P<0.01);随土壤水吸力增加,土壤含水量降低;不同植被类型土壤供水能力即有效水含量大小关系为灌木地>乔木地>草地>裸地>竹林地;土壤含砂量低和机械或人为践踏引起的严重压实分别是引起辰山植物园土壤物理性质恶化的主要内因和外因,而土壤渗透性差和有效含水量低导致辰山植物园土壤易积水和植物不耐干旱。建议将土壤容重、非毛管孔隙度和入渗率,尤其是后者作为评价城市土壤物理性质的重要指标,应从减少压实、多施有机基质和多种乔、灌木植被等方式改善城市绿地土壤物理的性质和水分特性。     

东北主要类型旱田土壤持水特性研究

土壤持水特性是对土壤水分有效性的一种反映,不同土壤持水特性存在差异。为了解东北地区主要旱田耕地土壤的持水特性,本研究通过定点采样方法,在不同地区选择了典型的黑土、草甸土、白浆土、碱土、褐土5类旱田耕地土壤,通过压力膜法得出不同水柱压力下土壤水分实测值,并通过Van Genuchten和Garden模型进行模型拟合,相关性极显著,通过Van Genuchten绘制土壤水分特征曲线,从曲线看出,不同类型土壤持水特性存在差异,0～10 cm土层各土壤水分特征曲线差异大、曲线分散,草甸土、白浆土、碱土含水量在各压力下均处于较高水平,褐土最低,黑土居中; 10～20 cm土层土壤水分特征曲线在低吸力阶段差异仍较大,高吸力阶段差异小,褐土含水量最低,草甸土、白浆土、碱土趋于一致,黑土居中; 20～30 cm土层差异减小,褐土、碱土、黑土趋于一致;通过Garden模型计算土壤比水容量,不同水吸力下,褐土比水容量最高,其次是黑土,草甸土、白浆土和碱土比水容量较低,说明褐土和黑土释水能力强;土壤饱和含水量与土壤容重显著负相关,土壤有效持水库容与土壤大颗粒、土壤0. 02 mm的颗粒呈极显著负相关,与0. 02～2 mm的颗粒含量呈显著正相关;草甸土、碱土、白浆土饱和持水库容高,但有效库容低,与褐土、黑土相反。因此,提高土壤持水能力要根据土壤的物质特性提出对应措施。     

广东丘陵红壤土壤水分性能特征比较研究

对不同植被、不同利用方式下广东丘陵红壤水分性能进行了比较研究.结果表明,与自然地带性植被下的赤红壤比较,次生植被、人工植被下红壤类土壤导水性、持水能力和供水能力一般均较低.在同样的吸力下,次生植被、人工植被下红壤类土壤持水量较少,在同样吸力段.土壤释放的水量较少.玄武岩砖红壤持水量较大,但土壤水分有效性低.研究表明.广东丘陵旱地土壤局部干旱的发生,与其本身的土壤水分性能有密切关系,改良土壤水分性状,是调控广东丘陵旱地土壤水分的重要环节.     

青海省刚察县吉尔孟地区不同厚度土壤水分研究

通过土壤含水量测定,对青海湖西部天然草地不同厚度土壤含水量等问题进行了研究.结果表明,吉尔孟厚土层和薄土层土壤含水量均呈现随深度增加而逐渐降低的趋势.在相同土壤厚度条件下,低草地土壤含水量比高草地含水量高.在植被相同条件下,厚土层含水量比薄土层的含水量高.草地厚土层在80 cm深度出现土壤干层,指示当地的土壤下部水分不足.30 cm厚度的薄土层高草地和30 cm厚度的薄土层低草地分别在21和24 cm出现了含水量低于11％的干化现象.厚土层上部30 cm含水量比30 cm厚度的薄土层含水量高12.4％.吉尔孟土壤水分的突出特点是上部含水量高,说明该区土壤水分具有在上部聚集的特点,这是该区土壤冻结期较长和蒸发及蒸腾较少造成的,土壤水分在上部聚集对草原植被生长是有利的.由于该区土壤下部水分不足,该区应该发展耐旱牧草和其他耗水较少的草原植被,不适于发展深根系耗水较多的植被.     

黄土丘陵沟壑区小流域土壤水分空间变异性及其影响因素

为了解不同土地利用方式和地形条件下土壤含水率的数量特征及其变异规律,以黄土高原丘陵沟壑区纸坊沟小流域为研究对象,利用经典统计学方法系统分析了小流域尺度土壤含水率的空间变异性。结果表明:不同土地利用方式下土壤平均含水率之间呈极显著差异,其顺序为:农田>草地>林地>灌木地;土壤含水率在土壤剖面上呈先减小后增大的趋势。地形条件显著影响土壤含水率,其中梯田>沟底>坡地>峁顶;不同坡位土壤含水率的顺序为坡下>坡上>坡中,不同坡向间为阴坡>阳坡。上述土壤含水量的变异程度均为中等。在小流域尺度,土地利用和地形对土壤水分具有显著的交互作用。相关结果可为黄土丘陵沟壑区的土壤水分管理、土地利用结构优化、不同地形条件下的植被布局提供参考。     

