北京密云山区典型林地土壤入渗特性

利用双环法对北京密云山区4种典型林地（刺槐林、侧柏林、针阔混交林和灌木林地）进行原位测试,研究其土壤入渗规律。结果表明:利用Horton公式对土壤入渗过程的拟合精度高于Philip方程;土壤含水量与土壤初渗速率呈极显著的负相关,但与稳渗速率关系并不显著;土壤稳渗速率与土壤密度呈负相关,与土壤有机质含量和孔隙度呈正相关;4 种典型林地土壤稳渗率的顺序为灌木林地(4.93 mm/min) 刺槐林地(4.23 mm/min) 针阔混交林地(4.18 mm/min) 侧柏林地(3.09 mm/min)。      

变化初始含水率条件下土壤入渗特性试验及模拟研究

为研究初始含水率对土壤入渗特性的影响，设置5种不同处理（初始含水率分别为1.5%、7.5%、13.5%、19.5%、25.5%）进行室内土柱试验，记录各土柱的入渗时间和灌水量，利用规划求解工具确定Kostiakov-Lewis模型、Horton模型和Philip模型3个模型参数。结果表明：(1)初始含水率一定时，累积入渗量随时间逐渐增大，入渗速率随时间逐渐减小，初始含水率对入渗速率有显著影响。(2)当初始含水率≤19.5%时，3个模型的适用性均较好，实测值与模拟值的相关系数均在0.99以上，当初始含水率>19.5%时，Kostiakov-Lewis模型和Philip模型的适用性较好，Horton模型的适用性较差。(3)在Kostiakov-Lewis模型中，入渗系数k随初始含水率的变化波动最大，稳渗率f0波动最小，入渗指数α介于两者之间；在Horton模型中，初始入渗率i0随初始含水率的变化波动最大，稳渗率ic波动最小，参数β介于两者之间；在Philip模型中，土壤吸渗率S随初始含水率的变化波动较大，稳渗率A波动较小。     

晋西黄土区不同密度刺槐林土壤抗蚀性关键指标及特征研究

  目的  研究晋西黄土区16年生刺槐林土壤抗蚀性的关键评价指标,探讨林分密度对土壤抗蚀性的影响,为实现功能导向型林分结构定向调控提供参考依据。  方法  以5个密度梯度（1 025、1 300、1 575、1 800、2 150 株/hm2）刺槐林为研究对象,基于野外采样和室内试验,选取5大类、12个土壤抗蚀性指标进行单独分析与综合评价。  结果  （1）应用主成分分析对12个土壤抗蚀性指标进行筛选,可知土壤密度（因子载荷量为?0.776）、有机质含量（0.864）、 > 0.25 mm水稳性团聚体质量分数（0.747）、平均质量直径（0.960）、几何平均直径（0.779）、土壤分形维数（?0.736）和分散系数（?0.873）是评价晋西黄土区刺槐林（16年生）土壤抗蚀性强弱的关键指标;（2）同一林分密度下,刺槐林表层土壤抗蚀性优于深层土壤,土壤抗蚀性综合指数为0 ~ 10 cm（0.548） > 10 ~ 20 cm（?0.070） > 20 ~ 30 cm（?0.477）;同一土层内,刺槐林土壤抗蚀性随林分密度的增大（1 025 ~ 1 575 株/hm2）逐渐增强,在密度大于1 575 株/hm2后逐渐减弱;（3）以刺槐林分密度为x轴,以土壤抗蚀性综合指数为y轴建立了开口向下的抛物线函数关系:y = ?2.683 × 10?6x2 + 0.009x ? 6.375（R2 = 0.77）,据此预测刺槐林分密度为1 590 株/hm2时,土壤抗蚀性最强,综合指数为0.403。  结论  研究区中密度刺槐林分的土壤抗蚀性较强,从土壤抗蚀性角度,建议刺槐林（16年生）的经营密度以1 590 株/hm2为宜,对于密度过低或过高的林分,在满足林业生产的同时及时进行科学补植或间伐,还应注意保护表层土壤,以充分发挥林地的水土保持功能,有效控制土壤侵蚀。      

