环境因子对土壤水分渗透特征的影响

采用双环法,研究不同地形条件(坡度、坡位、坡向)、降雨等因子对土壤渗透特征的影响。研究结果表明,土壤渗透速率具有明显的坡面垂直变异规律,随着坡度的增加,土壤的渗透速率减小,达到稳渗的时间延长,但是坡度大于20°以后,稳渗速率反而升高;阳坡土壤的初渗速率大于阴坡,而阴坡土壤的稳渗速率大于阳坡;不同坡位条件下的试验表现出从坡上部到坡下部,土壤渗透速率随坡位下移呈逐渐降低的趋势;降雨前土壤的初渗速率和稳渗速率均大于降雨后土壤的初渗速率和稳渗速率,降雨前土壤达到稳渗所需时间比降雨后长。     

植被恢复模式对黑土贮水性能及水分入渗特征的影响

采用双环法对黑龙江省克山农场5种主要的人工林植被类型（水曲柳林、樟子松林、落叶松林、美青杨林和水曲柳落叶松混交林）土壤的贮水性能和渗透特征进行了对比研究。研究结果表明：所研究的5种林地土壤1m土层范围内饱和贮水量在5347．01～5762．91t／hm^2之间,水曲柳和落叶松林地最大,其它3种林地间则差异较小;滞留贮水量在543．43～916．13t／hm^2之间,从大到小的顺序依次为落叶松林〉水落混交林〉美青杨林〉水曲柳林〉樟子松林;初渗速率的变化范围为14～33mm／min,水落混交林最高,依次分别为落叶松林、美青杨林、水曲柳林、樟子松林;稳渗速率在1～8mm／min之间;30min累计人渗量水落混交林和美青杨树林地要远高于其它林地,水曲柳和落叶松林地次之,樟子松林地最小。采用的4种人渗模型都能较好地反映各种林分土壤的人渗过程,平均相关系数r在0．9272～0．9536之间,而考斯加可夫模型和Philip模型的拟合值更接近于实测值,更适用于描述本研究区森林植被下的土壤人渗特征。     

大机械作业对黑土区耕地土壤三相比与速效养分的影响

通过对收获和深松整地机械作业前后典型黑土区耕地土壤的三相比、速效N、P、K含量的测定和分析,揭示了机械作业对三相比与速效养分的影响,对科学指导机械作业、解决黑土资源的保护与开发利用之间的矛盾具有重要意义.研究结果表明:(1)将土壤三相作为一个有机整体置于二维三系图中分析土壤结构性状是探讨土壤三相比的一种新的、有效的方法手段,可以直观看出机械作业下土壤三相比的变化情况以及向理想结构逼近的趋势特征.(2)大机械作业后上层耕作区土壤三相比大幅逼近理想状态,对耕作区土壤结构的改良作用明显优于中机械作业,但大、中机械作业后下层非耕作区均表现出不同程度的积累压实作用.(3)大机械作业可以显著增加土壤速效磷的含量,提高幅度范围为20.07%～380.91%,并以深松作业对表层耕作区的影响最大.大、中机械作业均增加了土壤速效钾的含量,提高幅度分别为10.04%～20.61%和17.05%～27.52%.与速效磷和速效钾相比,土壤速效氮对机械作业的反应不敏感,除中机械作业对下层非耕作区的影响外,其余差异均未达到显著水平.     

戈壁荒漠区光伏发电项目水土流失特征及其影响指数

以河西走廊地区9个已建成的典型光伏发电项目为研究对象,对不同防治分区的水土流失特征进行对比分析,在此基础上应用水土流失影响指数计算、分析和评级方法,计算戈壁荒漠区光伏发电项目的水土流失影响指数。首次指明国内戈壁荒漠区光伏发电项目的水土流失影响指数范围。结果表明：光伏发电项目各防治分区扰动地表面积所占比例从大到小依次为光电池板布置区（68.72%）〉道路区（27.17%）〉其他防治区（1.77%）〉管理区（1.18%）〉施工营地区（1.15%）;挖方量所占比例从大到小依次为光电池板布置区（65.09%）〉道路区（30.45%）〉管理区（1.82%）〉施工营地区（1.48%）〉其他防治区（1.15%）,光电池板布置区和道路区是光伏发电项目施工扰动最大的区域。这些区域的基础开挖、搬运和填筑等土建工程也是产生水土流失的重点环节,戈壁荒漠区光伏发电项目建设的水土流失影响指数为0.419。     

模拟冻融循环对黑土黏化层孔隙结构的影响

以东北典型黑土区耕地土壤为研究对象,采用室内模拟冻融以及CT(Computerized tomography)扫描相结合的方法,通过孔隙数目、平均面积、成圆率3个指标的量化与分析,研究了冻融循环对黏化层土壤孔隙特征的影响规律,以期为探明该区土壤侵蚀机理提供科学依据。研究结果表明,冻融循环不同程度地降低了原状土和填充土的孔隙数目和面积,均在循环3次时达到最低值,冻融循环对≥5 mm孔隙影响较为明显。相对原状土而言,前期含水量对黏化层填充土柱孔隙特征的影响较小。黏化层结构对模拟冻融循环的响应特征印证了季节性冻融循环对黑土区黏化层可蚀性的影响,进而诱发土壤侵蚀、促进沟蚀发展的可能。      

