大兴安岭不同森林植被类型水文生态功能研究

从森林植被水文生态功能的角度,对大兴安岭4种森林植被类型水源涵养功能进行研究,研究结果表明:植被类型Ⅳ(乔灌混交林)0~20 cm土层最大蓄水量为1 548.91 t/hm2;类型Ⅰ(针阔混交林)0~20 cm土层最大蓄水量为1 140.82 t/hm2。土壤有效蓄水量(0~20 cm):类型Ⅳ(乔灌混交林)类型Ⅱ(针叶纯林)类型Ⅰ(针阔混交林)类型Ⅲ(针叶混交林)。枯落物层有效持水量从大到小的顺序为:类型Ⅳ(乔灌混交林31.49 t/hm2)类型Ⅱ(针叶纯林28.10 t/hm2)类型Ⅲ(针叶混交林27.21 t/hm2)类型Ⅰ(针阔混交林19.94 t/hm2)。在4种森林植被类型中,类型Ⅳ(乔灌混交林)的初渗系数、稳渗系数都是最高的。     

晋西黄土丘陵区不同植物群落的土壤分形特征

为研究晋西黄土丘陵区不同植物群落与土壤结构特性和入渗特性的关系,探索土壤结构的定量化描述,运用分形学原理和方法,研究晋西黄土丘陵区油松纯林、刺槐纯林、油松＋刺槐混交林、侧柏纯林、黄刺玫灌丛、柠条灌丛及荒地7种植物群落的土壤分形维数与土壤质地、密度、孔隙度、含水量及饱和导水率的关系.结果表明：1）植物群落具有改善土壤颗粒结构的作用,其改善作用以针阔混交林（油松＋刺槐混交林）最好,阔叶林（刺槐纯林、黄刺玫纯林）次之,针叶林（油松纯林、侧柏纯林）最低.2）研究区土壤颗粒分形维数在2.799 ～ 2.805之间,黏粒（＜0.002mm）质量分数偏高.3）土壤颗粒分形维数与土壤黏粒质量分数呈显著正相关关系,与土壤砂粒（2.00～0.02 mm）质量分数、土壤总孔隙度、含水量及饱和导水率呈显著负相关关系.因此,土壤颗粒分形维数可以表征土壤结构特性和入渗特性的好坏.不同的植物群落对土壤的改良效果不同,研究结果可为研究区域植树造林提供参考依据.     

紫色丘陵区旱地撂荒自然恢复提高土壤蓄水性能

为了探讨农地撂荒对土壤水分生态的影响,该文以湘中紫色丘陵区自然撂荒旱地为研究对象,以相邻样地比较法研究了不同演替阶段土壤物理特性、蓄水性能及其影响。结果表明:湘中紫色丘陵区旱地撂荒植被自然恢复,各演替阶段表层土壤(0~20 cm)容重显著变化(P0.05),大小依次顺序为:旱地草本群落乔灌群落灌丛群落,说明植被恢复导致表层土壤容重变小;灌丛和乔灌群落具有使土壤由粗粒径向细粒径转变的效能,此外,植被恢复能提高表层土壤孔隙度和蓄水性能。相关分析表明,旱地撂荒植被自然恢复土壤蓄水性能主要决定于土壤容重、孔隙度、粗砂粒(1~0.25 mm)和粉粘粒(0.05 mm)含量等指标;土壤粗砂粒含量高,容重大,非毛管孔隙度减小,蓄水量低;粉粘粒含量增加,土壤容重小,非毛管孔隙度增大,蓄水量高。该研究可为紫色丘陵区植被恢复及生态环境建设提供参考。     

沂源石灰岩山地不同植被类型土壤颗粒分形特征研究

运用分形学理论与方法对沂源石灰岩山地营造的3种不同植被类型和封禁条件下灌草丛的土壤颗粒分形特征进行研究,结果表明:(1)不同植被类型土壤颗粒粒径质量百分含量差异显著,有林地粉黏粒含量明显高于灌草地.(2)有林地的分形维数明显大于灌草地,其中,侧柏扶芳藤混交林最大,灌草丛最小.(3)不同植被类型土壤颗粒分形维数与土壤粉黏粒含量和细砂粒含量之间呈明显的正相关(线性)关系,与极粗砂粒呈明显的负相关(线性)关系.(4)不同植被类型土壤颗粒分形维数与土壤不均匀系数呈较好负相关(线性)关系.除灌草丛外,其它3种植被类型土壤均为级配连续、不均匀性良好的土壤.采用土壤颗粒分形维数评价不同植被类型土壤结构和质地是一个重要的量化指标.     

