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。     

黄土丘陵沟壑区退耕地植被恢复中土壤物理特性变化研究

以黄土高原典型丘陵沟壑区--延安燕沟流域为研究对象,分析了黄土丘陵区退耕地植被恢复过程中不同恢复年限、不同植被类型以及不同恢复方式下的土壤物理变化特征,结果表明对于土壤含水量,草地>灌木地>乔木地,自然恢复>自然+人工恢复,随着退耕年限的不断增长,上层土壤含水量不断增加,下层不断降低,随土层不断加深,其含量逐步趋于稳定;对于0～60 cm土壤平均容重及孔隙度,以灌木地土壤容重相对较大,孔隙度相对较小,乔木地的容重及孔隙度的变化与灌木地相反,并且随着退耕年限的不断延长,土壤容重不断减小,孔隙度不断增加,但是不同恢复方式下土壤容重及其孔隙度变化不大;对于0～60 cm土层>0.25 mm土壤水稳性团聚体含量,自然恢复>自然+人工恢复,随着恢复年限的不断增长,其含量不断增加,而不同植被类型作用下的土壤水稳性团聚体含量变化不明显,但是其含量在不同土层变化差异较大.这就要求对退耕地进行植被恢复过程中,要深入了解当地的土壤环境特征,做到因地制宜,适地适树.     

黄土丘陵区植被次生演替灌木初期土壤物理性质特征

研究了黄土丘陵区植被次生演替草灌过渡灌木初期的土壤物理性质特征.结果表明:当植被次生演替进展到草灌过渡灌木初期,除土壤含水量外,土壤容重、孔隙度、稳定入渗和水稳性团聚体都好于对照白羊草地,表明灌木树种定居的土壤物理条件一般要高于草本群落.植被演替的过程是植被与土壤相互作用复杂变化的过程,它们的相互反馈也是生态恢复的重要标志.随着植物群落的变化土壤也发生着不同程度变化.其中,土壤物理性质各个因子之间的变化是相互影响和相互联系的.土壤稳定入渗速率与土壤容重、土壤总孔隙度、土壤毛管孔隙度和土壤团聚体之间有显著的相关关系;土壤毛管孔隙度与土壤非毛管孔隙度线性显著负相关;土壤容重与土壤总孔隙度极显著负相关.     

伏牛山东麓不同植被恢复类型土壤入渗性能及产流预测

为了研究不同植被恢复类型对土壤入渗与产流的影响,采用双环入渗法测定了伏牛山东麓六种植被恢复类型土壤水分入渗过程,通过对比稳渗率与不同重现期的暴雨强度,判断不同植被类型地表径流产生的可能性。结果表明:(1)不同植被类型土壤初渗率、稳渗率和前60min入渗量均表现出栓皮栎次生林>栓皮栎人工林>刺槐人工林>侧柏人工林>灌丛>裸地的规律;(2)土壤入渗特征参数与土壤容重、总孔隙度、非毛管孔隙度、有机质含量、细根生物量和团聚体含量显著相关(p<0.05),其中土壤容重、总孔隙度是影响土壤入渗的主导因子;(3)栓皮栎次生林能抵御10a一遇的暴雨,栓皮栎人工林能抵御1a一遇的暴雨,而其它植被类型均不能低御1a一遇的暴雨,易产生暴雨径流。说明封育天然次生林和运用乡土树种造林进行植被恢复,有利于提高土壤的入渗性能。     

晋西黄土区长期人工林恢复对土壤水分和养分性质的影响

黄土高原地区是我国水土流失和环境问题严重的地区之一,人工植被恢复可以有效改善土壤性质,提高土壤质量,明确长期人工植被恢复后土壤水分和养分性质的响应差异,有利于进一步有效改善生态环境。选取晋西黄土区自然恢复的次生林地、人工刺槐林地、人工油松林地3种典型植被恢复类型为研究对象,通过测定土壤物理性质以及有机碳、氮磷钾元素含量等土壤养分,对比分析长期不同人工林恢复条件下的差异。结果表明:(1)次生林地、刺槐林地和油松林地在0-20 cm浅层土壤的容重分别1.15,1.04,1.06 g/cm³,次生林地的容重最大,土壤容重随着土层深度的增加而增大;(2)次生林地在浅层的土壤水分状况优于刺槐林地和油松林地,土壤水分消耗期(生长季开始前)过渡到积累期(生长期开始)时,次生林土壤水分动态变化更剧烈;(3)次生林地土壤碳储量较高,油松林地土壤氮、磷储量较高。3种林地土壤养分垂直变化差异显著,且均具有明显的表聚性,有机碳、全氮、全磷、速效氮和速效钾含量均随着土层深度的增加而减少,而速效磷含量随着土层深度的变化表现为先增大再减小。以水养条件为依据,建议在植被恢复过程中多以保育次生林为主来达到较好的水碳储量等生态效益,有利于优化晋西黄土区的林分管理,促进植被恢复和生态建设。     

