南亚热带典型人工林土壤饱和导水率特征及其影响因素研究

  目的  分析南亚热带典型人工林土壤饱和导水率的变化特征及其影响因素,了解水分在土壤中的运动规律,为进一步研究人工林土壤水分运动规律提供基础科学理论支持。  方法  以广西国有高峰林场内的马尾松、杉木、尾巨桉、米老排、红锥等人工林土壤为研究对象,采用恒定水头法测定5种人工林地的土壤饱和导水率,利用相关性分析和灰色关联分析法等数学分析方法,探讨南亚热带人工林土壤饱和导水率的变化特征及其影响因素。  结果  （1）杉木和马尾松2种人工林土壤的平均饱和导水率相对较高,尾巨桉人工林土壤的平均饱和导水率最低。不同人工林土壤饱和导水率随土壤深度均具有先减小后增加的变化规律,且土壤表层（0 ~ 10 cm）的饱和导水率均显著高于土壤下层（10 ~ 50 cm）。（2）相关性分析结果表明,有机质含量、大于0.2 mm的水稳性团聚体含量、总孔隙度、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、饱和含水量和黏粒含量均与饱和导水率呈正相关关系,土壤密度与饱和导水率呈显著的负相关关系。（3）灰色关联分析结果表明,有机质含量、大于0.2 mm的水稳性团聚体含量、土壤密度、总孔隙度、饱和含水量、非毛管孔隙度和毛管孔隙度是土壤饱和导水率的重要影响因素,砂粒含量、粉粒含量和黏粒含量是次重要因素。  结论  相比红锥、尾巨桉和米老排,杉木和马尾松可以显著提高土壤饱和导水率,延缓地表径流产生,减少土壤侵蚀。应注重科学的人工林经营措施,以便有效提高土壤的导水与贮水能力。      

粉煤灰改良砂姜黑土对冬小麦田生态因子的影响

1997年—1999年通过桶栽试验研究了粉煤灰改良砂姜黑土对冬小麦田生态因子的影响。结果表明，粉煤灰施入砂姜黑土降低了土壤的容重、比重及土壤的粘粒含量，增加了土壤的总孔隙度、毛管孔隙度和土壤饱和导水率。并分别得出土壤容重、比重、毛管孔隙度和饱和导水率与粉煤灰用量的模拟方程。同时，也对土壤温度、土壤含水量及土壤微生物数量在整个生育时期的变化动态进行了研究。     

黄土高原典型林分土壤水文物理性质及持水性能

【目的】通过对黄土高原典型林分类型土壤水文物理性质及持水性能的研究,以期为该区域合理水资源综合管理和林分种类选取配置经营提供科学依据.【方法】采用野外观测和室内浸水相结合的试验方法,得到3种林分类型(贺兰山油松天然林、子午岭油松次生林、陇东黄土高原刺槐人工林及六盘山华北落叶松人工林)的土壤水文物理特征指标.【结果】不同林分类型的土壤容重、孔隙度与持水性能存在差异.土壤容重随土层深度增加而增大,子午岭油松次生林(1.24 g/cm~3)最大,陇东黄土高原刺槐人工林(1.16 g/cm~3)与六盘山华北落叶松人工林(1.16 g/cm~3)次之,贺兰山油松天然林(0.98 g/cm~3)最小;土壤孔隙度随土层加深而减小,总孔隙度与毛管孔隙度为贺兰山油松天然林陇东黄土高原刺槐人工林六盘山华北落叶松人工林子午岭油松次生林,非毛管孔隙度为陇东黄土高原刺槐人工林子午岭油松次生林贺兰山油松天然林六盘山华北落叶松人工林;贺兰山油松天然林土壤饱和持水率、毛管持水率与非毛管持水率均值均与其它三种林分类型差异极显著(P0.01),土壤饱和持水率、毛管持水率与非毛管持水率大小依次为贺兰山油松天然林陇东黄土高原刺槐人工林六盘山华北落叶松人工林子午岭油松次生林;土壤容重与土壤总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、饱和持水率、毛管持水率、非毛管持水率均存在极显著负相关关系,土壤总孔隙度、毛管孔隙度与持水性能呈极显著正相关,非毛管孔隙度与土壤饱和持水率呈极显著正相关,其中以土壤容重、总孔隙度与饱和持水率的相关性最好.【结论】贺兰山油松天然林持水性最优,陇东黄土高原刺槐人工林与六盘山华北落叶松人工林次之,子午岭油松次生林最差.     