城市绿地覆盖砂石后土壤水分入渗过程及模型分析

【目的】对城市绿地砂石覆盖土壤水分入渗过程进行研究和模型分析,为城市绿地水资源的合理利用提供理论参考。【方法】以银川城市绿地砂石覆盖土壤为研究对象,采用一维垂直定水头入渗法,选取砂石覆盖厚度为影响因子,设置5个覆盖厚度(0,2.5,5.0,7.5,10.0cm),观测湿润锋运移和累计入渗量变化规律,比较各处理土壤入渗特征,并用Horton、Kostiakov、Philip和通用经验模型模拟土壤的入渗过程,从中选出模拟效果最佳的模型。【结果】不同砂石覆盖厚度条件下湿润锋进程与入渗时间呈显著的函数关系,影响大小依次为10.0cm7.5cm5.0cm2.5cm0cm。砂石覆盖可以提高土壤初始入渗速率、稳定入渗速率、平均入渗速率和累计入渗量。与无覆盖相比,砂石覆盖厚度为2.5,5.0,7.5,10.0cm时的初始入渗速率分别增加了2.4%,5.2%,23.4%,27.6%;稳定入渗速率分别增加了6.0%,25.3%,32.8%,82.0%;平均入渗速率分别增加了12.5%,29.2%,39.6%,79.2%;累计入渗量分别增加了4.2%,11.7%,12.7%,17.0%。利用4种入渗模型拟合覆盖不同厚度砂石的土壤水分入渗过程,发现Horton模型拟合效果最好,Kostiakov模型次之,Philip模型和通用经验模型拟合效果较差。【结论】城市绿地覆盖砂石可以提高土壤入渗速率,增加入渗量,其中以覆盖厚度为10.0cm时最高,且Horton模型是拟合砂石覆盖与水分入渗关系的最佳模型。     

祁连山八宝河流域典型草地土壤入渗特征

利用Guelph入渗仪,对祁连山八宝河流域典型草地的土壤入渗进行了调查,并基于Kostiakov模型和Horton模型对其入渗特征进行拟合。结果表明,峨堡样区土壤初始入渗率平均为1.66 cm·min^-1,稳定入渗率为0.99 cm·min^-1;阿柔样区土壤初始入渗率平均为0.47 cm·min^-1,稳定入渗率为0.21 cm·min^-1。入渗率随着海拔的升高而升高,与土壤含水量成正相关关系。整个入渗过程可分为三个阶段：0～10 min为入渗速率急剧变化阶段,10～30 min为入渗速率缓慢变化阶段和30 min以后逐渐达到稳定入渗阶段。Kostiakov模型在阿柔样区拟合效果较好;而Horton模型适合在峨堡样区使用。     

黑龙江省东部山区主要森林类型土壤水分的入渗速率

采用双环入渗法，研究了黑龙江省东部山区落叶松人工林、樟子松人工林、水曲柳天然林、蒙古栎天然林和白桦天然林在不同的郁闭度、林分密度、枯枝落叶层厚度以及内林内土壤初期含水量等条件下对土壤水分入渗速率的影响，结果表明：林地土壤的水分入渗能力明显大于非林地，林地入渗率平均值是荒地的3－4倍；不同林分类型林地土壤稳渗速率排序依次分别为蒙古栎天然林、白桦天然林、水曲柳天然林、樟子松人工林和落叶松人工林；土壤初始含水量大，达到稳渗的时间短，但稳渗率与初始含水量大无关；各林分土壤的水分入渗速率均随郁闭度和林分密度的增加而增加，其中以水曲柳天然林最为显著；阔叶林土壤入渗率有随枯枝落叶层厚度增加而增大的趋势，但针对人工林无规律性。     

