大兴安岭山地樟子松天然林土壤水分物理性质及水源涵养功能研究

对大兴安岭山地樟子松天然林土壤水分物理性质及水源涵养能力进行研究,结果表明,0-20 cm土层土壤含水量、土壤毛管孔隙度、总孔隙度、枯落物蓄积量和蓄水量均表现为:坡下>坡中>坡上,土壤含水量变化范围为278.71~377.98 g/kg,平均值为327.67 g/kg;整个坡面土壤毛管孔隙和总孔隙度平均值分别为29.08%和53.15%;枯落物蓄积量和最大蓄水量分别为16.72,53.24 t/hm2。0-20 cm土层土壤容重随坡位降低有减小趋势,其平均值为0.84 g/cm3。土壤非毛管孔隙、土壤毛管蓄水量、有效蓄水量、最大蓄水量均表现为:坡下>坡上>坡中。整个坡面平均毛管蓄水量、有效蓄水量和最大蓄水量分别为625.90,499.05,1 130.29 t/hm2。樟子松天然林林地蓄水能力也表现为:坡下>坡上>坡中,坡下为1 358.51 t/hm2,坡上为1 102.09 t/hm2,坡中为1 058.85 t/hm2,平均蓄水量为1 183.54 t/hm2。由此可见,山地樟子松天然林蓄水能力受坡度和坡位影响较大。     

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。     

赤水河下游不同林地类型土壤物理特性及其水源涵养功能

对赤水河下游地区毛竹林、杉木林和马尾松林的土壤容重、孔隙度、枯落物累积量与持水量以及林地土壤贮水性能等进行了研究.结果表明,不同林分类型的土壤容重和土壤孔隙度差异明显,且土壤容重均随土壤深度的增加而不断增加,土壤总孔隙度与毛管孔隙度均随土壤深度的增加而不断减小;杉木林(1.52 g/cm3)与马尾松林(1.54 g/cm3)平均土壤容重是毛竹林(1.18 g/c,3)的约1.3倍,土壤总孔隙度为:毛竹林>马尾松林>杉木林,非毛管孔隙度为:毛竹林>杉木林>马尾松林;枯落物持水量表现为杉木林(18.01 t/hm2)>马尾松林(14.04 t/hm2)>毛竹林(10.59 t/hm2);土壤平均最大蓄水量为:毛竹林(878.92 t/hm2)>马尾松林(652.80 t/hm2)>杉木林(643.18t/hm2),非毛管蓄水量为毛竹林(49.32 t/hm2)>杉木林(34.65 t/hm2)>马尾松(33.77 t/hm2),平均土壤稳渗速率为:毛竹林>杉木林>马尾松林;根据林地总贮水量的大小,水源涵养能力依次为:毛竹林(889.51 t/hm2)>马尾松林(666.84 t/hmz)>杉木林(661.19 t/hm2).在相同的立地条件下,毛竹林的水源涵养功能最好.     

土地利用及其变化对洮儿河流域中上游地区非点源污染的影响

为了评价老秃顶子自然保护区不同森林类型土壤水源涵养功能,对区内5种植被类型的土壤贮水能力与入渗特征进行了研究。结果表明,不同林型0—40cm土壤容重均值为0.76～1.71g/cm3,非毛管孔隙度均值为8.15%～22.07%,毛管孔隙度均值为27.60%～53.28%,灌木林、岳桦林、杂木林等天然次生林的土壤孔隙状况要好于落叶松人工林和红松人工林;不同林型0—40cm土壤的蓄水容量为1 429.8～2 834.3t/hm2,有效蓄容为325.9～882.7t/hm2,毛管持水量为1 103.8～2 131.0t/hm2,天然次生林土壤贮水能力相对较强;不同林型0—20cm土壤初渗率介于0.28～21.1mm/min之间,20—40cm土壤初渗率介于0.07～6.7mm/min之间,不同林型0—20cm土层稳渗率介于0.14～8.3mm/min之间,20—40cm土层稳渗率介于0.05～2.0mm/min之间,初渗率和稳渗率均表现为天然次生林高于人工林;土壤入渗速率与入渗时间存在良好的幂函数关系。     

