冀西北高原不同植被的土壤水分动态变化研究

冀西北高原为高寒半干旱地区,降水是此地区土壤水分的唯一给源,研究土壤水分的动态变化对高效利用降雨有至关重要的作用。研究采用定点观测的方法,对不同植被土壤含水量的动态变化进行了比较研究。结果表明,3种植被生长期内不同土层土壤水分变化存在差异。生长前期,3种植被0￣30cm土层土壤含水量,农田耕翻地最高,水分条件最好,人工草地与退耕还林地互有高低,30￣60cm土层退耕还林地最高,人工草地最少。生长前期,农田耕翻地表层土壤水分较好,能满足春季作物生长要求。生长中期,0￣30cm土层农田耕翻地最低,人工草地与退耕还林地互有高低。30￣60cm土层农田耕翻地最高,人工草地最低。生长后期,0￣60cm土层农田耕翻地土壤含水量最高;人工草地土壤含水量与退耕还林地相比较,0￣40cm土层差异不大,40￣60cm土层退耕还林地高于人工草地。     

模拟干化土壤中的植被生长及土壤水分变化

为了探讨黄土丘陵干化土壤中栽种植物生长及其土壤水分问题,试验采用野外地下大型土柱模拟当地深层干化土壤,并在试验土柱栽植典型植物早熟禾、柠条、苜蓿和刺槐,于2014-2016年定期观测试验植物生长及土柱内10m土层土壤水分,分析干化土壤中不同植被生长状况及土壤水分变化和水分利用效率,以期为干化土壤建造植被提供依据。结果表明:1)模拟干化土壤中,早熟禾、柠条、苜蓿和刺槐种植地土壤水分活跃层分别为0~2.6、0~3.2、0~3m和0~10m,其中早熟禾种植地土壤活跃层水分得到提升,该层次土壤储水量较初期增加115.07mm,柠条、苜蓿和刺槐在2014年后活跃层干化加剧,与初期土壤储水量相比,该层土壤储水量至2016年分别减少42.90、45.57mm和241.57mm。2)稳定层分别为2.6、3.2、3m和10m以下,稳定层土壤水分无显著差异(P0.05),与初期相近。3)干化土壤中植被生长受当年降水量影响较大,株高生长量和单株生物量在2016年丰水年显著高于2015年枯水年(P0.05)。4)早熟禾和苜蓿水分利用效率在枯水年丰水年,柠条和刺槐水分利用效率在丰水年枯水年。     

辽西半干旱地区典型林分土壤水分空间分布特征

为研究不同林分类型土壤水分特征对干旱地区的生态恢复的影响,以辽西半干旱地区油松×刺槐混交林、油松纯林、刺槐纯林、山杏纯林为试验对象,对其0~100cm剖面土壤水分动态进行定位观测,采用统计描述、相关性分析、聚类分析及半方差分析等方法进行研究与分析。结果表明:在4~10月间,研究区各林分类型土壤含水量在0~100cm剖面上和无林地有极显著(p0.001)或显著差异(p0.05);在0~40cm以内的4个土层,无林地土壤含水量变异系数均大于各林分类型,而40~100cm的6个土层含水量变异系数均大于无林地;各土层含水量相关分析表明:0~10,10~20,20~30cm与各土层呈显著或极显著正相关;据此,建立了预测30~100cm深的7个土层含水量的回归方程;聚类分析将土壤剖面化分为水分速变层、过渡层和稳定层;采用半方差分析法将不同月份0~10cm和10~20cm土壤含水量分布模拟为指数、线性和球状模型,较好地反映了土壤水分水平空间变化特征。综合分析判定各典型林分土壤自然含水量排序为油松×刺槐混交林山杏纯林、油松纯林刺槐纯林无林地。     

