赤水河上游主要树种叶片与枝条持水性能

以赤水河上游32个树种为对象,采用吸水法和自然失水法测定叶片和枝条的持水能力。结果表明:叶片最大持水倍数为0.33~1.59,表面被毛的叶片持水能力相对较强。枝条的最大持水率多小于自然含水率,说明单位质量枝条的持水能力较叶片低。叶片和枝条均表现为持水速率大于失水速率,二者与时间的关系可用幂函数模型较好地表达。通过叶片最大持水倍数可推导出持水速率与时间的关系式,但不能推导出失水速率与时间的关系式。叶片质地、粗糙度、绒毛、最大持水倍数、持水曲线常数项是决定其持水能力差异的主要因素,通过RDA排序可将32个树种的叶片划分为低持水、中低持水、中持水和高持水4类功能群。上述研究结果可用于赤水河上游水源涵养林树种选择及森林结构配置。     

赤水河上游主要树种枯落物调蓄水分效应

以赤水河上游27种地带性及乡土树种为对象,从持水和失水2方面研究枯落物调蓄水分效应。结果表明:1)枯落物现存量为0.15~4.50 t/hm2,自然含水率为10.23%~137.66%,最大持水速率为3 122.83~9 555.80 g/(kg·h),饱和持水深为0.04~1.70 mm,有效拦蓄深为0.02~1.27 mm,最大失水速率为209.52~2 423.21 g/(kg·h),失水24 h的含水率为85.02%~256.18%,最大失水深为0.01~0.43 mm;2)所有枯落物持水速率和失水速率均表现出前期大于后期、初期下降更快、后期趋于平缓的特征;3)影响枯落物调蓄水分效应的因素主要有现存量、饱和持水深、有效拦蓄深、最大失水深、叶生活期和叶质地;4)按照持水、失水特征和叶片特征可划分为3类功能群,叶生活期可作为枯落物调蓄水分能力的评定指标。     

赤水河上游主要森林类型水源涵养功能评价

以赤水河上游10种主要森林类型为对象,定量评价其土壤层、枯落物层和林冠层的水源涵养能力。结果表明,枯落物储量为3.24~16.13t/hm2,有效拦蓄深为0.66~2.38mm,最大失水深为0.14~0.88mm,分解越彻底则蓄水能力越强。土壤层有效持水深为14.35~54.41mm,表现为阔叶林、针阔混交林优于针叶林,并随土层深度增加而降低。土壤层与枯落物层的持水速率均大于失水速率,在1~2h下降快,后期下降慢,与时间呈幂函数关系。阔叶林林冠截留率高于针叶林,可用林外降雨量和林内穿透雨量预测林冠截留量。水源涵养能力主要受枯落物储量、有效拦蓄深、最大失水深和土壤容重、饱和持水量影响,据此将10种森林类型划分为低持水(柏木林、撑绿竹林和火棘+荚蒾林)、中低持水(杉木林、马尾松+杉木林)、中持水(马尾松+柏木林、马尾松-白栎林)和高持水(丝栗栲林、白栎林和马尾松林)4种类型。综合分析表明恢复森林水源涵养功能的核心是调整林冠组成和结构。     

赤水河上游水源涵养树种的水分生理特征

以赤水河上游32个水源涵养树种为试验材料,研究其水分、光合等生理特征差异。结果表明:(1)叶片δ13 C值变幅为(-26.97‰)~(-31.72)‰,均值为(-29.44±1.19)‰,低于中国总体水平,与最大持水率、最大持水速率呈显著的指数函数关系(P0.05),但与自然含水率无显著的相关关系;(2)叶片含水量为54.44%~80.46%,束缚水/自由水为0.02~10.07,蒸腾速率为0.06~1.30g/(cm2·h),水势为(-2.43)~(-14.74)MPa,相对水分亏缺为34.74%~69.03%,比叶面积为230.15~585.39cm2/g,干物质量为8.39~31.83;(3)光合特征表现为高光合低蒸腾高水分利用效率、低光合低蒸腾高水分利用效率、低光合高蒸腾低水分利用效率、低光合低蒸腾低水分利用效率和高光合高蒸腾低水分利用效率5种类型;(4)可将植物适应水分特征划分为高水分亏缺低自由水、高水势高束缚水、高干物质量低水分亏缺、高自由水低水势和高光合高蒸腾低水势5组适应功能群。     

