环境因子对土壤水分渗透特征的影响

采用双环法,研究不同地形条件(坡度、坡位、坡向)、降雨等因子对土壤渗透特征的影响。研究结果表明,土壤渗透速率具有明显的坡面垂直变异规律,随着坡度的增加,土壤的渗透速率减小,达到稳渗的时间延长,但是坡度大于20°以后,稳渗速率反而升高;阳坡土壤的初渗速率大于阴坡,而阴坡土壤的稳渗速率大于阳坡;不同坡位条件下的试验表现出从坡上部到坡下部,土壤渗透速率随坡位下移呈逐渐降低的趋势;降雨前土壤的初渗速率和稳渗速率均大于降雨后土壤的初渗速率和稳渗速率,降雨前土壤达到稳渗所需时间比降雨后长。     

湘西北小流域典型植被恢复群落土壤贮水量与入渗特性

对湘西北女儿寨小流域7种典型植被恢复群落土壤贮水量与入渗特征进行研究.结果表明:1) 森林群落土壤饱和贮水量与最大吸持贮水量均高于荒草灌丛群落,表明森林植被能较好地改良土壤、提高土壤持水能力;2) 通用经验方程对各种植被类型土壤入渗过程的拟合效果最好,Kostiakov方程次之,Horton方程最差;3) 毛竹杉木混交林群落土壤初渗率(17.10 mm·min-1)和平均入渗率(7.42 mm·min-1)最大,杉木人工林稳渗率(11.51mm·min-1)最高,油桐人工林初渗率(4.93 mm·min-1)、稳渗率(0.52 mm·min-1)和平均入渗率(1.23 mm·min-1)均最小;4) 坡位对土壤入渗率的影响具有不确定性,杜仲人工林表现为上坡＞中坡＞下坡,马尾松天然林、润楠次生林及荒草灌丛群落表现出与之相反的规律,以下坡最高,上坡最低,杉木人工林和毛竹杉木混交林则以上坡最高,中坡最低,油桐人工林以中坡最高,上坡最低;5) 主成分分析结果表明,土壤水分入渗性能与土壤持水量、土壤孔隙状况密切相关,并受林分结构、植物群落生物量、海拔、坡度及坡位因子的制约,而坡向、草层盖度、土壤密度的作用较小;6) 通过双重筛选逐步回归分析,建立土壤初渗率、稳渗率、平均入渗率的主导因子方程.     

六盘山北侧叠叠沟小流域土壤物理性质空间变异的研究

2005年6-10月,在宁夏六盘山北侧叠叠沟小流域的不同坡面设置了93个调查样点,研究了土壤物理性质随土层深度、坡向、坡位及植被类型的变化.结果表明:(1)随土深增加,土壤密度和石砾含量逐渐增大,而土壤总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、土壤饱和持水量、毛管持水量和田间持水量却逐渐减小,但非毛管孔隙度在100 cm以下土层时因石砾含量加大却随土深增加而增大;(2)各项土壤水文物理性质基本上均是阴坡优于半阴半阳坡和阳坡,半阴半阳坡与阳坡差别不大;(3)随着坡位下降,土壤厚度、土壤密度、石砾含量、非毛管孔隙度逐渐增大,总孔隙度和毛管孔隙度逐渐减小,各种持水量指标基本上也是程度不同地减小,但上坡的持水量指标大于阴坡坡顶;(4)4种植被类型0～30 cm土层的土壤密度为天然灌丛＜天然草地＜乔木林地＜退耕地;石砾含量为退耕地最低,其它3种植被类型差别不大;总孔隙度、毛管孔隙度、饱和持水量、毛管持水量和田间持水量均是天然灌丛＞天然草地＞乔木林地＞退耕地;非毛管孔隙度则是退耕地＞乔木林地＞天然灌丛＞天然草地.其次,还建立了土壤物理性质与海拔、坡向、坡度、坡位、土壤深度、地表植被覆盖度等之间的回归方程.     

