黄土高原4种植被类型对土壤物理特征及渗透性的影响

以黄土高原丘陵沟壑区李家堡乡的荒草地、文冠果林地、沙棘林地和柠条灌丛为研究对象,采用野外采样与室内分析相结合的方法,研究了4种植被类型土壤的物理特征及其渗透特征。结果表明:随土层深度的增加,土壤容重大体呈增加趋势,而土壤各孔隙度和通气度呈下降趋势。4种植被类型中荒草地的土壤容重最大,孔隙度及通气度最小,而柠条灌丛的土壤容重最小,孔隙度及通气度最大。土壤水分物理特征值为柠条灌丛最大,文冠果林和沙棘林次之,荒草地最小;柠条灌丛0—40cm土层土壤最大持水量、毛管持水量、最小持水量、最大蓄水量、排水能力比荒草地分别高出了23.00%,22.51%,15.02%,12.76%,61.28%,且方差分析表明差异显著。4种植被类型的土壤水分入渗过程符合对数曲线,各土层土壤的渗透性系数R~2为0.937 9~0.986 9,且F检验均达到极显著水平(P0.001)。与荒草地相比,柠条灌丛的入渗速率和水源涵养功能显著高于荒草地,能更好地改变土壤物理特征,应该增加柠条灌丛林的营造。     

科尔沁沙地南缘不同植被对土壤物理性质改良作用研究

试验选取科尔沁沙地南缘樟子松林地、柠条林地、狗尾草草地、裸沙地（对照）4种典型立地类型为研究对象,通过测定各研究地土壤容重、土壤含水率、最大持水量、毛管持水量、田间持水量及沙粒粒径等物理指标,研究分析不同植被对沙地土壤物理性质的改良作用。研究表明:3种植被都对土壤物理性质都有一定改良作用。（1）柠条和樟子松对沙地土的保水效果较差,1 m深处的土壤含水率仅为2.1%和2.6%,低于裸沙地,而狗尾草草地1 m深处的含水率达到7.4%,为裸沙地1 m深处的1.6倍。（2）通过分析0—30 cm各物理指标平均值,得出3种植被下,土壤容重都小于裸沙地;狗尾草草地毛管持水量和田间持水量都最高,分别为21.7%和18.2%。其次为柠条林地和樟子松林地,裸沙地最小;柠条林地最大持水量最高,为24.6%,其次为狗尾草草地和樟子松林地,裸沙地最小。（3）通过对不同土层深度物理指标分析得出:3种植被对0—10 cm和10—20 cm的土壤容重、最大持水量、田间持水量有显著影响,而对毛管持水量没有显著影响;对20—30 cm的土壤各指标都有显著的影响。（4）三种植被对土壤颗粒分布异质性改良效果的大小顺序依次为狗尾草 > 樟子松 > 柠条,其间接反映了土壤粒径分布范围的均匀程度,其由高到低依次为狗尾草 > 樟子松 > 柠条。综上,与裸沙地相比,种植各植被土壤的物理指标明显好于裸沙地,表明植被能明显改善当地土壤的物理性质。     

鄱阳湖沙化地区不同下垫面土壤水分动态

土壤水分状况是沙化防治,固沙植物选育,退化生态系统修复与重建的重要参考指标。基于野外实测数据对鄱阳湖典型沙化地区不同下垫面类型(7年生湿地松、4年生湿地松、草地、裸沙地)土壤水分(0—80cm)的动态变化进行了分析。结果表明:(1)不同下垫面土壤平均体积含水量大小顺序依次为:4年生湿地松(5.22%)草地(4.88%)7年生湿地松(4.01%)裸沙地(2.95%)。(2)不同下垫面不同深度的土壤水分年内均表现为中等变异程度。其中,4年生湿地松变异程度最高,裸沙地最低。(3)不同时期,4种下垫面土壤水分在垂直方向上的变异程度存在差异,变异系数在8月份最大,10—12月份次之,3—6月份最小;相对于裸沙地,除8和10月份外,有植被覆盖的土壤水分在垂直方向上的变异程度较低。     