运用风蚀仪进行风力侵蚀特征研究的实践

在10 m/s试验风速下,运用风蚀仪、降尘缸等风蚀测量仪器,对裸露、10%砾石覆盖、20%砾石覆盖3种地表状态的风力侵蚀进行了人工模拟试验,对比分析水土保持措施防风蚀的效果。结果表明:无论是累积输沙量、输沙率还是沉积量,3种地表状态均为裸露地表>10%砾石覆盖>20%砾石覆盖,尤其是20%砾石覆盖状态下远远小于裸地。因此,砾石覆盖对防止风力侵蚀的效果是明显的,并且覆盖度越大,防风蚀效果越显著。     

黑土区水土保持林对表层土壤微生物群落碳代谢多样性的影响

采用Biolog-ECO 微平板检测法,以典型黑土区美青杨林、水曲柳林、落叶松林和樟子松林土壤为对象,研究了 不同类型水土保持林表层土壤(0 ~10 cm)微生物群落碳代谢多样性的变化特征。结果表明:1)培养144 h 时,4 种 林地土壤碳源平均颜色变化率(AWCD)的变化范围为0.11 ~ 0.62,且表现为美青杨林最高,依次分别为水曲柳林 和落叶松林,樟子松林最低;2)土壤微生物群落碳代谢多样性丰富度指数、Shannon-Winner 指数、Simpson 指数和 McIntosh 指数的变化范围分别为4 ~22、1.37 ~3.00、0.62 ~0.94 和1.46 ~5.21,同样表现为美青杨林最高、其他依 次分别为水曲柳林、落叶松林和樟子松林的规律;3)4 种林地土壤微生物均以多聚物类为主要利用碳源,除此之外, 阔叶林土壤微生物主要利用的碳源类型还包括氨基酸类和羧酸类;4)土壤微生物群落碳代谢多样性指标与土壤理 化性质相关性极为密切。可以认为,阔叶林提高土壤微生物群落碳代谢多样性的作用优于针叶林,研究结果可为 典型黑土区水土保持林的构建提供参考。      

黑土区不同林龄落叶松人工林土壤微生物群落功能多样性的对比研究

采用Biolog-ECO微平板检测法,以21、30、40和52年生落叶松人工林土壤为对象,研究了典型黑土区0～20 cm土层范围内土壤微生物群落碳源代谢的多样性变化特征。结果表明:1）在培养168 h时,落叶松人工林地上层（0～10 cm）和下层（10～20 cm）土壤的微生物碳源平均颜色变化率（AWCD）的变化范围分别为0.41～1.40和0.20～0.69,且均随林龄的增加而逐渐增大。2）落叶松人工林微生物群落功能多样性指数随林龄的增加呈逐渐升高的趋势,即52 a40 a30 a21 a,且上层土壤的微生物功能多样性高于下层。上层和下层土壤的丰富度指数、Shannon Weiner多样性指数、Simpson指数和McIntosh指数的变化范围分别为12～25和6～14、2.55～3.12和1.83～2.62、0.89～0.95和0.76～0.91、4.22～9.49和2.52～6.18。3）落叶松人工林土壤微生物群落对6类碳源的利用率均随林龄的增加而增大,且碳水类、多聚物类和胺类是导致上层土壤微生物代谢差异的敏感碳源,碳水类、羧酸类和胺类是导致下层土壤微生物代谢差异的敏感碳源。4）落叶松人工林土壤微生物多样性指标与土壤理化性质相关性极为密切。可以认为,随着林龄的增加,落叶松人工林微生物功能多样性逐渐提高,这为进一步揭示其林地土壤质量的演变提供了参考。      

坡地黑土侵蚀区和沉积区不同有机碳库分配特征

试验采用Stewart物理-化学联合分组方法,以东北黑土区长期耕作坡耕地为研究对象,探讨坡上侵蚀-坡下沉积区不同稳定机制碳库(游离未保护、物理保护、生物化学保护、化学保护)分配特征。结果表明:坡上侵蚀区减少活跃碳库(游离未保护),但同时促进中等稳定机制碳库(物理保护)的更新,并富集惰性碳库(生物化学和化学保护);被侵蚀土壤有机碳(SOC)在坡下沉积区埋藏、固存,显著增加沉积区各碳库质量分数。坡上侵蚀区碳积累速率,从大到小依次为生物化学保护SOC(61.5%)、化学保护SOC(27.8%)、物理保护SOC(5.9%);坡下沉积区碳积累速率,从大到小依次为化学保护SOC(20.4%)、物理保护SOC(10.7%)、游离未受保护SOC(5%)。侵蚀区游离未保护SOC和沉积区生物化学保护SOC,对总有机碳的变化无明显响应。     

植被恢复模式对黑土贮水性能及水分入渗特征的影响

采用双环法对黑龙江省克山农场5种主要的人工林植被类型(水曲柳林、樟子松林、落叶松林、美青杨林和水曲柳落叶松混交林)土壤的贮水性能和渗透特征进行了对比研究。研究结果表明:所研究的5种林地土壤1 m土层范围内饱和贮水量在5 347.01~5 762.91 t/hm2之间,水曲柳和落叶松林地最大,其它3种林地间则差异较小;滞留贮水量在543.43~916.13 t/hm2之间,从大到小的顺序依次为落叶松林>水落混交林>美青杨林>水曲柳林>樟子松林;初渗速率的变化范围为14~33 mm/min,水落混交林最高,依次分别为落叶松林、美青杨林、水曲柳林、樟子松林;稳渗速率在1~8 mm/min之间;30 min累计入渗量水落混交林和美青杨树林地要远高于其它林地,水曲柳和落叶松林地次之,樟子松林地最小。采用的4种入渗模型都能较好地反映各种林分土壤的入渗过程,平均相关系数r在0.927 2~0.953 6之间,而考斯加可夫模型和Philip模型的拟合值更接近于实测值,更适用于描述本研究区森林植被下的土壤入渗特征。