植物残体对土壤结构性状的影响

试验研究了有机肥、亚锭造纸制浆黑液(SWUA)和化肥对砂壤质水稻土结构的影响。结果表明,施用有机肥的水稻土孔隙度、水稳性团聚体和持水能力等性状显著忧于黑液处理和化肥处理;秸秆直接还田最有利于土壤结构改善;土壤毛管孔隙范围内水分最活跃孔径为0．05～O．10mm,其孔径孔隙度与土壤持水能力呈明显线性关系。     

倭肯河上游两种林型枯落物和土壤持水特性

为探讨不同树种组成的林分持水特性,采用实地调查与室内浸泡法,对倭肯河上游杂木林和阔叶红松林枯落物的蓄积量和持水特性进行测定,采用环刀法对土壤持水量进行测定。结果表明:两种林型枯落物厚度约7.5 cm,蓄积量为8.07~9.85 t/hm²,最大持水量相当于可吸收2.0~2.5 mm的降水,有效拦蓄量相当于可吸收1.0 mm的降水。枯落物持水量与浸水时间呈对数函数关系(R 2>0.9843),吸水速率与浸水时间呈幂函数关系(R 2>0.9999)。两种林型土壤总孔隙度范围为50.32%~51.41%,非毛管孔隙度范围为3.00%~4.44%,土壤最大持水量范围为1509.74~1542.17 t/hm²,土壤有效持水量范围为89.96~133.32 t/hm²。阔叶红松林密度低,生产力高,枯落物层最大持水量、有效拦蓄量,土壤层最大持水量、有效持水量均高于杂木林,但各评价指标差异不显著(p>0.05)。两林地持水能力中等偏低,以提高森林水源涵养为目标时,可维持现有结构,进一步开展密度调整研究。     

草海流域水源功能区植物持水功能群划分

从植物形态结构—功能—植物功能群的角度,采用PCA分析和聚类分析法分析了植物叶片形态、构建特征与持水能力的关系,划分了叶片持水功能群。结果表明:决定植物叶片持水能力的主要形态指标为叶片大小、叶片宽窄、叶片持水率、叶夹角,据此,评价草海流域水源功能区植物群落中23个主要树种的持水能力,并划分为5类植物持水功能群:第一类阔叶大叶高持水功能群(PFGsI)、第二类阔叶中叶中持水功能群(PFGsII)、第三类阔叶小叶中持水功能群(PFGsIII)、第四类针叶中持水功能群(PFGsIV)、第五类阔叶小叶低持水功能群(PFGsV),并描述了各叶片持水功能群的基本特征,为研究区涵养水源林的营造和生态修复过程中的树种选择、结构优化提供理论依据。     

冀北山地森林土壤水文效应研究

森林土壤水文效应是森林生态水文功能的基础.从森林土壤的容重、孔隙度、持水能力和入渗能力等方面,研究了冀北山地6种典型森林的土壤水文效应.结果表明:土壤容重方面,落叶松纯林最大(1.21 g/cm3),白桦纯林最小(1.00 g/cm3);土壤孔隙度方面,白桦纯林总孔隙度最大(50.75％),油松蒙古栎混交林总孔隙度最小(42.58％);土壤持水能力方面,油松纯林的有效持水量最大(241.00 t/hm2),落叶松纯林的最小(57.75 t/hm2).土壤入渗能力方面,油松纯林的稳渗速率最大(15.00 mm/min),落叶松纯林的稳渗速率最小(0.68 mm/min).     

