梭梭林下土壤结皮发育对降水入渗动态的影响

研究梭梭林下土壤结皮发育对降水入渗、土壤水分动态的影响，旨在掌握梭梭林地管理和促进林下植被发育的关键技术。结果表明:1）土壤结皮发育对各层土壤含水率的变化具有显著影响（P<0.05），0~0.5 cm土层土壤含水率的变化随土壤结皮发育逐渐增大，而其余土层逐渐减小。随土壤深度增加，无结皮沙地（NSC）和物理结皮沙地(PSC)土壤含水率先增加后减小，生物结皮沙地(BSC)逐渐减小。2）土壤结皮发育对林下土壤水分动态产生显著影响（P<0.05），随着土壤结皮的发育，0~0.5 cm土层土壤水分波动幅度逐渐增强，而其余土层则逐渐减弱，表现为NSC>PSC>BSC。NSC和PSC样地水分波动频度较大，BSC样地没有明显的波动。3）高强度降水下(区间降水39 mm)，三者降水的入渗强度和入渗深度较大，而中（区间降水19 mm）、轻（区间降水8 mm）强度降水下，NSC和PSC样地产生轻微的浅层入渗，BSC样地保持在稳定的水平，表现为NSC>PSC>BSC，可知梭梭林下土壤结皮发育对降水的截留作用逐渐增强，限制了降水的入渗，但在稳定深层土壤水分和限制深层土壤蒸发方面具有积极的作用。     

生物结皮层覆盖对风沙土水分蒸发特征的影响

生物结皮作为流动沙丘固定的明显标志,潜在性地影响着风沙土水文的变化特征.本文研究结果表明:生物结皮覆盖直接影响着水分的再分配过程;不同类型生物结皮对土壤自然含水状况和降水再分配的影响不同.生物结皮覆盖对0cm-5cm土层的土壤自然含水量具有一定的保护作用.同时,研究表明,随着土层深度的增加,3种覆盖状态下,土壤自然含水量则朝着不同的趋势发展.沙土表层不同覆盖方式和降水条件不同时,生物结皮层覆盖均不能有效的阻止水分的蒸发过程,并因生物结皮类型的差异,表现出不同的变化趋势.     

封育对半干旱区沙化草地群落特征的影响

选取宁夏盐池封育5、10、20年及未封育(对照)的沙化草地,采用样线和样方结合法进行野外植被调查,运用重要值、Levins生态位宽度指数和Pianka生态位重叠指数进行分析,以揭示不同封育年限沙化草地群落中种群生态位格局。结果表明,不同围封年限研究区群落组成均以多年生草本或半灌木为主,而未封育区以1年生草本植物为主。生态位宽度较大的物种之间具有较高的生态位重叠,而生态位重叠最大值却均出现在低生态位宽度物种之间,说明研究区植物的生态位宽度和重叠并不存在直接的线性相关关系。封育5、10 年区通过围栏封育促进植被恢复效果明显,而封育20 年区群落数量特征值出现下降趋势,这与土壤结皮的影响密切相关。结皮试验表明,结皮盖度分别与植被盖度、土壤入渗深度呈显著负相关性,封育20 年区结皮盖度、厚度远高于其他封育年限区,生物结皮的存在不仅阻碍外部有效降水入渗,也阻碍内部土壤水分向深层渗透,这使得适应干旱环境的深根系半灌木植物生长稀疏,而促进浅根系沙生植物占据较大的生存空间;生物结皮与其周边植物争水争肥,相互争夺生存空间,同时致密的生物结皮不利于出苗,从而抑制植物生长。长期的竞争排除等生态过程作用使得种群之间演替产生了某种程度的生态位分离,群落结构特征出现波动,建议适当人为干扰以促进植物生长。      