湘西北小流域典型植被恢复群落土壤贮水量与人渗特性

对湘西北女儿寨小流域7种典型植被恢复群落土壤贮水量与入渗特征进行研究。结果表明：1）森林群落土壤饱和贮水量与最大吸持贮水量均高于荒草灌丛群落，表明森林植被能较好地改良土壤、提高土壤持水能力；2）通用经验方程对各种植被类型土壤入渗过程的拟合效果最好，Kostiakov方程次之，Horton方程最差；3）毛竹杉木混交林群落土壤初渗率（17．10mm·min^-1）和平均入渗率（7．42mm·min^-1）最大，杉木人工林稳渗率（11．51mm·min^-1）最高，油桐人工林初渗率（4．93mm·min^-1）稳渗率（0．52mm·min^-1）和平均入渗率（1．23mm·min^-1）均最小；4）坡位对土壤人渗率的影响具有不确定性，杜仲人工林表现为上坡〉中坡〉下坡，马尾松天然林、润楠次生林及荒草灌丛群落表现出与之相反的规律，以下坡最高，上坡最低，杉木人工林和毛竹杉木混交林则以上坡最高，中坡最低，油桐人工林以中坡最高，上坡最低；5）主成分分析结果表明，土壤水分入渗性能与土壤持水量、土壤孔隙状况密切相关，并受林分结构、植物群落生物量、海拔、坡度及坡位因子的制约，而坡向、草层盖度、土壤密度的作用较小；6）通过双重筛选逐步回归分析，建立土壤初渗率、稳渗率、平均入渗率的主导因子方程。     

北京山区天然荆条灌丛立地条件的数量化分析

以北京山区天然荆条灌丛为研究对象,选择坡度、坡向、坡位、海拔、土壤厚度、土壤质地、土壤类型、裸岩率作为立地因子,运用数量化理论I的方法研究不同立地因子对荆条灌丛生长的影响。结果表明:坡向、坡位、海拔、土壤厚度、土壤质地和裸岩率影响荆条灌丛的高生长;坡向、坡位、坡度、土壤质地和裸岩率影响荆条灌丛的径生长。这为北京山区退化植被的恢复提供了理论依据。     

松花坝流域不同坡度及坡向土壤侵蚀的特征研究

以卫星遥感数据为基础提取了松花坝流域土壤侵蚀程度分级信息,以DEM地形数据为基础提取了研究区内的坡度、坡向等地形信息,从区域的角度定量分析了土壤侵蚀与地形因子之间的相互关系。研究表明,土壤侵蚀与地形因子存在非线性关系,松花坝流域土壤侵蚀主要集中在坡度5°～25°的坡地,且侵蚀面积随着坡度的增加呈递增趋势;当坡度超过25°时,侵蚀面积随坡度的上升而下降。在坡向因子变化条件下,土壤侵蚀指数平地土壤最大,阳坡半阳坡大于阴坡及半阴坡,其中在平地区域开发建设项目会对土壤侵蚀指数产生一定影响。     

人工降雨条件下不同坡度红壤坡面迳流泥沙变化特征研究

在人工模拟降雨强度为1.44 mm/min的条件下,研究了不同坡度(β)红壤近似裸地坡面迳流、泥沙的变化特征,研究结果表明:①地表迳流量随坡度的增大而迅速增加。②当β≤23°时,土壤侵蚀量随坡度的增大而迅速增加;当25°≤β≤40°时,土壤侵蚀量随坡度变化较小。③坡面土壤侵蚀的临界坡度则介于23°~25°之间。④坡度与侵蚀量关系可用函数表示为:S=199.1×L1.65×tan1.4β(0°≤β≤23°)。     

黑龙江省中西部地区典型土壤入渗特征及影响因素

选择黑龙江省中西部典型土壤类型作为研究对象,通过对土壤水分入渗率的测定,各典型土壤类型入渗特征及影响因素进行分析,结果表明:该区域土壤水分入渗率总体表现由大到小依次为风沙土、黑钙土、黑土。土类类型决定了土壤入渗率的级别;森林植被能减少土壤容重,增大土壤孔隙度和贮水量,进而增加土壤入渗能力;坡位对稳渗率的影响表现为由坡上部到坡下部稳渗率逐渐提高;土壤含水率与初始入渗率和稳渗时间呈负相关。     

