坝上地区退耕还林地土壤水文生态特征

 为明确退耕林地不同植被类型土壤层的水文生态效应及其水源涵养功能,通过野外取样与室内测试的方法,以封育草地为对照,定量研究坝上地区典型区域张北县沙棘林、柠条林和榆树林等退耕林地的土壤颗粒粒径分布、水分物理性质和入渗性能等水文生态特征。结果表明:不同植被类型同一土层间土壤密度、孔隙度与持水性能差异显著,同一植被类型内不同土层间各指标差异不明显;与草地相比,林地能较好地改善土壤结构,土壤水文生态效应好于草地;4种植被类型的土壤颗粒粒径分布主要集中在1～0.05 mm范围内,约占64.08%～71.13%;林地土壤密度小于草地,榆树林、沙棘林和柠条林的土壤密度分别比草地的减小25.26%、24.98%、16.49%;土壤孔隙度以及土壤饱和持水量、有效持水量表现为沙棘林>榆树林>柠条林>草地;入渗速率与入渗时间遵从f=at-b的幂函数关系,柠条林、沙棘林和榆树林的稳渗速率分别为草地的4.96、3.18和2.88倍。研究结果可为坝上地区退耕林地生态效应的评价提供理论依据。     

六盘山林区四种植被类型对土壤物理性质的影响研究

植被恢复是改善土壤物理性质、保持水土的重要措施。为研究不同植被类型对土壤物理性质的影响,以六盘山林区华北落叶松、白桦、虎榛子和沙棘4种植物为研究对象,分别测定了不同层次的土壤容重、总孔隙度、毛管孔隙度、土壤含水量、最大持水量、毛管持水量和田间持水量等指标,并进行了分析。结果表明:4种植被类型的土壤容重,均表现出随着土层的增厚而增加的趋势;土壤总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、土壤含水量、最大持水量、毛管持水量和田间持水量,均表现随着土层的增厚而降低的趋势。植被恢复更有利于提高土壤总孔隙度和非毛管孔隙度,改善土壤结构,提高土壤透气透水性和涵养水源的能力。沙棘和虎榛子在提高土壤总孔隙度方面更为有效,虎榛子更有利于改善土壤表层的土壤含水量、毛管持水量和田间持水量。     

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。     

不同造林模式对铁尾矿地土壤性质的影响

为了了解不同造林模式对尾矿地物种多样性的影响以及对土壤物理、化学和生物性质的影响,采用空间替代时间的研究方式,分别调查未造林尾矿地、紫穗槐纯林、沙棘纯林以及沙棘—紫穗槐—桑树人工混交林下土壤的物理、化学及生物性质。结果表明:(1)与裸尾矿相比,紫穗槐纯林、沙棘纯林以及混交林林下土壤容重、田间持水量、毛管持水量以及毛管孔隙度均有不同程度的下降,土壤饱和持水量、总孔隙度及非毛管孔隙度有所上升,且混交林林下土壤物理性质的变化最大,土壤容重、田间持水量、毛管持水量与毛管孔隙度较裸尾矿分别下降了12.07%,3.49%,4.66%,3.67%,土壤饱和持水量、总孔隙度及非毛管孔隙度分别增加了6.44%,9.29%,12.96%;(2)与裸尾矿相比,紫穗槐纯林、沙棘纯林以及混交林林下土壤有机质含量及各种养分元素含量明显增加,土壤pH值下降,尤以混交林的变化最为明显;(3)造林后土壤主要微生物类群的数量及主要酶活性均有所上升,且以混交林上升最明显。由此可以看出,在尾矿地进行人工造林可以在一定程度上改善尾矿土壤的性质,且营造混交林模式对尾矿土壤的改良效果最佳。     

不同土地利用方式对黑土剖面土壤物理性质的影响

选择地势平坦相毗邻地块的4种不同土地利用方式(农田,CL;落叶松林地,FL;自然草地,GL;裸地,BL),利用环刀法测定了土壤容重、田间持水量和饱和持水量,利用吸管法测定了土壤机械组成,利用湿筛法测定了土壤水稳性团聚体,分析了0—200cm剖面内土壤物理性质的分布、变异程度和相关性。研究结果表明:土地利用方式显著影响了表层(0—20cm)的土壤容重、孔隙度和土壤持水量,容重表现为GLCLFLBL,而孔隙度和田间持水量表现为GLCLFLBL。土地利用方式对剖面土壤颗粒组成的影响表现为GL砂粒含量比较高,BL粉砂含量较高,而FL的粘粒含量较高。粒径0.25mm团聚体含量(WAS0.25mm)、平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)均随剖面深度增加而降低,不同土地利用方式间的差异表现在0—60cm土层,为GLFLCLBL。GL和FL由于根系的作用增加了土壤物理性质的变异程度。土壤颗粒组成对土壤容重、饱和持水量和田间持水量都有显著的影响。研究结果表明,自然草地能够显著改善并恢复土壤的物理性质。     