晋西黄土区油松和刺槐人工林土壤养分及其化学计量比对林分密度的响应

  目的  研究对比油松和刺槐林在不同密度下土壤养分及其化学计量比的变化规律及差异性，以加强黄土区人工林的林分管理和生态恢复建设。  方法  以油松和刺槐人工林为研究对象，分别将其划分为高（2 000 ~ 2 700株/hm2）、中（1 100 ~ 1 600株/hm2）、低（800 ~ 1 100株/hm2）3组林分密度类型，每组挑选4个不同林分密度的林地，分别分层采取土样，测定土壤理化性质。  结果  （1）双因素方差分析显示，林分类型对全磷含量（TP）、碳磷比（C∶P）、氮磷比（N∶P）均有显著影响，林分密度仅对TP有显著影响，林分类型与林分密度的交互作用对有机碳含量（SOC）、全氮含量（TN）、TP、C∶P、N∶P均有显著影响。（2）不同林分密度的油松林和刺槐林的SOC和TN表现为:高密度油松林（油H） > 中密度油松林（油M） > 低密度刺槐林（刺L） > 高密度刺槐林（刺H） > 低密度油松林（油L） > 中密度刺槐林（刺M），全P表现为:刺M > 油H > 刺L > 刺H > 油M > 油L；随林分密度增加，油松林各土层SOC和TN逐渐增加，TP变化相对稳定且无显著性差异，刺槐林各土层SOC和TN先减少后略有增加，TP则是先增加后减少；同一密度在不同林分类型下，油松林土壤养分含量在高密度和中密度时均优于刺槐林，低密度时则相反。（3）不同林分密度的油松和刺槐林的C:N比值表现为:油H > 刺H > 刺L > 油M > 刺M > 油L，C∶P和N∶P比值均表现为:油H > 油M > 刺L > 刺H > 油L > 刺M；随林分密度的增加，油松林土壤C∶P和N∶P逐渐增大，磷的有效性逐渐减小，刺槐林土壤C∶P和N∶P先减小后增大，磷的有效性先升高后降低，油松林土壤磷的有效性在高和中密度下低于同等密度的刺槐林，低密度下则相反；土壤SOC和TN分别在很大程度上决定了C∶P和N∶P水平；不同林分密度下土壤C∶N比较稳定，土壤氮含量较缺乏，林分生长过程受氮素的限制。（4）油松和刺槐林在不同林分密度下的土壤各养分含量呈现出“表聚现象”且随土层深度增加土壤SOC、TN、TP、C∶P、N∶P逐渐减小，C∶N无明显规律；随林分密度增加，油松林土壤属性变异强度先降低后升高，刺槐林则是缓慢升高；相比于油松林，林分密度对刺槐林土壤养分及其化学计量比的垂直变异影响较小，垂直变异更趋于平稳。（5）林分密度的变化会不同程度地改变土壤物理性质对土壤养分及其化学计量比的影响力度，不同林分密度下土壤密度对土壤养分含量及化学计量比的影响最大，非毛管孔隙次之。  结论  综合来看，同一林分类型在不同密度下，油松林在中密度时土壤养分含量及其垂直变异、磷的有效性发挥、受氮素的限制等方面上均处于较优水平，而刺槐林则是在低密度时；同一密度在不同林分类型下，油松林在高密度和中密度的综合表现优于同等密度的刺槐林，低密度时则相反。      

豫西低山丘陵区不同植被恢复类型表层土壤入渗规律

采用双环入渗法研究了豫西低山丘陵区6种不同植被恢复类型表层土壤入渗规律的差异,并选择Kostiakov公式、Horton公式和Philip公式对6种类型植被恢复土壤的入渗过程进行了模拟.结果表明:①不同植被恢复类型土壤的初渗率、稳渗率、孔隙度和含水量均存在显著差异(P＜0.01),初渗率和稳渗率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＞荒草地的规律;②Philip公式对6种植被恢复类型土壤入渗过程的拟合精度最高,6种植被恢复类型土壤入渗过程呈现出相似的规律.可分为瞬变阶段(0～15 min)、渐变阶段(15～30 min)和稳定阶段(30 min后);③土壤的物理性质影响入渗率,稳渗率与土壤容重呈负相关,符合负指数曲线;林地由于土壤容重降低、孔隙度增加的缘故,其土壤入渗率明显高于荒草地.运用封育天然次生林和乡土树种人工林进行植被恢复有利于提高土壤的入渗性能.     