小五台山典型林分枯落物持水恢复能力研究

枯落物层作为森林生态系统的独特层次,截留吸持降水的能力称为枯落物持水能力。降水结束后枯落物暂持水分继续蒸发、下渗,用以调节大气及土壤中的水分以便于下次持水,因此枯落物水分蒸发、下渗的过程亦是其持水能力恢复的过程。以小五台山7种典型林分为研究对象,通过结合野外调查采样及较为符合实际情况的枯落物失水试验,对不同林分枯落物持水恢复能力进行综合研究。结果表明:(1)枯落物层持水能力及可持水量均随着时间逐渐恢复。失水试验进行到8 h时,所有林分未分解层枯落物持水能力恢复到80%以上,除桦树林外的其余林分半分解层枯落物持水能力恢复到60%以上。试验经过12 h后各层枯落物持水能力恢复趋势逐渐缓慢。(2) 7种典型林分枯落物未分解、半分解层水分蒸发、下渗过程与持水过程的规律一致,前期蒸发、下渗量较大,后期随着可释放水量的减少而逐渐降低。经拟合蒸发、下渗量与时间符合对数函数关系,蒸发、下渗速率与时间符合幂函数关系。(3)小五台山典型林分枯落物调蓄水分效应总体表现为持水较快,持水后水分蒸发、下渗较慢的特征。通过聚类分析可以将7种典型林分划分为3类调蓄水分功能群。未来在该地区或其他生境相似区域的水源林树种配置中将功能群纳入考虑依据,可以实现发挥枯落物最佳的生态水文功能。     

小兴安岭南麓典型森林类型的土壤水文功能研究

通过测定土壤水文物理性质、持水及渗透性能,分析了小兴安岭南麓典型森林土壤的持水、蓄水和渗透能力,并利用Kostiakov方程、Horton方程和Philip方程模拟了土壤入渗过程。结果表明:该区森林土壤容重介于0.45~1.52g/cm3之间;不同植被类型饱和含水率为28.73%~177.32%,毛管含水率25.26~156.84%,自然含水率13.91%~119.18%,随着土层深度加厚,三者具有明显减小趋势;土壤最大持水量范围为282.88~341.41mm,有效持水量为27.88~61.13mm,涵蓄降水能力为165.98~197.37mm(除人工兴安落叶松林为76.32mm以外);各植被类型土壤初渗速率和稳渗速率最大值在0—10cm或10—20cm土层,平均值分别为11.92 mm/min和2.78 mm/min,二者最小值在不同的植被类型下出现的土层不同,平均值分别为2.19mm/min和0.66mm/min;从土壤的入渗过程模拟看,Horton方程的模拟效果较好。     

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。     

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。     

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。     

砒砂岩区主要造林树种枯落物及林下土壤持水特性

为了探究砒砂岩区不同造林树种水文特征,以该地区油松、侧柏、青杨、山杏、沙棘、柠条为研究对象,通过浸泡法和环刀法,对比分析了不同树种枯落物层和土壤层的持水特性。结果表明:砒砂岩区主要造林树种枯落物蓄积量变动范围为1.55~7.89t/hm~2,青杨林下枯落物最大持水率最高为281.26%,其他树种枯落物最大持水率依次为油松(217.14%)、侧柏(201.05%)、山杏(202.79%)、沙棘(170.96%)、柠条(158.08%)撂荒地(143.88%)。油松林下土壤层容重最小为1.46g/cm3,总孔隙度和毛管孔隙度最大分别为43.55%和36.99%,毛管持水量最大为14.50mm;山杏林下土壤非毛管孔隙度最大为13.12%,非毛管持水量最大为6.86mm。油松枯落物及其林下土壤层持水能力良好,更适宜作为砒砂岩地区植被建设树种。     

