黄土丘陵区退耕草地土壤分离能力季节变化研究

采用变坡试验水槽的方法,研究了黄土高原丘陵区退耕3年草地(赖草)和退耕17年草地(紫花苜蓿)在生长季土壤分离过程的季节变化及其影响因素。结果表明:赖草和紫花苜蓿地的土壤分离能力在整个生长季均呈现显著下降的季节变化趋势(p0.05)。赖草地的平均土壤分离能力最大(0.076±0.036 kg m-2 s-1),其次是紫花苜蓿地(0.057±0.055 kg m-2 s-1);两种草地土壤分离能力的季节变化主要受到土壤硬化、水稳性团聚体和草地根系生长的影响,随土壤粘结力、容重、水稳性团聚体和草地根系密度的增加,两种退耕草地的土壤分离能力均呈指数形式下降;两种草地土壤分离能力的季节变化可以用水流剪切力、土壤容重和草地根系密度很好的模拟。为黄土高原地区退耕还林(草)水土保持措施提供科学依据。     

黄土丘陵区须根系作物地土壤分离季节变化研究

采用变坡试验水槽的试验方法,研究了黄土丘陵区典型须根系作物玉米和谷子在生长季土壤分离能力的季节变化及潜在影响因素。结果表明:在作物生长季,须根系作物玉米地和谷子地的土壤分离能力具有明显的季节变化(P0.05),并表现出了相似的季节变化模式;两种作物地土壤分离能力的季节变化主要受到农事活动、土壤硬化、水稳性团聚体和作物根系生长的影响;两种作物地的土壤分离能力可以用土壤粘结力、作物根系密度和水流剪切力很好地拟合(R~20.75,NSE0.74)。     

草地土壤分离能力季节变化特征及其影响因素

土壤分离能力是土壤侵蚀机理模型的重要参数.受土壤性质、植被根系等因素影响,土壤分离能力呈现显著的季节变化.为研究草地土壤分离能力季节变化特征及其影响机制,以建植一年的柳枝稷、无芒雀麦草地及对照裸地为研究对象,以20 d为周期,测定土壤密度、黏结力和根系密度,并采集原状土样进行水槽实验(τ=6.5-23.4Pa),测量土壤分离能力,并运用相关分析、回归分析等方法,研究土壤性质及植被根系对土壤分离能力季节变化的影响.结果显示:柳枝稷和无芒雀麦草地具有类似的季节变化特征,而裸地与二者差异明显.4月中旬至6月下旬,草地土壤分离能力较大,此后土壤分离能力迅速下降;7月中旬直至10月上旬,草地土壤分离能力较低;10月下旬,土壤分离能力小幅回升;裸地土壤分离能力7、8月份较低,其余时间较高.裸地土壤分离能力试验期均值为柳枝稷草地的10.6倍,无芒雀麦草地的23.7倍.草地土壤分离能力的季节变化受根系密度和土壤黏结力的影响,随着根系密度与土壤黏结力增大,土壤分离能力呈指数形式降低,而土壤密度对土壤分离能力季节变化的影响并不显著.试验区内草地土壤分离能力可用水流剪切力、根系密度、根径和土壤黏结力等参数进行模拟(R2=0.636).研究结果可为土壤侵蚀机理模型的推广应用,以及小流域水土保持措施配置等工作提供科学依据.     

黄土区不同植被类型条件下土壤分离速率变化特征及其影响因素

为比较土壤理化性质与根系特征对土壤分离速率的影响强度,采用模拟冲刷试验与室内分析相结合的方法,探究了黄土区不同植被类型在3种处理下（含根系、含冠层、含结皮）土壤分离速率变化特征及其影响因素。结果显示:（1）不同植被类型间,狼牙刺群落下土壤分离速率最小,显著低于达乌里胡枝子;不同处理下,含结皮土壤分离速率最大,含根系土壤次之,含冠层土壤最小。（2）土壤分离速率与容重呈显著正相关关系（p<0.05）,与有机质、团聚体呈显著负相关关系（p<0.05）。只考虑土壤理化性质对土壤分离速率的影响时,影响狼牙刺、白羊草群落下土壤分离速率的主导因素是容重;影响铁杆蒿、达乌里胡枝子群落下土壤分离速率的主导因素为有机质。（3）根系特征也是影响土壤分离速率的因素,土壤分离速率与根系生物量密度、根长密度、根系表面积密度、根体积密度呈负相关关系。只考虑根系特征对土壤分离速率的影响时,影响狼牙刺、铁杆蒿、白羊草群落下土壤分离速率的主导因素是根长密度;影响达乌里胡枝子群落下土壤分离速率的主导因素是根系表面积密度。（4）本研究中,土壤分离速率回归方程D_r=0.086-0.035X₁+1.367X₂,（R²=0.767,N=36,p=0.000;X₁为土壤有机质,X₂为土壤容重）,土壤理化性质对于分离速率的作用强于根系的作用;不考虑植被类型时,土壤有机质、土壤容重是影响土壤分离速率的主导因素。     