群落配置对滨海围垦区土壤理化性质的影响

以崇明东滩湿地围垦区为例,对栽植10年不同植物群落配置模式下土壤主要的理化性质(机械组成、容重、孔隙度、田间持水量、pH和含盐量)进行了测定,以探讨不同群落配置对盐碱土的改良效果。结果表明,相对于裸地,灌草复合种植模式下土壤的物理性黏粒增加57.8%,容重减小13.7%,总孔隙度增加18.2%,田间持水量增加17.8%;草本群落仅在土壤表层(0~10cm)容重显著降低了27.3%,总孔隙度和田间持水量显著增加了36.8%和25.2%,同时0~40cm层次的土壤机械组成均有改善,土壤砂粒减少65.3%,物理性黏粒增加94.6%;灌木群落下20~40cm土层的土壤容重减小16.3%,总孔隙度增加8.8%,田间持水量增加13.0%,而0~40cm土层的土壤机械组成改良效果不明显。各群落配置对土壤pH和含盐量的改良效果均比较显著,pH降至8.5以下,达到作物生长发育的要求;含盐量NaCl降至2.5 g kg-1以下,符合轻度盐碱土的标准。主要理化性质相关分析结果表明土壤容重与总孔隙度、毛管孔隙度、田间持水量呈极显著负相关;土壤pH与含盐量呈显著正相关。研究认为灌草复合模式更有利于滨海围垦区盐碱地土壤理化性质的改良。     

中度火干扰对林草地土壤理化特性的短期影响

火干扰作为一种自然扰动现象,对土壤物理、化学、矿化和微生物等土壤性质产生一定影响.在河南具茨山国家级森林公园过火林地和草地,进行土壤样品(0～5和5～10 cm土层)采集,测定表征土壤渗透性和持水能力的指标,研究中度火干扰对不同土层土壤理化特性的短期影响.结果表明:中度火干扰造成草地和林地土壤表层(0 ～5 cm)的土壤密度、含水率和非毛管孔隙度显著下降(P＜0.05),但火烧前后,土壤5～ 10 cm层上述物理特性指标之间没有显著差异(P＞0.05);火烧后草地和林地土壤表层(0～5 cm)有机C和全N显著下降(P＜0.05),而土壤pH、全P和全K显著上升(P＜0.05),相似的现象出现在草地土壤5～10 cm层,火烧前后林地土壤5～ 10 cm层,各化学特性指标没有显著差异(P＞0.05).火烧使草地和林地土壤0～5cm层的土壤初渗率、稳渗率和平均入渗率均显著上升(P＜0.05),而对土壤5 ～10 cm层土壤各渗透特性指标没有显著影响(P＞0.05);火烧使草地和林地土壤0 ～～5 cm层土壤最大持水量和有效持水量均显著下降(P＜0.05),草地和林地最大持水量分别从未过火289.984和390.971t/hm2,下降到258.072和342.386 t/hm2.该研究为开展火烧迹地植被恢复、水土保持和森林经营管理措施的制定,提供科学依据.     

黄土丘陵区不同林龄乔灌林地土壤水分及持水性能研究

土壤水分是黄土丘陵区生态恢复过程中的主要制约因素,对该区典型流域不同林龄主要乔灌林地土壤容重、水分特征和持水能力的分析结果表明,表层土壤容重表现出天然灌木林乔木林人工灌木林果园,且容重随林龄的增加而减小,即20a25a30a。下层土壤容重与表层变化规律相似。土壤总孔隙度与土壤容重和非活性孔度变化规律相反,与土壤活性孔度和土壤孔隙比变化基本一致。0-50cm土层土壤含水量变化顺序为果园刺槐柠条狼牙刺,50-500cm土层则是刺槐林地最小,灌木林地在50-200cm土层的变动幅度较大,200-350cm土层柠条小于狼牙刺,350-500cm土层狼牙刺则小于柠条,主要受人工林种植密度和人为干扰措施影响。苹果园经过隔坡梯田整地措施,其林下0-500cm土层土壤水分含量最高。该区提倡"灌木先行"的植被恢复措施是必要的。表层土壤总持水量随林龄增加而增加,土壤总持水量变化顺序为天然灌木林地乔木林地人工灌木林地,有效持水量却表现出与总持水量相反的变化趋势,容重越低,土壤有效持水性越强。20-40cm土层及40-60cm土层的持水特性表现出与表层土壤相似的规律。     

