海南岛不同类型滨海林地禁伐后的植被与土壤养分变化

滨海防护林及半自然次生林禁伐后的植被结构、土壤养分特征的变化,是认识林地演替生态过程和盐碱地生态恢复的核心内容,对生物多样性保护和生态系统服务功能提升具有重要意义。本研究针对海南岛北部低海拔滨海地区1994年开始禁伐的人工林与次生林,采用典型样地法,比较研究3类人工林（大叶相思林、木麻黄林、桉树林）和邻近的次生林、混交林（对照）等5个森林类型的植被与土壤养分特征。结果表明:（1）5种森林群落内主要植被共计34科54属57种,次生林和混交林群落物种组成较其他纯林物种丰富,木麻黄林内无灌木生长,除次生林外,其他森林类型草本层物种最丰富;（2）5种森林的土壤皆呈酸性,桉树林、次生林和混交林的土壤有机质和全氮含量较高,但土壤有效磷含量显著低于木麻黄林和大叶相思林（P<0.05）;（3）混交林土壤速效钾最高为11.27 mg/kg,其他森林类型均很低甚至未检出;（4）次生林土壤有机质含量、混交林土壤速效钾含量与群落物种组成呈正相关;土壤全氮含量与树龄、树高等呈正相关。因此,土壤养分随着禁伐时间增长而增加;桉树林具有较高的有机质和氮含量,但木麻黄林和大叶相思林的磷含量较高,次生混交林则有着较高的钾含量。     

宁南黄土丘陵区旱作梯田水分利用率分析

依据在宁南黄土丘陵区半干旱气候地带梯田和坡地上进行的作物水分利用比较试验，分析了丰水年与欠水年和高肥与低肥条件下，作物的耗水量和水分利用率。结果表明，梯田丰水年与欠水年作物产量与水分利用率变化小，而坡地大。在高肥条件下，梯田作物耗水量为３２８．０ｍｍ，用水效率为０．２２７ｋｇ／ｍｍ；而坡地分别为２６２．２ｍｍ与０．２０８ｋｇ／ｍｍ。充分挖掘梯田增产潜力的出路在于增加投肥量。     

半干旱黄土丘陵区梯田集水增产效应研究

研究表明,半干旱区梯田平均可拦蓄入渗92.4%的雨水径流及泥沙,正常年份2 m土层有效贮水量比坡地多112~184 mm,可基本满足当地春小麦160.7 mm的亏缺水分的补给;增加土壤水分的高峰期主要在3~5月和7月份,增加量为9.15~46.41 mm,对本区土壤水分的快速补充恢复和缓解5,6月份的“卡脖旱”具有极其显著的作用;建成3年以上的梯田较10°以上的坡地增产幅度可达27.07%~52.78%,水分利用效率也高1.01~3.38 kg/(mm.hm2)。在限量供水条件下,相应的水分利用效率平均达17.9 kg/(mm.hm2),比旱作提高14.42%。因此,是半干旱区聚水增产的重要措施之一。     

黄土区梯田不同覆膜条件下土壤的呼吸特征

[目的] 研究黄土区梯田不同覆膜条件下的土壤呼吸特征,为探寻土壤碳循环的合理农业覆膜措施提供科学依据。[方法] 设置裸地、白膜地和黑膜地3个处理进行试验。[结果] ①不同覆膜方式玉米地的土壤呼吸速率日变化都呈单峰曲线变化趋势,日均值表现为：黑膜地 > 白膜地 > 裸地,且不同覆膜条件的土壤呼吸速率差异显著。②白膜地和黑膜地不同月份土壤呼吸速率变化表现为：7月 > 5月 > 3月 > 9月 > 11月,裸地不同月份土壤呼吸速率变化表现为：7月 > 3月 > 9月 > 5月 > 11月,夏季土壤呼吸活动最剧烈,且不同覆膜条件不同月份土壤呼吸速率两两之间差异显著。③不同覆膜条件的土壤CO₂年排放量表现为：黑膜地>白膜地>裸地,且夏季和秋季的土壤CO₂年排放量均高于春季和冬季。④不同覆膜条件玉米地土壤呼吸速率与地表温度、5 cm土壤温度具有很好的相关性,且都表现出极显著相关,覆膜玉米地5 cm土壤温度对土壤呼吸速率的影响高于地表温度,裸地则反之,白膜玉米地土壤呼吸速率对温度的敏感性高于其他覆膜情况。[结论] 不同覆膜条件下,土壤含水率自表层至深层呈现S形变化规律,裸地在0—60 cm土层的含水率明显低于两种覆膜地。梯田在不同覆膜条件下土壤呼吸速率和土壤呼吸CO₂释放量均增大,可有效改善黄土区梯田土壤碳循环环境。     