露天煤矿排土场不同植被类型持水能力评价

采用野外调查和室内综合分析,系统研究了露天煤矿排土场不同植被类型的枯落物特征、土壤物理性质、土壤渗透性能和蓄水能力变化,并采用主成分分析对各样地持水能力进行综合评价。结果表明:不同植被类型枯落物的厚度和蓄积量均差异显著(P0.05),乔木林地、灌木林地和荒草地枯落物厚度依次为1.80,1.23,0.83cm,枯落物蓄积量为6.76,2.96,0.58t/hm~2;乔木林地枯落物的持水能力和拦蓄能力最强,显著大于灌木林地和荒草地(P0.05)。各样地土壤容重依次为荒草地灌木林地乔木林地,乔木林地和灌木林地的土壤入渗能力显著高于荒草地(P0.05),初始入渗率、稳定入渗率和渗透总量分别为1.53~4.08mm/min、0.20~1.51mm/min和28~133mL。乔木林地和灌木林地的实际库容大于荒草地,林地水库贮水效率显著高于荒草地(P0.05)。采用主成分分析法评价露天煤矿排土场不同植被类型的持水能力,15个评价指标可优化为3个主成分,累计贡献率为96.832%,各样地持水能力综合得分为乔木林地灌木林地荒草地。从排土场枯落物层和土壤层的持水能力角度,可选择乔木树种(刺槐)作为主要复垦植被。     

鲁中南山地典型植被土壤颗粒与土壤水分特征曲线的分形学特征

土壤粒径分布与水分特征曲线是土壤的重要物理性质,对土壤侵蚀状况和土壤肥力有显著影响。以鲁中南山地典型植被下土壤为研究对象,运用分形学理论研究5种典型植被土壤颗粒与水分特征曲线的分形学特征。结果表明:1)不同植被类型的土壤颗粒单重分形维数、多重分形参数和土壤水分特征曲线分形维数具有显著差异,均表现为麻栎+刺槐混交林>黑松+黄连木混交林>黑松林>核桃林>荒草地;2)土壤分形维数有林地大于荒草地,混交林大于纯林;3)土壤分形维数与黏粒体积分数、粉粒体积分数呈显著正相关,与砂粒体积分数呈显著负相关;4)土壤颗粒单重分形维数与土壤水分特征曲线分形维数呈显著的正相关关系。说明土壤颗粒分布与土壤水分特征曲线的分形参数可以作为反映土壤结构性状变化的定量指标,可利用土壤颗粒分形与土壤水分特征曲线分形维数的相关关系来描述对应的土壤水分特征曲线。研究成果可为鲁中南山地退耕还林与生态造林工程建设及其生态效益评价提供理论参考。     

晋西黄土区长期植被恢复对土壤表层入渗与水分储量差异的影响

[目的]探究晋西黄土高原残塬沟壑区长期不同植被恢复类型对土壤表层入渗与水分储量差异的影响,为未来筛选和增强黄土高原地区天然植被恢复以及人工植被恢复的生态效益评估提供科学参考。[方法]以黄土残塬沟壑区典型的4种植被恢复类型(油松纯林、刺槐纯林、侧柏纯林、天然林)为研究对象,测定4种植被恢复类型下表层30 cm内土壤入渗过程,同时测定土壤容重、机械组成等土壤理化性质,并且监测土壤水分动态变化,核算土壤水分储量并进行差异性、相关性和主成分分析,最后通过3种土壤入渗模型对实测过程进行拟合比较得出其在黄土残塬沟壑地植被恢复区域内的适宜性,对比不同植被恢复类型之间土壤入渗过程及储水量的差异,补充并完善黄土高原地区不同植被恢复类型下的表层土壤水分入渗规律。[结果](1)天然林相较于人工纯林对0—30 cm表层土壤物理性质改善效果更为明显,天然林表层土壤的水分含量较多且保水性较好,人工林相较于天然林对研究区土壤入渗能力改善效果更佳;(2)在不同植被类型下土壤的稳定入渗速率从大到小表现为：天然林>刺槐纯林>油松纯林>侧柏纯林(0—10 cm),油松纯林>刺槐纯林>侧柏纯林&...     

