植被恢复模式对黑土贮水性能及水分入渗特征的影响

采用双环法对黑龙江省克山农场5种主要的人工林植被类型（水曲柳林、樟子松林、落叶松林、美青杨林和水曲柳落叶松混交林）土壤的贮水性能和渗透特征进行了对比研究。研究结果表明：所研究的5种林地土壤1m土层范围内饱和贮水量在5347．01～5762．91t／hm^2之间,水曲柳和落叶松林地最大,其它3种林地间则差异较小;滞留贮水量在543．43～916．13t／hm^2之间,从大到小的顺序依次为落叶松林〉水落混交林〉美青杨林〉水曲柳林〉樟子松林;初渗速率的变化范围为14～33mm／min,水落混交林最高,依次分别为落叶松林、美青杨林、水曲柳林、樟子松林;稳渗速率在1～8mm／min之间;30min累计人渗量水落混交林和美青杨树林地要远高于其它林地,水曲柳和落叶松林地次之,樟子松林地最小。采用的4种人渗模型都能较好地反映各种林分土壤的人渗过程,平均相关系数r在0．9272～0．9536之间,而考斯加可夫模型和Philip模型的拟合值更接近于实测值,更适用于描述本研究区森林植被下的土壤人渗特征。     

未经干扰黑土的土壤贮水能力及水分入渗特征

采用双环法和双环刀法,对典型黑土区内未经干扰的山杨天然次生林和草原化草甸（俗称五花草塘）土壤水分入渗特征及贮水能力进行测定研究。结果表明：与撂荒地、休闲地相比,未干扰黑土表现出更强的入渗及贮水能力。在1m深土层内,五花草塘饱和贮水量（5271.14 t/hm^2）高于次生林（4945.91 t/hm^2）,但滞留贮水量二者相差不大,分别为402.20 t/hm^2和425.40 t/hm^2;五花草塘的初渗和稳渗速率分别是8.5 mm/min和1.2 mm/min,次生林相应为7.5 mm/min和3.2 mm/min,在整个入渗过程中,次生林的土壤水分入渗能力要强于五花草塘。研究结果为科学评价典型黑土的贮水能力和水分入渗性能提供了重要的本底值参考。     

不同土地利用类型土壤贮水性能及入渗特征的对比研究

研究了不同土地类型土壤的贮水性能和入渗特征的变化趋势,研究结果表明:各土地利用类型土壤平均密度(0～100 cm)的变化范围为1.23～1.09 g/cm3,而土壤的总孔隙度逐渐增大,尤其是非毛管孔隙度的增大趋势更为明显,从大到小依次为杨树林地>柠条林地>农闲地>荒地,各种土地利用类型土壤总孔隙度从53.93%上升到59.54%,土壤贮水性能变化趋势与土壤孔隙状况变化趋势一致。1 m土层内饱和贮水量的大小依次为杨树林地(5 953.75 t/hm2)>柠条林地(5 950.53 t/hm2)>农闲地(5 638.72 t/hm2)>荒地(5 392.97 t/hm2),土壤滞留贮水量表现为杨树林地(5 762.91 t/hm2)>柠条林地(5 725.75 t/hm2)>农闲地(5 594.32 t/hm2)>荒地(5 372.99 t/hm2)。各土地类型土壤的入渗特性具有较大差异。植被对土壤的改善效果比较明显,以导致不同土地类型土壤稳定入渗率不同,通过对不同时段累计入渗量的分析,土壤内非毛管孔隙度是土体内维持高的入渗能力的重要原因之一。     

小流域生态修复过程中不同森林植被土壤入渗与贮水特征

在山东省邹城市刘庄小流域水土保持生态修复区内,对9种森林植被类型的土壤入渗和土壤贮水特征进行了研究。结果表明：①各种森林植被都具有明显的改良土壤水文物理性质、提高土壤入渗和贮水能力的作用,混交林的土壤入渗和贮水能力明显大于单纯林,单纯林的土壤饱和贮水量和土壤稳定入渗率分别比荒草坡地高33％和142％,而混交林的分别比荒草坡地高54％和358％。②各种森林植被对土壤(非毛管)滞留贮水功能的改善程度大于对土壤(毛管)吸持贮水功能的改善,混交林的土壤(毛管)最大吸持贮水量比荒草坡地高37％,而平均土壤(非毛管)最大滞留贮水量比荒草坡地高89％。③霍顿(Horton)入渗模型和通用经验入渗模型都能较好地反映研究地区各种森林植被的土壤入渗过程,但菲刑浦(Philip)模型对入渗过程的拟合效果较差。     