坡耕地新修梯田土壤水分状况研究

通过在2007年、2008年、2009年3年期间对新修梯田土壤水分进行研究,结果表明：新修梯田增墒保水能力较强,0～200 cm的土壤储水量（本次土壤水分测定,选3个样点,样点面积1 m×1 m,土壤储水量按公式W=10×H[土层厚度（cm）×ρ（容重g/cm3）×b（土壤含水量%）计算],干旱年份比坡耕地少1.5 mm,平水年、丰水年比坡耕地多22.7~39.5 mm,不论是（平水年、丰水年、干旱年）阴坡新修梯田储水量均高于阳坡,切土部分高于填土部位。坡耕地修成梯田后,小麦产量比坡耕地增产31%,马铃薯增产57%,每1 mm水分增产粮食0.22 kg。     

宁夏南部半干旱黄土丘陵区草地土壤水分物理特性研究

在宁夏南部半干旱黄土丘陵区，选择具有典型代表性的人工草地和天然草地，采用野外调查采样与室内分析相结合法，分析在植被生态恢复过程中土壤水分特征的变化．结果表明：土壤容质量人工草地〉天然草地，饱和含水量、田间持水量和毛管持水量等天然草地〉人工草地；在土壤蓄水性能方面表现为天然草地在涵蓄降水量、有效涵蓄量2方面优于人工草地；用O～100cm土壤水分无论人工草地还是天然草地（1—10月）都表现有亏缺状态．     

晋西黄土区典型人工林土壤水分的垂直分布特征

【目的】探究晋西黄土区人工林恢复过程中0～500 cm土层土壤含水量垂直特征,为改善人工林土壤水环境,实现林水平衡提供理论依据。【方法】以晋西黄土区蔡家川流域5种典型人工林(刺槐Robinia pseudoacacia、侧柏Platycladus orientalis、油松Pinus tabuliformis、刺槐-侧柏、刺槐-油松)为研究对象,通过土钻烘干法测定0～500 cm土层土壤含水量,分析人工林土壤含水量的垂直特征。【结果】研究区典型人工林平均土壤含水量由大到小依次为侧柏、刺槐-侧柏、油松、刺槐-油松、刺槐,5种人工林土壤含水量差异显著(P<0.05),降水量及土壤质地是影响人工林土壤含水量的主要因素;在垂直方向上,人工林土壤含水量变异程度均为中等变异,变异系数随土层深度的增加呈减小趋势,约在360 cm土层形成稳定变化,人工植被主要影响0～360 cm土层内的土壤水,5种人工林中刺槐林地土壤水分变异程度最大,侧柏林地土壤水分最为稳定;采用有序聚类法将人工林土壤水分垂直层次划分为交换层、利用层、调节层和稳定层,不同林分间层次划分深度存在一定差异。【结论】研究区人工林可导...     

隔坡水平沟土壤水分变化规律及利用效果

2001～2003年对隔坡水平沟土壤水分变化规律及利用效果进行了研究。结果表明:年际间,不论雨水丰欠,隔坡水平沟0～200cm土层储水量均有所增加,3年平均,水平沟玉米田增加92.0mm,马铃薯田增加132.1mm;雨季降雨量多的年份,水平沟土壤储水量增加幅度相对较大,丰水年比平水年和欠水年平均值多增加50.1mm;与坡耕地相比,水平沟玉米田比坡耕地玉米田0～200cm土层土壤含水量提高1.53%,土壤储水量增加50.4mm。年份内,全年降雨分布的不均匀,引起隔坡水平沟作物土壤水分反常变化,欠水年的严重春旱,使水平沟0～200cm土层储水量到播种时比坡耕地还少18.6mm;平水年和丰水年的严重伏旱,使雨季隔坡水平沟0～200cm土层土壤含水量低于欠水年,水平沟玉米田低3.42%～4.50%,马铃薯田低2.99%～3.25%。作物收获后,进行隔坡水平沟玉米整桔秆覆盖,既能减轻冬前土壤水分散失,又能缓解春旱,土壤冻结和播种时测定,水平沟覆盖田比不覆盖田0～100cm土层土壤含水量提高2.11%和1.19%。3年试验,与坡耕地相比,隔坡水平沟玉米比坡耕地玉米增产100.2%,降水利用提高9.3kg/mm·hm2。     

