紫色土表土结皮发育特征的试验研究

通过模拟降雨试验,探讨了紫色土表土结皮的发育特征。结果表明：有、无雨滴打击下,紫色土在30min内均形成稳定结皮层,厚度约7～8mm;淋移作用是紫色土形成结皮的主导作用,降雨打击使表土在降雨前期迅速形成致密薄层,抑制了淋移作用并使盖网处理的结皮容重略高;孔隙的剖面分布对入渗、抗剪强度有较大影响,表现在发生层总孔隙度低但分布均匀的盖网处理具有更强的入渗能力,且由于降雨初期未发生致密上层使其抗剪强度略低。     

不同粒径黄绵土的溅蚀规律及表土结皮发育研究

溅蚀是土壤侵蚀过程的开始,为侵蚀发展提供了物质来源。因此,对其进行研究有助于对侵蚀过程的深入了解。本文选择了广泛分布于黄土高原地区的黄绵土,通过对不同粒径的土样进行模拟降雨试验,分析了土壤颗粒的溅蚀规律和表土结皮的形成过程,以及溅蚀率变化趋势。结果表明,不同粒径土样的溅蚀量差异明显,粒径在0.15mm附近的土壤颗粒最易被溅蚀;在一定的降雨历时内不同粒径土样的表土结皮发育完善程度不同,据此可以很好地解释溅蚀率的变化。     

黄土区坡耕地土壤结皮对入渗的影响

黄土高原地区,坡面土壤水分是生态建设的关键问题。以黄土高原坡耕地人为管理方式为背景,在室内人工模拟降雨条件下采用等高耕作和人工掏挖两种措施,并且设计直线坡作为对照,研究不同耕作措施下土壤结皮的形成特征,同时从降雨-入渗的角度研究两种类型结皮(结构结皮和沉积结皮)对坡面土壤水分入渗的影响。研究结果表明:土壤结皮阻碍坡面土壤水分入渗,结皮坡面产流时间早,且土壤累积入渗量明显低于无结皮坡面;采用Kostiakov模型、Horton模型、蒋定生模型对坡面土壤水分入渗过程进行优化模拟的结果表明蒋定生模型适用于描述本研究坡面土壤水分入渗的特征;耕作措施造成的微地形对土壤结皮的类型有很大影响,在洼地径流携带泥沙堆积形成沉积结皮,地势较高处降雨雨滴直接打击形成结构结皮。研究两种类型结皮发现,沉积结皮相对于结构结皮密度高且孔隙度低,并且两种类型结皮对坡面土壤水分入渗的影响存在差异,沉积结皮平均减渗效应为37.13%,结构结皮平均减渗效应为19.79%,因此,沉积结皮更大程度影响坡面土壤水分入渗。     

降尘、凋落物和生物接种对沙地土壤结皮形成的影响

土壤生物结皮广泛存在于干旱、半干旱地区,特别是沙漠地区。为了了解沙漠地区生物结皮的形成机制,2007年在科尔沁沙地对流沙进行了田间模拟降尘、添加凋落物和结皮生物接种的试验,研究了几种外界物质输入对沙漠结皮特性的影响。得到如下结果:降尘可以明显促进沙地土壤结皮的形成,但结皮盖度和厚度的增加与降尘量的多少并不存在线性关系,而是非线性关系。少量凋落物(100 g m-2)的存在可以增强降尘对结皮发育的促进作用,但输入较多的凋落物(250 g m-2)反而会抑制降尘的作用。结皮接种可以明显增强降尘对结皮形成的促进作用,其中干旱环境中接种地衣结皮的效果较好,在湿润环境中接种苔癣结皮的效果较好。结皮盖度对外来物质的输入较为敏感,结皮厚度随外来物质种类和数量的增加而变化较小。与光照、干旱环境相比,遮荫、湿润环境更有利于沙地结皮的形成和提高降尘等外来物质输入的效果。     