土壤干化的水文生态效应

应用土壤-植被-大气传输模型(SVAT-model)——CoupModel,对黄土丘陵沟壑区农地(马铃薯)、林地(刺槐林)、采伐迹地(刺槐被砍伐)和荒草地(天然灌草)的土壤水分变化进行了模拟。分析了不同植被覆盖条件下土壤干化程度、气候干旱和植被耗水对土壤干化的贡献率以及土壤干化的水文生态效应。研究结果表明:农地不存在土壤干化现象,刺槐林地、采伐迹地和荒草地均存在明显的土壤干层,以刺槐林地最为严重;气候干旱和植被过度耗水对土壤干化的贡献率分别为70.74%和29.26%,气候干旱是导致土壤干化的主要原因;土壤干化可以导致土壤剖面水分交换深度变浅,土壤剖面水分的移动性变差,使土壤水库丧失77.58%~93.55%的调节能力,形成土壤水分循环的隔离层,增加植被生长对年度降水的依赖性。总之,土壤干化恶化了陆地土壤水文循环环境,影响植被的正常生长,不利于黄土丘陵沟壑区的生态环境建设。     

矿区复垦植被土壤涵养水源功能的研究

从矿区复垦林地土壤的物理性状、蓄水性能及渗透性能和枯落物持水量等方面探讨了复垦矿区复垦植被的涵养水源功能.结果表明:随着复垦年限的增加,与新造地相比,土壤的物理性状都有很大的改善,而且植被对平台土壤的改善效应更明显;平台上土壤饱和蓄水量从大到小依次为刺槐×柠条>刺槐林>草地;斜坡上土壤饱和蓄水量依次为草地>刺槐林>柠条林.枯落物的持水量依次为草本>刺槐>油松.因此,乔灌草配置,针阏叶林混交,增加物种多样性,才能有效地改善土壤的保水蓄水能力,特别在复垦初期.     

晋西黄土区退耕还林后土壤入渗特征及土壤质量评价

为研究晋西黄土区退耕还林后不同植被覆盖下土壤的入渗特征及土壤质量评价,采用野外双环入渗法测定土壤的入渗特征,并测定不同地类土壤的容重、孔隙度、有机质、全氮等指标,使用相关性分析研究不同类型植被覆盖下土壤的入渗性能及其与土壤理化性质的相关关系,并将各地类的土壤理化性质进行主成分分析。结果表明:(1)植被类型对于土壤渗透速率影响较大,表现为天然次生林刺槐×油松混交林刺槐纯林油松纯林灌木林地苹果园地荒草地农田(玉米地)。(2)退耕还林后,不同植被类型的土壤理化性质差异显著(P0.05),随着森林逐渐恢复,土壤容重下降,孔隙度及有机质等含量增加,土壤理化性质得以改善,入渗性能也有明显提高。土壤入渗特征与总孔隙度、非毛管孔隙度、有机质和全氮含量呈极显著正相关(P0.01),与容重呈极显著负相关(P0.01),与速效磷呈显著负相关(P0.05)。(3)综合土壤入渗性能和土壤理化性质作为土壤评价指标,晋西黄土区退耕还林后不同植被类型土壤质量从高到低依次为次生林刺槐×油松混交林刺槐纯林油松纯林灌木林地苹果园地荒草地农田。     

黄土丘陵区不同植被类型下土壤水分动态

[目的]探讨黄土丘陵区不同植被类型对土壤水环境分异规律的影响。[方法]以陕西省延安市燕沟鸡蛋卯小流域1997年退耕建造的样板坡面为对象,于2009年4—10月对其西坡面,自坡顶向下分布的7种植被类型(苹果园、刺槐林、沙棘灌丛、柠条林、紫穗槐灌丛、荒草地、农地(谷子)),采用土钻法每月中旬监测。[结果]生长季(4—10月)0—200cm深度平均土壤含水量大小呈现:紫穗槐灌丛荒草地农地(谷子)刺槐林柠条林沙棘灌丛苹果园。不同植被类型下土壤水分垂直剖面分布有较大差异,在浅层(0—40cm),恢复时段的紫穗槐灌丛、刺槐林下土壤含水量一般高于荒草地,沙棘灌丛、农地(谷子)、苹果园土壤含水量低于荒草地;在中层(40—120cm),荒草地土壤含水量最高,苹果园含水量最低,乔灌林地居中;在深层(120—400cm),只有紫穗槐灌丛、农地(谷子)土壤含水量高于荒草地,其他乔灌林地、苹果园含水量较低。[结论]延安地区植被恢复的乔灌林土壤含水量以紫穗槐灌丛偏高,柠条林、刺槐林、沙棘灌丛对深层土壤水分消耗较大,不利于土壤水环境及其永续利用。     

