宁夏六盘山北侧5种典型植被的土壤持水性能研究

通过对土壤水分特征曲线和物理性质的测定,分析了宁夏六盘山北侧5种典型植被类型土壤的持水性能和供水性能.结果表明:用Gardner等在1970年提出的幂函数方程可以较好地反映土壤含水量与土壤水吸力之间的数量关系;不同植被类型土壤各层的土壤密度的大小排序为弃耕地>山桃人工林>天然长芒草>华北落叶松人工林>天然沙棘林,总孔隙度恰恰相反;在土壤水的中吸力阶段(0.1～1.5 MPa),华北落叶松人工林地、天然长芒草地、天然沙棘林地、山桃人工林地和弃耕地土壤各层的含水量分别为169.7～239.3、160.3～236.1、140.9～224.5、119.9～198.1、113.5～176.4 g·kg-1,说明各种植被类型土壤的持水性能依次减弱;不同植被类型土壤的供水性能随着土壤吸力的增加而呈递减趋势,说明通过植树种草可改善土壤结构、降低土壤密度和增加土壤总孔隙度等物理性质而对其持水性能和供水性能产生积极作用.     

宁夏六盘山南侧森林枯落物及土壤的水文生态功能研究

森林枯落物和土壤具有重要生态水文功能,对六盘山香水河小流域的辽东栎-少脉椴、华北落叶松林的研究表明:辽东栎-少脉椴林枯落物未分解层、半分解层的最大持水量分别为5.42、11.28 t·hm-2;华北落叶松林的对应值分别为5.72、24.51 t·hm-2.两种林分枯落物的有效拦蓄量分别为0.56和1.63 mm,即华北落叶松林枯落物的持水能力好于辽东栎-少脉椴林.但辽东栎-少脉椴林1 m土层的非毛管持水深和毛管持水深(108.15、441.02 mm)远大于华北落叶松林(65.80、420.00 mm),且前者生长季1 m土层有效持水能力(267.77 ～327.42 mm)大于后者(133.55 ～227.23 mm).从林地综合持水能力来看,辽东栎-少脉椴林的水文生态功能优于华北落叶松林.此外发现,虽然是两个不同的林分,但其1 m土层的有效持水能力的非毛管比例都是36.6%,毛管比例都是63.4%,表明在采用土壤有效持水能力、毛管贮水深、非毛管贮水深这3个指标中的任何一个评价较厚土层的总持水能力时,都将有很好的一致性.     

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.     

不同气候区4种典型地带性植被土壤水文功能比较

以中国生态系统研究网络长期定位观测的西双版纳热带季节雨林、鼎湖山亚热带常绿阔叶林、哀牢山中山湿性常绿阔叶林和长白山阔叶红松林为基础,分析比较4种森林类型土壤水文功能的差异。研究结果表明:土壤容重随土层深度增加而增大,土壤孔隙度、有效含水范围、饱和含水量和月均含水量随土层深度增加而降低;鼎湖山地表径流量及其占总降雨量的比例最大,哀牢山蒸散量及其占总降雨量的比例最大;4种森林类型0~50 cm厚度土壤最大吸水能力为哀牢山>鼎湖山>长白山>西双版纳,蓄水量则为鼎湖山>长白山>哀牢山>西双版纳。     

人工毛竹林土壤的水文生态效应

本文研究了人工毛竹林土壤的容重、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、总孔隙度、贮水容量等土壤物理性质在小流域内随坡位和土层深度变化的规律及入渗性能随坡位的变化规律。并与同一地点的人工杉木林、阔叶混交林进行了比较。研究表明,当取各点0—60cm均值时和取各土层均值时,土壤物理性质在小流域内的空间分布规律相当明显,但入渗性能随坡位的变化规律则不很明显。人工毛竹林具有优良的森林水文功能。就所研究小流域内各测点的平均值而言,0—60cm土层的贮水容量为430.44mm,最大有效贮水容量为312.73mm,均大于杉木林和阔叶林;干旱条件下用双环法测定的10℃水温时的初渗速度为29.10mm/min,稳渗速度为8.28mm/min,都大于杉木林而小于阔叶混交林;入渗速度衰退参数为0.2391,介于杉木林和阔叶林之间。     

