黄土高原半干旱区退耕还林对土壤微量元素的影响

为了探明黄土高原半干旱区退耕还林对土壤微量元素(Cu、Zn、Mn、Mo、Fe)含量的影响及其与影响因子间的关系,以甘肃省关川河流域退耕还林地和农地为研究对象,使用有效性评价、通径分析等方法研究土壤微量元素与土壤环境变量间的关系。结果表明:退耕后土壤微量元素含量随土层深度增加而减少,在表层土壤中呈一定的富集现象。退耕地Cu、Mn、Mo的有效性指数高于Zn、Fe,侧柏林地有效性综合指数高于云杉林地。偏相关分析显示,退耕还林区土壤微量元素有效态含量的主要影响因素为土壤有机质、全钾、全氮与土壤含水率;回归分析显示,土壤环境因子可解释38.1%~73.8%有关土壤微量元素含量的变异;通径分析表明,土壤全钾对土壤微量元素的直接作用最大,土壤全氮对微量元素的间接作用最大;决策分析表明,土壤全钾与土壤有机质是退耕还林区微量元素含量的决策变量,而土壤含水率是土壤微量元素的限制变量。     

晋西黄土区人工林地土壤水分特征及其对降雨的响应

为了研究黄土区人工林地土壤水分特征及其对降雨的响应,以晋西黄土区人工刺槐林地、人工侧柏林地、人工刺槐侧柏混交林地为研究对象,利用EnviroSMART土壤水分定位监测系统和翻斗式雨量计对其2014年3月1日—2015年3月31日0—200cm土层的土壤含水量和降雨量进行了连续观测。观测结果表明:(1)人工侧柏林地0—200cm土层蓄水量为496.67mm,刺槐侧柏混交林地为349.88mm,人工刺槐林地为307.48mm。人工刺槐林地较人工侧柏林地和混交林地多消耗189.19mm和42.40mm土壤水分,且多消耗的水分主要来源于深层土壤,这可能导致人工刺槐林地深层土壤"干化"。(2)3种林地0—200cm土层土壤水分的年内变化可以划分为土壤水分消耗期(3—5月)、土壤水分积累期(6—8月)、土壤水分消退期(9—11月)、土壤水分稳定期(12月至翌年2月)。在土壤水分消耗期、积累期和消退期,3种林地土壤水分变化量存在显著差异。(3)在小雨、中雨、暴雨3种降雨条件下,人工侧柏林地对降雨的响应深度最深,人工刺槐林地最浅;对于同一林地而言,降雨的响应深度随降雨量的增加而增加;土壤含水量对单场降雨的响应程度随土层深度的增加而减弱。     

供水袋渗灌湿润体特征及其对造林成效的影响

为了研究晋西黄土区干旱陡坡造林供水袋渗灌技术对造林成效的影响,在山西吉县蔡家川流域的干旱陡坡开展供水袋渗灌试验,供水袋供水量分别设置为1、2、3和4 L,进行亮蓝染液地表渗灌试验,同时布设供水袋渗灌孔径分别为0.22、0.45和1.20μm,并每5 d浇1 L水的壤中渗灌造林试验,探讨渗灌湿润体的体积与供水量的关系,以及不同渗灌孔径的供水效果。结果表明:1)渗灌湿润体近似半椭球体,最大垂直入渗深度最大水平湿润半径,且二者随供水量和初始土壤含水量的增加而增大。渗灌湿润体体积与供水量呈幂函数关系。2)2015年4月1日至5月20日,定期浇水(每5 d浇水1 L)的造林栽植穴土壤含水量在17.28%左右;中等孔径(0.45μm)供水袋渗灌的栽植穴土壤含水量从15.02%增加到18.90%后,稳定在19.07%左右;大孔径(1.20μm)渗灌的造林栽植穴土壤含水量从15.02%急剧上升到19.55%后,逐渐下降直至7.17%;小孔径(0.22μm)渗灌的造林栽植穴土壤含水量从15.02%下降到6.15%;对照土壤含水量从15.02%下降到5.06%。3)生长季(2015年4—10月)结束后,定期浇水、中等孔径、大孔径及小孔径渗灌造林苗木的成活率分别为86.7%、90.0%、73.3%和63.3%,较对照分别提高26.7、30.0、13.3和3.3百分点;苗高生长量分别为10.8、10.6、7.5和6.9 cm,较对照分别提高92.86%、89.29%、33.93%和23.21%。定期浇水和中等孔径供水袋渗灌处理,提高造林栽植穴土壤含水量,促进造林苗木成活和生长的效果较显著,但造林地采用供水袋中等孔径渗灌比定期浇水可节水11.20 t/hm2。在晋西黄土区干旱陡坡造林时,建议采用中等孔径供水袋进行壤中渗灌。     

不同覆盖措施对土壤水分和当年造林成活率的影响

为了研究覆盖措施在干旱陡坡造林中对土壤水分蒸发量、土壤含水量及当年造林成活率的影响,并筛选出效果最佳的覆盖措施,在山西吉县蔡家川流域布设试验,分析了地表覆膜、地表覆草、土中覆草3种覆盖措施对土壤蒸发量、含水量、密度和孔隙度及当年造林成活率的影响。结果表明:造林初期连续蒸发20d后,地表覆膜、地表覆草、土中覆草处理的栽植穴土壤累积水分蒸发量分别比对照减少11.50、5.64、20.96mm。不同覆盖处理的栽植穴土壤含水量,4—6月减少量:对照>地表覆草>地表覆膜>土中覆草;6—8月增加量:土中覆草>地表覆草>地表覆膜>对照;8—10月减少量:对照>地表覆草>地表覆膜>土中覆草。生长季结束后,对照、地表覆膜、地表覆草、土中覆草土壤密度分别减少了0.79%、1.59%、3.17%、9.26%,总孔隙度分别增加了0.04%、0.31%、1.57%、3.58%。地表覆膜、地表覆草、土中覆草处理的苗高生长量分别是对照的3.52、4.11、4.44倍;当年新枝生长量分别是对照的1.50、1.65、1.90倍;当年造林成活率较对照分别提高了10.3%、6.8%、12.9%。可见在晋西黄土区干旱陡坡造林中,土中覆草是一种更有效的覆盖措施。