不同生态修复措施下鲁中山区土壤的水文特征

为探索水土保持生态修复工程对土壤水文物理性质的改良作用,研究了鲁中山区4种生态修复措施对土壤结构、土壤储水量和土壤入渗的影响。研究结果表明：①各种修复措施对土壤水文物理性状都有明显的改善作用。具体表现在：土壤中细粒物质平均提高了9.44%,砂粒降低了9.45%;孔隙数量平均增多1.7%,土壤密度平均减小0.63g.cm-3;土壤储水量平均增加了6.8 mm;土壤稳渗速率平均提高了1.32 mm.min-1。②4种修复措施对土壤物理性状的改良程度不同,改良作用最大的是荒坡造林,其次是疏林补植和梯田封育,最小的是荒坡封禁。③霍顿（Horton）入渗模型和通用经验入渗模型都能较好地反映研究区内4种生态修复措施前后的土壤入渗过程,但霍顿（Horton）入渗模型的结果比通用经验模型的更接近于实测值。     

土壤容重对深层坑渗灌入渗特性影响的试验研究

为了揭示土壤客重对深层坑渗灌入渗量的影响规律,通过室内均质土模拟试验,采用非线性回归法对试验数据进行分析;建立了以土壤容重为参数深层坑渗灌的Kostiakov和Philip改进模型,并进行了验证.结果表明:入渗时间相同时,入渗量随着土壤容重的增大而减小;Kostiakov入渗模型和Philip入渗模型都适用于模拟深层坑深灌的入渗过程,相关系数均在0.99以上;建立的2个改进模型计算精度均很高,效率系数分别为99.7%和99.9%.相比较而言,深层坑渗灌的Philip模型具有一定的理论依据,计算精度较高且模拟效果好,可作为计算深层坑渗灌入渗量的有效模型.     

黄土区露天煤矿不同复垦模式对土壤水稳性团聚体稳定性的影响

为了解不同复垦模式对土壤水稳性团聚体稳定性的影响,选择山西省朔州市安太堡露天矿排土场为研究区,采取典型小区调查的方法,分析了复垦21、22 a的4种混交林复垦模式(刺槐+油松、刺槐+榆树+臭椿、刺槐+柠条+沙棘、沙棘+榆树)、2种纯林复垦模式(刺槐纯林、沙棘纯林)以及复垦耕地的土壤水稳性大团聚体的含量、土壤团聚体的稳定率(WSAR)、几何平均直径(GMD)、平均重量直径(MWD)、破坏率(PAD),并通过和原地貌及未复垦地相应指标进行对比,来研究不同复垦模式对土壤水稳性团聚体稳定性的影响。研究结果表明:经多年复垦后,土壤水稳性团聚体的稳定性有了显著提高,在团聚体DR0.25(0.25 mm团聚体质量)、WSAR、MWD和GMD值上呈现出4种混交林复垦模式2种纯林复垦模式未复垦林地,以及林地内排耕地的总体趋势;土壤水稳性团聚体PAD值呈现出相反的排序。上述复垦模式中,刺槐+油松复垦模式下土壤水稳性团聚体的稳定性最好。土壤水稳性团聚体稳定性的评价指标中,DR0.25、WSAR、MWD与GMD之间相互呈极显著正相关,且均与PAD呈极显著负相关。该研究结果可为黄土区露天煤矿土地复垦及土壤重构提供一定依据。     