山东蒙山不同植被类型的土壤颗粒分形与水文特征

以蒙山国家森林公园5种不同植被类型为研究对象,探讨不同植被类型的土壤颗粒分形及水文特征。结果表明:不同植被类型下土壤分形维数的大小顺序:黄荆纯林侧柏+刺槐混交林草地刺槐纯林侧柏纯林;不同植被类型下土壤容重的大小关系:侧柏纯林黄荆纯林侧柏+刺槐混交林刺槐纯林草地;总孔隙度表现为侧柏+刺槐混交林草地侧柏纯林黄荆纯林刺槐纯林;各植被类型下毛管孔隙度的大小关系:侧柏+刺槐混交林黄荆草地侧柏刺槐纯林。而非毛管孔隙度表现为刺槐纯林草地侧柏纯林侧柏+刺槐混交林黄荆;土壤团聚体的水稳定性大小关系:黄荆草地刺槐侧柏侧柏+刺槐混交林。通过对各物理量进行消除量纲处理,对所得结果进行加权,最终得出结论:蒙山地区不同植被类型的土壤水文效益为刺槐草地侧柏黄荆侧柏+刺槐混交林。     

不同管护类型毛竹林土壤渗透性能的研究

以福建省永安市不同管护类型的毛竹林为研究对象,对毛竹林Ⅰ(挖笋+劈草)、Ⅱ(挖笋+劈草+专用肥)和Ⅲ(挖笋+劈草+专用肥+灌水)土壤的持水能力和渗透性能进行了研究.结果表明:管护类型对毛竹林土壤的持水能力有显著影响,林分Ⅱ60 cm土层最大持水能力为3 498.33 t·hm-2、林分Ⅲ为3 333.33 t·hm-2,林分Ⅰ为3 254.00 t·hm-2;林分Ⅰ 60 cm土层毛管持水能力为2 806.67 t·hm-2,林分Ⅲ为2 728.0 t·hm-2,林分Ⅱ为2 638.330 t·hm-2;与土壤渗透性密切相关的土层非毛管持水能力的排列顺序为Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅰ,分别为860.00、605.33、447.33 t·hm-2.土壤入渗能力均随着土壤深度的增加而降低,三种林分土壤渗透性能的排列顺序为Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅰ,毛竹林Ⅱ土壤的初渗率、稳渗率、平均渗透率和渗透总量平均值最大,分别为10.733 9、7.677 8、8.9394 mm·min-1和354.227 8 mL·cm-2;毛竹林Ⅰ土壤的初渗率、稳渗率、平均渗透率和渗透总量平均值最小,分别为1.861 6、1.211 8、1.453 5 mm·min-1和33.575 8 mL·cm-2.不同管护类型对毛竹林不同层次土壤入渗性能的影响程度不同,对表层土壤的影响最为显著.Kostiakov模型可以很好地模拟不同管护类型毛竹林土壤水分入渗过程,模型决定系数R2处于0.840 9～0.976 0.     

祁连山东段高寒灌丛地被物与土壤的水文特征

The surface cover and soil hydrological characteristics of three alpine shrubs in eastern Qilian Mountains were studied in the report. The experimental alpine shrubs are Potentilla fruticosa shrub,Sali...     

祁连山排露沟流域典型植被土壤水文功能及增贮潜力评价

以黑河上游祁连山区为研究对象,定量评估了不同时空尺度的土壤水文功能及增贮潜力,结果表明:0~60cm土层土壤总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度变化范围分别为57.61%~80.76%、46.18%~56.37%和8.68%~26.71%,平均值分别为70.37%、52.75%和17.63%;土壤最大持水量、田间持水量和毛管持水量变化范围分别为50.28%~198.91%、42.15%~137.32%和37.03%~172.08%,平均值分别为116.26%、87.57%和98.01%;青海云杉林、高山灌丛林、阳坡草地3种植被类型土壤蓄水量分别为1 245.22、1 847.38和978.18t·hm~(-2);土壤水资源增贮潜力表现为高山灌丛林>青海云杉林>阳坡草地,其值分别为28.69%、26.84%和17.28%。可见,高山灌丛林土壤水资源增贮潜力最大。     

辽东山区天然次生林枯落物层的水文生态功能

枯枝落叶层在森林水功能中具有十分重要的意义，通过对辽宁东部山区天然次生林枯落物层对降雨拦蓄特征、对降雨的分配情况及自身的技术规律研究，结果表明，辽东林区枯落物层最大拦蓄量30．1－53．3t/hm^2，有效拦蓄量相当于1．58－3．89mm的降水，降雨截留率为21％，大气降水中的6．3％－14．5％通过枯落物蒸发散失，同时建立了枯落物层大量平衡方程。     

