广西岩溶区不同植被类型土壤水分特征及影响因素

[目的]了解岩溶区不同植被覆盖下的土壤水分特征曲线及其影响因素,为岩溶山区土壤水分运动的定量分析提供理论依据。[方法]通过野外调查与室内分析,研究广西平果果化典型岩溶峰丛洼地荒地、草地、灌丛、林灌4种不同植被覆盖下的土壤水分特征曲线。[结果]van Genuchten模型、Brooks—Corey模型和Gardner 3种模型对土壤水分特征曲线的拟合效果都很好,相关系数均在0.93以上,且残差平方和都小于0.000 5,但van Genuchten模型的拟合效果最好;土壤持水能力与植被的正向演替、饱和含水量、非毛管孔隙度、粉粒含量显著负相关,与土壤容重、黏粒含量、毛管孔隙度、初始含水量和毛管含水量极显著正相关;不同植被类型,相同吸力下,表层和底层土壤的持水能力最强,中间土层的持水能力较差;不同土层深度,相同吸力下,荒地的持水能力最强,林灌的持水能力最差。[结论]同一吸力下的土壤持水能力呈现出随植被的正向演替而不断降低的趋势;研究区影响土壤水分特征曲线的主导因素是非毛管孔隙度。     

吉林省辽河流域不同植被类型土壤水源涵养能力分析

选取吉林省辽河流域6种样地类型(阔叶林、针叶林、针叶混交林、灌木林、草地、农田),研究不同植被类型土壤在0～60 cm深度的结构特征、持水能力和渗透能力，并综合评价不同植被类型土壤的水源涵养能力，为营建水源涵养林提供支撑。结果表明：(1)除农田外其他样地类型土壤的容重随着土层深度的增加而变大，土壤总孔隙度和毛管孔隙度随着土层深度的增加而减小；(2)不同植被类型土壤的持水能力表现为阔叶林>针阔混交林>针叶林>灌木林>草地>农田，土壤渗透能力表现为针阔混交林>针叶林>灌木林>阔叶林>草地>农田；(3)不同植被类型土壤的水源涵养能力为阔叶林>针阔混交林>针叶林>灌木林>草地>农田，吉林省辽河流域内阔叶林的水源涵养能力最优，农田的水源涵养能力最差，退耕还林工程可以提高土壤的水源涵养能力。     

哈尼梯田景观水源林区土壤水分垂直变化与持水性能

采用ThetaProbeML2x土壤水分测定仪和环刀取样法对哈尼梯田景观水源林区主要植被类型(林地和草地)下0—300cm土层的土壤水分特征及其持水性能进行了研究。研究结果表明:(1)各样地〔样地Ⅰ(林地),样地Ⅱ(林地),样地Ⅲ(草地)〕土壤水分垂直分布为"双峰"波动型,样地Ⅰ和Ⅲ波动弱,样地Ⅱ波动剧烈,拐点出现在60,140和230cm土层附近,土壤水分运动趋势在拐点处受邻层土壤含水量影响大;(2)粉沙性质地土壤(样地Ⅱ)水分变异系数高于黏性质地土壤(样地Ⅰ,Ⅲ);林地土壤水分变异系数大于草地土壤;(3)样地Ⅰ土壤和草地Ⅲ土壤蓄水量均较样地Ⅱ高,且其值相近,黏性壤土的蓄水能力优于粉沙性土壤;(4)水源林区0—160cm土层最大持水量和毛管持水量由大到小均表现为:样地Ⅰ样地Ⅲ样地Ⅱ;非毛管持水量由大到小表现为:样地Ⅱ样地Ⅰ样地Ⅲ,样地Ⅰ和样地Ⅲ的土壤水源涵蓄能力较强,样地Ⅱ土壤调节水分能力较强。     