长白山不同林型土壤水源涵养功能特征

为了研究长白山森林水源涵养功能,连续3年在长白山研究了3种主要森林类型(针叶林、针阔混交林、阔叶林)土壤特性和水源涵养功能。结果表明:(1)不同林型土壤密度随土层深度的增加呈逐渐增加趋势,相同土层土壤密度大小基本表现为针阔混交林针叶林阔叶林。不同林型土壤总孔隙度和毛管孔隙度均随土层深度的增加呈逐渐降低趋势,相同土层土壤总孔隙度和毛管孔隙度基本表现为针阔混交林针叶林阔叶林;然而相同土层毛管孔隙度大小基本表现为针阔混交林针叶林阔叶林。(2)土壤总孔隙度和土层深度以指数函数方程拟合最好,而土壤总孔隙度土层深度以对数函数方程拟合最好,其中针阔混交林相关系数最高。(3)土壤剖面各层次的自然含水量、土壤通气性、饱和蓄水量、最大持水量、有效持水量、毛管蓄水量和非毛管蓄水量均随着土层深度的递增而逐渐降低,相同土层自然含水量、土壤通气性、饱和蓄水量、最大持水量、有效持水量、毛管蓄水量和非毛管蓄水量基本表现为针阔混交林针叶林阔叶林。(4)不同林型土壤稳渗速度、渗透系数(K_1,K_(10))随土层深度的增加呈逐渐增加趋势,相同土层基本表现为针阔混交林针叶林阔叶林。(5)相关性分析表明土壤渗透性能与总孔隙度和非毛管孔隙度均为极显著正相关关系(p0.01),与毛管孔隙度呈极显著负相关关系(p0.01),其中,非毛管孔隙状况对土壤渗透性的影响更为显著。层次分析法显示,不同林型综合能力范围为0.714～0.956,大小排序为针阔混交林针叶林阔叶林。     

沂蒙山林区不同植物群落的土壤颗粒分形与水分入渗特征

为探索沂蒙山林区不同植被对土壤分形结构及入渗性能的改良作用与机制,运用土壤分形学和水文学原理与方法,研究沂蒙山林区7种植物群落下的土壤颗粒组成和入渗过程。结果表明：1）植物群落具有显著改善土壤颗粒结构和入渗性能的作用,其改善程度为针阔叶（赤松＋麻栎）混交林依次高于阔叶林（刺槐纯林、麻栎纯林）和针叶林（赤松纯林）;2）研究区土壤颗粒组成具有石质山地典型粗骨土的结构特征,其分形维数与土壤入渗速率呈明显的正相关关系;3）植物群落改良土壤分形结构和入渗性能的分形学机制,是通过增加土壤粉粒与黏粒等细粒物质含量而提高土壤分形维数,进而改善土壤团粒结构和孔隙结构,提高土壤质地均匀程度和入渗能力的。研究成果可为沂蒙山区水土保持植被类型的合理选择与配置提供参考。     

冰灾后城市森林不同恢复类型土壤微生物特性及其对土壤因子的响应

为探究冰灾后城市森林不同植被恢复类型土壤微生物的演变特征,对长沙天际岭林场冰灾后3种恢复植被的栾树人工纯林、蕨草地、针阔混交林冬夏两季的土壤微生物数量、微生物活度、土壤理化性质及其相互关系进行了比较研究。结果表明,夏初不同植被恢复类型0-15cm土层土壤微生物活度以针阔混交林最高(0.302),蕨草地次之(0.261),栾树人工纯林最低(0.192);3类植被中栾树人工纯林土壤冬季放线菌活力最弱,夏季细菌活力最弱;栾树人工纯林、针阔混交林土壤微生物生命活动冬季以真菌、细菌为主,夏季以真菌、放线菌为主,蕨草地无论冬夏土壤微生物活动都以真菌和细菌为主,放线菌活动较弱;在土壤微生物生命活动旺盛时期,土壤有机碳含量与土壤微生物数量呈显著正相关,同时土壤微生物能忍受较高的土壤含水量、要求较低的土壤容重,在土壤微生物生命活动衰弱时期土壤有机碳含量与微生物数量不相关或呈负相关,此时土壤微生物要求较低的土壤含水量、较高的土壤容重。总之,栾树人工纯林土壤微生物生命活力比自然恢复的常绿次生针阔混交林及以姬蕨为主的蕨草地差,而后两者表层土壤微生物性状相比针阔混交林地优于蕨草地。     