不同生境对人工结皮发育及表土氮、磷含量及其代谢酶活性的影响

土壤生物结皮对于改善荒漠地区的生态环境和土壤的增肥改良具有重要作用.本研究以库布齐沙漠固定沙丘(迎风坡、坡顶、背风坡和丘间地)披碱草和沙蒿群落下长期发育(8年生)的人工藻结皮为研究对象,测定不同生境下人工结皮对表层土壤氮、磷元素含量以及相关土壤酶活性的影响.结果表明,在不同立地条件下,沙丘顶部结皮叶绿素a和土壤可溶磷含量最高,分别为4.24 mg/g和2.926 mg/kg.丘间地结皮层土壤碱性磷酸酶活性、总磷含量及脲酶活性为最高,迎风坡结皮生物量和土壤碱解氮、速效磷含量以及土壤酶活性明显高于背风坡结皮层土壤.在相同立地条件下,披碱草下结皮生物量、碱解氮、速效磷含量和脲酶及碱性磷酸酶活性显著高于沙蒿下的结皮土壤.本研究表明生境的差异性导致人工结皮发育程度不同,进而对表土氮、磷含量及其代谢酶产生不同影响,人工生物结皮的发育程度与表土氮磷素含量及其代谢酶活性之间存在显著相关性.不同植被群落对生物结皮发育具有不同的作用,披碱草对人工生物结皮影响的正效应高于沙蒿.     

表土结皮影响坡地产流产沙及养分流失的试验研究

采用人工降雨方法,模拟在无结皮、轻微结皮和严重结皮3种不同发育程度下,表土结皮对坡地产流产沙及磷钾流失过程的影响。结果表明,严重结皮具有降低产流、减少产沙的作用;坡地土壤磷钾流失过程均呈幂函数衰减趋势,无结皮坡地衰减速率最快;随着结皮不断发育,钾素流失形式以浸提态为主,逐步被溶解态所取代,磷素始终以泥沙浸提态流失占优势;与无结皮相比较,轻微结皮坡地磷和钾流失总量分别降低了20%和9%,严重结皮分别降低了52%和77%。因此,表土结皮具有减少土壤养分流失和延缓坡地土壤质量退化的作用。     

鄂尔多斯沙地土壤生物结皮的理化性质

本文通过野外取样和室内分析相结合, 对鄂尔多斯沙地不同植物群落下的土壤生物结皮的理化性质进行了初步的研究。研究表明沙地固定的时间越久,其下的生物结皮越多,厚度也越大,结皮的厚度在0.3 ~ 1.5cm之间;在流动沙丘表面形成生物结皮后,结皮中的颗粒组成发生明显的变化,其中0.25 ~ 0.05mm级别的粗砂粒明显减少,而且随着结皮形成的厚度增加,其减少的幅度越大,最大减少的幅度可达30%;随着结皮厚度的增加,结皮的容重也明显增大,室内测定的毛管持水量明显增加,表现出强烈非孔隙吸水现象。但较厚的生物结皮也具有明显的阻水作用,也是导致老固定沙丘植物群落衰退的原因之一。结皮厚度越大,其有机质、全N、全P、速效N、速效P、速效K含量也越高,且以沙地柏下的各种养分含量最高,结皮中的最高有机质含量是流沙的13.5倍(未除去生物残体时),说明生物结皮具有显著的养分富积作用。随着有机含量的增加,其C/N和C/P比呈增加趋势,而pH有轻微的下降趋势。总之,通过对鄂尔多斯沙地生物结皮的初步分析,可以明显看出沙地生物结皮对土壤理化性质有明显的影响,对沙地的生态系统的影响需要进一步研究。     

坡耕地土壤结皮形成的影响因素分析

以天然降雨侵蚀特征为依据 ,在室内研究了坡耕地土壤结皮的形成特征。通过对结皮坚实度、容重和厚度的测定发现 ,在结皮的形成过程中 ,降雨以打击夯实作用为主 ,径流以淤积压实作用占主导地位 ,且随雨强、径流深度的增加 ,这种作用也愈加显著 ;但随坡度增大 ,两者的作用受到了抑制 ,使结皮形成的完善程度降低。总体来看 ,降雨的作用要大于径流作用     