辽东山地森林景观界面土壤水分变异特征研究

为了评价不同森林植被类型水源涵养能力的差异性,采用定位研究的方法,通过布点测试了林下0~30cm土壤水分含量的变化,重点对辽东山地雨季胡桃楸天然次生林与落叶松人工纯林2种森林景观界面土壤水分演化动态进行了研究。结果表明:胡桃楸天然次生林和落叶松纯林2种森林植被类型之间土壤水分含量存在差异性,蓄水能力差异显著。主要表现为:由坡上至坡下依次分布胡桃楸天然次生林与落叶松人工纯林,可划分胡桃楸林、景观界面区、落叶松林3个功能区;景观界面区各土层深度的土壤含水率均明显高于胡桃秋林及落叶松林功能区。沿等高线方向土壤水分变化呈现出先平稳后波动趋势。垂直方向上土壤含水率均呈现随土层深度(0~30cm)增加而降低趋势,可依次分为速变层、渐变层和稳定层3个层次。采用移动窗口法界定雨季期间(8—10月)不同土层深度胡桃楸天然次生林、落叶松人工林景观界面土壤水分影响域范围,得出0~10cm土层土壤水分影响域范围25m,界面类型为渐变型界面;10~20cm土层土壤水分影响域范围20m,界面类型为渐变型界面;20~30cm土层土壤水分影响域范围10m;其中8、10月均为渐变型界面,9月为突变型界面。      

陕北白于山区草地返青期地形·土壤水分与群落结构的关系

研究了陕北白于山区草地返青期地形、土壤水分与群落结构的关系。结果表明,0~40、40~80、80~120 cm土层的土壤含水量与120~160 cm土层的土壤含水量之间相关性极显著;地形因子中的海拔与200~240 cm土层含水量呈负相关;坡位与160~240 cm土层土壤含水量呈正相关,坡向与80~120 cm土层土壤含水量呈负相关;坡度与240~280 cm土层土壤含水量呈正相关;草地的盖度与80~120 cm土层土壤含水量呈正相关,草地的生物量与40~120 cm土层土壤含水量呈正相关,草本植物的物种丰富度受土壤含水量的影响较弱。地形因子中的海拔与草地群落的盖度和生物量呈正相关,坡位与生物量呈负相关,与物种丰富度呈正相关;而坡向与物种丰富度呈正相关,坡度对草地群落指数影响不显著。     

黄土高原沟壑区林草景观界面土壤养分、水分和微生物的研究

对黄土高原沟壑区林草景观界面(包括林地、草地和林-草界面3种生态系统)土壤的养分(有机质、氮、磷、钾和pH)含量、水分含量和微生物(细菌、真菌和放线菌)数量进行测定,分析比较了其养分、水分和微生物分布特征。结果表明,林草景观界面3种生态系统土壤养分分布不平衡,有机质、全氮、水解氮和速效钾在0～40 cm土层的平均含量为林地>草地>林-草界面;全磷平均含量为林地>林-草界面>草地;速效磷平均含量为草地>林地>林-草界面;全钾平均含量和pH为林-草界面>草地>林地;各种养分含量在各生态系统土壤剖面中有明显的层次性,表层0～20 cm土层的养分含量基本上高于20～40 cm土层;不同土层的土壤水分在水平方向上,随着水平距离梯度的变化表现出上升或下降的趋势,草地和林地内水分变化不显著,而在林-草界面内不同距离梯度上的含水量变化极显著;随着土层深度的增加,土壤平均含水量在草地区逐渐升高,在刺槐林地中呈逐渐降低趋势,而在林-草界面区域则表现为先降低后升高的趋势;林草景观界面下土壤中各种微生物数量存在明显差异,在总体数量上均以细菌为主,占微生物总量的98%以上,微生物总数量为林-草界面>草地>刺槐林地;微生物数量的垂直动态明显,林-草界面和草地0～20 cm土层数量较20～40 cm土层显著增多,而林地0～20 cm土层微生物数量少于20～40 cm土层。     