赣南飞播马尾松林林下植被盖度对土壤质量的影响

为了探明林下植被盖度对赣南飞播马尾松林土壤质量的影响,选取3种林下植被盖度（> 70%,30%～70%,< 30%）的林分,对其表层（0—10 cm）土壤理化性质的16个指标进行比较分析,筛选出土壤容重、田间持水量、土壤有机质、速效磷、pH值作为土壤质量评价指标,运用土壤理化综合指数评价不同林下植被盖度下土壤质量水平。结果表明:3种林下植被盖度间,土壤容重、土壤含水量、饱和持水量、毛管持水量、田间持水量、毛管孔隙度、总孔隙度、pH值存在显著差异（P < 0.05）;非毛管孔隙度、有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾不存在显著差异（P > 0.05）。不同林下植被盖度的土壤理化综合指数存在极显著差异（P < 0.01）,土壤质量随着林下植被盖度的增加而得到显著提高。     

吉县蔡家川流域不同森林植被的林地水源涵养功能

林地（枯落物层和土壤层）是森林植被水源涵养功能的主体,在水土保持中具有举足轻重的作用。根据蔡家川流域林地枯落物和土壤的分析与测定,研究比较了晋西黄土区不同森林植被的林地水源涵养功能。结果表明,不同植被类型枯落物的最大有效拦蓄量的大小为:虎榛子林（2.85 mm）>沙棘林（2.38 mm）>刺槐林（1.88 mm）>油松×刺槐林（1.31 mm）>油松林（0.77 mm）。不同植被类型0~60 cm土层的林地土壤最大拦蓄量为:虎榛子林（248.2 mm）>油松×刺槐林（241.0 mm）>刺槐林（210.2 mm）>草地（209.8 mm）>油松林（198.1 mm）。晋西黄土区不同森林植被的林地水源涵养功能研究,为该区水土保持林的合理经营与利用提供了科学依据。     

北京山地不同海拔人工油松林枯落物及其土壤水文效应

本文对北京山地4个海拔梯度（480,540,690,820 m）的人工油松（Pinus Tabuliformis）林枯落物层及土壤层水文效应进行研究,结果表明:枯落物总蓄积量、最大持水量、有效拦蓄能力均随海拔先升高而后减小,最大持水率随海拔升高先减小而后增大,枯落物总储量在10.63～31.42 t/hm²之间,最大持水量在17.27～37.17 t/hm²之间,有效拦蓄能力在6.72 ～28.71 t/hm²之间,最大持水率在164.32%～185.77%之间。枯落物持水量与浸泡时间呈明显的对数关系（R > 0.93）,枯落物吸水速率与浸泡时间呈明显的幂函数关系（R > 0.73）。土壤容重随海拔的升高而增大,变化范围为0.97～1.22 g/cm³,总孔隙度随海拔的升高而减小,土壤层有效持水量随海拔的升高而减小,土壤入渗速率与入渗时间呈明显幂函数关系（R > 0.96）。综合分析各项因子,低海拔地区的油松人工林水源涵养能力普遍高于高海拔。     

晋西黄土区主要造林树种林地土壤水分生态条件分析

黄土高原地区植被建设引起的土壤水分效应问题愈来受到关注,林地的水分生态条件分析成为构建结构稳定的森林植被的前提,以晋西黄土区主要造林树种刺槐、油松和侧柏的坡面林地为研究对象,通过林地土壤水分特征曲线测定及土壤水分动态变化监测,探讨其生长的水分生态条件,结果表明:本区人工林地的土壤持水力较高,土壤含水率随水势降低而递减的速度较慢;研究区主要造林树种中,刺槐及其混交林分的土壤水分利用范围最大,抗旱能力最强;无论丰水年或枯水年,坡面各林地土壤水分有效利用性大,土壤含水量在生长季都高于无效水临界值,林地土壤水分利用状况好,林分生长稳定。     

晋西黄土区主要造林树种合理林分密度计算与分析

黄土丘陵沟壑区水土保持林合理林分密度的确定须遵循“量水植树”的基本原则。依据水量平衡原理,在无地表径流,无土壤的深层渗漏,降水资源得以充分利用的情况下,林分在某一生长季内对降水资源的消耗量应小于或等于降水总量,根据上述原理分别计算了晋西黄土区蔡家川流域刺槐和油松林的合理林分密度取值。通过观测2002年和2003年生长季时段内林龄为13a不同密度刺槐纯林和林龄为17a不同密度油松纯林林地的土壤含水量动态变化,得到受水分胁迫威胁最小的刺槐、油松林分密度与依据公式计算得出的刺槐和油松林的合理林分密度相一致,说明该文提出的计算方法计算黄土区刺槐和油松的合理林分密度具有较好的适用性,且该方法简单易行,参数获取方便,值得在黄土区进一步推广应用。     