黄土丘陵水蚀区生物结皮土壤抗冲性试验研究

以典型黄土丘陵沟壑区不同发育年限的生物结皮为研究对象,探索了不同发育年限生物结皮对土壤有机质含量、水稳性团聚体含量、粘结力、容重等与土壤抗冲性有关的理化性质的影响,并与流水冲刷试验结果相结合,揭示水蚀条件下生物结皮的形成对土壤抗冲性的影响,明确生物结皮在研究区退耕还林(草)生态恢复中的地位及作用.结果表明:结皮形成对土壤有机质含量、水稳性团聚体含量、粘结力、容重均产生了影响.土壤抗冲性与结皮有机质含量、粘结力、水稳性团聚体合量呈负相关,与容重呈正相关.有机质含量对结皮土壤抗冲性影响最大,其次为粘结力、水稳性团聚体含量及土壤容重,其中有机质含量对土壤抗冲性的影响达到极显著水平,粘结力对土壤抗冲性的影响达显著水平.     

侵蚀红壤区缓坡地土壤物理性状对水土保持措施的响应

结合长期定位试验和室内分析,研究了侵蚀红壤区不同水土保持措施下坡地土壤容重、孔隙度、持水性能和团聚度等因子的变化,分析了不同水土保持措施的土壤改良效果。研究结果表明,不同水土保持措施显著影响侵蚀红壤区坡地土壤容重、持水量因子(最大持水量、毛管持水量和田间持水量)、湿筛团聚体组成、湿筛MWD、结构破坏率、团聚体稳定性等因子,但是对孔隙度因子(总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度)、分散率、干筛团聚体组成和干筛MWD影响不显著。牧草措施可显著降低土壤容重、结构破坏率和分散率,提高土壤总孔隙度、各持水量因子、大团聚体(>0.25mm)含量和团聚体稳定性,显著改善土壤物理性质状况。研究区可用土壤持水量因子作为衡量土壤肥力状况的简化指标。     

侵蚀红壤区缓坡地土壤物理性状对水土保持措施的响应

结合长期定位试验和室内分析,研究了侵蚀红壤区不同水土保持措施下坡地土壤容重、孔隙度、持水性能和团聚度等因子的变化,分析了不同水土保持措施的土壤改良效果。研究结果表明,不同水土保持措施显著影响侵蚀红壤区坡地土壤容重、持水量因子(最大持水量、毛管持水量和田间持水量)、湿筛团聚体组成、湿筛MWD、结构破坏率、团聚体稳定性等因子,但是对孔隙度因子(总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度)、分散率、干筛团聚体组成和干筛MWD影响不显著。牧草措施可显著降低土壤容重、结构破坏率和分散率,提高土壤总孔隙度、各持水量因子、大团聚体(0.25mm)含量和团聚体稳定性,显著改善土壤物理性质状况。研究区可用土壤持水量因子作为衡量土壤肥力状况的简化指标。     