晋西黄土区长期植被恢复对土壤表层入渗与水分储量差异的影响

[目的]探究晋西黄土高原残塬沟壑区长期不同植被恢复类型对土壤表层入渗与水分储量差异的影响,为未来筛选和增强黄土高原地区天然植被恢复以及人工植被恢复的生态效益评估提供科学参考。[方法]以黄土残塬沟壑区典型的4种植被恢复类型(油松纯林、刺槐纯林、侧柏纯林、天然林)为研究对象,测定4种植被恢复类型下表层30 cm内土壤入渗过程,同时测定土壤容重、机械组成等土壤理化性质,并且监测土壤水分动态变化,核算土壤水分储量并进行差异性、相关性和主成分分析,最后通过3种土壤入渗模型对实测过程进行拟合比较得出其在黄土残塬沟壑地植被恢复区域内的适宜性,对比不同植被恢复类型之间土壤入渗过程及储水量的差异,补充并完善黄土高原地区不同植被恢复类型下的表层土壤水分入渗规律。[结果](1)天然林相较于人工纯林对0—30 cm表层土壤物理性质改善效果更为明显,天然林表层土壤的水分含量较多且保水性较好,人工林相较于天然林对研究区土壤入渗能力改善效果更佳;(2)在不同植被类型下土壤的稳定入渗速率从大到小表现为：天然林>刺槐纯林>油松纯林>侧柏纯林(0—10 cm),油松纯林>刺槐纯林>侧柏纯林&...     

黄土丘陵区不同植被恢复对土壤入渗影响及适宜模型研究

研究植被恢复条件下土壤入渗特性及模型适应性,可为流域生态治理和效益评估提供科学依据。以延河纸坊沟小流域为研究区,采用野外单环入渗法和数值模拟法,对比研究不同恢复年限下的刺槐林地、柠条灌木林地、次生草地和农地的表层以下土壤和20 cm以下土壤的水分入渗变化特征,评价4种常用入渗模型在该区域的适应性。结果表明：(1)不同植被恢复地的表层以下土壤入渗过程在渗润阶段与渗漏阶段差异明显,相差4倍以上,20 cm以下的土壤入渗过程则在入渗稳定后的渗透阶段差异明显,相差5倍多;(2)不同植被类型及恢复年限会显著影响土壤入渗特征,整体呈现出林地>草地>农地的规律,并且随着恢复年限的增加,柠条灌木林地和次生草地的入渗能力增强,而刺槐林地入渗能力减弱;(3)Philip方程、Kostiakov方程、Horton方程与蒋定生方程对该地区土壤水分入渗过程均具有较好适用性,其中Philip方程适用性最好,决定系数(R²)能达到0.931～0.985,均方根误差(RMSE)相对最小,在0.057～0.283范围内,Kostiakov方程次之,Horton方程及蒋定生方程在个别情况...     

黄土丘陵区退耕坡地植被自然恢复过程及其对土壤入渗的影响

生态系统自我修复是黄土高原植被恢复的重要途径。以永久性天然草地和三龄沙打旺人工草地为对照,在对黄土丘陵区坡地退耕植被自然恢复过程群落演替、地上部分生物量的增长及其组成动态变化特征调查的基础上,定量分析了不同恢复阶段主要群落下土壤的入渗能力。研究表明,随着植被演替的进展,群落生物量逐步增加,土壤入渗能力显著改善。退耕草地土壤表层0-20cm土壤渗透能力(K10℃)每年可提高0.10mm。植被改善土壤入渗能力的有效深度达40cm。说明黄土丘陵区通过坡地退耕还林还草恢复植被可以改善土壤渗透性能,强化降雨就地入渗,减少水土流失。     

伏牛山东麓不同植被恢复类型土壤入渗性能及产流预测

为了研究不同植被恢复类型对土壤入渗与产流的影响,采用双环入渗法测定了伏牛山东麓六种植被恢复类型土壤水分入渗过程,通过对比稳渗率与不同重现期的暴雨强度,判断不同植被类型地表径流产生的可能性。结果表明:(1)不同植被类型土壤初渗率、稳渗率和前60min入渗量均表现出栓皮栎次生林>栓皮栎人工林>刺槐人工林>侧柏人工林>灌丛>裸地的规律;(2)土壤入渗特征参数与土壤容重、总孔隙度、非毛管孔隙度、有机质含量、细根生物量和团聚体含量显著相关(p<0.05),其中土壤容重、总孔隙度是影响土壤入渗的主导因子;(3)栓皮栎次生林能抵御10a一遇的暴雨,栓皮栎人工林能抵御1a一遇的暴雨,而其它植被类型均不能低御1a一遇的暴雨,易产生暴雨径流。说明封育天然次生林和运用乡土树种造林进行植被恢复,有利于提高土壤的入渗性能。     