网格式生物埂对坡面土壤养分分布特征的影响

网格式生物埂作为将水土保持生物措施与工程措施相结合的一种新型护坡技术, 对土壤养分特征和坡面分布规律有较大影响。本文采用野外调查和室内分析方法, 研究建设1~4年的黄花网格式生物埂对坡面土壤养分分布特点和分布规律的影响。结果表明: (1)网格式生物埂对土壤有机质含量和pH有显著改善作用, 随着建设年限的增加, 土壤pH逐渐降低, 而土壤有机质含量逐渐增大; 在不同坡位之间有机质含量表现为: 坡上>坡中>坡下, 与对照裸坡呈相反规律; (2)随着网格式生物埂建设年限的增加, 土壤全氮呈现先降低后增加的趋势, 且生物埂对于改善上坡位氮素含量效果较显著; 土壤碱解氮与全氮含量变化呈显著正相关, 且不同建设年限间生物埂土壤碱解氮含量在坡上和坡下位置差异均较显著; (3)生物埂建设1~3年, 相同年限的生物埂不同坡位的土壤全磷含量之间显著差异性规律不同, 但建设4年生物埂土壤全磷的坡面分布规律与对照完全相反, 表现为坡下>坡中>坡上, 且不同坡位差异达极显著水平(P=0.000); 有效磷含量随生物埂建设年限增加表现出一定的波动性, 变异系数达31.37%, 但相比对照平均值提高1.15~3.30倍, 而坡面分布随建设年限没有明显的变化规律; (4)网格式生物埂土壤全钾含量相比对照提高9.7%~28.2%, 但随着网格式生物埂建设年限的增加, 土壤全钾含量呈降低趋势; 生物埂能显著增加土壤有效钾含量, 且达到一定建设年限, 坡面不同位置土壤有效钾含量差异性显著增加。     

柔远川小流域土地利用强度变化对径流的影响

我国西北地区水资源短缺,近年来河川径流又大幅减少。气候变化和土地利用类型的变化都不是主因,推测可能是土地利用强度和植被结构发生改变引起的。为此,基于柔远川小流域2009年QuickBird遥感影像,结合流域DEM和坡位图,分析流域土地利用强度变化对径流的影响。结果表明:1)柔远川小流域土地利用以草地和农田为主,各占流域面积的69.8%和21.7%,森林仅占3.4%;2)森林主要为疏林,郁闭度、密度和冠幅平均为0.1、260株/hm2和3.4 m;3)草地除受自然因素的影响外还受人为活动的干扰,人为活动可分为苜蓿种植地、水平沟草地和鱼鳞坑草地,分别占流域面积的6.2%、4%和1.8%,但依然以天然草地为主,占流域面积的57.8%,草地以中覆盖度(20%～50%)草地为主,占流域面积的44.2%,高覆盖度(>50%)草地仅占流域面积的2.8%,且全部为苜蓿种植地;4)对坡耕地进行大规模的梯田改造,坡式梯田与水平梯田各占流域面积的6.5%和4.6%,而坡耕地占流域面积的9.3%。研究可知,在泾河流域,以农田梯田化和种植人工草地为主要特征的土地利用强度正在加大,这会对流域径流产生强烈的影响。     

Geomorphological and paleoclimatic implications of soil development from siliceous materials on the coral-reef terraces of Liuchiu Island in southern Taiwan