中亚热带不同演替森林群落林地土壤渗透性特征

以滇中磨盘山演替初期云南松林、演替中期云南松阔叶树混交林和演替顶级常绿阔叶林为研究对象，利用定水头法和原状土柱水分穿透试验，分析土壤水分入渗差异及影响因子。结果表明：3种不同演替群落土壤平均入渗速率，从大到小依次为演替顶级、演替中期、演替初期，演替顶级林地土壤入渗能力最强；不同群落各入渗参数变化显著(P<0.05);同一演替群落，上层土壤渗透能力较深层土壤强。入渗过程模型拟合得，Horton模型对研究区森林土壤入渗过程拟合精度最高，为0.991,更适于描述土壤水分入渗过程；通径分析显示，土壤质地、有机质质量分数及根长密度对土壤水分入渗影响显著(P<0.05);弹性系数和边际量效应系数表明，土壤有机质、全氮、水解性氮质量分数和根长密度对土壤的入渗性能影响系数最大。土壤渗透性与有机质、全氮、水解性氮质量分数、植被根长密度、根质量密度等显著相关(P<0.05),有机质、全氮和水解性氮质量分数越高，植被根系分布越广，土壤质量越好，土壤孔隙连通性越佳，土壤水分下渗越快。     

黄土高原风蚀水蚀交错区农田生物结皮对土壤渗透性的影响

为了明确黄土高原风蚀水蚀交错区农田生物结皮的分布状况及其对土壤渗透性的影响，本文以该区农田（春玉米）土壤自然发育的生物结皮为对象，通过野外调查，探索了该区农田生物结皮盖度及组成。并在此基础上，以裸土为对照，采用环刀法和双环法测定了土壤水分入渗参数，研究了农田藻结皮及藓结皮对土壤渗透性的影响。结果表明：风蚀水蚀交错区水浇地和旱地中均有生物结皮分布，平均盖度为42.11%，其中藻结皮盖度为33.74%，藓结皮盖度为8.37%。生物结皮显著降低了农田土壤饱和导水率，与裸土相比，藓结皮和藻结皮覆盖下土壤0~5 cm土层土壤饱和导水率分别降低55.14%和23.54%；藓结皮使土壤的稳定入渗速率、平均入渗速率及累积入渗量分别显著降低了51.11%、47.71%和46.50%，藻结皮使土壤的稳定入渗速率、平均入渗速率及累积入渗量分别降低了 25.56%、21.10%和 20.91%，但与裸土差异不显著。藓结皮的形成能够降低农田土壤砂粒含量，提高土壤黏粒含量，进而降低农田土壤渗透性。综上，生物结皮的形成导致了农田土壤渗透性的降低，这可能会进一步影响农作物对土壤水分的有效利用。     

梭梭林下土壤结皮对土壤水分空间分布格局的影响

为了解土壤结皮对土壤水分空间分布格局的影响过程,以梭梭林下不同类型结皮下样地土壤水分为研究对象,采用分层取样的方法,分别对无结皮(NSC)、物理结皮(PSC)和生物结皮(BSC)样地0～0.5、0.5～10、10～20、20～40、40～60 cm土层的土壤进行采集,并对各层土壤含水量进行测定,分析对比2种结皮发育对土壤水分分布格局的影响作用。结果表明:1)物理结皮与无结皮样地各层土壤含水量变化趋势基本一致,0～20 cm土层的土壤含水量季节性变化幅度都较大,但略低于无结皮样地。而20～60 cm土层的变化幅度较小,无结皮样地长期保持在1.0%～1.3%,物理结皮样地长期保持在0.6%～1.1%之间,显著无结皮样地(P0.05),深层土壤渐趋干化。2)生物结皮样地只有0～10 cm土层的变化幅度较大,而10～60 cm土层的变化幅度都较小,长期维持在0.4%～0.8%,土壤严重趋于干化。3)由于生物结皮对入渗水分的截留和阻碍作用,0～0.5 cm土层的土壤含水量显著高于无结皮和物理结皮样地(P0.05);而0.5～20 cm土层显著低于无结皮和物理结皮样地(P0.05);同时,20～60 cm土层略物理结皮样地,且显著无结皮样地(P0.05)。由此可见,相对于无结皮样地,物理结皮和生物结皮的覆盖不同程度地影响着土壤水分的空间分布格局,二者的存在不利于水分入渗,并使深层土壤渐趋干化。     