林草间作地土壤低吸力段持水性能的初步研究

以庄浪县5种林草间作模式为对象,在田间采用张力计法测定各模式地的低吸力段土壤水分特征曲线,分析各模式地的土壤持水性能,比较不同模式地的比水容量,结果表明,各模式地土壤含水率随吸力变化较快;五种模式不同土层土壤持水力存在明显差异,表层土壤持水力较大,60cm土层土壤持水能力最差。仁用杏+红豆草模式地土壤持水能力和供水能力最强,是最为耐旱模式,油松+紫花苜蓿模式供水能力最差。     

容重对土壤水分蓄持能力影响模拟试验研究

通过人工改变土壤颗粒级配,并设置不同容重水平,测定土壤水分特征参数,研究了容重对土壤水分蓄持能力的定量影响。结果表明:(1)容重对土壤水分特征曲线、比水容量有较大影响,试验土壤各吸力段水分蓄持能力均随容重增大递减,比水容量也随容重增大递减。(2)容重对试验土壤饱和含水量、田间持水量、凋萎系数有较大影响,此3个水分参数均随容重增大递减。饱和含水量与容重呈幂函数负相关关系,田间持水量及凋萎系数均与容重呈指数负相关关系。(3)容重对试验土壤有效水、易效水、迟效水含量有较大影响,此3水分参数均随容重增大递减,分别与容重呈指数、幂函数、对数负相关关系。     

黄土丘陵区撂荒坡地土壤水分特征曲线及水分常数的垂直变异

为探索黄土丘陵区不同深度土壤的持水和供水特性,选择典型多年撂荒坡地,分层取0-400cm纵深剖面原状土样测其主要土壤理化指标和土壤水分特征曲线,分析其土壤水分特征曲线及主要水分常数的垂直变化规律。结果表明:研究区各土层土壤水分特征曲线可用Gardner幂函数方程进行很好地拟合。方程中的参数a、b均表现出先减少后增加的垂直变化规律,极小值分别出现在160cm和120cm土深处;由方程推得的各水分常数的垂直变化规律与之相似,极小值也位于160cm土深处。土壤的持水和供水能力以0-40cm和240-400cm土层较强,中间土层较弱。土壤物理性粘粒含量、有机质含量、粘粒含量以及容重是影响上述垂直变异性的主要因子。本区土壤水资源利用限度等于0-290cm范围内各土层土壤含水量降至凋萎系数时的土壤水资源残留量,为222.84mm。     

晋西黄土区土壤水分有效性研究

在不同林地土壤水分特征曲线测定的基础上,进行土壤水分有效性的分级。通过分析不同林分的持水、供水能力,并结合生长季中土壤水分的测定,确定了不同林地土壤水分有效性水平。研究结果表明:不同立地条件下的各层土壤水分特征曲线几乎重合、形状基本相似,无显著差异;天然次生林地土壤持水能力最高,其余依次为油松×刺槐、侧柏×刺槐、侧柏、油松、灌草地、刺槐;土壤的供水能力侧柏×刺槐>次生林>刺槐>油松>侧柏>油松×刺槐>灌草地,同一立地条件下底层土>表层土;在7~10月期间,样地各土层均处于有效水范围内,0~80cm土层平均有效水储量为24.27~70.47 mm。     

黄土高原不同退耕还林植被土壤干燥化效应

土壤水分是黄土高原植被恢复的主要限制因子,退耕还林工程在恢复生态环境的同时也造成了区域土壤含水量下降和土壤干燥程度的加剧,土壤干燥化正日益威胁到土壤水资源的持续利用和人工植被建设的成效。选取黄土高原退耕还林试点县吴起境内刺槐、杏树、柠条和沙棘4种分布广泛的退耕植被类型,对照撂荒草地,分析了不同林龄和不同植被类型样地0—500cm的土壤水分特征和土壤干燥化效应,并根据作物耗水量估算土壤干层水分的恢复时间。结果表明:不同退耕还林植被类型样地土壤含水量由表层向深层呈降低趋势,随林龄增加,各植被类型样地土壤含水量、有效储水量逐渐减少。刺槐林土壤含水量较同龄沙棘和柠条林低,而杏树林则较同龄柠条林高。各植被类型样地土壤剖面均不含渗透重力水与极易效水层,随林龄增加,土壤相对湿度及易效水土层厚度占比逐渐减少,中效水、难效—无效水土层厚度逐渐增加。随林龄和土层深度的增加,各植被类型样地土壤干燥化强度、土壤干层厚度逐渐增加,土壤湿度恢复到土壤稳定湿度所需要的时间及难度呈上升趋势。     