六盘山主要植被类型的生物量及其分配

2009年,在宁夏六盘山南部林区香水河小流域,调查研究了主要森林类型的生物量及其层次和器官分配。结果表明:不同森林的活体植被总生物量(t·hm^-2)差别较大,依次为华山松(102.70)>桦木林(84.42)>山杨林(79.97)>华北落叶松人工林(58.37)>疏林(44.91),按各类森林面积加权平均为78.37,远高于灌丛(20.77)、草地(1.07)和草甸(2.29)。各类森林的枯落物现存量(t·hm^-2)为:华北落叶松人工林(18.21)>华山松林(11.99)>桦木林(10.90)>山杨林(7.67)>疏林(7.06),也都远高于灌木林(3.13)、草甸(0.82)和草地(0.49)。森林生物量集中在乔木层(占91.04%),灌木层仅占8.09%,草本层更低至0.87%。森林生物量的器官分配比例:乔木层为树干(54.06%)>枝(21.04%)>根(16.92%)>皮(5.34%)>叶(2.65%);灌木层为枝干(62.68%)>根(30.55%)>叶(6.77%);草本层为地上茎叶(58.82%)>根(41.18%)。乔木层地上与地下生物量比值的平均值为4.49,几种阔叶林都在4.0左右,但华北落叶松林为6.41,华山松林为5.80,都远大于灌木林的2.82、草地的1.89及草甸的1.20。不同林分的生物量均随林龄和林冠郁闭度的增大而几乎线性增加,并随林分密度的增加而增大,但在密度超过900株·hm^-2后生物量增速减缓并渐趋其最大值。     

六盘山叠叠沟小流域土壤稳渗速率及其影响因子

采用小区漫流法研究叠叠沟小流域内4种典型植被下的土壤稳渗速率及其影响因子.结果表明:不同植被类型的土壤稳渗速率平均值表现为天然草地>虎榛子灌丛>沙棘灌丛>华北落叶松林地.坡向影响土壤稳渗速率表现为阴坡>半阴坡>阳坡,坡位对土壤稳渗速率的影响表现为中坡位>下坡位>上坡位,坡度对土壤稳渗速率的影响表现为中坡>陡坡>缓坡,当坡度小于25.时土壤稳渗速率随坡度增大而增大,当坡度大于25°时土壤稳渗速率随坡度增大而减小.因此,以坡度25°为分界点,找到了影响土壤稳渗速率的主导因子,并经多元逐步回归得到土壤稳渗速率与主要影响因素的分段函数.     

晋西黄土区典型植被类型的土壤水分特征

在晋西黄土区,研究了荒草地、锦鸡儿灌木林地和刺槐乔木林地3种典型植被不同土层的土壤密度、含水量、贮水能力和入渗性能的差异及其相关性,结果显示:3种植被类型都能有效减小表层(0 20 cm)土壤密度;3种植被类型表层(0 20 cm)的土壤滞留贮水量较大,锦鸡儿林地(198.80 t·m-3)刺槐林地(166.10 t·m-3)荒草地(87.37 t·m-3),20 40 cm土层的土壤滞留贮水量也是锦鸡儿林地(127.30 t·m-3)刺槐林地(55.60 t·m-3)荒草地(47.30 t·m-3),表明在3种植被类型中,锦鸡儿林地对晋西黄土丘陵区土壤水分的涵养作用最强;锦鸡儿林地的土壤稳渗速率最大,为1.80 mm·min-1,刺槐林地次之,为1.46 mm·min-1,荒草地依然最小,且锦鸡儿林地土壤的均渗速率最大,为4.81 mm·min-1,其次是刺槐林地,为4.51 mm·min-1,荒草地最小。土壤密度与滞留贮水量呈极显著负相关关系,与土壤初渗速率和均渗速率呈极显著负相关关系,与稳渗速率呈显著负相关关系,非毛管孔隙度与稳渗速率和均渗速率存在极显著相关关系。Kostiakov模型和Horton模型对晋西黄土区3种植被类型土壤入渗过程模拟的拟合系数高达0.97和0.95,明显优于Philip模型(0.43)。     