陕北半干旱黄土区沙棘人工林的死亡率及适宜地形因子

【目的】确定沙棘人工林在陕北半干旱黄土区适宜的地形条件,为该区人工林的稳定性建设及其可持续经营提供参考。【方法】通过样方法对陕西省延安市吴旗县的13年生沙棘人工林进行调查,采用相关分析和单因素方差分析,从坡位、坡向和坡度3个方面,比较不同地形条件下沙棘人工林的死亡率差异。【结果】随坡位降低,沙棘人工林的死亡率先增大后减小,上坡、中坡和下坡的平均死亡率分别为38%,47%和31%,不同坡位间的差异均不显著;在不同坡向中,沙棘人工林死亡率最轻的是阴坡,最大值仅21%,平均为4%,死亡率最高的是阳坡,最小值为33%,平均值为63%,半阴坡和半阳坡的死亡率介于阴坡和阳坡之间,其中半阴坡的平均死亡率稍低于半阳坡,阴坡与半阴坡、半阳坡、阳坡的死亡率均差异显著(P0.05);在不同坡向中,沙棘人工林的死亡率均随坡度升高而增大,阴坡死亡率增大趋势不明显,半阴坡呈对数型增大,半阳坡呈直线型,阳坡呈指数型;沙棘人工林死亡率与坡位相关不显著,与坡向和坡度相关均极显著(P0.01),其中,坡度比坡向对沙棘人工林衰退死亡的影响更大;阴坡沙棘人工林均属于轻度衰退(死亡率0%～30%),半阴坡和半阳坡的平缓坡(5°～15°)和缓坡(15°～25°)属于轻度衰退,陡坡(25°～35°)和极陡坡(35°～45°)属于中度衰退(死亡率30%～70%),阳坡的平缓坡、缓坡和陡坡均属于中度衰退,极陡坡属于重度衰退(死亡率70%～100%)。【结论】在年均降水量小于500 mm的陕北半干旱黄土区,沙棘人工林衰退死亡的主要原因是水分不足,其适宜的地形条件是阴坡、半阴坡平缓坡、半阴坡缓坡、半阳坡平缓坡和半阳坡缓坡。     

广西石漠化地区环境因子对土壤肥力的影响研究

以广西17个典型岩溶地貌县域的石漠化区域土壤为研究对象,采用野外取样调查和实验室检测分析方法,研究石漠化区域环境因子植被覆盖度、坡度、坡位对土壤肥力的影响。结果表明：土壤水解氮、速效磷和有机质随植被覆盖度增加而增加;坡度增加不利于有机质积累;坡位越低,土壤肥力各项指标越高。建议在坡度陡、坡位高的地方种植浅根性或攀爬类植物或农作物,增加植被覆盖度以提高土壤肥力,改善石漠化状况。     

黄土丘陵区人工油松林地土壤入渗特征的研究

油松 (Pinustabulaeformis)人工林是黄土丘陵区半湿润地区的主要人工林类型 ,具有良好的水土保持和水源涵养功能。通过对人工油松林地和荒坡地土壤入渗特征的研究 ,发现 :人工油松林地的入渗速率显著高于荒坡地 ,其阴坡和阳坡土壤的入渗速率仅在坡顶部有一定的差异 ,而在坡的中下部并不明显 ;而荒坡地的初始入渗速率和最终入渗速率均是阴坡高于阳坡。由于来源坡上部的泥沙在下部沉积 ,致使坡下部形成一个入渗能力较低的致密层 ,降低了坡下部的入渗速率 ,使入渗速率在坡位上的空间变化表现为坡上部 >坡中部 >坡下部。对于黄土丘陵地区而言 ,水分入渗过程采用方正三方程和Kostiakov方程拟和较好 ,两个方程结合使用可更好地说明土壤的初始入渗速率和最终入渗速率     