岷江上游杂谷脑河流域林树下线土壤持水性及影响因素

在岷江上游杂谷脑河流域特殊的地理环境背景下,土壤水分成了限制林树下线树木生长和分布的关键因子,采用野外定位试验与室内试验相结合的方法,对岷江上游杂谷脑河流域具有代表性的林树下线土壤持水性及物理性质进行了研究,利用Gardner经验方程拟合出其土壤水分特征曲线,研究林树下线土壤持水性及其影响因素。结果表明:(1)典型土壤拟合参数a值大部分在20以上,同一种林地类型,土壤持水能力表现为阴坡阳坡;同一坡向土壤持水能力为天然林阴坡人工林;不同土层深度土壤持水能力为表层下层(人工林阳坡除外)。(2)天然林和人工林的比水容重均表现为:阳坡阴坡;阴坡和阳坡的比水容重在土层剖面上无明显规律。这说明土壤的供水能力受坡向影响大,植被类型、土层深度影响小。(3)岷江上游山区林地土壤以粉粒最多,黏粒最少,砂粒居中,且阳坡林地砂粒含量低于阴坡,粉粒和黏粒含量高于阴坡;阴坡林地土壤容重随海拔的升高而递增,阳坡林地土壤容重随海拔的升高而呈先增后减的规律,阴坡的土壤容重明显低于阳坡;林地土壤孔隙度结构总体阴坡优于阳坡。(4)林地土壤持水性与黏粒、非毛管孔隙度呈极显著正相关,与容重和毛管孔隙度呈显著正相关,退耕还林工程中,大量种植的经果林和生态林能有效改善土壤的质地。因此,在当地进行植被恢复过程中,首先要考虑的就是土壤水分问题,应当从高海拔交错带逐步向下进行,最终达到岷江上游干旱河谷困难地段的植被恢复可以顺利进行的目的。     

子午岭次生林区土壤持水力及其与土壤有机碳的关系

通过野外调查和室内分析,就子午岭次生植被辽东栎、山杨、沙棘、狼牙刺、白羊草的土壤持水力及其与土壤有机碳含量的关系进行研究.结果表明,①植被间土壤持水力为:辽东栎＞山杨＞狼牙刺＞白羊草＞沙棘,除沙棘外,各植被土壤持水力和供水力随植被的正向演替而提高.②土壤比水容量即释水能力表现为乔木林大于灌木林和草地.③土壤水分特征曲线Gardner模型参数A、土壤有效水、土壤无效水含量与土壤有机碳含量有很好的相关性,相关系数分别达到0.83,0.80,0.79.     

甘肃省不同气候类型区土壤水分特性

为揭示甘肃省不同气候区不同质地土壤的容重、田间持水量和凋萎湿度的差异,对观测资料的适用性和推广价值进行评价。通过对77个站点10—100 cm土壤水分资料的分析,结果表明:甘肃省全省的土壤容重范围为0.89～1.79 g/cm~3,平均值为1.36 g/cm~3,表层土壤容重与深层土壤容重差异显著(P0.05),半湿润区、半干旱区浅层土壤容重更易受到外界环境及人为活动的干扰。甘肃省大部田间持水量由西北向东南呈增加趋势,田间持水量的最大值为36%～40%,分布在高寒湿润区10—50 cm土层,全省10 cm与20 cm土层田间持水量差异较小,相关系数为0.96,与其他层次差异较大,50 cm土层很可能是甘肃地区土壤田间持水量的分界层。各土层凋萎湿度最大值均出现在冷温带干旱区、高寒半干旱半湿润区中部,不同层次间田间持水量与凋萎湿度呈极显著相关。甘肃省全省大部分地区主要以壤土为主,除此之外干旱区主要以砂壤土为主,半干旱区主要以砂壤土与黏壤土为主,半湿润区主要以粉壤土与黏壤土为主。探讨不同气候区不同层次间土壤容重、田间持水量和凋萎湿度的差异,以期为保障地上生产力、提高水分利用效率提供数据支撑。     