稻-油轮作农田油菜生长季土壤呼吸作用及其影响因素分析

本文以西南地区稻-油轮作农田为研究对象,于2009年11月—2010年4月油菜生长期间采用静态暗箱法进行了土壤呼吸速率的观测,通过选择植株生长处、株间及行间3个样点研究土壤呼吸速率的时间变化及空间异质性,综合分析了土壤温度、土壤湿度、根系生物量、土壤有机碳以及C/N对土壤呼吸作用的影响。结果表明,油菜季土壤呼吸速率的日变化为单峰型,最大值出现在下午15:00。土壤呼吸速率的季节变化显著,呈现为先降低后升高的变化趋势,最低值出现在2010年1月。在植株尺度上,土壤呼吸作用存在明显的空间异质性,较高的土壤呼吸速率通常出现在靠近油菜植株的地方,表现为:植株生长处(336.71 mg·m-2·h-1)>株间(248.48 mg·m-2·h-1)>行间(141.77 mg·m-2·h-1)。土壤呼吸作用中根呼吸作用所占比例的季节变化呈单峰型,表现为生长初期小于生长中期和后期。在整个油菜生长季,根呼吸对土壤呼吸的贡献为25.78%~72.61%,平均为51.03%。土壤呼吸速率受多个环境因子的影响,与地表温度呈显著指数关系,与根系生物量呈显著线性关系,与土壤微生物生物量碳、易氧化有机碳及颗粒有机碳存在显著或极显著正相关。     

黄土丘陵沟壑区不同草灌植被土壤分离速率及其主导因素

[目的]探究不同草灌植被条件下土壤理化性质和根系特征对土壤分离速率的影响强度,为黄土高原生态建设成效的评估提供科学依据。[方法]分别选取黄土高原典型直根系灌木柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)、须根系草本冰草(Agropyron cristatum)和直根系草本植物铁杆蒿(Artemisia gmelinii)及其复合群落为研究对象,采集原状土样,在坡度为15°,流量为36 L/min的条件下,进行土壤分离试验,估算其分离速率,并测定相关土壤参数和根系参数。[结果]草灌复合使分离速率较单一草本和灌木的均值降低了73.58%,其中锦鸡儿与冰草的复合模式减蚀效果最强。影响土壤分离速率的最主要根系因子为根长密度和根重密度,主要土壤因子为>0.25 mm的团聚体含量。根系因子是影响草本植物土壤分离速率最主要的因子。灌木及草灌复合下的土壤分离速率受到土壤因子和根系因子的共同主导。[结论]草灌复合根系能够有效提高土壤抗分离能力,其中以直根系与须根系的根系构型组合效果最强,且不同的根系构型组合在影响土壤性质的程度和发挥抗分离作用时的主导因子不同。     

安吉毛竹林生长季土壤热通量的变化特征

2011年4月~2011年9月运用常规气象观测仪器和土壤热通量板对浙江安吉毛竹林土壤热通量和气象因子进行观测,探讨了生长季土壤热通量的变化特征以及土壤温度、净辐射与土壤热通量的关系。结果表明:土壤热通量日变化均呈"S"型曲线,毛竹林生长季土壤热通量为58.914 WJ m-2,土壤为明显的热汇;越接近地表,土壤温度月变化越剧烈;不同时间尺度上,土壤5 cm温度与土壤热通量的回归分析,相关性均达显著水平,说明土壤温度变化是以热通量为基础的;在0.5 h尺度上,土壤热通量与净辐射的相关性达极显著水平(P0.001),且延滞1 h后的相关系数最高,说明安吉毛竹林生长季土壤热通量对净辐射的反馈要延滞1 h。     

黄土高原土壤分离速率的季节变化研究

为定量研究水动力对土壤分离速率的影响,采用变坡实验水槽方法,在特定水动力条件下,分析黄土高原七种典型土地利用类型土壤分离速率的季节变化。结果表明:(1)不同土地利用下土壤分离速率差异显著,测定期内平均值为谷子土豆玉米大豆荒坡草地林地;(2)除林地外,各土地利用类型土壤分离速率具有明显的季节变化,变化幅度为玉米谷子大豆荒坡土豆草地林地;(3)农地土壤分离速率的季节变化主要由农事活动导致,播种、除草、收获等农事活动可使土壤分离速率提高2～6倍;(4)土壤表层粘结力对各类土地利用土壤分离速率的季节变化具有重要影响。研究结果为进一步分析土壤侵蚀过程和建立侵蚀模型提供了一定的理论基础。     