灌耕灰钙土耕层物理性质及其对玉米产量的影响

在调查甘肃引黄灌区玉米产量、施肥量和土壤理化性状基础上,2015年确定60个地块作为研究对象,分层采集0～40 cm土层土壤样品,研究土壤三相比、紧实度、水稳性团聚体含量和有机质含量的变异规律及其与玉米产量、化肥偏生产力的关系。结果表明,0～40 cm土层土壤三相比δ值、土壤紧实度、土壤0.25 mm水稳性团聚体含量和有机质含量均呈中等变异特征。土壤紧实度随土层加深而显著增加,土壤三相比δ值、0.25 mm水稳性团聚体含量和有机质含量均有随着土层加深而降低的趋势。玉米产量与0～40 cm土层土壤三相比δ值和土壤紧实度呈极显著负相关,与土壤0.25 mm水稳性团聚体含量和土壤有机质含量呈极显著正相关;磷肥偏生产力与0～40 cm土层土壤三相比δ值呈极显著正相关,与土壤紧实度呈显著正相关,与土壤0.25 mm水稳性团聚体含量和土壤有机质含量呈极显著负相关;氮肥偏生产力与4个指标之间均达不到差异显著水平。玉米产量与土壤紧实度、土壤三相比δ值的关系可用一元二次方程来拟合,与土壤0.25 mm水稳性团聚体含量、土壤有机质含量的关系可用一元线性方程来拟合。多元逐步回归分析表明,玉米产量最终取决于土壤0.25 mm水稳性团聚体含量和土壤有机质含量两个关键因素。     

宁夏机修日光温室建棚导致土壤板结的研究

针对当前二代节能日光温室大型机械打墙所产生的土壤板结、渗透性变差等问题,系统分析了机修温室内土壤紧实度、容重、孔隙度、田间持水量等土壤物理性质的变化。结果表明:大型机械碾压和夯实后,土壤物理性质退化严重,从大田到墙边水平方向上土壤紧实度最高达到150 kg,增加了90 kg,田间持水量降低了35 g,容重增加了0.42 g/cm3、总孔隙度减少了17个百分点,非毛管孔隙度降低了14个百分点;垂直方向上,打墙后0~60 cm土壤耕作层紧实度、容重、总孔隙度、非毛管孔隙度均随着深度增加而降低,田间持水量增加,60cm以下层土壤紧实度和田间持水量受机械碾压和夯实的影响不大、土壤容重增加、总孔隙度和非毛管孔隙度降低。     

黄土丘陵区牧草篱对坡耕地土壤抗侵蚀性的影响

以苜蓿、红豆草2种牧草篱为研究对象,对黄土丘陵区坡耕地布设牧草篱前后及牧草篱形成初期草带内、带间坡耕地土壤物理性质、抗蚀性、抗冲性、抗剪性的差异及各相关性进行了研究.结果表明:1)牧草篱可以明显改善土壤容重、总孔隙度、饱和含水量、水稳性团聚体含量等物理性质;2)牧草篱影响下土壤抗蚀性、抗冲性提高,牧草篱带内土壤抗剪强度小于带间坡耕地;3)牧草篱系统内土壤抗冲系数与土壤容重呈负相关关系,与总孔隙度、饱和含水量、水稳性团聚体含量呈正相关;崩解速率与土壤容重成正相关,与总孔隙度、饱和含水量、水稳性团聚体含量呈负相关;土壤抗剪强度与土壤容重呈正相关(p＜0.05),与总孔隙度、饱和含水量、水稳性团聚体呈负相关.     

藏东横断山区业拉山背风坡土壤理化性质垂直地带性分析

【目的】对业拉山背风坡不同海拔梯度表层土壤理化性质的垂直地带性进行分析,为区域干凉河谷地带土壤抗侵蚀评价及植被恢复提供参考。【方法】以业拉山海拔3 200～4 600 m的土壤为研究对象,测定其体积质量、孔隙度、田间持水性、有机质含量,并分析海拔及各指标间的相关性。【结果】不同海拔土壤的理化性质存在一定差异。不同海拔土壤有机质含量、体积质量、总孔隙度、毛管孔隙度、饱和含水率、毛管含水率和田间持水率分别为14.78～198.96 g/kg,0.43～1.45 g/cm~3,55.51%～89.25%,42.64%～81.13%,38.52%～201.61%,30.19%～184.85%和23.07%～175.25%。随着海拔的升高,土壤体积质量、非毛管孔隙度总体呈减小趋势,有机质含量、总孔隙度、毛管孔隙度、饱和含水率、毛管含水率、田间持水率总体呈增大趋势。海拔与土壤体积质量、非毛管孔隙度极显著和显著负相关,与总孔隙度和毛管孔隙度极显著正相关(P0.01),与饱和含水率、毛管含水率、田间持水率和有机质含量显著正相关(P0.05)。【结论】业拉山背风坡表层土壤结构以海拔4 400 m地区最优,海拔4 200和4 600 m地区优于海拔3 800和4 000 m地区,海拔3 200～3 600 m地区最差。从土壤类型看,业拉山背风坡表层土壤理化性能综合表现为黑毡土棕壤褐土灰褐土。     