阴山北麓不同林分类型枯落物层持水性能研究

为了充分了解研究区不同林分类型枯落物的持水能力及对涵养水源和保育土壤的影响,以武川县公益林11种林分类型为研究对象,通过野外观测、室内浸水法对不同林分类型的枯落物蓄积量、最大持水量、最大持水率、吸水速率和有效拦蓄量进行了研究。结果表明:（1）不同林地类型总蓄积量为0.74~5.09 t/hm²,落叶松林蓄积量最大,樟子松林最小。天然林的蓄积量大于人工林,半分解层蓄积量均大于未分解层。（2）各林分类型的持水量存在显著差异（p<0.05）,呈现随时间的变化而先增大后减小的趋势,4 h内持水量变化较大,8 h后持水量变化相对平稳,24 h后各林地枯落物达到最大持水量,落叶松（8.5 t/hm²）最大,樟子松林（0.99 t/hm²）最小。（3）各林地枯落物吸水速率趋势相同,天然林吸水速率较大,其次油松人工林,灌木林吸水速率最差。（4）在各林分类型中,落叶松林蓄积量最大,最大持水量最高,对降水的有效拦蓄量也最好（9.051 t/hm²）;油松、山杏混交林（2.847 t/hm²）次之。综合比较,落叶松等天然林的持水能力最好,油松人工林枯落物的持水能力次之,柠条、山杏灌木林持水能力较弱。     

河北坝上地区不同植被类型土壤持水性能研究

以河北坝上地区不同植被类型土壤为研究对象,使用离心机法测定不同土层深度不同吸力下的土壤含水率,利用Van Genuchten模型拟合土壤水分特征曲线,分析土壤水文特征。研究表明:(1)研究区土壤为砂土,土壤容重为1.59 g/cm3,土壤水分特征曲线呈现"迅速下降–缓慢下降–稳定"的形态,不同植被类型土壤水分特征曲线相似;(2)农地的持释水能力最强,杨树样地的持水能力最差,柠条样地的释水能力最差,研究区内非农地的土壤凋萎系数平均为8.69%,随着土层深度的增加,土壤的持水能力、释水能力和凋萎系数都逐渐减小(P0.05)。(3)坝上地区应逐步减少高耗水乔木,建立起可持续发展的乔灌草防护体系。本研究可以为确定张北地区土壤凋萎系数和土壤干层,并合理选择种植植被提供理论依据。     

滦河上游不同密度油松林水源涵养功能研究

为了探知不同密度油松林人工林的水源涵养功能高低,选取木兰围场8个密度油松林的枯落物与土壤进行研究,利用水源涵养指数来比较各林分的水源涵养功能的高低,结果表明:（1）枯落物重量与有效拦蓄量变化趋势是随着密度的增加而增大,而枯落物最大持水量处于自身重量的2～4倍,最大持水率在250.61%～310.66%。（2）随着密度的增加土壤的最大持水量、非毛管孔隙度与非毛管蓄水量都是先是增加后减小,而最大持水量在1 800株/hm²达到了最大值为2 868.0 t/hm²;毛管孔隙度、毛管蓄水量与总孔隙度都没有明显的规律可言。（3）随密度的增加油松的水源涵养指数是呈现增加趋势的,其中的最大值是最小值的1.35倍,当密度处于1 500株/hm²时,指数趋于稳定,在1 500～1 800株/hm²时水源涵养指数较高。     

晋西黄土丘陵区不同土地利用类型对土壤碳氮储量的影响

通过对比晋西黄土区蔡家川流域人工刺槐林地、人工油松林地、退耕荒草地和农地土壤有机碳和总氮含量的差异性,探讨了土地利用变化对该流域土壤碳氮储量的影响。结果表明:（1）4种土地利用类型下,土壤有机碳和总氮均表现出表聚效应,且荒草地垂向降幅最大,各样地土壤有机碳和总氮均呈极显著线性正相关;（2）油松林地0—48 cm土层有机碳含量高于其他样地,刺槐林地0—48 cm土层总氮含量显著高于其他样地,而4种土地利用类型在48—96 cm土层和96—160 cm土层中有机碳和总氮含量差异不显著;（3）从蔡家川流域退耕土壤固碳和固氮效应整体而言,退耕林地具有显著的土壤碳氮固存效应,随着人工林地面积占比的增加,流域土壤总有机碳和总氮储量相应增加。