不同林分类型土壤水分物理性质及其海拔效应——以浙江省凤阳山为例

以浙江省凤阳山常绿阔叶林和针阔混交林为例,通过野外调查和室内测定土壤容重、土壤孔隙度及土壤含水量等,研究了中亚热带主要林分类型的土壤水分物理性质及其海拔影响.结果表明,在0-60 cm土层中,随着深度的增加土壤容重逐渐增大,土壤总孔隙度、毛管孔隙度、最大持水量、毛管持水量、最小持水量逐渐减小.在海拔300～I 355 m高程范围随着海拔升高土壤容重平均值逐渐减小,土壤总孔隙度、毛管孔隙度、最大持水量、毛管持水量、最小持水量、土壤贮水量平均值均增大;土壤排水能力平均值为:海拔900 m＞海拔600 m＞海拔1 355 m＞海拔300 m.同一海拔4种林分类型土壤容重平均值:人工杉木林＞针阔混交林＞人工柳杉林＞常绿阔叶混交林;土壤总孔隙度、土壤最大持水量、毛管持水量、最小持水量、土壤贮水量平均值均表现为人工柳杉林优于其他3种林分类型;土壤排水能力平均值表现为:常绿阔叶混交林＞人工杉木林＞人工柳杉林＞针阔混交林.综合分析,同一海拔常绿阔叶林水源涵养及保持水土能力要高于人工柳杉林.     

祁连山不同林地类型土壤特性及其水源涵养功能

对甘肃祁连山4种不同林地类型的土壤特性、凋落物持水量、林地土壤蓄水性能、土壤渗透性能等进行了研究.结果表明,林地内土壤容重和孔隙度(0-60 cm)差异较大,容重大小依次为:牧坡草地＞祁连圆柏林＞高山灌丛林＞青海云杉林;总孔隙度大小依次为:青海云杉林＞高山灌丛林＞祁连圆柏林＞牧坡草地.林地间凋落物的最大持水量和最大持水率表现一致,趋势表现为:高山灌丛林＞青海云杉林＞祁连圆柏林＞牧坡草地.不同林地间土壤非毛管孔隙持水量差别较大,4种林地的土壤非毛管孔隙持水量由大到小依次为:青海云杉林＞高山灌丛林＞祁连圆柏林＞牧坡草地.有效涵蓄量大小与土壤涵蓄降水量一致,4种林地变化范围为184.98～222.27 mm,大小顺序依次为:青海云杉林＞牧坡草地＞高山灌丛林＞祁连圆柏林.     

帽儿山2种森林类型凋落物和土壤水文效应

为探讨帽儿山地区2种森林类型凋落物和土壤的水文效应,采用室内浸水法和环刀法分别研究红松人工林和蒙古栎天然林凋落物和土壤的持水特性。结果表明:红松人工林凋落物现存量(8.63t/hm2)显著大于蒙古栎天然林(6.42t/hm2)(P0.05)。2种森林类型的凋落物均以分解层为主,半分解层次之,未分解层最少。红松人工林凋落物最大持水率(286%)显著大于蒙古栎天然林(267%)(P0.05)。2种凋落物最大持水量为20.71~27.67t/hm2,持水深(WH)为2.07~2.77mm。红松人工林凋落物层的持水性能优于蒙古栎天然林凋落物层。凋落物的WH随浸水时间(t)延长而呈幂函数上升,而凋落物的持水率(WA)则随t延长而呈幂函数下降。浸水2h内,WH和WA增减最快;浸水8h后,两者保持相对稳定。凋落物现存量与有效拦蓄水量有显著正相关关系(r=0.88,P0.01),表明凋落物现存量与对降雨的有效拦蓄能力极相关。2种类型森林土壤容重均随土层厚度变深而增加,毛管孔隙度和总毛管孔隙度随土层厚度变深而减小,红松人工林土壤层有效持水能力大于蒙古栎天然林。综上,本区域内红松人工林的林地持水能力优于蒙古栎天然林,是该区域内重要的水分涵养林。     

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).     