水电开发对云南省生态环境的影响及对策研究

根据土壤含水量测定和粒度分析,研究了青海湖北沙柳河镇土壤水环境和适于发展的植被。结果表明,青海湖北沙柳河地区土壤粒度成分均为以粗粉砂为主的粉砂土。在2009丰水年该区土壤上部含水量丰富,油菜地重力水可达1.3m,草地重力水分布深度达到了0.5m左右。该区不同植被的土壤含水量差异明显,但都随着深度增加呈降低的趋势。沙柳河地区多数草地土壤0.8m左右深度以下土壤含水量在5%～11%,发育了轻度干层和中度干层,表明该区土壤水分不够充足,而且处于负平衡状态,指示该区不适于植树造林。由于沙柳河地区土壤干层发育广泛,为防止入湖水位的下降,应以发展耐旱牧草以及其它耗水量少的作物为主,控制耗水多的油菜种植面积,限制入湖河流水资源的开发利用。     

黄土丘陵区天然和人工植被类型对土壤理化性质的影响

不同植被类型对黄土高原土壤质量的改善作用存在较大差异。研究天然和人工植被类型对土壤性状的影响差异对于深入认识黄土高原植被恢复与土壤环境演化的关系,准确评价不同植被恢复模式生态环境效益具有重要意义。该研究以黄土丘陵区燕沟流域为例,选择研究区广泛分布的11种天然和人工植被类型为研究对象,系统分析了该区天然和人工植被类型对土壤性状的影响。结果表明:天然和人工植被类型对土壤性状的影响差异明显。200cm土层土壤含水率大小为农田>天然草地>人工乔木林地>果园>人工灌木林地>天然灌木林地。与农田相比,天然灌木林地和天然草地土壤体积质量降低最为明显,人工乔木林地、人工灌木林地和果园土壤体积质量下降差别不明显。天然灌木林地、天然草地和人工灌木林地土壤有机质、全氮都有明显提高,人工乔木林地和果园土壤有机质和全氮提高不明显。不同植被类型土壤有机质、全氮总体随土层加深呈下降趋势,农田、果园和人工乔木林地土壤有机质和全氮垂直变化较小,而天然灌木林地、天然草地和人工灌木林地变化较大。不同植被类型土壤全磷含量差异较小,且垂直变化不明显。总体看来,天然植被类型对该区土壤性状改善作用优于人工植被类型,而人工灌木林的改善作用优于人工乔木林。     

晋西北不同植被类型土壤水分时空变化特征

[目的]对晋西北黄土丘陵区不同植被类型不同季节土壤水分的动态进行研究,为今后该区域植被建设过程中选择适宜的树种提供理论依据。[方法]以山西省岢岚县西北黄土丘陵区不同类型植被和撂荒地为研究对象,以当地3类有代表性的植被(乔木类小叶杨林、灌木类沙棘林及撂荒地)为研究对象,系统地对旱季(4月)和雨季(9月)不同植被剖面土壤水分含量动态变化规律进行分析。[结果]各林地旱、雨季的土壤水分含量9月均明显大于4月,从土壤表层到600cm深处呈现出先增加后减少再增加的变化趋势;而干燥化程度由强到弱依次表现为:小叶杨>沙棘>撂荒地;将3种不同植被类型在0—600cm深度的土壤水分利用情况分为3个层次:土壤水分的微弱利用层、利用层(过渡层)和稳定层(调节层)。[结论]晋西北黄土丘陵区在恢复重建植被的过程中,要调整土地利用利用结构,改善乔木、灌木和草的比例,实现植被的多样化,建立合理类型的混交林和复层林,分配好种群密度,构建一个相对平衡的植物群落,保证植物耗水和环境供水处于平稳的状态。     

黄三角濒海区土壤水盐时空分异特征及耦合关系分析

选择黄河三角洲代表区域垦利区和无棣县，将野外调查与室内分析得到的土壤表层水盐数据，按照季节、植被类型、与渤海距离进行归类，利用经典统计分析、耦合度模型、缓冲区分析、Origin三维关系分析等方法，分析研究区土壤表层（0—15 cm）水盐时空分异特征及其耦合关系。结果表明：研究区土壤水盐含量总体较高，含盐量以中度盐渍化为主，垦利土壤表层水盐含量整体高于无棣；不同季节土壤含水量排序为夏季>春季>秋季>冬季，土壤含盐量排序为春季>秋季>冬季>夏季，耦合度关系比较为春季>秋季>冬季>夏季；不同植被类型土壤含水量排序为荒草地>光板地>耕地>林地，土壤含盐量排序为光板地>荒草地>耕地>林地，耦合度关系比较为光板地>荒草地>耕地>林地；由近海到内陆，研究区土壤表层含水量、含盐量以及水盐耦合度呈现逐步递减的趋势，其中无棣变化趋势较为平缓，垦利土壤含盐量在距海40~50 km处上升，土壤含水量在距海30~40 km处明显上升，表层水盐耦合度也有所提高。研究结果为黄三角濒海区土壤资源的合理规划利用提供理论依据。     

南方红壤区不同利用土地产流产沙特征试验研究

研究不同类型降雨下土地利用/覆被对水土流失过程的影响,对于科学指导植被建设和控制水土流失具有重要意义。采用人工模拟降雨的方法,对南方红壤区典型小流域8种不同利用土地的径流、泥沙在不同降雨条件下的流失特征进行了研究。结果表明,不同利用土地的径流和泥沙流失差异明显,且各利用土地的径流和泥沙流失的变化对雨量雨强变化的响应不同;相同降雨条件下径流调控排序为果园>旱平地>油茶>弃土场>水保林>坡耕地>水田>裸地,泥沙调控排序为果园>油茶>旱平地>水田>裸地>水保林>坡耕地>弃土场。因此,具有水土保持措施的果园保水保土最好,而裸地产流最大,坡耕地和弃土场泥沙流失最多,产流和产沙没有完全的对应关系,该研究结果为南方红壤区的水土保持规划与水土流失综合治理提供了基础数据和科学依据。