基于水分变化的沙地樟子松人工林土壤分层特征

研究了章古台地区沙地樟子松人工林不同林龄(10a,20a,35a,50a,60a)不同深度(20cm,40cm,60cm,80cm,100cm,120cm,140cm,160cm,180cm)的土壤含水量变化的分层特征。结果表明:沙地樟子松人工林地各土壤层次水分含量随林龄的不同表现各异。依据土壤含水量的不同将沙地樟子松人工林地土壤层次分为3层,即表层、根系层和稳定层,各林龄的层次分别为:10a林龄林地无明显表层,100cm土层以上为根系层,120cm土层以下为稳定层;20a林龄林地40cm以上为表层,60-140cm为根系层,160cm以下为稳定层;35a林龄林地40cm土层以上为表层,60-100cm为根系层,120cm以下为稳定层;50a林龄林地40cm以上为表层,60-120cm为根系层,140cm以下为稳定层;60a林龄林地40cm以上为表层,60-100cm为根系层,120cm以下为稳定层。     

植被类型对生长季黄土区土壤含水量的影响

黄土区植被稀少且干旱缺水,土壤干层是该区林草植被过度耗水导致水分负平衡的一种特殊水文现象。本试验对比了岢岚县的2种植被类型在4-10月的0-600 cm深度土壤水分状况,并得出以下结论:土壤含水量的变化范围为撂荒地>油松-小叶杨混交林,分别为8.65%-18.25%,8.21%-14.60%;油松-小叶杨混交林在570-600 cm、撂荒地在0-20 cm深度处均出现中度干层,不存在轻度干层及重度干层;平均土壤含水量大小同样为撂荒地>油松-小叶杨混交林,分别为(14.85±3.53)%,(11.55±2.72)%;土壤含水量与土壤深度的曲线拟合呈线性关系,相关方程为y=0.024x+12.426,总体上土壤含水量随土壤深度呈现增加趋势;土壤含水量与采样月份、植被类型、土壤深度均呈极显著正相关(P<0.01)。     

宁夏盐池沙地不同密度人工柠条林土壤水分时空变化分析

对宁夏盐池退化沙地不同密度的人工柠条林地的土壤水分时空特征进行分析。结果表明:1)林下土壤体积含水量随着深度的增加呈先增大后降低的趋势,在垂直剖面上可分为土壤水分速变层(0-20cm)、活跃层(20-80cm)、相对稳定层(80-100cm);2)土壤水分季节动态变化可划分为:积累期(4-5月);消耗期(6-9月);稳定期(10月至次年4月)3个时期;3)土壤体积含水量随人工林密度增加呈下降趋势,2490丛/hm2和1665丛/hm2可作为该区人工柠条林调控密度的参考依据。     

高寒沙区典型人工林土壤水分空间分布特征研究

揭示生长阶段以及土壤深度对于中间锦鸡儿(Caragana intermedia)人工林土壤水分分布的影响,对于解决植被的经营与巩固、重建与恢复等方面都具有重要意义。利用ECH2O土壤含水量监测系统对不同深度(10cm、20cm、30cm、40cm、60cm、90cm、120cm、150cm)不同生长阶段(3a、5a、16a、30a)中间锦鸡儿人工林土壤水分进行连续监测,检验土壤层次之间的差异显著性和相关性并进行空间插值,分析不同深度的土壤水分的分布状况。测定期间,3a、5a、16a、30a不同深度的VWC均值分别在15. 50-38. 25%、16. 00-42. 38%、15. 15-38. 09%、18. 28-42. 05%之间。四个不同生长阶段的人工林中,10cm和20cm表现为中等变异性,60cm以下深层土壤的VWC表现为弱变异性。不同深度的土壤水分都具有显著差异性和相关性。垂直分布上,土壤水分表现为增大-减小-再增大的总体趋势,各层深度都具有显著的差异性和相关性,且相关性随着距离的增大而减小。土壤水分的变异性随着深度的增加而减小,表层土壤一般表现为中等变异,深层土壤一般表现为弱变异性。3a的土壤水分在垂直方向上波动性最大,30a最小。水平空间上,土壤表层水分随着林龄的增加而增加,而土壤深层深度随着深度的增加而减小。     