单性木兰生存群落凋落物及土壤水文生态效应

[目的]分析广西壮族自治区木论自然保护区单性木兰成片分布区群落的凋落物和土壤水文效应,为更好地评价单性木兰生存群落的水文生态效应提供依据。[方法]在单性木兰成片分布区内,采用样方法,对单性木兰生存群落林下凋落物层和土壤层水文生态做定量研究。[结果]林分凋落物现存量为11.68t/hm2,最大持水总量为19.46t/hm2,有效拦蓄能力为13.87t/hm2;半分解层凋落物现存量远大于未分解层,占整个蓄积量的77.06%,其有效拦蓄量也占整个拦蓄量的75.56%。林分土壤容重、总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度分别为1.14~1.26g/cm3,51.36%~68.68%,41.58%~45.73%,8.80%~27.10%,土壤最大持水量和有效持水量分别为868.75~941.04,64.00~133.73t/hm2。林地总蓄水量变化范围79.75~148.74t/hm2。[结论]单性木兰成片分布区林地蓄水功能主要集中在土壤层中,林分密度对土壤容重和土壤有效持水量有显著影响。     

大青山主要植被类型土壤物理特性的研究

对大青山5种主要植被类型土壤物理特性进行了研究.结果表明,在0-10 cm土层范围内,土壤石砾含量(粒级≥1 mm)、土壤容重均随土层深度增加而增加;土壤总孔隙度、田间持水量和最大持水量均随土层深度增加而减小.除辽东栎一虎榛子混交林外,乔木林地土壤石砾含量、土壤容重较灌木林地小,土壤总孔隙度、田间持水量和最大持水量较灌木林地大.土壤饱和导水率平均值排序为:虎榛子灌丛林＞山杨天然林＞白桦天然林＞油松人工林＞辽东栎-虎榛子混交林.0-60 cm土层饱和蓄水量山杨天然林最大达3 550.36 t/hm~2,辽东栎一虎榛子混交林和虎榛子灌丛林较小,分别为2 319.85 t/hm~2和2 271.87 t/hm~2.     

不同林龄白桦次生林土壤特性及其水源涵养功能

以小兴安岭地区4个林龄的白桦次生林为研究对象,对其土壤特性、土壤贮水性能、凋落物持水量进行研究。结果表明：白桦次生林凋落物的蓄积量、最大持水量均以38 a为最大,70 a相对较低,凋落物蓄积量与最大持水量有显著正相关关系;土壤非毛管孔隙度随林龄变化呈波动性变化,38 a白桦次生林0-30 cm土层非毛管孔隙最大,有利于降水的下渗,而25 a白桦次生林0-30 cm土层非毛管孔隙最小,不利于水分下渗。土壤水源涵养功能大小排序为70 a（3 628.445 t/hm^2）〉56 a（3 524.015 t/hm^2）〉25 a（3 433.626 t/hm^2）〉38 a（3 275.820 t/hm^2）。     

桂西北不同年龄阶段秃杉人工林的水源涵养功能

为探究秃杉人工林水源涵养功能及其变化趋势,以广西南丹县不同年龄阶段(9,17,25,37年生)秃杉人工林为研究对象,采用室内浸泡法和环刀法分别研究4种林分的林冠层、林下植被层、凋落物层和土壤层持水特性。结果表明:(1)秃杉人工林林冠层和林下植物层持水量分别为18.79～28.37,1.27～4.72 t/hm~2,其中林下植物层持水量随林龄增加而显著增大(P0.05);凋落物现存量为2.23～10.67 t/hm~2,最大持水量为5.95～34.15 t/hm~2,随林龄增加而显著增大(P0.05)。(2)不同林龄秃杉林土壤非毛管孔隙度和总孔隙度分别为5.60%～15.68%和48.27%～66.85%,其中0—20,20—40 cm土层非毛管孔隙度和总孔隙度均显著大于40—80 cm土层(P0.05),同时随林龄增加而增大;土壤层(0—80 cm)最大持水量和有效持水量分别为4 196.74～4 416.47,540.13～648.07 t/hm~2,其中0—20,20—40 cm土层最大持水量和有效持水量随林龄增加而增大。(3)9,17,25,37年生秃杉人工林林分的总持水量依次为4 222.43,4 272.55,4 355.29,4 484.32 t/hm~2,随林龄增加而增大。综上,秃杉人工林能够改善土壤结构和水分状况,增强林分水源涵养功能。     