城市绿地不同植被群落对表层土壤入渗的影响

为探索郑州市城市不同植被群落对绿地表层土壤入渗的影响,以郑州市城区13种不同绿地表层土壤为对象,通过测定土壤物理性质及土壤饱和导水率,探讨了土壤物理性质对土壤入渗的影响。结果表明:1）不同绿地表层土壤的物理性质差别较大,乔灌草混合配置的绿地比单一种植的绿地理化性质更好,且土壤的物理理化性质易受到人为踩踏等因素的影响。2）不同绿地表层土壤水分入渗性能与持水能力差异显著,乔灌草混合配置的绿地比单一种植的绿地入渗性能和持水能力好,表现为较高的饱和导水率和田间持水量,其中银杏-麦冬配置的绿地饱和导水率最高,西府海棠-沿阶草配置的绿地饱和导水率最小;大叶黄杨单作绿地的田间持水能力最强,西府海棠-沿阶草配置的绿地田间持水能力最弱。3）土壤饱和导水率与总孔隙度呈极显著正相关关系,其中非毛管孔隙度与毛管孔隙度呈显著正相关关系。土壤饱和导水率与容重呈极显著负相关关系;田间持水量与土壤总孔隙度呈显著正相关。城市绿地建设采用乔灌草混合配置的形式,能有效提高绿地土壤的入渗能力和持水能力,降低城市内涝风险。     

桉农间作系统对土壤性质变化的影响研究

研究了桉农间作对土壤性质的影响,结果表明:桉农间作能较好地改善林地土壤物理性质和化学性质。与未间作农作物的按林地相比,间作柱花草的间作地各层土壤平均容重、非毛管孔隙度、非毛管孔隙度∕毛管孔隙度分别降低了5.93%、55.30%、62.77%,土壤毛管含水量、总孔隙度、毛管孔隙度分别提高了33.08%、8.80%、29.93%,土壤全N、全P、全K和有机质含量分别提高了34.76%、23.20%、9.52%、54.20%;间作甘蔗后,无论间作带还是桉树窄行,土壤养分都明显提高,其中桉树窄行和间作带的土壤有机质含量分别提高了49.08%和36.69%;而间作木薯后,间作带及桉树窄行的土壤有机质含量分别增加了49.23%、37.88%。     

元谋干热河谷不同土地利用对土壤孔性特征的影响

在元谋干热河谷对桉树林、银合欢林、灌丛、草地和裸地5种土地利用类型0~100 cm土壤剖面的容重、总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度进行分析研究。结果表明:元谋干热河谷桉树林、银合欢林、灌丛、草地和裸地5种不同土地利用类型土壤容重在0~100 cm土壤剖面变化规律为随着土层深度增加,土壤容重增大;土壤总孔隙度和非毛管孔隙度随着土层深度的增加而减小;土壤毛管孔隙度较高,主要由土壤质地决定。元谋干热河谷地区土地利用方式不同造成土壤容重、总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度在土壤剖面上的分布差异。     