北方农牧交错带不同退耕方式下土壤水分变化特征

研究退耕还林、退耕还灌、退耕还草不同退耕方式对土壤水环境的影响.结果表明:北方农牧交错带植被耗水主要靠降水满足;3种不同退耕方式的植被生育期内土壤水分含量均随降水量而变化;土壤表层(0～30 cm)水分含量相差不大;在30～100 cm土层,林地土壤水分含量始终高于灌木地和草地,草地的最低;对于0～100 cm土层,林地相对于灌木地和草地能更好地维持土壤水分;2005年3种退耕方式的植被在生长季中对水分的消耗均超过降水补给.     

半干旱黄土区山地枣林春季土壤水分动态变化研究

为明确半干旱黄土区山地枣林土壤水分特征,本文对陕西延川县齐家山红枣试验基地春季土壤水分特征进行了分析。结果表明:1)不同坡向枣树林地土壤水分存在差异,阴坡土壤水分最高,其次为半阳坡,而阳坡最低,且不同坡向不同土层间存在显著差异;不同坡向土壤水分垂直变化趋势相似。2)坡位对枣树林地0～60 cm土层的水分影响较大,且随着土层的增加,坡位对土壤水分的影响逐渐减小直到差异不显著。3)山地枣林0～60 cm土层内,不同整地方式对土壤水分影响较大,且差异显著;但显著性随土层深度增加而降低。4)不同植被类型间土壤水分存在差异。0～40 cm土层,枣树林地土壤水分含量最高,且与苹果园、草地土壤水分差异显著;40～100 cm土层,苹果园土壤含水量最大,且与枣园、草地显著差异。5)研究区3种植被类型0～100 cm土层土壤蓄水量表现为红枣(153.03 mm)苹果园(149.26 mm)草地(98.76 mm),说明林地土壤水分涵蓄能力强,而撂荒草地土壤蓄水能力较弱。因此,研究表明半干旱黄土区进行水平阶整地和合理的经济林营造有助于土壤水分的利用且不会造成土壤水分亏缺,相反进行撂荒则反而会使土壤水分含量降低。     

不同植被类型对毛乌素沙地背风坡土壤水分时空变化的影响

在陕西省神木市毛乌素治沙造林基地,选取固定沙丘背风坡4种典型植被为对象,利用CNC503DR型中子仪对0~300 cm土壤水分进行测定,分析不同植被类型条件下固定沙丘背风坡土壤水分特征。结果表明:1）在植被类型上,固定沙丘背风坡0~300 cm剖面平均土壤含水量表现为草地>紫穗槐>长柄扁桃>沙柳;在季节变化上整体表现为,秋季>夏季>春季（2018年）、春季>夏季>秋季（2019年）。2）背风坡土壤剖面上土壤水分存在明显的分层结构,可将0~300 cm分为0~50、50~100、100~200 cm和200~300、50~300 cm各土层植被类型间土壤水分存在显著差异(P<0.05)。3）0~50 cm土层时间变系数较大,随着土层深度增加土壤水分时间变异系数逐渐减小;4种植被类型垂直变异系数夏秋季较大,春季较小;时间稳定性表现为沙柳>草地>长柄扁桃>紫穗槐。4种植被类型0~300 cm土层平均土壤含水量无显著差异,草地、长柄扁桃和沙柳土壤水分时间稳定性较强,合理的林草空间搭配有利于该区背风坡土壤水分的保持。     