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。     

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。     

晋西黄土区退耕还林地涵养水源和保育土壤功能评价

以晋西黄土区退耕还林地为研究对象,对其土壤容重、孔隙度、有机质、养分含量进行测定和分析,并对其涵养水源和保育土壤功能进行评价。结果表明:(1)退耕还林地0—50cm土层平均容重为1.23g/cm3,随着土壤深度的增加,土壤容重增大,土壤孔隙度呈下降趋势,刺槐侧柏混交林地土壤结构最好,荒草地最差;(2)0—30cm土层平均有机质含量为29.33g/kg,全氮含量为1.54g/kg,全磷含量为0.46g/kg,全钾含量为18.85g/kg,随着土壤深度的增加,土壤有机质含量减少,土壤全量养分呈现递减的趋势;(3)不同植被恢复措施涵养水源能力依次为刺槐侧柏混交林刺槐林侧柏林苹果林山杏林油松林;(4)不同植被恢复措施保育土壤能力依次为刺槐侧柏混交林油松林刺槐林侧柏林山杏林苹果林荒草地;(5)不同植被恢复措施下土壤涵养水源和保育土壤功能存在很大的差异,以刺槐侧柏混交林模式最佳,荒草地最差。     

不同植被恢复模式对退化花岗岩红壤渗透性和持水量的影响

[目的] 研究不同植被恢复模式对退化花岗岩红壤渗透性和持水量的影响,为该区水土保持和红壤退化地的精准恢复提供理论依据。 [方法] 采用野外调查、室内分析和环刀法,以严重退化花岗岩红壤和自然林为对照,对不同植被恢复模式下退化花岗岩红壤的土壤渗透性和持水量进行研究。 [结果] 不同植被恢复模式和对照样地的土壤渗透性均随土层深度的增加而降低,土壤入渗特征值均表现为：初始入渗率＞平均渗透率＞稳定入渗率;不同植被恢复模式与对照样地比校,土壤渗透性指标和前30 min土壤渗透总量数值顺序为：自然林＞乔灌草＞条沟草灌＞封禁＞低效林改造＞全坡面播草＞严重退化地;0—40 cm土壤持水量的顺序为：自然林＞乔灌草模式＞条沟草灌＞封禁＞低效林改造＞全坡面播草＞严重退化地。0—5 cm土壤渗透性指标和土壤理化指标的冗余分析表明,土壤有机碳、全氮、全磷、速效磷、全钾、速效钾、pH值、粉粒含量是改善土壤渗透性的因子,而土壤硬度、土壤容重、黏粒和砂砾含量是制约土壤渗透性的因子。 [结论] 5种植被恢复模式中乔灌草植被恢复模式是改善土壤渗透性和持水量的最佳模式。     

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。     

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。     

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(P<0.05),但其他理化指标间差异不显著(P>0.05)。(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(P<0.05)。(3)入渗模型中,Horton模型拟合效果最好(R2>0.712),模拟稳定入渗率与实测值间的回归方程决定系数R2高达0.9789。(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。     

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。     

滇池流域不同植被覆盖土壤的入渗特征及其影响因素

为掌握滇中高原滇池流域周边不同植被覆盖类型对土壤入渗性能的影响,选用双环入渗法探究土壤入渗特性。以滇池流域典型植被覆盖类型(华山松+云南油杉混交林、云南松纯林、旱冬瓜+麻栎混交林、桉树人工林、灌木林)为研究对象,通过野外调查和试验测定,揭示土壤入渗特性及影响入渗的特征因子。结果表明:(1)华山松+云南油杉混交林与云南松纯林、旱冬瓜+麻栎混交林、桉树人工林、灌木林相比,[JP]土壤容重最小,有机质含量最高,水稳性团聚体最多,孔隙度和非毛管孔隙度比例明显优于其他林地。(2)5种植被覆盖类型下入渗性能有明显差别,具体入渗性能表征为华山松+云南油杉混交林＞旱冬瓜+麻栎混交林＞灌木林＞云南松纯林＞桉树人工林。(3)选择Kostiakov公式、Horton公式、Philip公式,模拟5种典型植被类型覆盖下林地土壤入渗过程,Philip模型对滇池流域土壤入渗过程的拟合效果最佳。(4)5种典型植被类型覆盖下,林地土壤入渗特征与土壤容重均呈显著负相关(P＜0.05),初始入渗速率与非毛管孔隙度、＞5 mm水稳性团聚体、＞2 mm水稳性团聚体均呈极显著正相关(P＜0.01);土壤入渗的5个主要影响因子为＞2 mm水稳性团聚体、＞5 mm水稳性团聚体、容重、有机质、非毛管孔隙度。研究结果为该研究区水土流失治理和土壤侵蚀防治提供基础依据。     