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。     

灾害干扰受损区自然恢复初期土壤物理性质的变化特征

以洪涝诱发灾害干扰受损区的次生阔叶林、杉木林和毛竹林为研究对象,研究了3种林型自然恢复过程中土壤容重、孔隙度和田间持水量等11项土壤物理性质指标的变化规律及主要影响因素。结果表明:(1)次生阔叶林和杉木林在未受损—刚受损—受损恢复过程中土壤容重先增大后减小,毛竹林逐渐减小;次生阔叶林和杉木林总孔隙度、含水率、饱和持水量、毛管持水量和田间持水量先减小后增大,毛竹林逐渐减小;3种林型土壤质地先变粗后变细。(2)通过相关性分析和主成分分析,发现含水率、毛管持水量和田间持水量可作为评价灾害干扰受损区土壤物理性质恢复能力的主要指标。(3)通过主成分分析和因子分析得出,3种林型土壤抗蚀性在未受损—刚受损—受损恢复过程中先减小后增大,受损自然恢复状态土壤抗蚀性从大到小依次为杉木林、次生阔叶林、毛竹林。研究结果可为灾害干扰受损区土壤物理性质变化规律及土壤恢复机制提供理论依据。     

典型黑土区主要水保树种土壤水文效应研究

对典型黑土区的主要水土保持树种林下枯枝落叶层、土壤水分物理性质进行了分析研究,结果表明:随着土层深度的增加,造林地土壤总孔隙度减小容重增大,未造林地无明显变化,白皮柳林下平均土壤容重最小,总孔隙度最大,改良土壤效果最明显,依次为长白落叶松、小黑杨、樟子松;各树种土壤渗透性能均好于未造林地,其中白皮柳土壤渗透性能最好;营造水土保持林可有效增加土壤蓄水、透水能力,各树种土壤水文效应综合评价结果是白皮柳和长白落叶松优于小黑杨和樟子松。     

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。     

鄱阳湖滨不同植被类型沙地土壤有效持水能力研究

鄱阳湖滨沙地是我国南方典型的沙地。研究采用经过筛选的土壤转换函数（PTFs）比较分析了鄱阳湖滨沙地4种主要植被类型（刺槐、湿地松、蔓荆子和自然荒草地植被）土壤的有效持水量,旨在为南方湖滨沙地生态植被恢复提供土壤水分评价方法参考,也为更好地评价不同植被类型的沙地生态恢复模式效应提供依据。结果表明:通过统计检验,Rawls模型的ME和RMSE值分别为0.005 8,0.001 0,显示其较Saxton模型、Batjes模型、Minasny模型具有更好的预测准确度,更适合于鄱阳湖滨沙地土壤水分特征估算分析;经过测定表明,不同植被类型土壤田间持水量依次为湿地松 > 蔓荆子 > 刺槐 > 荒草地;Rawls模型计算结果表明:不同植被类型土壤凋萎系数依次为刺槐 > 湿地松 > 蔓荆子 > 荒草地,不同植被类型土壤有效持水量依次为湿地松 > 蔓荆子 > 刺槐 > 荒草地。     

左云县店湾镇春季不同植被条件下土壤含水量研究

为了研究左云县店湾镇春季不同植被条件下0—600 cm深度范围内土壤垂直剖面水分变化特征,分别对该区乔木（白榆和小叶杨）林地、灌木（柠条和沙棘）林地和草地5种不同植被条件下土壤水分进行了研究。结果表明:研究区不同植被条件下土壤剖面含水量变化规律不同。左云县矿区春季各土层平均含水量草地最高,柠条林地次之,白榆林地最少。其中草地各土层平均含水量比柠条林地高0.3%,比白榆林地高3.8%。该区各植被条件下土壤水分主要呈难效水状态。且各植被条件下土壤在200—400 cm深度范围内都存在干层,有轻度干层、中度干层和重度干层发育。该区水循环主要是地表水循环,地下水循环基本不存在,形成了土壤—植物—大气的水分循环模式,属于异常水分循环类型。     

南亚热带杉木林改造对土壤及凋落物持水能力的影响

对杉木林进行改造,是提高林分质量和生态效能的重要措施。该文研究了杉木林改造前期对土壤及凋落物持水能力的影响。结果表明,在杉木林改造前期,不同林龄段试验林间土壤容重、孔隙度和土壤持水量差异不显著（P > 0.05）,但随林龄的增加呈上升趋势,土壤涵养水源能力有所增加。凋落物量及其持水能力随改造林龄的增加呈上升趋势,9～11 a林龄试验林凋落物及持水能力显著高于3～5 a林龄试验林（P < 0.05）,而其凋落物持水能力与5～7 a林龄试验林差异不显著（P > 0.05）。浸水试验表明,凋落物持水率随浸泡时间的增加呈对数曲线增长,吸水速率与浸泡时间呈反函数关系。凋落物最大持水量远小于土壤最大持水量,仅为土壤的0.18%,0.11%和0.08%,土壤为森林涵养水源的主体。通过分析试验林土壤和凋落物持水能力发现,杉木+米老排+阴香+山杜英+枫香、杉木+火力楠+米老排+阴香+红荷和杉木+木荷+山杜英+香椿+山黄麻改造模式对土壤和凋落物持水能力影响效果较好,其水文功能较高。     