模拟降雨下黄土表土结皮的侵蚀响应

基于室内模拟降雨实验,对比分析有表土结皮、无表土结皮表面的溅蚀、坡面侵蚀过程,探讨表土结皮的侵蚀响应.结果表明,表土结皮对溅蚀量的影响与降雨历时有关,在短历时降雨(＜20 min)下,因有表土结皮表面存在松散细小颗粒,其溅蚀量大于无表土结皮表面;降雨历时＞20 min时,有表土结皮表面的溅蚀量表现出明显大于无表土结皮表面的趋势.有表土结皮表面的入渗率明显低于无表土结皮表面,因产流与入渗有紧密关系,表土结皮进而影响产流时间、产流量和产沙量;与无结皮表面相比,有表土结皮表面的产流时间提早,产流量快速增加,产沙量递增,易于发育细沟侵蚀.     

湿润速度和累积降雨对土壤表面结皮发育的影响

土壤表面强度和微结构显微照片是研究表土结皮的重要指标和直接表征。以两种典型的土壤(垆土和黑土)为研究对象,采用2mmh-1(慢速)和50mmh-1(快速)两种速度湿润后进行雨强为60mmh-1的降雨,研究不同湿润速度和累积降雨对结皮发育的影响。结果表明:湿润速度对垆土结皮发育过程的影响不明显,土壤表面强度主要由累积降雨打击夯实引起;快速湿润对黑土结皮发育有显著的影响,慢速湿润后黑土在60min降雨过程中没有明显的结皮,累积降雨的打击起次要作用;湿润速度和累积降雨的对结皮发育的影响取决于土壤团聚体稳定性。     

科尔沁沙地结皮发育对土壤理化性质影响的研究

通过野外取样和室内分析,初步研究了科尔沁沙地植被恢复过程中结皮的理化性质及其结皮发育对下层土壤特性的影响。结果表明,半流动、半固定和固定沙丘分别发育了物理、地衣及苔藓结皮,结皮的厚度、紧实度、水分、粘粉粒含量及各种全效、速效养分随沙漠化逆转趋势依次增加。同时,结皮的存在增加了其下层土壤的容重值,提高了颗粒组成中的极细砂和粘粉粒含量,富集了结皮下土壤的有机质、全N、全P、速效N、速效P等养分,随着结皮的发育,结皮对下层土壤的上述影响作用从半流动沙丘到半固定、固定沙地呈逐渐增长的趋势。沙漠化逆转过程中,结皮对土壤养分的富集在0-5 cm范围内,由表及里呈递减趋势。同一沙丘结皮下0-2.5 cm层土壤的容重、粘粉粒含量、养分含量均高于2.5-5 cm层及对照无结皮层相对应的值。     

橡胶凋落叶覆盖对胶园土壤部分理化性质的影响

通过田间原位试验,研究橡胶凋落叶覆盖对平地和坡地胶园表层土壤理化性质的影响。试验设置平地凋落叶覆盖、平地凋落叶去除、坡地凋落叶覆盖和坡地凋落叶去除4个处理。结果表明:(1)平地胶园表层土壤含水率大于坡地,凋落叶覆盖较凋落叶去除的坡地土壤含水率显著增加;(2)表层土壤含水率与降雨量呈线性正相关关系,方程斜率表现为坡地大于平地;(3)平地和坡地凋落叶覆盖较其凋落叶去除的土壤pH分别提高了0.09~0.74和-0.09~0.47个单位;(4)与凋落叶去除相比,凋落叶覆盖的有机碳、全氮和碳氮比均有所增加,平地增幅分别为6.9%~68.5%,3.0%~44.8%,3.9%~16.2%,坡地增幅分别为23.3%~95.0%,3.5%~52.5%,7.6%~27.9%,坡地增幅大于平地;(5)与凋落叶去除相比,凋落叶覆盖显著提高平地土壤有效磷含量,增幅为6.2%~48.1%,显著提高平地和坡地速效钾含量,增幅分别为16.4%~83.3%和12.8%~94.8%。综上所述,橡胶凋落叶覆盖可以缓解胶园pH酸化,增加土壤保水能力,改善土壤养分状况。     

