基于分形分析的干热河谷区典型地类土壤优先路径分布特征

【目的】定量分析土壤优先路径的分布特征,为探究土壤优先流运动及土壤水资源管理提供参考。【方法】基于分形理论,以云南省楚雄市元谋县老城乡苴那小流域4种典型地类(林地、荒草地、农地、园地)为研究对象,在各地类区域内依据地形分别设置4个10 m×10 m或10 m×15 m的样方,利用染色示踪法提取和分析土壤染色特征参数,将染色影响半径分为≤1 mm、1～≤2.5 mm、2.5～≤5 mm、5～≤10 mm和10 mm等5个等级,研究各典型地类土壤优先路径分布特征及其与大孔隙的关系。【结果】4种地类各个土壤剖面的计盒维数基本均随土壤深度的增加而逐渐减少,不同影响半径的优先路径连通性以林地发育程度最好,其次是农地,园地最差;同一地类不同半径范围的优先路径连通性从大到小排列,园地依次为1～≤2.5 mm、5～≤10 mm、10 mm、≤1 mm和2.5～≤5 mm;荒草地和林地均为1～≤2.5 mm、2.5～≤5 mm、≤1 mm、10 mm和5～≤10 mm;农地为2.5～≤5 mm、1～≤2.5 mm、≤1 mm、10 mm和5～≤10 mm。4种地类中,荒草地优先路径数量最多,其次是林地和农地,园地最少;荒草地和园地在同一土壤深度上优先路径数量由大到小依次为≤1 mm、1～≤2.5 mm、2.5～≤5 mm、5～≤10 mm和10 mm,林地为1～≤2.5 mm、≤1 mm、2.5～≤5 mm、5～≤10 mm和10 mm,农地为1～≤2.5 mm、2.5～≤5 mm、≤1 mm、5～≤10 mm和10 mm。土壤中大孔隙数量随土壤深度的增加而逐渐减少,且孔隙半径为1.5～≤2.0 mm和2.0～≤3.7 mm的大孔隙数量与稳定出流速率具有极显著相关性(P0.01)。【结论】优先路径分布具有自相似性,可用分形分析中的计盒维数对优先路径在土壤中的分布特征进行表征;优先流的发生与土壤中大孔隙的分布和数量关系密切,大孔隙分布密集区更易发生优先流。     

重庆缙云山自然保护区马尾松阔叶树混交林的空间结构特征

以缙云山自然保护区面积为0.36hm2样地的调查数据为基础,利用混交度、大小比数和角尺度3个空间结构参数,分析典型针阔混交林——马尾松阔叶树混交林的空间结构特征,结果表明:林分内乔木层共有11个种群,马尾松和阔叶树种的密度及断面积的优势均较明显,为典型的针阔混交林;林分平均混交度为0.817,单种聚集情况很少,林分混交程度高。林木的大小比数分布较均匀,林分稳定,个别伴生的阔叶树种四川杨桐、白毛新木姜子、细齿叶柃和虎皮楠表现为劣势,在林分中处于被压状态。林分的平均角尺度为0.485,空间分布格局为随机分布,且分布较均匀。     

云南松扦插繁殖技术试验

对云南松采种插穗进行了不同洗脱处理、不同浓度激素、不同浸泡时间处理、不同长度和不同采穗部位的扦插试验.结果表明,云南松插穗进行酒精+乙醚消毒效果较好;同种激素是低浓度促进生长,高浓度抑制其生根,以100 mg/kg、200 mg/kg效果最好;同种激素同一浓度进行浸泡,按照高浓度速蘸低浓度浸泡的原则,以2h的生根效果较好;对于不同规格的插穗,以长度6 ～ 10 cm、从下部采取的插穗生根率相对较高.     

六盘山香水河小流域典型坡面的土壤电阻率空间变异

为了解坡面土壤水文特征的空间分布,采用多电极电阻仪法(ERT),于2009年5月初在宁夏六盘山香水河小流域一个长约600 m的华北落叶松人工林典型坡面上,设置了从坡顶至坡底的1条纵向样线及处于不同坡位的水平分布的3条横向样线,多点测定了多层土壤的电阻率值并分析其空间变异特征。结果表明,土壤电阻率在纵向样线上总体有较好的空间连续性及一定的空间变异性,随着坡位下降,电阻率呈现出由坡上至坡中上逐渐减小和然后又恢复性增大的过程。由于局部特殊的土壤特征、地貌及植被分布差异,使土壤电阻率沿坡面纵向变异程度大于不同坡位的横向变异程度。在土层垂直方向上,由于石砾含量和岩石比例随深度逐渐增多,电阻率表现为随深度增加逐渐增大。电阻率与土壤总孔隙度和体积含水率相关最紧密,尤其与体积含水率相关较好,说明通过测定坡面电阻率推求土壤水分等土壤特性的坡面变化是可行的。     

滇中磨盘山华山松次生林空间结构特征

以滇中地区磨盘山华山松次生林为研究对象,在3种林龄(15、30、40 a)华山松林分中分别设置1 hm 2的样地,利用混交度、角尺度和大小比数等空间结构参数研究其林分结构特征,并对林分胸径曲线进行拟合。结果表明:不同林龄华山松次生林的径级分布特征不同,其中15 a华山松林为“单峰型”的径级分布,而30、40 a华山松林乔木层则呈“双峰型”径级分布;采用常见指数对胸径分布进行拟合,其结果具有显著相关性;华山松次生林空间结构参数一元、二元分布在一定程度上能刻画出森林演替过程,结构参数二元分布能够指示群落演替的过程。研究结果有助于提高本区域华山松空间结构使用效率,维持森林的健康、稳定,持续发挥森林的各项功能和效益。     