江南油杉人工林植物多样性与生境因子关系

为探寻江南油杉人工林林下植被生物多样性特征及生境因子对其的影响,对广西境内不同生境条件下的江南油杉人工林的植被状况进行了调查及生物多样性评价。结果表明:江南油杉人工林林下灌木层物种较草本层物种丰富,灌木层的Shanor-Wiener指数(H’)和Simpson指数(D)均明显高于草本层。草本层的Pielou指数(J)分布幅度(0.771~0.994)较灌木层的(0.841~0.945)宽。小乔木伴生树种较多,乔木种类与林地起源关系密切。不同森林郁闭度、坡度、坡向及坡位的江南油杉人工林林下植被多样性存在一定差异;随着郁闭度的上升,物种丰富度下降;阳坡灌木层植被丰富度略高于阴坡的;平坡的Shanor-Wiener指数和Simpson指数分布范围较斜坡的宽;中坡位的Shanor-Wiener指数和Simpson指数分布范围比上坡位和下坡位的低。     

新疆阿尔泰山小东沟林区木本植物群落数量分类、排序及其环境解适

在野外样方调查和主要环境因子测定的基础上,利用聚类分析和DCCA排序技术对新疆阿尔泰山小东沟林区的森林植被进行类型划分,并定量分析植被与环境因子的关系。结果表明:利用聚类分析可将阿尔泰小东沟林区的木本植物群落划分为6个类型(灌丛、欧洲山杨林、苦杨林、疣枝桦林、新疆落叶松林和新疆落叶松与新疆冷杉、新疆云杉的针叶混交林)。DCCA排序分析表明,海拔和坡向等地形因子以及土壤类型、土壤全氮、土壤全磷、土壤水分含量和大石砾含量等土壤因子是影响阿尔泰林区植物分布的主要因子,林区不同群落类型的分布格局主要是由地形和土壤因子的共同作用所控制的。     

Impacts of fractal features of soil on moisture infiltration capacity of typical stands in Jinyun mountain of Chongqing city

The soil structure was expressed with fractal dimensions of particle size distribution (PSD), aggregate size distribution (ASD), and soil pore size distribution (SPD). The effect of soil fractal features on soil infiltration velocity and process was studied. The result of the fractal feature shows that fractal dimensions of PSD are obviously greater than those of ASD and SPD, and in different soil genetic horizons, the fractal dimension of ASD has the greatest variability, and shows a downtrend on the top-to-bottom genetic horizon. According to the soil infiltration process curve, the infiltration process was divided into three phases: (1) the initial phase (0–5 min), (2) the transition phase (5–30 min), and (3) the stable phase (30–180 min). In the initial phase of infiltration, the soil structure of soil genetic horizon A was the major influencing factor; in the transition phase of infiltration, the pore distribution of soil horizon AB and soil structure of horizon B were the major influencing factors; in the stable phase of infiltration, the soil structure of horizon C was the major influencing factor to the infiltration velocity. Soil infiltration process is influenced comprehensively by soil PSD, ASD, and SPD. In the overall soil water infiltration, the infiltration in shrub forest land was much faster than that in other land uses, and in the initial infiltration phase, arable land soil infiltration was much faster than that in forest land, and in the stable infiltration phase, the infiltration velocity in forest land was faster than that in arable land. __________ Translated from Journal of Beijing Forestry University, 2006, 28(3): 73–78 [译自: 北京林业大学学报]     

Simulation of soil water dynamics in a Caragana intermedia woodland in Huangfuchuan watershed

As vegetation coverage increases, soil water content can decrease due to water uptake and evapotranspiration. At a very high level of plant density, poor growth and even mortality can occur due to the decrease of soil water content. Hence, a better understanding of the relationship between soil water content and the density of plants is important to design effective restoration projects. To study these relationships, we developed a soil water dynamic simulation model of a Caragana intermedia woodland under different slope gradient and slope aspect conditions in the Huangfuchuan watershed on the basis of the previous studies and field experiments. The model took into account the major processes that address the relationships of plants and the environment, including soil characteristics, precipitation, infiltration, vegetation transpiration, and soil evaporation. Daily changes in soil water content, transpiration, and evaporation of the Caragana intermedia woodland with different vegetation coverage, slope gradient, and slope aspect were simulated from 1971 to 2000. Based on the model simulations, we determined the functional relationships among soil water content, plant coverage and slope as well as the optimal plant density on flat slopes. We also determined the effects of slope gradient and slope aspect on soil water content. When slope gradient was less than 10°, the optimal plant density was sensitive to slope gradient. In the slope range from 10° to 30°, plant density was not sensitive to slope gradient. Therefore, it is important to consider planting densities on the hillsides with slope gradients less than 10° for reconstructing vegetation. __________ Translated from Acta Phytoecologica Sinica, 2005, 29(6): 910–917 [译自: 植物生态学报]     