NaCl含量对风沙土盐结皮特性及其抗风蚀性能的影响

土壤盐结皮能够抑制水分蒸发，减少地表粉尘释放，在干旱区生态环境中具有十分重要的作用。为了获得干旱或半干旱区风沙土盐结皮的合理盐溶度，选取新疆塔克拉玛干沙漠东部风沙土为实验土壤，分别加入0.1%、0.2%、0.5%、1.0%、2.0%、3.0%、4.0%、5.0%、6.0%和7.0%（盐占混合物的百分比）的NaCl进行盐结皮实验，测试盐结皮的强度和韧性。利用电镜观察盐结皮微观结构，分析NaCl盐溶度对结皮抗压强度以及其抗风蚀性能的影响。实验结果表明：NaCl含量对风沙土结皮抗压强度和韧性有较大影响，随着NaCl含量的增加盐结皮的强度和韧性均呈现出先增加后降低的特殊现象；但盐结皮的抗压强度峰值和韧性峰值不同步，NaCl含量3.0%时，盐结皮韧性达到峰值；NaCl含量4.0%时，盐结皮的抗压强度才达到峰值。盐结皮表观和微观结构显示，盐含量>4.0%后结皮盐晶体出现盐斑聚集，这种盐晶体聚集导致盐结皮不均匀，进而导致盐结皮抗压强度复杂变化。     

坡位对小叶杨人工林生长及土壤养分空间差异的影响

选择毛乌素地区东北部梁地上3种类型的小叶杨人工林,研究了坡位对其生长和土壤养分空间差异的影响。结果表明:整体上,坡位对小叶杨和沙柳的生长均有显著影响。小叶杨人工林植被生长均表现为:坡底>坡顶≥坡中,小叶杨和柠条的混交林比其他两个林型生长好。小叶杨人工林土壤有机质含量在坡底部位多数土层中含量较高,在0.57%~1.09%之间,坡中和坡顶部位含量较小,分别在0.36%~1.07%和0.32%~0.82%之间,这与植被生长较好密切相关;土壤有机质含量在不同坡位均呈波动式减少的趋势,0~10 cm土层中含量均最大,在0.63%~1.09%之间。坡中部位各土层中的速效N、速效P和速效K含量较高,分别在18.82~66.63 m g/kg,24.07~90.06 m g/kg和51.94~190.24 m g/kg,这与坡中植被生长较差有关;而坡底和坡顶较小,速效N、速效P和速效K在不同坡位垂直变化趋势差异较大。另外,小叶杨和柠条混交林的土壤平均养分含量均较高,土壤有机质0.81%,速效N 33.84 m g/kg,速效P 49.03 m g/kg,速效K 104.14 m g/kg。     

不同行距黄柳沙障结皮理化性质的研究

在实验和对比分析的基础上,对行距5m和8m黄柳沙障基部处和远离基部2m处（对照样）结皮理化性质进行了研究。结果表明,沙障基部处土壤的pH值呈碱性,对照样土壤的pH值呈酸性。两种不同行距黄柳沙障之间的pH值无显著差异。行距5m和8m黄柳沙障基部处的有机质、全N和全P含量均大于对照样。而对于速效养分,行距5m和8m黄柳沙障基部处速效P含量都大于对照样,而行距5m和8m黄柳沙障对照样速效N含量则大于基部处,并且行距8m的黄柳沙障基部处和对照样速效N和速效P含量均大于行距5m的黄柳沙障。黄柳沙障下结皮的形成是以砂粒为骨架,以小于0．02mm的细小颗粒填塞土壤孔隙的一个物理过程。     