坝上地区人工林和草地生长季土壤水势动态

为研究坝上地区人工林土壤水势动态,以结缕草(Zoysia japonica)为对照,选取坝上地区典型人工林小叶杨(Populus simonii Carr.)和樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica),研究其生长季不同时间、空间土壤水势和变异系数及晴天和降雨下土壤水势变化。结果表明:(1)人工林和草地土壤水势变化趋势相同,在生长季前期和后期土壤水势较高,中期土壤水势进入波动下降期,但不同植被进入波动期时间不同,樟子松晚于小叶杨和结缕草。小叶杨、樟子松、结缕草土壤水势最低值分别出现在70,10,30 cm处,最低值分别为-1 257.24,-747.97,-830.11 kPa。小叶杨、樟子松和结缕草土壤水势变异系数最大值分别在9月10 cm、7月10 cm、7月30 cm处,其值分别为-155.9%,-208.0%,-183.6%。总体上,变异系数生长季中期大于前期和后期,表层大于深层。(2)晴天人工林和草地土壤水势差的最大值与日均温度之间存在显著的相关关系,随着日均温度升高,水势差最大值也增大。典型晴天大气温度在日内上下波动,土壤水势呈现滞后波动,在生长季浅层土壤最为明显。(3)不同降雨量与土壤水势差呈现相关关系,随着降雨量升高,土壤水势差也随之升高。典型降雨事件下,中雨和大雨剖面土壤水势迅速上升,小雨事件下主要呈现波动变化。从不同植被来看,草地土壤水势较人工林波动更为剧烈。综上,生长季樟子松土壤水势进入波动期最晚,波动幅度最大。而土壤水势对于大气温度和降雨的响应方面,结缕草最为敏感。研究结果对于指导当地人工林建设与水资源高效管理具有重要意义。     

华北南部低丘山地刺槐林地非主要生长季土壤微生物的呼吸特征

采用树木环割法,于2009-11—2010-03,利用Li-8100土壤呼吸自动观测系统,观测研究了位于河南省济源市的华北山区南部低丘山地40a生刺槐林土壤微生物呼吸速率（Rh）的时间变化特征及其与土壤温度和湿度的关系。结果表明：（1）在非主要生长季,Rh日变化不明显,但呈现出明显的日际变化特征;Rh平均值为0.426μmol.m-2.s-1。（2）林地5cm深处土壤温度与Rh之间存在显著的指数相关关系（P〈0.01）,且Rh随5cm深处土壤温度的升高而增大,表示二者关系的参数Q10值是1.86,说明非主要生长季Rh对温度的变化十分敏感;Rh与土壤含水量呈显著的线性相关关系（P〈0.01）,且Rh与5cm深处的土壤温度和土壤体积含水量均有很好的复相关关系（P〈0.01）。比较偏相关系数表明,影响Rh的主要土壤物理因子是土壤水分。     

基于力学参数解析黄土高原典型草地的土壤分离能力研究

为解析黄土高原地区典型草地土壤分离能力变化的力学机制,选择代表性的须根系和直根系草地作为研究对象,基于室内径流冲刷试验,估算了相对土壤分离能力（RSD）,测定了土壤抗剪强度和根系抗拉力,并基于Wu氏模型估算了根系黏聚力（Cr）。结果表明,须根系草地的RSD较直根系草地显著低77.27%,而Cr较直根系草地高14.84%。直根系草地的Cr对RSD的表达效果优于根长密度,而须根系草地效果差异不明显。RSD与200 KPa正应力下抗剪强度（τ200）的相关性优于其他正压力。根土复合体中,Cr对土壤分离的效应强于τ200。通过根土复合体力学参数能够有效预测直根系草地的土壤分离能力,但对于须根系草地的预测还需进一步探究。研究结果可为黄土高原根系减蚀机理的完善提供参考。     