黄浦江源头区主要植被类型土壤入渗特征及模拟分析

采用"双环法"测定了黄浦江源头区不同植被类型土壤渗透过程,并应用考斯恰可夫公式、霍顿公式、菲利浦公式和通用经验公式4种常用入渗模型进行了拟合分析。结果表明:(1)落阔林土壤平均渗透率最高,达828.93mm/h,分别是松林、草地、茶园、灌木林、毛竹林、常阔林、裸露地的1.27,1.38,1.48,1.48,1.88,2.04,3.76倍;松林、草地、茶园、灌木林之间,灌木林、毛竹林、常阔林之间渗透性差异不显著;裸露地平均渗透率最低,在5%水平下裸露地平均渗透速率显著低于落叶阔叶林、松林等林(草)地平均渗透速率。各林地土壤的渗透能力之间有差异,但都要强于裸露地,表明森林植被能有效改善土壤的渗透能力。(2)对8种不同样地土壤的典型入渗过程进行拟合的结果表明,考斯恰可夫公式和菲利浦公式拟合理想,以考斯恰可夫公式拟合最佳,而霍顿公式、通用经验公式与实测点拟合较差。     

东北黑土区植物篱土壤入渗性能研究

[目的]对东北黑土区植物篱种植模式的土壤渗透性进行研究,为黑土区坡耕地水土流失治理提供科学依据。[方法]通过小区试验开展研究。[结果]植物篱模式能够减小土壤容重,提高土壤孔隙度,显著增加土壤的入渗能力,进而减少水土流失;篱带部位的入渗能力大大高于篱间部位,不同品种植物篱渗透性能排序为:黑豆果短梗刺五加桑树,植物篱土壤入渗受地面坡度影响,小坡度的土壤入渗率高于大坡度。[结论]植物篱作为一种水土保持新措施,具有改善土壤结构,增加土壤入渗,减少地表径流,防治水土流失的作用,应在黑土区开展广泛的研究与推广。     

不同植被恢复模式对退化花岗岩红壤渗透性和持水量的影响

[目的] 研究不同植被恢复模式对退化花岗岩红壤渗透性和持水量的影响,为该区水土保持和红壤退化地的精准恢复提供理论依据。 [方法] 采用野外调查、室内分析和环刀法,以严重退化花岗岩红壤和自然林为对照,对不同植被恢复模式下退化花岗岩红壤的土壤渗透性和持水量进行研究。 [结果] 不同植被恢复模式和对照样地的土壤渗透性均随土层深度的增加而降低,土壤入渗特征值均表现为：初始入渗率＞平均渗透率＞稳定入渗率;不同植被恢复模式与对照样地比校,土壤渗透性指标和前30 min土壤渗透总量数值顺序为：自然林＞乔灌草＞条沟草灌＞封禁＞低效林改造＞全坡面播草＞严重退化地;0—40 cm土壤持水量的顺序为：自然林＞乔灌草模式＞条沟草灌＞封禁＞低效林改造＞全坡面播草＞严重退化地。0—5 cm土壤渗透性指标和土壤理化指标的冗余分析表明,土壤有机碳、全氮、全磷、速效磷、全钾、速效钾、pH值、粉粒含量是改善土壤渗透性的因子,而土壤硬度、土壤容重、黏粒和砂砾含量是制约土壤渗透性的因子。 [结论] 5种植被恢复模式中乔灌草植被恢复模式是改善土壤渗透性和持水量的最佳模式。     

三峡库区森林流域生态系统土壤渗透性能的研究

通过对三峡库区响水溪森林小流域11块标准样地土壤渗透性能研究表明,不同标准地的贮水力受土壤分层的厚度、非毛管孔隙度大小影响较大,在1713.3～349.4t/hm2之间;土壤初渗速率在13.7～43.7mm/min之间,稳渗速率在0.6～6.3mm/min之间;土壤入渗速率回归方程表现为乘幂形式,回归系数R在0.83～0.99之间,方程拟合效果较好,从模拟回归方程幂指数大小来看,香樟林地、抚育石栎林地、荒地更接近考斯加柯夫公式中的系数1/2。     

川西亚高山暗针叶林土壤渗透性能研究

对川西亚高山针叶林土壤渗透性能进行研究,结果表明:（1）林地表层土壤（0-30 cm）滞留贮水量受土壤容重、孔隙度及林龄影响显著。天然冷杉林土壤滞留贮水量变化范围为593.7~694.2 t/hm²,大小排序为:185 a>80 a>40 a生。人工云杉林175.8~545.1 t/hm²,从大到小依次为40 a>30 a>25 a>20 a。（2）天然林初渗率为10.6~30.1 mm/min,最大为80 a生冷杉林;稳渗率为3.3~6.4 mm/min,185 a生冷杉林为最大。人工林土壤初渗率为2.7~8.3 mm/min,稳渗率1.9~5.4 mm/min,两指标中均以40 a生云杉林为最大。（3）构建了土壤渗透过程回归方程,拟合度R²为0.869~0.959,表明回归方程可以较好地反映各试验标准地土壤入渗过程。     