Liuchiu Island is an uplifted coral-reef island located off southwestern Taiwan. A total of four soil pedons, labeled as LC-1 and LC-2 from the Holocene terraces and LC-3 and LC-4 from the Pleistocene terraces, were sampled on the island for this work. These soils were siliceous, and were characterized by enrichment of clay and free iron (Fe_d). According to Soil Taxonomy, pedons LC-3 and LC-4 were classified as Paleudults and pedons LC-1 and LC-2 were Dystrudepts. The soil properties showed progressive changes from pedon LC-1 to pedon LC-4 in morphology, physical and chemical properties, and clay mineralogy. The contents of total Fe and dithionite-citrate-bicarbonate extractable Fe were significantly higher in pedons LC-3 and LC-4 with high weathering degree than in pedons of LC-1 and LC-2 with less weathering degree. Enrichment of kaolinite and gibbsite in pedons LC-3 and LC-4 also suggested high chemical weathering degree of the soils. The estimated soil ages for all studied pedons were consistent with their degrees in pedogenesis, where pedons LC-3 and LC-4 were located at older terraces and pedons LC-1 and LC-2 were located at younger terraces. Namely, it complied with the geologic interpretation of the continuous and simultaneous uplift and tilt of the island over time. Instead of the in situ weathering from the underlying coral reef limestone, all soils developed from siliceous parent materials deposited onto the surfaces. The SiO₂/Al₂O₃ ratios of soils indicated a component of loess may have been incorporated from continental China as part of the parent material, which confirmed a climate change of strong monsoons or severe dust storms occurred before the Holocene. However, soil development increased by the subsequent warm and humid climates of the interglacial stage over time.     

植物篱与石坎梯田改良坡耕地效益研究

三峡库区秭归段生态环境脆弱,当地群众广泛采用以石坎梯田为主的工程措施和以植物篱为主的农林复合技术措施改良利用坡耕地。通过试验,对三峡库区秭归县相同坡度、坡向和土层厚度的坡耕地采取石坎坡改梯和定植等高植物篱的投入和产出进行对比,结果表明:石坎梯田与植物篱均是改良利用坡耕地的有效方法;石坎梯田建设期投入费用高,涵水保土能力强,田坎无经济效益;植物篱坡地建设期投入费用低,生产期运行费用略高于石坎梯田,成坎周期较长,涵水保土能力初期较低后期逐渐增强,生产期产出效益明显。     

土地整理中不同梯田空间配置的水土保持效应

利用WEPP坡面土壤流失模型,基于典型区的土地整理项目状况,模拟不同坡度条件下,梯田空间配置的水土保持效应,通过对坡度、降雨量和梯田层次的设置,分析30种情景模式下,土壤流失量和产沙量的变化规律。结果表明,基于物理过程的WEPP机理模型能够较好地定量模拟土壤在坡面上的流失情况。总体上看,梯田建设对于土壤流失量和产沙量都具有明显的影响：对于土壤流失量来说,梯田调控了土壤在坡面上流失的空间特征,降低了土壤坡面流失情况;对于产沙量来说,梯田建设有效拦截了产沙过程,随着坡度从5°到25°,拦截率从20%上升到84%;对于梯田数量来看,梯田数目越多,土壤流失量越低,但是产沙量变化不大。对比不同坡度和降雨强度,坡度和降雨强度仍是决定性因子。     

云南省元阳梯田水源区森林土壤入渗特性研究

利用双环法于2010年5—6月对云南省元阳梯田水源区几种林分的土壤入渗特性及影响因子?桤木林1(Ⅰ),桤木林2(Ⅱ),杉木林(Ⅲ),五桠果林(Ⅳ),杉木+苦栎林(Ⅴ),元江栲林(Ⅵ)?进行原位试验。结果表明:(1)土壤渗透性与土壤理化性质、枯落物持水能力等存在相关性。土壤渗透性与土壤非毛管孔隙度、土壤通气度、非毛管持水量呈极显著正相关,与土壤总孔隙度、饱和持水量呈显著正相关,与土壤容重、毛管孔隙度、毛管持水量呈显著负相关;与土壤有机质、全N、全K、水解N呈显著正相关;与枯落物持水量呈显著正相关。(2)各林分土壤初始入渗率、稳定入渗率、平均入渗率存在较大差异,土壤初始入渗率变化呈:Ⅵ>Ⅲ>Ⅴ>Ⅳ>Ⅱ>Ⅰ>荒坡;土壤稳定入渗率及平均入渗率变化趋势较为一致,呈:Ⅴ>Ⅲ>Ⅵ>Ⅳ>Ⅱ>Ⅰ>荒坡。说明了元阳梯田区森林土壤渗透性能较好,各林分土壤渗透性指标均大于荒坡;各林分入渗性能比较可知,杉木+苦栎林和杉木林土壤渗透性能最好。