生物土壤结皮对毛乌素沙地油蒿群落土壤水分的影响

为进一步探究毛乌素沙地油蒿群落内结皮对土壤水分的影响，研究了结皮(地衣结皮和苔藓结皮)未受干扰和移除处理下的土壤水分入渗、蒸发及含水量状况。结果显示:1)两种结皮均对土壤水分入渗具有抑制作用，移除两种结皮后，土壤水分初渗速率、稳渗速率以及累积入渗量均显著增大(P < 0.05)；2)结皮对土壤蒸发的影响与结皮类型及蒸发阶段有关，地衣结皮对整个蒸发过程中日蒸发量及蒸发总量无显著影响(P>0.05)，而苔藓结皮对土壤日蒸发量的影响在模拟蒸发前期表现为抑制(第1~5天)，后期表现为促进(第6~15天)，但对总蒸发量的影响不显著(P>0.05)；3)总体来看，地衣结皮覆盖区0~40cm土层含水量高于地衣结皮移除区，而苔藓样地规律则相反。从不同土层来看，相比于移除结皮，地衣结皮覆盖区40cm深度以上各层土壤含水量均较高，苔藓结皮覆盖区土壤含水量在5和10cm深度较高，20和40cm较低。研究结果表明，地衣结皮提高了油蒿群落土壤水分有效性，应对其进行保护；苔藓结皮降低了油蒿种群土壤水分有效性，却提高了浅根系草本土壤水分有效性，这是驱动油蒿群落演替的重要因素之一。研究在为毛乌素沙地油蒿群落提供水分管理依据的同时，也从土壤水分方面为该群落的演替提供一定解释。      

黄土高原生物结皮覆盖对土壤积水入渗特征的影响及其模型模拟

【目的】探讨生物结皮层覆盖后对土壤水分入渗特征的影响。【方法】于2018年7-8月,以位于陕北黄土高原神木市六道沟小流域的生物结皮覆盖的黄绵土和风沙土为研究对象,以相邻的无结皮黄绵土和风沙土为对照(距离在10 m以内),采用双环法和土柱法分别对其水分入渗特征进行测定,计算饱和导水率(K_s)、土壤水分入渗速率及土壤水分入渗参数(稳定入渗速率、平均入渗速率和累积入渗量),并采用Philip模型、Kostiakov模型和Horton模型对水分入渗过程进行模拟。【结果】(1)无论是黄绵土还是风沙土,生物结皮均能降低不同土层土壤的K_s,且生物结皮对黄绵土的影响高于风沙土。在0～20 cm土层,与无结皮对照相比,生物结皮覆盖的黄绵土和风沙土上K_s平均分别下降了42.1%和25.6%。(2)基于双环法和土柱法的测定结果显示,在积水入渗条件下,生物结皮覆盖黄绵土的稳定入渗速率(0.29～0.55 mm/min)、平均入渗速率(0.57～0.58 mm/min)和累积入渗量(3.63～3.69 cm)与无结皮黄绵土相比分别减少了27.5%～45.0%,32.6%～58.4%和31.8%～61.0%;生物结皮覆盖风沙土的稳定入渗速率(3.30～4.13 mm/min)、平均入渗速率(3.06～4.25 mm/min)和累积入渗量(19.22～26.76 cm)与无结皮风沙土相比分别减少了2.4%～11.3%,1.6%～27.8%和5.5%～26.3%,且基于双环法测定的土壤水分入渗参数整体上略高于土柱法。相对黄绵土,生物结皮对风沙土水分入渗参数的影响较小。(3)不同模型的模拟结果表明,Horton模型对生物结皮覆盖土壤水分入渗过程的拟合效果整体优于Philip模型和Kostiakov模型。【结论】生物结皮层的覆盖降低了0～20 cm土层的渗透性,土壤水分入渗过程可以使用Horton模型进行拟合。     

浅谈毛乌素沙地生物土壤结皮发育特征研究进展

本文简要综述了毛乌素沙地生物土壤结皮水分入渗、光合和呼吸特征及演替特征等研究进展,探究砒砂岩与沙复配成土造田技术对毛乌素沙地生物结皮发育的影响,认为沙化土地黏粒含量的提升对沙地生物结皮的扩殖将起到明显的促进作用,同时建议进一步开展关于砒砂岩与沙复配后沙地生物结皮的发育及演替特征研究工作。     