小流域森林生态系统林地土壤渗透性能研究

通过对女儿寨森林小流域11块标准地土壤渗透性能的研究表明,不同标准地的贮水能力受土壤的厚度和非毛管孔隙度的影响较大,在112~598.5 t/hm2之间;土壤的初渗速度在18.62~38.94 mm/min之间;土壤的稳渗速度在1.42~7.61 mm/min之间;次生林比人工林具有更强的渗透性能;土壤入渗过程的回归方程表现为乘幂函数形式,回归系数R在0.88~0.99之间,方程拟合效果较好。     

重庆缙云山典型林分林地土壤入渗特性研究

通过对三峡库区重庆缙云山4种典型林分(针阔叶混交林,阔叶林,楠竹林和灌木林)林地土壤的入渗特性研究表明,4种典型林分林地土壤的快速度贮水量(即非毛管暂时滞留水)是农地的1.3~2倍,灌木林非毛管贮水量最大(171.27 mm)。4种典型林分林地土壤稳渗率的顺序为:灌木林(10.169 mm/m in)>楠竹林(0.927 mm/m in)>混交林(0.743 mm/m in)>阔叶林(0.551 mm/m in)>农地(0.253 mm/m in)。对于林地土壤,Ph ilip入渗公式比Horton公式拟合效果更好。而对于农地土壤,采用Horton公式模拟效果更好,相关系数均在0.94以上。运用入渗模型模拟要优于直接幂函数回归。     

子午岭林区植被自然恢复下土壤剖面团聚体特征研究

研究了子午岭林区七种植被类型土壤>0.25 mm水稳性团聚体含量、团聚体破坏率和水稳性团聚体分形维数随植被恢复的变化规律以及这3个指标随土壤有机碳含量增加的变化规律。结果表明:植被恢复对>0.25 mm水稳性团聚体含量、团聚体破坏率和水稳性团聚体分形维数的影响可以达到70 cm土层;除白羊草群落外,0-70 cm土层上>0.25 mm水稳性团聚体含量随植被恢复逐渐提高,团聚体破坏率和水稳性团聚体分形维数随植被恢复逐渐减小,土壤结构随植被恢复逐渐改善。>0.25 mm水稳性团聚体含量、团聚体破坏率和水稳性团聚体分形维数与土壤有机碳之间呈极显著对数相关关系(p=0.01,n=32),当有机碳含量低于18.1 mg/g时,>0.25 mm水稳性团聚体含量随有机碳含量提高而明显提高、团聚体破坏率和水稳性团聚体分形维数则随有机碳含量提高而明显降低,即土壤结构稳定性明显提高;当有土壤机碳含量高于18.1 mg/g,>0.25 mm水稳性团聚体含量、团聚体破坏率和水稳性团聚体分形维数渐趋稳定,即在白羊草、虎榛子、山杨和辽东栎阶段的0-5 cm土层土壤结构达到稳定状态。     

扰动边坡植被恢复过程中的土壤性质演变

采用空间代替时间法研究了扰动边坡植被恢复过程中的土壤性质演变。结果表明,扰动边坡植被恢复过程中土壤含水量呈上升趋势,土壤容重呈下降趋势。随着植被的恢复,土壤物理性质逐渐改良。土壤有机质、全氮、速效氮、微生物量碳、微生物量氮、土壤呼吸呈上升趋势。全磷和全钾变化趋于稳定,速效磷和速效钾随着植被恢复演替在前期呈现增加的趋势,随后又降低,最后趋于稳定。土壤微生物呼吸速率随着植被恢复年限的增加呈上升趋势,说明植被在恢复过程中,土壤的熟化程度越来越高。     

不同耕作制度对土壤渗透性和玉米生长的影响研究

针对松辽平原玉米连作黑土在不同作制度下所形成的两种不同构型剖面(“平面型”剖面和“波浪型”剖面),对玉米产量有显著影响。通过模拟构型,研究了不同剖面构型的水分特征及其对土壤肥力的影响。结果表明:“平面型”剖面构造改善了土壤的通透性,增加了土壤水分渗透的速率,减少了雨水径流。“波浪型”剖面耕层土壤的耗水量比“平面型”剖面的大,特别是后期,易发生水分亏缺现象。从作物生育时期降雨量分析来看,对于“平面型”剖面来说略有盈余,而“波浪型”却出现亏缺。“波浪型”剖面耕层土壤比“平面型”剖面更容易发生干旱现象,这可能是黑土区土壤易出现干旱现象的主要原因。在这种现象的作用下,使玉米生长过度依靠年度降水,将会出现年际产量的高波动性。