西藏加乌拉山土壤物理性质垂直地带性特征

以西藏加乌拉山为研究对象,采用野外调查与室内试验的方法,测定加乌拉山山脉南北两侧不同海拔梯度的土壤容重、含水量和孔隙度等8项物理性质,分析不同海拔、不同坡向下各土壤指标的差异性及各指标间的相关性,旨为高原生态建设、区域水土保持工作提供科学理论依据。结果表明,1）不同海拔不同土层土壤物理性质存在一定的差异,不同海拔土壤样品的土壤容重、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、总孔隙度、土壤含水量、土壤饱和含水量和土壤毛管持水量的变化范围分别为0.99~1.59 g/cm³、40.85%~67.47%、1.63%~6.76%、42.80%~70.17%、5.71%~20.42%、25.55%~68.55%、25.27%~65.34%。2）在山麓北坡,海拔与容重呈极显著负相关（P<0.01）,与土壤饱和含水量、土壤毛管持水量、土壤非毛管孔隙度的相关关系为极显著正相关（P<0.01）,土壤容重与其他物理指标呈极显著负相关（P<0.01）;在山麓南坡,土壤毛管孔隙度、总孔隙度、土壤毛管持水量与海拔呈显著负相关（P<0.05）,总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度和土壤含水量与土壤容重呈极显著负相关（P<0.01）。3）研究区整体上0~10 cm土层土壤物理性质基本优于10~20 cm和20~30 cm;综合各海拔土壤物理性质表明,山麓北坡随着海拔升高,土壤各项物理指标越好,而南坡则相反。     

杨树人工林表层土壤水分及养分特征对森林抚育的响应

为了研究森林抚育经营活动对人工林地表层土壤理化特性的影响,以郑州市惠济区黄河滩区杨树人工中龄林为研究对象,森林抚育3 a后,设置了3个不同抚育强度处理水平,进行了野外取样和室内试验,研究了不同抚育强度对杨树人工林表层土壤水分及养分特征的影响。结果表明,2个土层土壤饱和持水量、土壤非毛管孔隙度、土壤毛管孔隙度与土壤容重均随抚育强度的增大而增加,大小关系为:中度弱度对照,其中对照0~10 cm层土壤容重显著高于其它2个处理水平(P0.05);3个处理水平土壤0~10 cm层土壤初渗速率、土壤稳定入渗速率、前36 min入渗量和前36 min平均入渗速率均显著高于10~20 cm层(P0.05)。3个处理水平土层0~10 cm层土壤有机碳质量分数和土壤有机碳储量均显著高于10~20 cm层(P0.05),且均随着抚育强度的增大而增加,其中中度抚育土壤有机碳质量分数和土壤有机碳储量显著高于对照和弱度抚育(P0.05)。土壤0~10 cm层和10~20 cm层全氮质量分数随抚育间伐强度的增加而增大,到中度抚育时达到最大值,分别为0.998 g·kg~(-1)和0.597 g·kg~(-1)。因此,森林抚育对杨树人工林林地土壤表层的影响效果更加明显,显著降低了土壤容重,增加了土壤毛管孔隙度和非毛管孔隙度,同时土壤有机碳含量和储量均显著提高。     

鄂东南崩岗洪积扇土壤物理性质空间分异特征

【目的】研究崩岗洪积扇农田土壤颗粒组成、容重、土壤孔隙度、土壤持水情况、有机质并分析它们之间的相互关系,同时探索崩岗洪积扇农田土壤物理性质空间分异规律,不仅有利于农业用地规划,也为崩岗洪积扇农田土壤改良提供理论依据,对山区农林业生产具有重要的意义。【方法】运用野外调查结合室内分析的方法,以通城县杨垄小流域崩岗洪积扇农田为研究对象,选定水田和旱地两种洪积扇土地利用方式,分别采集洪积扇农田扇顶、扇中、扇缘以及对照4个区域测定其土壤物理性质,运用Pearson相关系数分析法对各指标之间的内在联系进行探究,研究崩岗对洪积扇农田的影响规律。【结果】崩岗侵蚀导致洪积扇农田土壤严重沙化,土壤结构性恶化。洪积扇农田土壤粗颗粒物质（砾石和砂粒）平均比对照区多75.89%,土壤细颗粒物质（粉粒和黏粒）平均比对照区减少39.13%。土壤有机质含量减少,洪积扇土壤有机质含量平均比对照区减少58.70%;容重增大,相对对照区平均增加0.25 g·cm^-3;土壤孔隙度均小于对照区,饱和持水性和毛管孔隙度显著低于对照区。同时,沿着洪积扇扇缘到扇顶,土壤砾石和砂粒含量呈现逐渐增加,而粉粒和黏粒含量逐渐减少,容重随之增大,土壤孔隙度减少,持水性能也逐渐减弱,有机质逐渐减少的趋势。相关性分析得出,土壤容重与有机质含量呈极显著的负相关（R=-0.907^**）,土壤容重与土壤孔隙性和土壤持水特性呈极显著的负相关,总孔隙度、毛管孔隙度与土壤持水特性均呈极显著的正相关,非毛管孔隙度与各物理性质之间没有明显的相关性。土壤各粒级大小与土壤容重、土壤持水性指标、总孔隙度和毛管孔隙度之间呈显著或极显著相关性。【结论】崩岗侵蚀发生后,洪积扇农田以土壤颗粒组成、有机质、土壤容重、孔隙度以及持水性能为代表的土壤物理性质退化严重。此外,崩岗洪积扇农田土壤物理性质存在空间分异规律,离扇顶越近,土壤物理结构性越差。洪积扇农田土壤指标间存在息息相关的联系,尤其是土壤颗粒组成和其他物理性指标之间的关系,突出了改良洪积扇土壤从土壤颗粒方面入手是可行的,如采取客土法和深耕法可有效改良被侵蚀的土壤结构。研究结果为明确洪积扇农田土壤物理性质提供了依据,为改良崩岗洪积扇土壤结构性奠定了基础,对农业生产和提高农业经济效益有重要意义。     