油蒿与臭柏沙地生物结皮对土壤理化性质的影响

根据沙地固定情况和生物结皮发育程度选取油蒿(Artemisia ordosica)群落中半固定沙地初期阶段发育的生物结皮(SF-E)、半固定沙地较厚的生物结皮(SF-L)、新固定沙地生物结皮(NF)、中期固定沙地生物结皮(MF)、老固定沙地生物结皮(OF)和苔藓结皮(MOSS)6种类型生物结皮和臭柏(Sabina vulgaris)群落中丘间地(IV)和丘顶(TV)2种生物结皮,比较了不同类型生物结皮对土壤理化性质的影响。结果表明:不同类型生物结皮表层土壤有机质、总N及土壤粒度组成存在差异。随着生物结皮从MS—SF-E—SF-L—NF—MF(MOSS)—OF—IV—TV的发育,表层土壤有机质、总N及粉粒质量分数呈现递增的趋势,而土壤粗砂粒质量分数随生物结皮的发育而递减;表层土壤富集的养分及细颗粒组分有向下位移的现象,导致表层下10 cm处土壤养分质量分数及颗粒组成也随生物结皮的发育程度而发生与表层土壤趋势相同的变化。总之,生物结皮的发育能显著增加表层土壤有机质、总N及土壤细颗粒成分。     

库布齐沙地人工生物结皮区植被恢复状况

[目的]调查库布齐沙地人工生物结皮区高等植被恢复状况,揭示人工生物结皮形成后高等植被群落演替过程。[方法]采用样方法对不同接种年份的人工生物结皮区高等植被的种类、数量、盖度进行系统全面的调查。[结果]共发现42种高等植物,分属于31属10科,优势种为油蒿、沙蓬、绳虫实、猪毛蒿、羊草、披碱草。随着人工生物结皮发育演替时间的延长,高等植被的种类、数量、盖度、生物量、物种多样性和均匀度也逐渐增大。[结论]在人工结皮区,高等植被群落的演替顺序为油蒿、沙蓬、猪毛蒿、羊草群落。     

金沙江干热河谷植被恢复探讨

从气候、土壤蓄水能力及植被演化历史等方面论述金沙江干热河谷植被恢复的基本原则、途径及方向.分析认为:金沙江干热河谷目前的植被状况是该区气候变迁的结果,但人为干扰加速了植被的逆向演替进程;旱季水热的非同步性是植被恢复困难的根本原因;微生境的气候差异,特别是旱季蒸发量的差异是影响植被状况的外在因素,但旱季土壤中的有效水贮量和消耗速度是决定因素;所有节水技术必须以提高旱季土层的有效水数量为核心,如改善土壤的结构、提高土壤水源涵养能力、增加土壤入渗能力、减少土壤蒸发;该区的植被恢复方向应以形成稳定的植被群落为目标,并以近自然林为参照,采取"适度"造林和合理的节水技术,以提高植被恢复成效.     

海南岛桉树林林下植物多样性与环境因子相关性初探

根据野外样方样地调查数据,通过单因子相关分析,探讨了海南岛桉树林林下植物多样性与年降水量、土壤含水量及土壤速效养分N、P、K含量的相关性。结果表明,林下木本植物的多样性指数H′、D与年降水量、土壤含水量、土壤速效N及有效P含量显著或极显著相关,但草本植物的多样性指数H′、D与这些因子均无显著相关关系。此种差异,可能是桉树林内灌木发育良好,限制了林下草本的生长所造成的,或是桉树林林下植被演替所处阶段使然。     