黄土丘陵区几种退耕还林地土壤固存碳氮效应

探讨了黄土丘陵区退耕10 a和30 a的柠条、刺槐、油松及侧柏林地0～60 cm不同土层有机碳、氮数量和分布的变化特征。结果表明：相比坡耕地,退耕还林10 a后,仅侧柏与油松林地各土层有机碳、氮含量和密度显著提升。退耕还林30 a与10 a相比,各土层有机碳含量增幅表现为侧柏＞油松＞刺槐＞柠条,总体0～60 cm土层碳固存速率分别达到1.06、0.71、0.43、0.36 mgC·hm-2·a-1;氮固存速率以刺槐最高,达到0.051 mgN·hm-2·a-1,其他还林地固存氮速率接近,为0.014～0.026 mgN·hm-2·a-1。30 a还林有机碳的增加主要来自0～20 cm土层,平均贡献达51.9%,而全氮增加除刺槐林地外,主要来自40～60 cm土层,平均贡献达42.5%。各还林地C/N仅在0～20 cm表层均有显著提高,但有机碳与氮均表现出显著的回归相关性。综上,长期退耕还林地能够固存碳氮,且以侧柏林地提升有机碳库较佳,而刺槐林地提升氮库较好。     

黄土区小流域土壤侵蚀模型系统解析

针对黄土高原小流域土壤侵蚀的特点,对建造土 模型系统进行了分析。首先地土壤侵蚀量模型过程进行了描述,其次对土壤侵侵蚀量的发展和两种模型类型进行了比较,并对分布型参数模型进行了时间和空间上的全分布型结构设计分析,最后指出建造分布型参数的土壤侵一模型系统所具有的很多优点,它同当前土壤侵蚀研究的发展趋势。     

黄土区森林植被对不同尺度坡地产流产沙的影响分析

为进一步探讨森林植被对流域坡地不同尺度降雨产流产沙的影响，为黄土区植被建设提供理论依据，对蔡家川流域坡面径流小区和试验小流域降雨产流产沙进行了测定和分析。结果表明，坡面自然更新的次生林和虎榛子灌木林较人工林有更好的涵养水源、保持水土功能；通过灰色关联分析，林分郁闭度和草本、枯落物生物量对坡面产流产沙影响显著。在对嵌套流域聚类分析的基础上，相似地形地貌的子流域，少林流域比多林流域的雨季径流深和径流系数高2．7～2．9倍，且前者暴雨径流输沙量是后者3～6倍。     

三峡库区生物结皮对土壤分离过程的影响及其机制

为探明三峡库区生物结皮对土壤分离过程的影响及机制,以湖北省秭归县王家桥小流域为研究区域,选取以苔藓为优势种的生物结皮样地,以无结皮覆盖的裸地为对照,设计5个结皮盖度水平(1%～20%、20%～40%、40%～60%、60%～80%和80%～100%),采集原状土样,进行不同侵蚀动力条件下(水流剪切力4.89～17.99 Pa)的冲刷试验,建立生物结皮盖度与土壤分离能力、细沟可蚀性和临界剪切力间的定量关系,明确影响土壤分离过程的主要因素并阐明其作用过程。结果表明,生物结皮盖度显著影响土壤分离,裸地的土壤分离能力(0.160 kg/(m2·s))为生物结皮土壤(0.008～0.081 kg/(m2·s))的1.9倍～21.0倍,裸地的细沟可蚀性(0.018 7 s/m)为生物结皮土壤(0.009 5～0.000 9 s/m)的2.0倍～20.0倍;相对土壤分离速率和细沟可蚀性均随结皮盖度的增加呈指数衰减;通径分析显示土壤分离能力主要受结皮盖度、土壤黏结力和沙粒含量的影响,细沟可蚀性主要受结皮盖度和土壤容重的影响;非线性回归表明,土壤分离能力可用水流剪切力、黏结力和结皮盖度的幂函数进行模拟(...     

黄土区土壤水分与植物耗水研究

土壤水分是影响植物生长的重要因素,尤其是在降水少,蒸发量大的黄土地区,简要论述了黄土区土壤水分研究的历史与现状,分析了林木单株耗水量和应用水量平衡方法的研究,并重点概括了目前较新的几种林木蒸腾研究方法。     

黄土丘陵沟壑区土壤水分垂直分布研究

以黄土丘陵沟壑区燕沟流域为研究对象,对流域内2006年不同类型土壤水分垂直变化进行了分析.结果表明,在实验设计条件下,不同层次的土壤水分变幅较大,坝地、梯田和坡地各层土壤含水量变化与降雨量的季节性变化呈现出较一致的趋势,而苹果地除0-100 cm外,100-200 cm随着降雨量的季节性变化出现较大波动;不同类型土地的土壤含水量变化程度不同,同一类型土地的土壤含水量变化幅度也有差异,10 cm处土壤含水量变异系数最大,随着土层深度的增加变异系数逐渐递减.根据土壤含水量变异系数分析,将不同类型土壤含水量垂直变化划分为速变层、活跃层、次活跃层和相对稳定层4个层次;并建立了不同类型土地各层土壤含水量变异系数回归方程.