柠条林地土壤酶活性特征研究

对固原县上黄试区柠条林地土壤酶(脲酶,碱性磷酸酶,蔗糖酶) 的活性进行测试分析,分析比较不同坡向、不同坡位、不同林龄和不同剖面深度条件下酶活性的变化.结果表明:坡向对土壤酶活性的影响不显著;坡位对土壤酶的活性有明显的影响,坡上部酶活性普遍高于坡下部,坡中部酶活性波动较大;土壤酶活性随林龄的增大而提高,10年生柠条林地平均脲酶、蔗糖酶和磷酸酶的活性分别仅为20年生柠条林地相应酶活性的59.0%、41.1%和52.9%;土壤酶活性随土壤剖面深度的增加而降低,20年生柠条20～40 cm、40～60 cm和60～80 cm土层的脲酶活性分别比0～20 cm表层土脲酶活性下降25.7%、61.3%和81.4%;碱性磷酸酶与蔗糖酶在有机质腐殖化过程中具有协同反应,关系密切.     

章古台沙地不同林龄樟子松人工林土壤水分研究

首次以章古台地区林龄为10a、20a、35a、50a和60a的樟子松人工林作为研究对象,以荒草地为对照,利用便携式土壤剖面水分速测仪分别对0-200cm土层的水分含量进行了测定并采用SPSS16.0分析。结果表明:在整个生长季节,林分密度分别为883、850、400、267、400株/hm2的10a、20a、35a、50a、60a的沙地樟子松人工林的土壤平均含水量表现为10a生林分的最低,50a生林分的最高;在垂直变化上,浅层土壤水分高,10a、20a和35a的樟子松林地随着土层深度的增加含水量明显下降,50a和60a的樟子松林地土壤水分变化幅度小;不同林龄之间的表层土壤含水量除35a与60a生有显著差异外,其余林龄间差异均不显著;根系层土壤含水量,10a与60a生差异性显著,其它差异不显著;土壤底层含水量,除20a和60a樟子松林土壤底层含水量差异不显著,其余林龄的樟子松林底层含水量均两两差异极显著,通过合理的密度调节可以使林地土壤水分保持稳定。     

毛乌素沙地樟子松人工林土壤微生物数量变化

对毛乌素沙地榆林沙区樟子松人工固沙林地土壤微生物进行测定和分析,结果表明:不同林龄樟子松林地细菌、放线菌和真菌数量差异显著,细菌和真菌数量随林龄增大不断增加;放线菌数量在流沙地(CK)、7～23a生林地这一时期内随着林龄增大显著增加,23a生林地达到最大值,31 a生林地出现明显回落.三大微生物均随土层深度加深而减少,在沙丘部位的分布表现为:丘间地＞背风坡＞迎风坡＞丘顶.在流沙地上栽植樟子松人工林后,土壤微生物数量增加,土壤肥力水平提高.     

毛乌素沙地南缘不同林龄人工柠条林土壤渗透性研究

为了探讨不同林龄人工柠条林对土壤渗透性能的影响,以天然草地为对照,以土壤初渗速率,稳渗速率,平均渗透速率和渗透总量表征土壤渗透性,运用主成分分析及散点聚类法对毛乌素沙地南缘不同林龄人工柠条(Caragana korshinkii)林地土壤渗透性进行了研究。结果表明:不同林龄人工柠条林地土壤渗透性能大小依次为:15a>24a>36a>天然草地(CK)。即随着人工柠条林林龄的增加,其土壤渗透性能力逐渐减弱,对照天然草地的土壤渗透能力最小。不同林龄人工柠条林地土壤入渗过程回归模拟结果表明:土壤水分入渗过程符合Kostiakov模型,相关系数在0.8003～0.9535之间,且F检验均达到极显著水平。Kostiakov模型是比较适用于干旱、半干旱区的人工柠条林地土壤入渗特征的模型。。     