坡面不同土地利用类型土壤抗剪强度影响因素分析

通过野外调查与室内试验相结合的方法,选取不同坡度(10°,15°,20°)的针阔混交林、灌木林、园地、坡耕地、荒地5种土地利用类型,观测土壤抗剪强度指标、含水率、容重、干密度、总孔隙度、有机质、土壤团聚体MWD值(干筛和湿筛),运用模糊贴近度法和逐步回归分析法分析影响不同土地利用类型土壤抗剪强度的因素。结果表明:相同土地利用类型土壤黏聚力随着坡度的增加先增大后减小;在针阔混交林中,团聚体湿筛MWD值与土壤黏聚力的贴近度最大,在荒地中则是有机质,而在其他3个土地利用类型中,容重与干密度对土壤黏聚力的贴近度较大;在针阔混交林、灌木林、荒地中,4种贴近度计算影响其土壤内摩擦角较大的因素为总孔隙度,而容重和干密度是影响园地和坡耕地土壤内摩擦角的重要因子;在针阔混交林中,建立基于干密度和容重的土壤抗剪强度方程(R2=0.865);在坡耕地中,建立基于干密度、容重和团聚体干筛MWD值的土壤抗剪强度预测模型(R2=0.964);在灌木林、园地、荒地中,对土壤抗剪强度影响显著的因子分别为干密度、团聚体干筛MWD值、容重。     

滇西北高原湿地不同植被类型下的土壤入渗特性及其影响因素

[目的]研究滇西北高原碧塔海流域湿地保护区不同植被类型条件下的土壤入渗特性及影响因素,为该流域湿地综合治理及保护提供科学参考。[方法]采用双环法进行测定,利用相关分析和主成分分析法分析数据。[结果](1)不同覆被土壤入渗性能存在较大差异,针叶林样地入渗性能最好,其次为阔叶林地,旱地最弱;(2)利用3种模型对入渗速率与时间进行模拟,考斯加科夫公式拟合效果为最佳;拟合结果表明,各地类初始入渗率和入渗速率大小均表现为:针叶林阔叶林灌丛草甸旱地;(3)有机质、容重、孔隙度、5mm水稳性大团聚体、砂黏比与土壤入渗性能关系显著,其中有机质、容重、5mm水稳性大团聚体是影响碧塔海湿地保护区入渗性能的最重要的3个因子。[结论]有林地具有较强的水土保持功能,应重视宜林旱地的育林造林工作。     

侵蚀红壤恢复区植被垂直结构对土壤恢复特征的影响

通过获取典型的侵蚀红壤恢复区植被垂直结构参数及林下土壤属性值,构建归一化土壤恢复指数,研究了植被垂直结构对林下侵蚀土壤恢复特征的影响。结果显示:研究区植被垂直结构与土壤属性特征较侵蚀期均有所恢复,植被垂直结构对侵蚀土壤的恢复影响显著,土壤重组有机碳、全氮和黏粒含量的恢复水平均呈现出纯林林草林灌草的趋势,体积质量顺序相应为林灌草林草纯林。植被投影叶面积指数与归一化土壤恢复指数呈显著正相关(r=0.332*,P0.05)。在投影叶面积指数大于0.2的情形下,土壤恢复特征随植被垂直层次的增多呈正向演变,不同植被结构投影叶面积指数的增大有利于侵蚀区退化土壤质量的恢复,灌草层是侵蚀红壤恢复的重要影响因素。     

金沙江上游滇西北高原水土保持生态修复效果

 通过对金沙江上游滇西北高原植物群落调查、土壤理化分析、径流小区观测,对陆生生态系统的退化模式和生态修复效果进行研究。结果表明:人为干扰形成的退化生态系统通过人为诱导修复,可在较短时间内形成功能较完善的人工生态系统。灌丛、次生林、人工混交林都已经形成明显的立体垂直结构,并有正向演替趋势。荒草丛、灌丛、人工混交林和次生林的Shannon-Wiener多样性指数分别为2．29、2．58、2．04和2．03,对应的Pielou均匀度指数分别为0．80、0．81、0．67和0．65。灌丛的土壤理化效应最佳,其0～30cm土层土壤总孔隙度分别比坡耕地、荒草丛、天然次生林、人工混交林高8．7％、24．7％、45．9％和14．3％,有机质含量分别高19．3％、15．9％、276．8％和50．9％。天然次生林由于本底立地条件差,理化性能赶不上其他类型。人工幼林和天然次生林有较好的减轻土壤流失的作用,分别比坡耕地减少土壤侵蚀量38．0％和52．3％,比荒草坡减少土壤侵蚀量25．0％和42．3％。