桂西北主要退耕还林模式土壤水文—物理性质研究

退耕还林是退化生态系统重建的重要途径.对桂西北地区12种退耕还林模式3 a植被恢复期林地土壤水文一物理性质进行了定位监测研究.结果表明,(1)不同土壤深度(0-20 cm,20-40 cn,40-100 cm)的平均土壤容重为0.824～1.256 g/cm2,分别比农作物地增大2.4%～4.4%,其中0-20 cm土层的差异达到显著水平.(2)土壤非毛管孔隙度、总孔隙度和通气度的平均值依次为1.1%～21.3%,52.4%～59.8%和28.3%～35.7%,分别比农作物地下降4.1%～20.7%,其中非毛管孔隙度0-20 cm土层的差异达到显著水平;毛管孔隙度的平均值为38.5%～41.3%,比未退耕地增大5.2%～7.6%.(3)1 m土层内的最大持水量、毛管持水量、最小持水量依次为43.0%～58.3%,37.0%～48.4%和30.5%～38.2%,分别比农作物地降低1.3%～10.5%,但差异不显著.(4)1 m土层退耕还林地土壤有效贮水量为1 652.6～2 294.3 t/hm2,比农作物地提高1.9%～5.9%,但两者的差异不显著.     

不同坡位杉木林土壤碳储量研究

通过实地调查取样和室内实验测定,比较了上坡和下坡杉木的土壤碳库及其垂直分布差异,研究了坡位对杉木人工林固碳功能的影响。结果表明,杉木上坡和下坡的枯枝落叶层有机碳贮量分别为0.9和1.1t/hm2,坡下的枯枝落叶层有机碳贮量较坡上高出32%。坡上和坡下的土壤有机碳贮量分别为149.9和174.2t/hm2,且表层(0-40cm)碳贮量分别占整个碳贮量(0-100cm)的55%和56%。上坡和下坡的土壤有机碳含量和贮量随土层深度的加深而递减,各土层的有机碳含量和贮量均表现为下坡高于上坡。     

杉木取代阔叶林后林下水源涵养功能差异评价

为研究杉木人工林取代常绿落叶阔叶混交林后土壤水源涵养能力的变化,采用室内浸水法和环刀法分别研究杉木纯林和常绿落叶阔叶混交林的枯落物与土壤的持水特性。结果表明:(1)枯落物平均蓄积量表现为常绿落叶阔叶混交林(3.42 t/hm^2)>杉木纯林(3.12 t/hm^2),枯落物平均厚度表现为杉木纯林(9.17 cm)>常绿落叶阔叶混交林(5.42 cm)。(2)最大持水量表现为常绿落叶阔叶混交林(6.23 t/hm^2)>杉木纯林(5.57 t/hm^2),最大持水率也表现出相同的规律,即常绿落叶阔叶混交林(184.40%)>杉木纯林(179.50%);有效拦蓄量表现为常绿落叶阔叶混交林(4.48 t/hm^2)>杉木纯林(4.13 t/hm^2),最大拦蓄量表现为常绿落叶阔叶混交林(5.41 t/hm^2)>杉木纯林(4.97 t/hm^2)。(3)枯落物层的吸水量与浸水时间符合对数函数Q=aln(t)+b,而吸水速率与浸水时间符合指数函数V=at^b,常绿落叶阔叶混交林的蓄水能力强于杉木纯林。(4)土壤水分最大吸持贮水量表现为常绿落叶阔叶混交林(43.58 mm)>杉木纯林(41.88 mm),可以看出常绿落叶阔叶混交林内的土壤可以更好地为植被提供良好的水分供其生长;土壤水分最大滞留贮存量表现为常绿落叶阔叶混交林(8.20 mm)<杉木纯林(10.22 mm),即杉木纯林内的土壤具有更好的涵养水源能力。从枯落物最大持水量、有效拦蓄量以及土壤毛管孔隙度、非毛管孔隙度等多个因素的计算综合推断可知,杉木人工林水源涵养能力优于常绿落叶阔叶混交林。     