六盘山半干旱区华北落叶松林土壤水分对降雨的响应

研究土壤水分对不同量级降雨的响应,探讨森林生态系统的土壤水分形成与消耗规律,可为我国干旱半干旱地区基于土壤水分承载力的森林植被建设和水土资源管理提供依据。在宁夏六盘山北侧半干旱区,利用气象站及土壤水势仪监测并分析了2010年生长季(5-10月)58次降水事件及华北落叶松林地根系分布层(0-60cm)各层土壤水分的响应过程。结果表明:华北落叶松林土壤水分变化与降水关系密切,土壤含水量峰型与降雨分布格局较为一致,月均土壤含水量(%)与月降水量(mm)呈极显著正相关(R=0.573,P<0.01)。不同深度处的土壤水分对降水量级的响应有差异,在小雨条件下,0-10cm土层的累计降水量响应阈值为7mm;在中雨条件下,0-10、10-20cm土层的累计降水量响应阈值为10和25mm;在大雨条件下,0-10、10-20、20-40cm土层的累计降水量响应阈值依次为8、22和36mm;在暴雨条件下,0-10、10-20、20-40、40-60cm土层的累计降水量响应阈值依次为12、29、37和63mm;随土层向深处,响应变幅呈减少趋势,对降水的响应滞后时间逐渐增加;在小雨和中雨条件下,侧向流不明显,但在大雨条件下侧向流趋势明显,最大为7.88mm。综上可知,土壤含水量的变化幅度随土层深度增加,各层次呈减小趋势,土壤含水量与降雨的同步性呈下降趋势且各层响应存在时间的滞后性。     

黄土高原坡面刺槐林土壤水分环境的研究

在测定黄土高原淳化、延安和米脂坡面刺槐林以及坡面农田不同深度土壤含水量的基础上,分析了坡面刺槐林土壤水分环境特点。结果表明:淳化、延安和米脂刺槐林地土壤水分含量较农地分别低8.5%、31.2%和34.2%;淳化土壤水分含量高于米脂坡面土壤水分含量,延安介于二者之间;坡面土壤水分含量随林分密度、林龄的增加而降低,同时阴坡土壤水分含量明显高于阳坡,在连续干旱时仅有表层0~40 cm土壤水分含量受降水影响呈现出一定的波动,而100~200 cm土壤水分呈现持续消耗,深层几乎不受季节的影响。     

山地不同树龄枣园土壤水分状况研究

为研究黄土高原梨枣林地土壤水分状况,利用TRIME管和洛阳铲对灌溉及雨养两种条件下不同种植年限(1 a、4 a、9 a、12 a)的梨枣林0~160 cm、0~700 cm范围深度内土壤水分状况进行监测研究。研究结果显示:随着树龄增长梨枣林地土壤水分储量下降;灌溉梨枣林与雨养梨枣林相比,其主根系层0~160 cm土壤水分储量较高;现有灌溉定额条件下,灌溉梨枣林地根区平均土壤水分满足度仍然相对较低;旱作梨枣林随树龄增大,土壤干层的分布深度和土壤干燥化强度趋于增加。     

科尔沁沙地不同林龄樟子松人工林土壤生态化学计量特征北大核心CSCD

以科尔沁沙地不同林龄（15 a、25 a、35 a和45 a）樟子松林为对象,研究其0-100 cm土层土壤有机碳、全氮和全磷含量及其生态化学计量特征,探讨土壤碳氮磷化学计量特征的垂直分布规律及随林龄的变化规律。结果表明：（1）4种林龄樟子松林土壤（0-20 cm土层）有机碳、全氮和全磷含量分别为7.34、0.39 g·kg^-1和0.19 g·kg^-1,均低于全国平均水平。（2）随着林龄的增加,有机碳含量、C/N和C/P均呈现增大的趋势;全氮和全磷含量呈现先增加后降低（45 a生林分显著降低）;而N/P的变化不显著。（3）随着土层的加深,有机碳和全氮含量的变化趋势基本一致,均呈现逐渐降低的趋势,但是各林分在0-20 cm土层中的有机碳和全氮含量均不足总含量的1/3;C/N和C/P呈现相反的变化趋势（C/N增加、C/P降低）;而全磷含量和N/P的垂直分布较为均匀,变化不大。综上所述,本研究区樟子松林土壤中的有机碳、全氮、全磷含量极为贫瘠,但樟子松人工林种植增加了土壤碳、氮、磷养分含量;各林龄樟子松林土壤同时受氮、磷养分的限制,但随土层加深受氮的限制更为显著。     