毛乌素沙地南缘沙丘生物结皮对凝结水形成和蒸发的影响

在水分极度匮乏的荒漠生态系统,凝结水是除降雨之外最重要的水分来源之一,它对荒漠生态系统结构、功能和过程的维持产生重要的影响。为探明半干旱沙区生物结皮表面的凝结水形成和蒸发特征,采用自制的微型蒸渗计(直径7 cm、高5 cm的PVC管)实验观测了不同类型地表(裸沙、浅灰色藻类结皮、黑褐色藻类结皮和苔藓结皮)对凝结水形成和蒸发的影响。结果表明:(1)观测期间共有20次凝结水形成记录,除降雨天气外,几乎每天都能观测到水分凝结现象;(2)不同类型地表凝结水总量依次为(1.998±0.075),(2.326±0.083),(2.790±0.058)和(3.416±0.068) mm,生物结皮表面的凝结水总量显著大于裸沙(P < 0.05);随生物结皮的发育,不同类型生物结皮表面的凝结水总量呈增加的趋势,凝结水总量之间差异显著(P < 0.05);观测期间不同类型地表日平均凝结水量依次为(0.100±0.003),(0.116±0.004),(0.140±0.002)和(0.171± 0.003) mm,不同类型地表日平均凝结水量之间差异极显著(P < 0.01);(3)凝结水形成过程的观测结果显示,凝结水19:00开始形成,23:00-凌晨1:00形成不明显,1:00-7:00继续形成,除浅灰色藻类结皮外,太阳升出后在黑褐色藻类结皮和苔藓结皮表面继续形成少量的凝结水;凝结水7:30开始蒸发,10:30到11:00之间结束蒸发,凝结水在裸沙和浅灰色藻类结皮中的保持时间显著大于黑褐色藻类结皮和苔藓结皮中的保持时间(P < 0.05);(4)凝结水的形成受大气温度、地表温度、空气相对湿度和大气地表温度差等气象因素的影响,但其形成过程不与某一个气象因素呈简单的线性关系。     

降水与土壤含水量关系分析

[目的]了解土壤含水量与降水的关系,为防涝抗旱提供依据.[方法]对濉溪县2011-2012年逐日土壤含水量时空变化及其与降水量的关系进行相关分析.[结果]0～60 cm土壤含水量与深度二次曲线相关,低点随含水量增加而下移;20～30、60～100 cm土层含水量与月度二次曲线相关.入渗深度与过程降水量、雨前表土层含水量正相关,入渗速度与雨前表土层含水量负相关,雨后耕层含水量与入渗深度正相关.雨后表土层含水量及变化与雨前表土层含水量和降水量对数正相关,雨后10～20 cm土层含水量及变化与雨前10～20 cm土层含水量和降水量正相关.[结论]濉溪县常年降水量略有不足,要补充灌溉,抓住有利时机实施人工增雨作业.     

表层掺黏土对砂壤土水分入渗的影响

[目的]针对我国北方砂壤土水分利用效率低的特点,通过室内模拟试验研究了砂壤土表层添加不同黏粒量对砂壤土湿润锋进程、累计入渗量、土壤剖面含水率的影响,分析了土壤中黏粒添加量对砂壤土水分运动影响和机制,旨在为砂壤土工程改良提供理论依据和实践指导.[方法]通过室内土柱模拟试验,设置常规对照（CK）以及2％、5％、10％和20％4个掺黏量,定水头条件下研究不同掺黏量对砂壤土水分入渗特征的影响.[结果]砂壤土表层掺黏后,显著减小了湿润锋进程.随着土壤表层掺黏量的增加,湿润锋下移速率、入渗速率逐渐减慢,累计入渗量减少.湿润锋、累计入渗量与时间之间符合幂函数关系.[结论]在入渗过程中,土壤表层掺黏能显著增加土壤对外界水分的蓄积量,提高土壤的储水量.     

卫生填埋场自然植被恢复调查研究

对北京市六里屯卫生填埋场的自然植被恢复进行研究,结果表明,从表层到60cm深度处土壤的理化性质没有发生大的改变,而在60cm以下土壤理化性质发生突跃,有机质含量由11g/kg上升到16g/kg,随着深度的增加土壤污染加剧。对该场的植被调查显示,经过2年的自然恢复,该场共有18科32种植物,以草本植物为主,经过120cm以上最终覆土的覆盖,垃圾场的特殊环境几乎对植被的生长没有影响,可以考虑对该场进行人工的植被恢复。