祁连山水源涵养林土壤水文特征研究

通过对祁连山水源涵养林区的苔藓-青海云杉林、亚高山灌丛、灌木-青海云杉林、中低山灌木林和祁连圆柏以及牧草地等6种植被土壤水分物理性质的测定与计算,比较分析了不同植被的水源涵养能力,建立了主要土壤类型的入渗模型、土壤水分消退方程,评价了不同植被土壤层水文特征及其与植被间的关系.祁连山区主要森林的平均土壤密度均小于1 g·cm-3,土壤的蓄水能力很强但各植被间差异较大.各种森林植被土壤均表现出较高的入渗性能,土壤初渗率、稳渗率及蓄水能力从大到小的次序均为:苔藓-青海云杉林、亚高山灌丛、灌木-青海云杉林、中低山灌木林、祁连圆柏林和牧草地.在相同的环境条件下,森林土壤(山地灰褐土)的保水能力较高,水势消退曲线呈凸形,而牧草地土壤(山地栗钙土)的保水能力相对较弱,水势消退曲线呈凹形.土壤含水量相同时,后者所持水分的有效性更大.     

黄土高原土石山区土壤密度的坡面变化——以六盘山香水河小流域为例

[目的]土壤密度是最基本的森林土壤水文物理性质参数,为了定量描述土壤密度随坡位的变化和影响因素,研究不同坡面土壤密度的空间异质性。[方法]在宁夏六盘山半湿润区香水河小流域,选择华北落叶松人工林和天然灌丛2个典型坡面,按坡位从上到下设置连续样地。2014年进行了森林土壤调查,在样地内掘土壤剖面,采用环刀法,分层测定土壤密度。[结果]在1 m深土层内,土壤密度(Y,g.cm-3)随土层(X,cm)加深呈线性增大,拟合关系式:华北落叶松坡面为Y1=0.755 5+0.007 7X(R2=0.99),天然灌丛坡面为Y2=0.919 5+0.004 7X(R2=0.98),其原因包括植被根系活动、土壤生物活动、砾石含量等的土层差异;在2个坡面上,0 100 cm土层平均土壤密度均有明显坡位差异,且2个坡面的沿坡整体变化趋势不相同,华北落叶松坡面从坡顶到坡脚是先逐渐增大,后趋于稳定;天然灌丛坡面从坡顶到坡脚是"增大-减小-增大"的趋势,不同土层土壤密度的坡面变化也各不相同。在华北落叶松林坡面引起土壤密度坡位差异的主要原因是海拔,而在天然灌丛坡面是植物生长状况;2个坡面的土壤密度平均值均出现在相对坡长的0.4 0.5处。坡面上各样地的平均土壤密度和坡面平均值的差值(Z,g.cm-3)随相对水平坡长(样地离开坡顶水平距离和整个坡面水平坡长的比)(X,m)变化的回归关系式分别为:华北落叶松坡面Z1=-0.139X2+0.25X-0.080 1(R2=0.93),天然灌丛坡面Z2=0.494 4X3-0.767 2X2+0.340 3X-0.040 5(R2=0.95)。[结论]华北落叶松林坡面和天然灌丛坡面的土壤密度都存在明显的坡位变化,但变化格局和主要影响因素不同。基于土壤密度坡面变化的拟合关系,可实现从特定坡位测定值推算坡面平均值的尺度转换。     

Hydrological effects of forest litter and soil in the Simianshan Mountains in Chonging, China

A preliminary study of the hydrological effects of forest litter and soils in the Simianshan Mountains was carried out. Results indicate that the annual accumulation of different forest litters is about 6.80–20.21 t/hm² and the maximum water carrying capacity ranges from 1.8 to 4.6 mm. Among them the water carrying abilities of the litter of Lithocarpus glabra and natural deciduous forests are larger than that of Pinus massoniana. A power function relationship exists between the accumulated water-carrying volume and time. An investigation of the physical properties shows that forest soils, to a depth of 1 m, have a powerful water-carrying ability, varying from 7.84 to 18.87 mm. Non-linear regression analysis shows that the soil infiltration rate is significantly correlated with time. __________ Translated from Journal of Beijing Forestry University, 2005, 27(1): 33–37 [译自: 北京林业大学学报]     

六盘山水源林林分结构优化调整研究

为了适应六盘山水源林经营实践的需求,采用标准地调查法和系统分析法,基于实地调查数据,分析了该区主要水源林类型的结构特征及其与功能的关系,指出了天然阔叶混交林和针阔混交林为该区水源林分的目标结构类型,其中天然华山松针阔混交林为优化目标结构类型。同时,针对不同水源林类型,提出了优化调整措施和经营对策。