新生水土流失对汶川震区土壤水分入渗的影响

【目的】研究新生水土流失对汶川震区土壤水分入渗的影响。【方法】采用环刀法,分层次取样,研究草坡河小流域4种震后不同恢复类型样地的新生水土流失对土壤入渗的影响。【结果】在新生水土流失的作用下,地表裸露样地、自然恢复样地和人工种植样地的土壤容重、土壤孔隙和持水能力较对照样地（完全未遭地震破坏）差。土壤初渗率、稳渗率、平均入渗速率和75 min渗透总量在4种处理样地均表现为对照样地＞人工种植样地＞自然恢复样地＞地表裸露样地。土壤入渗性能与非毛管孔隙度、总孔隙度呈极显著或显著正相关,与土壤容重极显著或显著负相关,与毛管孔隙度的关系不显著。运用综合判断值（F）评价震后不同恢复类型样地的土壤入渗性能优劣,表现为对照样地（1.2569）＞人工种植样地（-0.2252）＞自然恢复样地（-0.4578）＞地表裸露样地（-0.5738）;回归分析表明：通用经验模型和Horton模型的拟合效果较好,比较适合于地震区域土壤入渗特征的模型,Kostiakov模型次之,Philip模型最差。【结论】新生水土流失对土壤水分入渗存在影响,汶川震区对照样地的土壤容重1 g•cm-3左右,土壤总孔隙度50%左右,非毛管孔隙度20%-40%,土壤入渗性能最好。通过自然恢复和人工种植植被等措施可以调控土壤容重和土壤孔隙状况,增强土壤的持水能力,提高土壤水分入渗性能,从而有效地减少地表径流和防止水土流失。     

白龙江上游不同演替阶段森林土壤入渗和持水特征

土壤入渗和持水性能对森林生态水文有着重要影响。为了解白龙江上游不同演替阶段森林土壤入渗特征和持水性能,在室内采用双环刀法对该地区土壤进行研究,测量土壤容重、孔隙度、持水量、渗透速率、根系含量等指标。结果表明:1)不同演替阶段森林土壤的容重、持水量、孔隙度的变化比较明显,并随着土层深度的增加土壤容重与持水量、孔隙度呈反比关系;2)土壤入渗速率在不同土层上各有差异,但总体有初渗速率＞平均渗透速率＞稳定入渗速率的趋势。在0~10 cm土层灌丛的渗透性能好,10~40 cm红桦林渗透性能优于其他林分;3)Kostiakov模型对不同植被类型不同土层的土壤入渗拟合的精度相对较高,尤其是对灌丛的拟合,是描述本研究区灌丛地土壤入渗特征最好的模型;4)植物粗根与土壤入渗呈负相关关系,与毛管持水量呈正相关关系,细根和中根与土壤入渗呈正相关关系,中根与毛管持水量呈负相关关系。     

长武塬边坡不同植被下土壤团聚体及入渗特征

黄土塬塬坡的水土流失一直是一个重要热点问题而得到广泛关注。本文以长武塬边坡的刺槐、侧柏和草地3种植被类型为研究对象,于2016年5月测定了3类样地0~30 cm土壤的水稳性团聚体组成、有机碳含量(SOC)及土壤稳定入渗率(SIR)等土壤物理性质,探讨不同植被类型下土壤团聚体和入渗特征的差异性。结果表明:刺槐林地表层0~30 cm土壤水稳性团聚体的平均质量直径(MWD)、分形维数(D)、SOC及SIR的测定结果为:2.63 mm、2.60、5.62 g/kg和10.40 mm/min;侧柏林地分别为3.67 mm、2.60、4.87 g/kg和5.41 mm/min;草地分别为2.44 mm、2.58、6.07 g/kg和12.45 mm/min。结果表明:草地和刺槐林地的土壤结构性状相对优良,SOC高且入渗能力强,有利于长武塬边坡地区的水土保持,侧柏林地虽具有一定的大团聚体塑造能力,但其土壤SOC和入渗能力相对较低,不利于降水的就地入渗。因此,建议适度种植常绿性(侧柏)树种,合理配置该地区退耕还林还草植被类型。      

黄土丘陵区不同退耕模式对土壤物理性状影响研究—以甘肃定西市为例

甘肃定西全面实施退耕还林近10年来,取得了显著的成效。本文以退耕还林重点地区定西市安定区为例,通过采集、实地调查取样和实验室分析,对比研究了不同退耕植被类型地与对照地（农田和天然草地）的土壤物理性状的变化情况。包括土壤的含水量、容重、土壤孔隙度、土壤水稳性团聚体结构。研究结果表明：天然草地和柽柳的含水量最高,分别为13.44%和13.52%。农田和山杏的含水量最低为8.01%和8.2%。0～60cm不同土层中柠条的容重最小且变化不大,农田的上下变化最大。在20～60cm退耕还林地的孔隙度均高于天然草地和农田,天然草地和农田非毛管孔隙度小且上下变化大,不利于土壤入渗。刺槐、柠条、柽柳的水稳性团聚体的含量最多,分别是农田的3.4、2.8和2.4倍。退耕还林以后,林地的土壤物理性状得到明显的改善,与农田和天然草地相比,刺槐,柠条的改良效果最好。因此对退耕还林地区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。     