生物炭添加对矿区压实土壤水力特性的影响

中国黄土高原大型露天煤矿开采导致土壤质量下降,生物炭作为环境友好型土壤改良剂,在改善农田土壤质量中应用广泛,但在有关矿区压实土壤改良的研究中不够深入。为此,该研究通过室内试验分析不同粒径的生物炭在不同添加量下对矿区排土场压实土壤水力特性的影响。试验采用4种粒径（>1～2、>0.25～1、0.10～0.25、<0.10 mm）与4种添加量（0、4、8、16 g/kg）的生物炭,设计5种压实条件（容重分别为1.3、1.4、1.5、1.6、1.7 g/cm3）,并利用van Genuchten模型（VG模型）拟合土壤水分特征曲线。结果表明,添加生物炭后土壤水分特征曲线的相关系数均在0.960以上,标准差均小于0.015,说明VG模型适用于拟合添加生物炭后的土壤水分特征曲线。随着生物炭添加量的增加,土壤孔隙分布明显改变,形成了大量大孔隙和中孔隙,土壤的持水能力提高。在低容重（1.3、1.4 g/cm3）条件下,生物炭粒径越大（0.25～2 mm）添加量越高（8、16 g/kg）,土壤持水、保水效果越明显;在高容重（1.5、1.6、1.7 g/cm3）条件下,小粒径（<0.25 mm）和较低的生物炭添加量（4、8 g/kg）则表现出较好的持水能力。对于不同压实条件的排土场土壤,有针对性地施用生物炭,将有效提高土壤持水保水能力,提高土壤中植物的有效利用水分。     

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。     

新型土壤改良剂Arkadolith对沙质土壤主要物理性质的影响

通过室内盆栽试验,研究了新型土壤改良剂Arkadolith不同施用率（0,4%,8%,12%,16%）对风沙土主要物理性质的影响。结果表明:施加土壤改良剂Arkadolith降低了土壤容重和比重,提高了土壤孔隙度与孔隙比;能明显降低沙质土壤中砂粒的含量,粒级0.05～0.01 mm的粉粒比对照降低12.5%～18.3%,提高了黏粒和物理性黏粒的含量,使原来无黏粒的沙土出现了少量的黏粒,<0.01 mm物理性黏粒增加3.3～4.0倍。施加土壤改良剂Arkadolith改良了土壤结构,4种处理土壤各粒级团聚体相较于对照均有明显的增加,以>5 mm和>0.25 mm两者为例,增加幅度分别为28.84%～66.67%和28.21%～63.49%。同时土壤改良剂Arkadolith的施用改善了沙土的持水能力和供水水平,且持水能力表现为随着改良剂施用率增加而增强。这些指标表明,施用土壤改良剂Arkadolith能有效地改善沙质土壤物理特性,增强沙土的保水能力。     

不同针叶林对祁连山森林灰褐土理化性质和水源涵养功能的影响

以祁连山针叶林树种青海云杉、油松、侧柏3种树种为研究材料,探讨了不同树种对祁连山森林灰褐土理化性质和水源涵养功能之间的关系。研究结果表明,土壤孔隙度、团粒结构、物理性黏粒含量均为青海云杉油松侧柏;土壤容重、物理性砂粒含量均为侧柏油松青海云杉;土壤有机质、CEC均为青海云杉油松侧柏;CaCO3含量、pH值、全盐含量均为侧柏油松青海云杉;土壤蓄水量和树种枯落物持水量均为青海云杉油松侧柏。     

北京山区典型土地利用方式对土壤理化性质及可蚀性的影响

延庆县地处北京市西北部,作为北京生态环境建设工程的重要组成部分,是北京五大风沙口之一,此区属于生态环境脆弱地带,加之人类对土地资源的不合理利用,导致了严重的土壤侵蚀性问题。针对北京市延庆县山区不同土地利用类型的土壤,通过室内测试分析,并运用统计和相关分析等方法,对研究区农田、果园、苗圃幼林地、山地灌木林和土路5种土地利用类型下土壤可蚀性及其理化性质进行研究,结果表明:各土地利用类型中,山地灌木林的土壤总孔隙、土壤贮水能力、土壤饱和持水量和有机质显著大于其它土地类型（P < 0.05）。不同土地利用方式的土壤可蚀性K值存在差异,由大到小依次表现为:土路（0.047 4） > 农田（0.043 5） > 果园（0.042 1） > 苗圃幼林地（0.040 8） > 山地灌木林（0.034 2）。对土壤可蚀性和土壤理化性质进行相关性分析结果表明:土壤可蚀性与砂粒、粉粒含量、黏粒含量、非毛管孔隙、土壤贮水能力和容重相关性较好（P < 0.05）,可作为土壤可蚀性评价的指标。