晋西北矿区、非矿区不同植被下土壤水分特征

晋西北地区是黄土高原及北方农牧交错带的重要组成部分,一方面,短缺的水资源本身难以保证矿业开发的大规模用水需求;另一方面,部分地区的含水层又因地下开采而遭受严重破损和污染,两者矛盾十分尖锐。为确定晋西北地区土壤干层深度,了解不同植被土壤的水分差异,评价采矿对土壤水分含量的影响,对矿区、非矿区3种植物种类0~600 cm土壤深度的水分含量变化进行研究。结果表明,矿区、非矿区土壤含水量为：柠条>小叶杨>沙棘;土壤干层深度为：小叶杨>沙棘>柠条;不同采样地点的平均土壤含水量为：矿区<非矿区;土壤含水量与采样地点、土壤深度呈极显著正相关（P<0.01）,与植物种类呈极显著负相关（P<0.01）。     

黄土高原南部小流域土壤水分时程变化的分层特征及其驱动机制

选取位于黄土高原南部的长武王东沟小流域为研究对象,通过对典型样地0～600 cm土壤剖面水分的长期连续测定,系统研究了王东沟小流域土壤水分年内、年际变化的分层特征以及驱动机制。结果表明,土壤水分剖面的时程变化有分层特征,与利用类型关系密切;王东沟小流域0～50 cm土层土壤水分季节变化剧烈,0～150 cm土壤含水量在雨季前（6月）降到最低;与雨季前相比,小麦地12月土壤水分恢复深度可达到460 cm ,而刺槐林地、苹果园和苜蓿地土壤水分恢复深度最大达到260 cm左右;就同一测点比较,2011年刺槐林地和苹果园300～600 cm土壤含水量较2003年减少,而2011年小麦地和荒草地300～600 cm土壤含水量较2003年有所增加。土地利用和地形地貌是驱动王东沟小流域土壤水分变化的主要因素,但是土地利用对深层土壤水分的影响更加显著。     

绿洲边缘土壤水分与有机质空间分布及变异特征

在黑河中游绿洲边缘由北向南选取的1 200 m × 250 m长方形沙漠、林地和耕地3种土地类型为研究区,利用经典统计学方法对其土壤水分与有机质空间分布及变异性进行研究。结果表明：由沙漠向耕地过渡,土壤水分与有机质含量上升,平均值变化幅度分别为9.36%和4.92 g·kg-1。在水平方向上,随着样带位置南移,0~200 cm土层土壤水分与有机质变异程度均表现为先增大后减小,且林地>耕地>沙漠。在垂直方向上,随土壤深度增加,土壤有机质变异性减弱,土壤含水量变异性在0~100 cm范围内增强,之后亦减弱。绿洲边缘土壤有机质含量对土壤水分影响显著,土壤含水量随有机质含量增加呈对数增长,适当增加有机质含量可以提高土壤蓄水能力。     

长武塬区不同土地利用条件下土壤水分深剖面分布特征比较

通过调查取样的方法对长武塬面不同土地利用条件下(作物地,果园,苜蓿地)土壤水分状况在0～600 cm范围深度内进行对比,结果显示:长武塬区小麦收获期,不同土地利用条件下土壤水分含量总体存在较大差异,其中春玉米地由于上年小麦收获后直到春玉米播种前土地休闲,土壤含水量显著高于其它土地利用方式.其它土地利用条件下土壤平均含水量相对较低,在0～300 cm的范围内含水量分布表现为果园>苜蓿地>小麦地.300 cm以下含水量表现为小麦地>果园>苜蓿地;同时,不同利用条件下土壤水分剖面低湿层的位置深度也不相同,小麦地土壤水分低湿层深度较果园地和多年苜蓿地浅,土壤水分剖面形态与分布特征受利用模式影响显著.     

科尔沁沙地不同林龄樟子松人工林土壤生态化学计量特征

以科尔沁沙地不同林龄(15 a、25 a、35 a和45 a)樟子松林为对象,研究其0~100 cm土层土壤有机碳、全氮和全磷含量及其生态化学计量特征,探讨土壤碳氮磷化学计量特征的垂直分布规律及随林龄的变化规律。结果表明:(1)4种林龄樟子松林土壤(0~20 cm土层)有机碳、全氮和全磷含量分别为7.34、0.39 g·kg~(-1)和0.19 g·kg~(-1),均低于全国平均水平。(2)随着林龄的增加,有机碳含量、C/N和C/P均呈现增大的趋势;全氮和全磷含量呈现先增加后降低(45 a生林分显著降低);而N/P的变化不显著。(3)随着土层的加深,有机碳和全氮含量的变化趋势基本一致,均呈现逐渐降低的趋势,但是各林分在0~20 cm土层中的有机碳和全氮含量均不足总含量的1/3;C/N和C/P呈现相反的变化趋势(C/N增加、C/P降低);而全磷含量和N/P的垂直分布较为均匀,变化不大。综上所述,本研究区樟子松林土壤中的有机碳、全氮、全磷含量极为贫瘠,但樟子松人工林种植增加了土壤碳、氮、磷养分含量;各林龄樟子松林土壤同时受氮、磷养分的限制,但随土层加深受氮的限制更为显著。     