黔中喀斯特地区不同植被土壤抗蚀性研究

对黔中喀斯特地区石灰岩上石灰土在不同植被下的抗蚀性进行研究,运用土壤有机质含量、>0.25mm干筛团聚体含量、水稳性团聚体含量、结构破坏率、团聚状况、团聚度、分散率、分散系数8个指标进行相关性分析。结果表明:3种植被下土壤表层和亚表层的抗蚀性排序为阔叶林地>灌木林地>草地;从土壤表层到亚表层有机质含量下降剧烈;3种植被中阔叶林对增加土壤有机质含量有显著作用。土壤有机质含量和水稳性团聚体含量是评价土壤抗蚀性强弱的最好指标;结构破坏率、团聚状况、团聚度、分散率次之,>0.25mm干筛团聚体含量,分散系数两指标则不如其它指标明显。     

云雾山和叠叠沟草坡土壤电阻率和含水率空间差异

为了解不同土质坡面土壤含水率的空间分布差异,选择固原黄土区云雾山和石质山区叠叠沟为研究区域,采用多电极电阻仪法,在长约400 m的坡面上设置纵向样线,多点同步连续测定了土壤含水率和电阻率.结果表明:黄土区云雾山土壤电阻率和含水率的相关性较好(R2=0.78),说明通过测定坡面电阻率推求土壤含水率的坡面变化是可行的.云雾山土壤电阻率沿坡面表现为由坡上至坡中逐渐增大,到坡下部又逐渐减小;而固原石质山区叠叠沟坡面从坡上到坡下电阻率逐渐减小.土壤干层特征方面,云雾山草坡在1～3m土层出现轻度于层,3～4m出现中度干层,6～17m出现重度干层;叠叠沟坡面在3 m土层才出现轻度干层,在6m以及更深层处出现重度干层.     

宁夏固原云雾山天然草坡土壤电阻率和含水率的关系及其空间变异

为了解黄土区坡面土壤水分的空间分布,于2010年5月初选择宁夏固原云雾山2个典型草坡上利用多电极电阻仪法(ERT)测定了土壤电阻率的坡面空间分布。分别在长约400m的东南坡向坡面和圆丘坡面的4个长约100m坡向上设置纵向样线,并在样线上多点同步地测定了土壤含水率和电阻率,结果表明:土壤电阻率沿纵向坡面的空间连续性和变异性总体较好,阴坡半阴坡(西北、东北)的土壤电阻率小于阳坡半阳坡(东南、西南),并随土层深度增加而逐渐增大。同时,土壤电阻率随着体积含水率增大而几乎线性降低,其相关关系较好,说明利用土壤电阻仪测定值计算土壤含水率的空间连续发布是定量了解黄土坡面土壤水分空间分布非破坏性的一个适合技术途径。     

基于修正的Gash模型模拟中亚热带常绿阔叶林降雨截留过程

于2016年和2017年的5—9月期间收集研究区磨盘山国家森林常绿阔叶林的26场降雨数据,并对其林冠截留和降雨分配过程进行分析,结合研究期间的气象数据和林地调查资料,运用修正的Gash模型对其降雨截留过程进行模拟。结果表明:研究期间大部分为低雨强、低历时、中雨级的降雨;大气降雨量、穿透雨量、树干茎流量、林冠截留量分别为994.07,562.90,16.90,406.40mm。根据修正的Gash模型得出穿透雨量、树干茎流量、林冠截留量相对应的模拟值为548.63,21.75,403.28mm,与实测值相比,三者的相对误差分别为2.60%,22.29%,3.34%。总体来说,修正的Gash模型适用于拟合中亚热带地区常绿阔叶林降雨截留过程。对模型中出现的相关参数(c、P_t、S、S_t、、)进行敏感性分析,得出6个参数对林冠截留量模拟结果的影响顺序为cSS_tP_t。     

中亚热带地区常绿阔叶林地表径流和产沙影响机制

为探究中亚热带地区常绿阔叶林地的地表径流和侵蚀产沙的影响机制,于2016年和2017年的5—9月在天然降雨条件下,采用野外定位观测结合室内试验分析方法,得到磨盘山常绿阔叶林林外降雨和林内穿透雨及其雨滴特性数据,采用RDA排序及CANOCO的Forward分析筛选出主导环境影响因子。结果表明:(1)产沙量与林外降雨量和林内穿透雨量存在正相关关系。当径流量0.064mm时,研究区内形成的地表径流才开始携带泥沙;林冠层对降雨动能的缓冲作用在降雨强度小的情况下较明显。(2)林冠缓冲动能、叶面积指数和树干茎流量与径流量产沙量存在负相关关系,降雨历时、林外降雨量、林内降雨量、平均雨强、雨滴个数、雨滴直径、雨滴速度、林内降雨动能、降雨总动能对径流量产沙量产生正相关影响。(3)对12个环境因子进行主导因子筛选,降雨总动能、林外降雨量、平均雨强、林冠缓冲动能、降雨历时对径流量产沙量的影响效果较为显著。从典范特征值分析结果显示,仅选择这5个主环境影响变量可解释环境影响因子与径流量产沙关系73.2%的信息量,比12个变量所解释的信息量仅少16.8%。