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。     

托木尔峰自然保护区台兰河上游不同植被类型的水源涵养功能

为了研究托木尔峰自然保护区生态系统的水源涵养功能,选择台兰河上游为研究区域,采用野外观察与室内试验相结合的方法,分别对该区域具有代表性的雪岭云杉林、灌木林、草地植被,从林冠层、枯枝落叶层和土壤层3个层次及综合性的水源涵养能力进行了定量分析。结果表明:研究区云杉林林冠截留能力优于灌木林,穿透降雨量及林冠截留量平均值均大于灌木林。除草地外,各样地枯枝落叶未分解层平均厚度均大于半分解层,云杉林枯枝落叶层的厚度和蓄积量明显大于灌木林,不同植被类型枯枝落叶半分解层的自然持水率、最大持水率均高于未分解层,云杉林枯枝落叶层自然持水率、最大持水率均高于灌木林,灌木林和云杉林的枯枝落叶未分解层有效拦蓄量均高于半分解层。不同植被类型平均土壤容重大小表现为草地灌木林云杉林,土壤孔隙度的平均值大小则与之相反;不同植被类型的土壤自然含水率、饱和含水量及非毛管持水量均表现为云杉林灌木林草地,而不同植被类型30cm深土层的蓄水能力变化则存在差异。研究区不同植被类型的水源涵养能力在181.06~237.63mm,综合、有效水源涵养能力均表现为云杉林灌木林草地,其中土壤层的涵养贡献率最大,总有效蓄水量远小于总持水量。综上所述,台兰河上游云杉林和灌木林具有较好的涵养水源能力,放牧强度和人为干扰是影响研究区不同植被类型尤其是生境脆弱的草地植被水源涵养功能的重要因素。     

城市土壤压实对土壤水分特征的影响——以南京市为例

通过对南京市不同土地利用下的土壤容重、孔隙度和土壤水分特征曲线的测定，研究了压实对土壤水分特征参数的影响。结果表明城市土壤存在严重的压实退化现象，土壤容重和孔隙度能够很好地反映土壤的压实程度。随着压实程度的增加，土壤的田间持水量增加，萎蔫点含水量增加，而土壤的最大有效水含量却明显减少。所以，压实土壤对水分的调节能力下降，使其上生长的植物更不容易获得水分供应。     

黄土丘陵沟壑区不同恢复方式下植物群落的土壤水分和养分特征

现存不同植物群落的土壤水分和养分特征对有效干预和调控植被恢复有着非常重要的参考价值。在黄土高原丘陵沟壑区的吴旗,对不同恢复方式(封禁下的自然恢复、无管理下的自然恢复、人工造林、人工种草)下的植被样方进行调查与采样,采用典范变量分析,研究了不同植物群落的土壤水分和养分变化特征。结果表明,封禁自然恢复植物群落的土壤水分、有机质、全氮、有效氮、全磷和速效钾含量相对较高;近20年龄及以上的人工林地群落与人工草地群落下的土壤水分和速效磷含量很低;无管理下的自然恢复植物群落、4年龄的沙棘林地群落和农田的土壤水分含量和速效磷含量较高,而土壤有机质、全氮、有效氮、全磷和速效钾含量较低。这些植被群落下的土壤水分含量变化在凋萎湿度和50%田间持水量之间,均处于严重亏缺状态,土壤养分也处于较低的水平。相比之下,人工植被消耗大量的深层土壤水分,特别是20年龄以上的人工林地及人工草地,其200～500cm土层的土壤含水量几乎接近凋萎湿度。综合分析表明,封禁自然恢复是黄土高原丘陵沟壑区植被恢复的有效措施。     