南疆滴灌棉田休闲期土壤入渗特性研究

【目的】南疆塔里木盆地是生态环境极其脆弱的极端干旱内陆河流域,是中国主要优质棉生产基地,覆膜及滴灌等节水灌溉技术的发展缓解了棉花生育期水资源短缺矛盾,但冬春灌定额较高。探索膜下滴灌棉田不同地表覆盖模式和冬灌定额对春季休闲期土壤入渗特性的影响,为合理确定春灌定额和提高灌水效率提供依据。【方法】利用双环定水头土壤入渗仪进行土壤入渗试验,设计灌溉方式为冬灌定额200 mm和免冬灌两种;地表覆盖方式分为裸地（冬灌前拔掉棉秆、揭去残膜）、留秆（冬灌时棉秆不拔除,棉秆及残膜留在地里）和玉米秸秆覆盖（冬灌后在留秆棉田覆盖长度5-10 cm、厚度5 cm的玉米秸秆）3种,合计6个处理。比较各处理土壤入渗特性、模型模拟土壤入渗过程、分析土壤入渗影响因素。【结果】冬灌可降低土壤初始入渗速率、稳定入渗率和累计入渗量,冬灌裸地、留秆和秸秆覆盖初始入渗率比免冬灌裸地、留秆和秸秆覆盖减少22.51%、21.49%和12.94%;稳定入渗率分别减少75.86%、27.27%和42.86%;累计入渗量分别减少61.98%、22.18%和29.31%,（免）冬灌秸秆覆盖初始入渗率比裸地和留秆分别减少14.74%、15.20%和4.20%、5.96%;（免）冬灌稳定入渗速率和累计入渗量为裸地＞秸秆覆盖＞留杆处理,稳定入渗率（免）冬灌裸地分别是秸秆覆盖和留秆的2.96、4.39倍和1.25、1.46倍,累计入渗量免冬灌裸地最大,为免冬灌秸秆覆盖的2.13倍、免冬灌留秆的2.39倍、冬灌裸地2.63倍、冬灌秸秆覆盖3.01倍和冬灌留秆3.07倍。免冬灌裸地入渗速率衰减速度最慢,冬灌裸地入渗速率衰减速度最快。通过对决定系数和均方根误差的分析,通用经验模型和 Kostiakov模型能较好模拟各处理土壤入渗过程,Horton模型次之,Philip模型拟合较差。相关分析表明,土壤初始入渗率、稳定入渗率和累计入渗量与土壤初始含水量和土壤干容重成负相关关系,而与土壤温度和土壤总孔隙度成正相关关系。土壤浅层初始含水量较深层初始含水量对土壤入渗参数影响明显。初始入渗率与0-10 cm土壤初始含水量、土壤温度、土壤容重、土壤孔隙度成显著相关关系,稳定入渗率和累计入渗量与0-10 cm土壤初始含水量、土壤容重、土壤孔隙度成显著相关关系。【结论】南疆滴灌棉田冬季休闲期通过地表覆盖和灌水可降低春季土壤入渗性能,有利于减少春季灌水定额,提高灌水效率。     

刺槐人工林抚育间伐试验研究

[目的]研究抚育间伐对刺槐人工林的影响。[方法]以林木分级为基础,以弱度、中度、强度和对照4种间伐强度对刺槐中龄林进行间伐试验。[结果]结果表明,抚育间伐可明显提高林木直径生长量、材积生长量和林分叶面积,但对林木高生长影响不大。[结论]该研究为人工林抚育间伐提供科学依据。