太行山片麻岩区4种立地类型物种多样性及植被恢复技术研究

以太行山片麻岩山区天然植被退化形成的荒草坡、基岩裸露的灌草坡及人工爆破整地形成的隔坡梯田台面和覆土梯田坡面4种立地类型为研究对象,通过植生袋、鱼鳞坑、营养钵、撒播等造林技术,在4种立地类型上进行乔灌草人工植被恢复技术试验示范,研究了不同立地类型的物种多样性变化。物种多样性调查结果表明:在灌木层中,荆条是天然退化山地的绝对优势种,多花胡枝子和荆条是人工整地梯田坡面的优势种,其他物种主要有酸枣、臭椿,灌木层生态优势度指数、物种多样性指数及均匀度指数由大到小顺序均为梯田坡面、梯田台面、荒草坡、灌草坡;草本层主要物种有中华隐子草、狗尾草、早熟禾、碱蓬、地梢瓜等,物种多样性指数由大到小依次为梯田台面、灌草坡、荒草坡、梯田坡面,而均匀度指数略有不同,其由大到小依次为梯田台面、荒草坡、灌草坡、梯田坡面,物种丰富度指数由大到小依次为灌草坡、梯田坡面、梯田台面、荒草坡,草本层物种丰富度明显高于灌木层,鲜有低矮乔木。不同造林技术试验结果表明:简易植生袋坡面恢复技术措施在基岩裸露的陡坡上实施1a后,萌发生长的紫花地丁和二月兰的保存率低,恢复状况差,植生袋破损严重,坡面稳定性差,难以实现恢复效果;灌草坡鱼鳞坑造林技术实施1a后,金叶榆、侧柏、黄栌、榆叶梅和樱花的存活率分别为99%、99%、85%、67%和48%,其中金叶榆、侧柏和黄栌的生长状况明显优于榆叶梅和樱花;荒草坡面撒播植被恢复技术实施1a后,紫苜蓿存活状况较好,紫花地丁和二月兰存活状况差,二月兰几乎无一存活;梯田坡面营养钵造林技术实施1a后,沙地柏成活率不足5%;梯田台面客土经济林营造技术实施结果表明:山桃、山杏、苹果、核桃都可以在片麻岩梯田台面上较好生长,经过合理的培育管理,能够取得可观的经济效益。     

自然因子对中国森林土壤碳储量的影响分析

文中分析了森林植被、土壤属性、立地条件、气候条件以及凋落物和根系输入等自然因素对中国森林土壤碳储量的影响。森林植物种类组成决定了进入土壤的植物残体量和分解速率,导致土壤有机碳的含量及分布有很大差异。随着林龄的增加,土壤碳储量会呈现增加或产生波动2种情况。土壤理化性质影响土壤有机碳的含量,而土壤碳储量又影响着土壤结构、根系深度、土层特性、有效水分保持能力、土壤生物多样性等; 海拔、坡度、坡向、坡位等立地条件对森林土壤有机碳储量的影响各不相同; 温度、水分、CO₂浓度等气候因子在森林土壤有机碳的蓄积过程中起着至关重要的作用; 凋落物和根系对土壤的输入也可以改变土壤碳库。     

黄土丘陵沟壑区不同植被减蚀、减流效应研究

对半干旱黄土丘陵沟壑区不同植被类型径流、侵蚀效应进行长期观测.研究结果表明:不同植被产流和侵蚀次数效应为:坡耕地＞牧草地＞乔木林地＞天然草地＞灌木林地;不同植被类型之间径流量和侵蚀量差异较大,其大小次序为:坡耕地＞牧草地＞乔木林地＞天然草地＞灌木林地;灌木林地的减流率和减沙率均在较高的水平,具有良好的水土保持效应;天然草地由于其独特的功能,水土保持效应较好;乔木林地和人工草地除了乔木林地减蚀效应较好外,减流效应较差;坡耕地的累积径流量及侵蚀量最大,而累积减沙率和减流率最低,水土保持效应最差.