滨海盐渍土非饱和导水率的研究

采用结壳法对三种滨海盐渍土的非饮和导水率进行了研究。结果表明：非饱和导水率与负压水头呈指数曲线关系，当负压水头达１０ｋＰａ／时，三种滨海盐渍土的非饱和导水率渭趋一致；在质地基本相同的情况下，土壤盐分、容重、孔隙度以及有机质含量均对非饱和导水率有很大的影响；结壳层的组成不同对测定蜚饱和导水率也有一定的影响，介纛壳法完全能运用于滨海盐渍土非饱和导水率的测定。     

不同开垦年限黑土耕地土壤导气率及其影响因素

为探讨开垦对典型黑土土壤导气率的影响,以未经开垦天然次生林(0 a)和开垦年限为17、30、40 a耕地土壤为研究对象,采用PL-300型土壤导气率测定仪测定耕作区0~20 cm土层水平、垂直2个方向的土壤导气率,并计算其各向异性。结果表明:土壤水平、垂直导气率均随开垦年限的增加而显著减少(p0.05);与未开垦天然次生林相比,土壤垂直导气率下降22.44%~95.44%,土壤水平导气率下降40.45%~92.50%;不同开垦年限土壤水平、垂直导气率均呈现出随土层的加深而降低的一致规律。不同开垦年限土壤导气率各向异性表现出随着开垦年限增加逐渐增大的趋势,并在30、40 a表现出显著性(p0.05)。土壤导气率与密度呈极显著负相关,与孔隙度、非毛管空隙度、有机质均呈极显著正相关。黑土土壤的气体传输能力随开垦年限逐渐降低,密度、孔隙度、非毛管空隙度、有机质均显著影响黑土土壤导气率。     

不同坡位杉木林土壤物理性质和养分的时空变化

对不同坡位杉木林土壤物理性质和养分的时空变化进行了研究。与2004年相比,2007年土壤容重在上坡减少,在中坡和下坡略增,各坡位的土壤毛管孔隙增加,土壤自然含水量显著增加;上坡和下坡的土壤非毛管孔隙、总孔隙和毛管持水量增加,而中坡相反。除了2004年的土壤非毛管孔隙和2007年的毛管持水量外,各坡位的土壤物理性质没有显著差异。与2004年相比,2007年各坡位的土壤pH几乎没有变化,各坡位的土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾含量均显著增加。2004年和2007年各坡位的土壤pH相近,土壤有机质和全氮、全磷、全钾、碱解氮和2007年的速效钾含量均为下坡和中坡大于上坡。2004年各坡位的速效磷含量相近,2007年为下坡>上坡>中坡,2004年的速效钾含量为上坡>中坡>下坡。各坡位间的有机质和大多数养分存在显著差异。