陕西省洛川县第3-4层黄土和古土壤水分特征研究

通过对陕西省洛川县第3—4黄土层和第3—4红色古土壤层的原状土进行水分特征曲线、田间持水量等项目的实验测定,分析计算了各层土壤的供水储水性能及有效水分含量。结果表明,洛川第3—4黄土层和第3—4红色古土壤土层的水分特征曲线与Van Genuchten模型非常符合,相关系数R2均达0.99以上,说明采用Van Genuchten模型对这4个土层的水分含量和能量之间的关系进行描述是比较准确的。0～30kPa吸力条件下,第3—4黄土层比第3—4红色古土壤层持水量高,黄土层的供水(释水)性能和储水性能强于古土壤。这4个土层随着吸力的增加,在较低吸力段供水性能和储水性能减弱幅度较大,在较高吸力段减弱幅度较小。黄土层所能容纳的有效水含量、饱和含水量与田间持水量均大于红色古土壤层,黄土层的稳定凋萎湿度一般小于红色古土壤的稳定凋萎湿度。     

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。     

夏尔希里自然保护区典型植被土壤水源涵养功能探究

为了探究夏尔希里自然保护区不同植被类型土壤水源涵养功能特征,在保护区内选取具有代表性的草地、灌木、森林样地共13个,以不同植被类型的土壤为试验材料,采用野外调查与室内试验相结合的方法,分别对保护区内的草地区、灌木区、森林区的土壤水源涵养能力进行定量分析。结果表明:(1)随着土层深度的增加,研究区草地土壤容重逐渐增大,在土壤层0-10 cm处出现最小值为0.69 g/cm^3。草地土壤持水能力和蓄水能力变化规律一致,均表现为0-10 cm>10-20 cm>20-30 cm。(2)随着土层深度的增加,灌木土壤容重变化差异较大,变化范围为0.98~1.63 g/cm^3,最小值出现在土壤层0-10 cm处。各水源涵养能力指标含量在不同的土层深度上差异性显著(P<0.05),灌木持水能力大体表现为0-10 cm>10-20 cm>20-30 cm>30-40 cm>40-50 cm,蓄水能力随着土层深度的增加,呈现先增加后减小的趋势。(3)森林土壤水文物理性质和土壤水源涵养指标之间存在显著性差异(P<0.05),随着土层深度的增加,土壤容重逐渐增大,在土层0-10 cm处出现最小值为0.45 g/cm^3。森林土壤持水能力主要以0-10,20-30,40-50 cm为主,占总持水量的71.6%,蓄水量在水源涵养功能中占比较小。     

楠杆自然保护区不同植被类型土壤物理特性及涵养水源功能分析

为了研究楠杆自然保护区不同植被类型的土壤物理性质与涵养水源功能,选择了保护区6种典型的植被类型（落叶阔叶林、针阔混交林、针叶林、灌木林、竹林和草坡）下的土壤物理性质、土壤蓄水能力和土壤渗透能力等进行了研究,运用综合评价法对不同植被类型进行了综合评价。结果表明:6种不同植被类型的土壤密度为0.97 1.55 g/cm³,土壤总孔隙度为35.73%～69.25%,最大持水量为357.32~692.45 g/kg。不同植被类型的土壤物理性质、土壤蓄水能力和渗透能力有明显差异。综合评价分析表明:在不同植被类型中,落叶阔叶林（∑P_i²=0.468）土壤水源涵养功能最好,其次是竹林（∑P_i²=0.784）、针阔混交林（∑P_i²=0.914）、针叶林（∑P_i²=0.984）、灌木林（∑P_i²=1.005）,没有植被覆盖的草坡（∑P_i²=1.431）上的土壤水源涵养功能综合能力相对较差。