花江喀斯特石漠化区不同经济型植物的土壤蓄水特征

选择贵州省花江喀斯特石漠化综合治理区分布广泛的几种典型生态经济型种植模式花椒、金银花、砂仁、火龙果、构树、花椒金银花混交林为研究对象,以荒草地为对照,对各植物的土壤物理性质和蓄水性能进行了对比研究。结果表明:（1）研究区土壤容重的浮动范围为1.09～1.40 g/cm³,并随土层深度增加而增加;孔隙度随土层深度增加而减小,上层土壤的蓄水性能和通透性能优于下层。（2）与荒草地相比,构树、火龙果、花椒金银花混交林、花椒、金银花的土壤容重和孔隙度状况都优于荒草地,只有砂仁比荒草地差。（3）从土壤含水量和0—30 m总蓄水量来看,混交林土壤含水量最大（37.69%）,分别比金银花、火龙果、构树、花椒、荒草地、砂仁高3.18%,4.33%,4.83%,7.49%,10.15%,13.18%;总蓄水量表现为花椒金银花混交林（1 769.54 t/hm²） > 火龙果（1 732.94 t/hm²） > 构树（1 722.14 t/hm²） > 花椒（1 698.43 t/hm²） > 金银花（1 655.58 t/hm²） > 荒草地（1 640.79 t/hm²） > 砂仁（1 428.75 t/hm²）。（4）相关分析表明土壤容重和毛管孔隙度与最大持水率及毛管持水率均呈极显著相关（p < 0.01）,相关系数分别为-0.931,0.897,-0.915,0.890。因此,在花江喀斯特石漠化植被恢复过程中应优先考虑以花椒金银花为代表的混交林与火龙果模式。     

庐山不同森林植被对土壤团聚体及其有机碳分布的影响

研究不同粒径团聚体有机碳含量与土壤团聚体分布的关系,对于认识森林土壤结构形成和碳氮稳定机制有一定的科学意义。以庐山6种森林植被类型土壤为研究对象,系统研究了不同森林植被对土壤团聚体及其有机碳分布的影响,结果表明:（1）不同土层的森林植被类型对粒径在> 5 mm和0.25～0.5 mm范围内的土壤团聚体含量影响较明显,其中黄山松林下土壤团聚体含量最高;（2）6种森林植被在不同的土层下,水稳性团聚体百分含量（R_0.25%）和平均重量直径（MWD）随着土层深度的增加而逐渐减小,其土壤团聚体的稳定性也随之减弱,在0—20 cm土层下的土壤团聚体较稳定,黄山松林、马尾松林和玉山竹林下MWD值较大,在20—40,40—60 cm土层差异则不明显;（3）在同一土层下黄山松林的土壤团聚体有机碳含量最大,常绿阔叶林最小,马尾松林、玉山竹林和黄山松林的土壤团聚体有机碳变化较明显,而其他3种差异不显著。     

红壤丘陵区不同植被类型土壤颗粒分形与水分物理特征

为探明红壤丘陵区不同植被对土壤分形结构及水分物理特征的改良作用与机制,运用土壤分形学和水文物理学原理与方法,以南方红壤丘陵区福建省长汀县为例,研究经济林、针阔混交林、乔灌混交林及针叶林4种植被类型土壤颗粒组成、分形维数、水分物理参数及其相关性。结果表明:1)红壤丘陵区不同植被类型土壤中以粗砂粒质量含量最高,细砂粒和石砾质量含量次之,粉黏粒质量含量较低,与裸地相比,不同植被类型具有显著提高土壤细砂砾和粉黏粒质量含量的作用,并且混交林作用程度高于纯林;2)红壤丘陵区不同植被类型具有降低土壤密度、增加土壤孔隙度的功能,针阔混交林、乔灌混交林、针叶林、经济林土壤的饱和蓄水量分别是裸地的1.20、1.16、1.14和1.10倍,表土层(0～20 cm)贮水能力好于表下土层(20～40 cm);3)土壤颗粒分形维数与土壤粉黏粒、总孔隙度、饱和蓄水量、孔隙比呈极显著正相关,与石砾质量含量、土壤密度呈极显著负相关,红壤丘陵区4种植被类型土壤均为不均匀性良好的土壤,以混交林土壤粒径分布结构较好,尤其是以针阔混交林的最好,其次是纯林的,针叶林好于经济林,表土层(0～20 cm)大于20～40 cm土层。     

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(P<0.05)。(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。