半干旱黄土区成熟柠条林地土壤水分利用及平衡特征

选择半干旱黄土区流域尺度不同地形条件下成熟柠条林作为研究对象,并以荒坡草地作为对照,在2009-2011年生长季节对0-210cm土壤含水量进行连续观测,开展了剖面土壤水分变异、动态平衡及影响因素研究。结果显示:土壤水分平均值:30-130cm对照>北坡>东坡>南坡,150-210cm南坡(上、中坡位)>对照>北坡>东坡,南坡和北坡样地上坡位>中坡位>下坡位。土壤水分的季节变化表现为9月﹥8月﹥7月,5、6、10月份最低;不同地形条件下,柠条林地土壤水分极差值和变异系数并没呈现出规律性变化,在垂直尺度上,柠条林地土壤水分极差值和变异系数曲线在0-50cm表现比较活跃,70-210cm则相对稳定;在连续干旱年份土壤储水量并没有连续的降低和亏缺,在第1个欠水年亏缺比较严重,第2个欠水年盈亏量基本平衡,而第3个欠水年则略有盈余。研究认为:小流域尺度下的地形条件差异造成了土壤水分规律性变化,但在特定植被生长发育状态和剖面尺度下,植被因子将会成为土壤水分动态变化的主控因子。柠条林发育至成熟阶段,土壤水分补偿与消减将会保持平衡状态。土壤水分与植被生长的相互关系一方面表现出一定的时间差,另一方面植被对土壤水分也具有一定的适应性。这是因为土壤含水率高促进植物生长,植物生长势增强会进一步加大对土壤水分的消耗,土壤水分含量不足则会抑制植物生长,植物生长势减弱会进一步降低对土壤水分的消耗。     

延安丘陵沟壑区果园土壤储水量动态研究

果园土壤储水量是果园高产的限制因素之一。为了提高土壤水分利用效率,实现果园高产稳产,从2001~2005年连续4年对延安飞马河流域果园土壤水分进行了监测,采用时间序列小趋势分析法研究了果园土壤储水量的动态变化规律。结果表明,果园土壤储水量趋势项在2002~2005年分别为304.9,301.2,346.3和275.7 mm,受降水量影响呈周期性波动变化,具有一定滞后性;土壤储水量变化季节项变化周期为12个月,年变化表现为1~5月呈现持续降低趋势,6~8月受降水量补给的影响呈现一定的波动,9~12月土壤储水量逐渐升高;根据各层土壤储水量的变化幅度,0~40 cm为速变层,40~100 cm为活跃层,100~200 cm为缓变层,200~300 cm为相对稳定层,300cm以下为稳定层。果园土壤储水量实测值与模拟值吻合较好,说明采用时间序列可较好地对土壤储水量进行模拟,在土壤剖面上表现为,连续干旱导致表层土壤储水量降低较大,深层土壤储水量也呈现降低趋势。     

黄土丘陵区林草恢复进程中土壤入渗特征研究

植被恢复可以改善土壤的入渗能力,植被恢复方式不同及恢复进程中其土壤性质的改善对土壤水文特征的影响程度也将影响到植被恢复的格局。为确定林地、草地植被恢复年限对土壤水分入渗特征的影响,以黄土丘陵区西部官山林场退耕后栽植的刺槐林地、撂荒草地为对象,选取退耕年限为9年、15年、25年的林地、草地。于2014年5月对各样地的原状土土柱进行定水头入渗,比较不同退耕年限林地、草地的入渗性能和湿润锋穿透60 cm土柱的时间,并分析影响入渗特性的因素。结果表明:退耕年限为25年林地的土壤稳定入渗率、平均入渗率、前120 min累积入渗量、湿润锋到达60 cm土柱的时间分别为1.86,2.60 mm/min,387.82 mm,23.00 min;退耕年限为15年林地分别为1.38,1.90 mm/min,288.88 mm,35.33 min;退耕年限为9年林地分别为0.35,1.03 mm/min,194.50 mm,40.00 min;退耕年限为25年草地分别为3.17,3.17 mm/min,386.43 mm,24.00 min;退耕年限为15年草地分别为1.86,2.60 mm/min,387.82 mm,34.33 min;退耕年限为9年草地分别为1.86,2.60 mm/min,387.82 mm,38.33 min。6种样地的土壤入渗过程均能用通用模型进行高精度拟合。各样地土壤入渗速率与土壤有机质、>0.25 mm水稳性团聚体含量呈正相关关系,与土壤密度呈负相关关系。土壤入渗能力随退耕年限增加而增强,退耕还草比退耕还林更有利于土壤入渗能力增强。因此建议在水资源有限的黄土区以退耕还草为主以促进更多的降雨就地入渗。      