短期增温下青藏高原多年冻土区植物生长季土壤水分的动态变化

以青藏高原腹地典型高寒草甸植被类型为研究对象，采用红外灯加热的方法模拟全球增温，并利用水分探头，于2012年植物生长季（5—9月）获取0~100 cm不同土层深度土壤水分含量数据，并分析其对增温的响应。结果表明：① 短期增温对高寒草甸土壤水分含量有提高作用，但增幅并不显著（P>0.05），平均提高2.85%。② 土壤水分含量随土层深度的增加呈现先减少后增加的趋势，在10~20 cm土层深度处降为最低值13.8%，在60~100 cm土层深度附近达到了20.57%的最高值；对照组5个月10~20 cm土层深度的土壤水分含量显著低于其他土层，而增温组0~20 cm土层深度的土壤含水量显著低于其他土层深度，表明增温对表层（0~10 cm）的土壤含水量影响较大，对深层土壤含水量的影响则较小，而且短期增温不会对土壤水分的垂直分布趋势产生影响。③ 土壤水分含量随时间的变化，在5—8月呈上升趋势，表明在青藏高原北麓河地区植物生长季，8月是其土壤水分含量最充足的月份，到了9月土壤中含水量开始降低，但5个土层深度降幅均不明显；增温组土壤水分含量随时间的变化趋势与对照组基本一致。     

狭叶锦鸡儿灌丛沙堆土壤水分和肥力的时空分布

通过对内蒙古高原草原区、荒漠草原区和荒漠区狭叶锦鸡儿(Caragana stenophylla)不同发育阶段灌丛沙堆土壤有机质、全氮、全磷、速效磷和水分的空间分布研究。结果发现:3种生境中,灌丛土壤水肥含量表现为:草原区荒漠草原区荒漠区。在草原区和荒漠草原区,狭叶锦鸡儿灌丛沙堆土壤全氮和全磷随土层加深(0~10 cm、10~20 cm、20~40 cm)呈逐渐增加趋势,而速效磷和水分相反;草原区灌丛沙堆土壤有机质富集于0~10 cm土层,荒漠草原区富集于20~40 cm土层。在荒漠区,灌丛对水分和大部分养分(除速效磷)的层间分布影响不大,而20~40 cm土层的速效磷含量逐渐减少。3种生境中狭叶锦鸡儿灌丛内的养分含量均高于灌丛外相同土层,且随着灌丛增大,这种趋势越来越明显;在草原区,随着狭叶锦鸡儿冠幅增大,灌丛土壤水分含量呈显著下降趋势,在荒漠草原区和荒漠区,灌丛土壤水分含量随着灌幅增大而增加。这说明狭叶锦鸡儿灌丛改变了土壤水分和肥力的空间分布,这种效应是在灌丛沙堆的发育过程中逐渐形成,并体现出来的。     

半干旱黄土丘陵区柠条林水分生产力和土壤干燥化效应模拟研究

建立固原半干旱丘陵区WinEPIC模型土壤数据库、气象效据库,修订柠条作物参数,验证模型的精度及在该区适应性,在此基础上对黄土高原丘陵区柠条林地水分生产力和9 m土层土壤有效含水量进行30 a长期动态模拟研究.结果表明,前10 a柠条生长主要依靠土壤储水和降水,水分生产潜力稳定且无水分胁迫,但已出现土壤干层;生长10 a以后随着柠条根系的下伸,土壤水分亏缺加剧,水分生产力随降水量变化呈波动性下降趋势.9m土层逐月土壤有效含水量均呈现明显的波动性降低趋势.模拟柠条生长初期(1～10 a)9 m土层土壤有效含水量以101.0 mm/a的速度递减,此后长期在较低水平上随降水量变化而波动.由此得出,固原丘陵区柠条水分持续利用的合理年限为10 a左右.