木麻黄连栽林地根际土壤化学性质与酶活性动态

在福建省东山县滨海沙地,对连栽条件下木麻黄林地根际和非根际土壤化学性质和酶活性进行了对比研究.结果表明:二代木麻黄林的根际和非根际土壤pH值均小于一代林,表明木麻黄连栽引起根际土壤酸化;根际土壤有机质、CEC值、水解性总酸度、全氮、水解氮、速效钾、交换性Mg2+和Ca2+含量随着木麻黄连栽而降低,且心土层(20~40cm)差异更大,但土壤全磷、全钾变化不大;与一代林相比,二代木麻黄根际土壤磷酸酶和过氧化物酶活性减弱,多酚氧化酶活性增大,脲酶无明显变化.第二代木麻黄林地根际土壤养分的消耗、生物活性的降低和有毒物质的累积等,可能造成土壤肥力衰退,林木生长受阻     

退化沙质草地开垦和封育对土壤理化性状的影响

分析了退化沙质草地开垦耕种2年和围封恢复5年后土壤理化性状的特征和变化。结果表明：（1）开垦后2年的耕作,使0－15cm耕作层＜0.1mm细颗粒组分下降了23.8%,其中0－2.5cm表层和2.5-7.5cm亚表层0.1-0.05mm的细沙损失了38.1%和27.0%,土壤的粗粒化程度已接近于流沙;土壤有机碳、全氮、全磷分别下降了38.4%,28.0%和18.4%,下降幅度随土层深度而减小,（2）围封恢复5年后,粒级分布的变化仅发生在0－2.5cm的表层土壤,极细沙（0.1-0.05mm)、粉粒（0.05-0.002mm)和粘粒（＜0.002mm)含量分别提高了43.1%,11.1%和32.5%;土壤有机碳和氮磷养分的显著提高发生在0－2.5cm表层和2.5-7.5cm亚表层,7.5cm土层以下没有变化。（3）草地开垦引发了强烈的风蚀作用,使富含营养的细微颗粒吹蚀,导致有机碳和氮磷养分的损失;采取围封措施后,植被的恢复对土壤养分产生明显的截存和保护效应。     

桉树造林的土壤物理性质及其水文效应

为探讨广西主要长周期人工林改为短周期桉树人工林后林地土壤水文功能变化,采用野外采样与室内测试分析相结合的方法,分别研究了1,3,5年生桉树人工林及与之对应的桉树造林前米老排林、杉木林和马尾松林土壤基本物理性质与水分调蓄功能的差异。结果表明:桉树造林后与造林前的长周期人工林相比,土壤蓄水能力的变化主要表现为20—40 cm土层土壤水库容和剩余蓄水空间增加。随着土层深度的增加,土壤容重逐渐增大,饱和持水量、总孔隙度逐渐减小,同时,土壤水库容和剩余蓄水空间也呈现逐渐减小的趋势。桉树造林对土壤物理性质的影响主要集中在土壤的20—40 cm土层,而桉树林对土壤的蓄水能力存在的影响与轮伐周期较长的人工林相比,主要表现为20—40 cm土层土壤水库容和剩余蓄水空间增加,1,3,5年生桉树人工林的土壤水库容分别比对应的长周期人工林高11.25%,19.14%,14.33%;剩余蓄水空间则分别比对应长周期人工林高9.16%,113.01%,23.62%。而40 cm以下土层的土壤蓄水能力却下降。研究结果可为桉树造林的土壤效应评价提供理论依据。     

土壤结皮对黑土区坡面产流产沙的影响

土壤结皮对坡面产流形成和侵蚀过程有重要的影响。基于室内人工模拟降雨试验,研究了土壤结皮对黑土区坡面产流产沙的影响。结果表明:土壤结皮促使坡面产流提前发生,但对坡面产流量的影响不甚明显;对坡面侵蚀产沙量却有明显的作用。试验条件下,5°坡面有土壤结皮处理的坡面侵蚀产沙量较无土壤结皮处理减少了54%。有土壤结皮处理的10°坡面,在降雨过程中结皮尚未破坏前,其坡面侵蚀产沙量较无土壤结皮处理的对照减少了40%;一旦土壤结皮被破坏,之后的坡面侵蚀产沙量较无土壤结皮处理的对照增加了46%;在整个降雨过程中,10°有土壤结皮处理的坡面侵蚀产沙量较无土壤结皮处理增加了16%。表明土壤结皮对坡面侵蚀的影响与地面坡度有密切关系。