祁连山林区土壤水分条件的分析与评价

通过对祁连山林区云杉林、圆柏林、灌丛林和牧草地等4种主要植被类型土壤水分动态进行长期定位研究,揭示出生长季节内各植被类型的土壤水分动态变化规律.从土壤水分的变化特征,土壤水分有效性等几个方面对祁连山林区主要植被类型的土壤水分条件进行了分析与评价,表明祁连山林区主要植被类型的土壤水分垂直变化可分为土壤水分弱利用层、土壤水分利用层、土壤水分调节层;林地土壤水分的季节变化可分为土壤水分消耗期、土壤水分补偿期、土壤水分消退期、土壤水分稳定期4个时期.根据土壤水分对植物的有效性,将土壤水分划分为易效水、中效水和难效水三种状态,评价土壤水分有效性认为云杉林水分供应状况最好.     

陕北黄土区不同林地土壤有机碳含量研究

为探究黄土高原植被恢复对深层土壤碳库的影响,选取退耕还林第一县陕北吴起县金佛坪流域5种植被恢复类型（山杏林（Armeniaca sibrica）,油松林（Pinus tabulaeformis）、沙棘林（Hippophae rhamnoides）、刺槐林（Robinia pseudoacacia）、小叶杨林（Populus simonii））和以自然恢复为主的荒草地为研究对象,通过调查0～1 000 cm土层土壤有机碳含量,并计算土壤有机碳储量,分析不同植被类型的土壤有机碳剖面分布和差异。结果表明：在总体上,土壤有机碳在0～60 cm出现快速下降,60～1 000 cm出现不明显的波动变化,其中40～260 cm土层,小叶杨林地土壤有机碳含量明显最高。不同植被恢复都具有固碳效益,且不同植被土壤有机碳含量差异显著（P＜0.05）。不同植被土壤有机碳储量：小叶杨（18年）（301.51 t·hm^-2）＞刺槐（19 年）（249.86 t·hm^-2）＞沙棘（18年）（242.14 t·hm^-2）＞山杏（8年）（226.08 t·hm^-2）＞油松（5年）（182.91 t·hm^-2）＞荒草地（160.45 t·hm^-2）,这可能是由于不同树龄和植被类型导致的结果。深层（100～1 000 cm）土壤有机碳储量占0～1 000 cm剖面有机碳储量的73%～84%。深层土壤有机碳含量颇丰,在今后碳汇评估中不容忽视。     

不同土地利用方式对土壤含水量、pH值及电导率的影响

以林芝地区八一镇5种植被类型下土壤为研究对象,研究其土壤剖面(0—50 cm)的含水量、pH值及电导率分布特征。结果表明,土地利用方式影响了土壤含水量、pH值和电导率在垂直剖面上的空间分布,尤其以表层(0—20 cm)土壤含水量和电导率受影响最为明显。草地土壤含水量表现出明显的“表聚”效应,即随着土层加深,含水量呈降低趋势。在区域空间上,土壤含水量和电导率具有较强的空间变异性,而土壤pH值的空间变异性较小。随着土层加深,各层土壤含水量和电导率之间的变异性逐渐减小。