川西亚高山次生林恢复过程中土壤物理性质及水源涵养效应

川西亚高山原始针叶林遭受大规模采伐后自然恢复形成的次生林已成为该区域的主要森林类型之一,也是我国西南林区水源涵养林的重要组成部分。现有亚高山森林水源涵养功能研究主要集中在暗针叶林,对天然次生林关注较少。选择川西米亚罗林区亚高山次生林自然恢复演替序列上高山柳灌丛、次生桦木阔叶林、岷江冷杉桦木针阔混交林,以相邻岷江冷杉成熟林为对照,采用空间代替时间的方法,基于土壤容重、孔隙度、持水性能等测定,分析了次生林恢复过程中土壤物理性质变化及土壤水源涵养效应动态,结果表明:(1)次生林恢复过程中,土壤容重总体呈下降趋势,除灌丛与阔叶林、针阔混交林、暗针叶林间具有显著差异外,其余植被类型间无显著差异,随着土层的加深,土壤容重呈增加趋势;(2)不同恢复阶段土壤孔隙度具有显著差异,以针阔混交林0—30 cm土层总孔隙度(64.39%)和毛管孔隙度(50.49%)为最高,灌丛总孔隙度(41.25%)和毛管孔隙度(33.70%)为最低;而土壤非毛管孔隙度以暗针叶林(14.27%)为最高;随着土层的加深,土壤孔隙度大致呈现出递减的趋势;(3)随着林龄增加,次生林土壤0—30 cm土层最大持水量呈波动性增加趋势,在针阔叶混交林阶段达到最大(1 815.02 t/hm~2),到暗针叶林阶段有所下降(1 659.88 t/hm~2);土壤毛管持水量以针阔混交林(1 369.72 t/hm~2)为最高,而非毛管持水量以暗针叶林(534.95 t/hm~2)为最高,暗示针阔混交林树木生长所需有效水贮存量较大,亚高山暗针叶林具有较强的土壤水分调节能力和土壤渗透能力。从水源涵养功能角度,川西亚高山森林植被恢复应注重构建针阔叶混交林结构。     

辽西半干旱低山丘陵区人工林地表层土壤水文效应

以荒山为对照,对辽西半干旱低山丘陵区人工林地表层土壤水文效应进行了初步研究。结果表明,林地土壤容重以荆条纯林的最小,杨树纯林的最大;林地土壤总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度均是以荆条纯林的最大,杨树纯林的最小;林地表层土壤蓄水容量、有效蓄容、毛管持水量均高于荒山,以荆条纯林的最大,杨树的最小,其中蓄水容量位于701.8~1 328.4 t/hm2之间,有效蓄容位于41.2~411.6 t/hm2之间,毛管持水量位于660.6~916.8 t/hm2之间;林地表层土壤入渗能力较强,以荆条纯林的最大,杨树的最小,稳渗率位于0.03~6.11 mm/min之间,并与总孔隙度、非毛管孔隙度均呈显著正相关关系,林地表层土壤入渗速率与入渗时间存在良好的幂函数关系;林地表层土壤涵养水源和保持水土功能大小顺序为荆条纯林>山杏荆条混交林>樟子松封育纯林>华北落叶松纯林>油松荆条混交林>沙棘纯林>杨树纯林。     

毛乌素沙地南缘臭柏群落土壤水分空间分布特征

为对臭柏群落土壤水分空间分布特征进行初步研究,以毛乌素南缘神木大保当镇臭柏(Sabina vulgaris Ant.)群落为研究对象,选取10个样地利用环刀进行土壤取样,通过土壤烘干法测出土壤含水量与蓄水量并进行分析。结果表明:(1)在坡位影响下,各样地间的土壤含水量存在显著性差异(P0.05),含水量和蓄水量整体分别表现为沙丘下部沙丘中部丘间低地沙脊,沙丘中部沙丘下部丘间低地沙脊;(2)在坡向影响下,各样地的土壤含水量存在显著性差异(P0.05),含水量和蓄水量均表现为背风坡迎风坡;(3)在林内外植被影响下,各样地的土壤含水量存在显著性差异(P0.05),含水量和蓄水量均表现为草地臭柏沙地。表明臭柏群落对土壤水分空间分布有一定的影响。     

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。