北京山区不同植被恢复类型土壤质量综合评价

[目的] 综合评价北京山区不同植被恢复类型土壤质量,并进一步确定影响土壤质量的关键因素,为该地区植被恢复与重建提供数据支撑。[方法] 以立地条件相近的侧柏纯林、油松纯林、侧柏油松混交林、侧柏针阔混交林、油松针阔混交林、落叶阔叶混交林和无林地(对照)为研究对象,测定14个土壤理化指标作为土壤质量评价的总数据集(TDS),采用主成分分析法(PCA)和Pearson相关性分析建立土壤质量最小数据集(MDS),利用线性(L)和非线性(NL)2种评分方法计算土壤质量指数(SQI)和一般线性模型(GLM)确定影响土壤质量的关键因素。[结果] 植被恢复后相较于无林地,土壤容重、砂粒含量下降,而有机质、全氮、全钾、速效氮、速效钾等土壤养分含量增加。筛选出的研究区土壤质量评价MDS指标为全氮、砂粒、全钾、pH、有效含水量。4种方法(SQI-LT、SQI-NLT、SQI-LM、SQI-NLM)下,不同植被恢复类型的SQI值排序均为落叶阔叶混交林＞侧柏针阔混交林＞油松纯林＞油松针阔混交林＞侧柏油松混交林＞侧柏纯林＞无林地,植被恢复后土壤质量显著提升。SQI-NLM的土壤质量评价方法在北京山区具有更好的适用性。相较于无林地,其他植被恢复类型的SQI-NLM分别提高64%,48%,45%,36%,33%,27%。GLM模型解释了土壤质量指数总变异的85.24%,植被类型对土壤质量指数的解释比例最大(45.09%)。[结论] 选择适宜的植被恢复类型是改善区域土壤质量的关键。未来实施植被恢复时,树种选择上优先考虑阔叶树种。造林配置方式的选择应取决于树种而定,如侧柏纯林中引入本土阔叶树种形成侧柏针阔混交林或选择油松纯林是最佳造林模式。     

重庆四面山4种人工林地土壤粒径分形特征

运用分形模型,对重庆四面山4种人工林地土壤结构进行分析,结果表明:4种人工林地的土壤粒径分形维数在土层0-40cm深度平均在2.625～2.693,随土壤层深度的变化土壤粒径分形维数差异不显著,而随林地类型的不同差异显著;从总体上看,4种人工林地土壤粒径分形维数变化由高到低依次为木荷石栎混交林(2.693)>杉木马尾松木荷混交林(2.688)>杉木马尾松混交林(2.659)>杉木纯林(2.625),木荷石栎混交林的土壤结构最好,杉木纯林的最差;在四面山地区阔叶混交林不仅对土壤良好结构的形成具有促进作用,而且其土壤的抗蚀能力和渗透性能也存在着明显的优势,对于该地区水土保持林的营造具有重要的指导意义。土壤粒径分形维数与土壤中黏粒含量存在显著的线性相关关系,表现为黏粒含量越高的土壤,其分形维数也越高,当土壤中直径<0.001mm黏粒含量的质量百分数在11.38%左右时,其土壤结构状况良好。     

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。     

北京石质山区不同水土保持措施对土壤物理性质及抗冲性的影响——以房山区蒲洼小流域为例

为评价北京山区多年来小流域综合治理的水土保持效果,也为以后小流域治理和植被重建提供理论支撑,以房山区蒲洼小流域为研究地,采用典型样地调查、野外抗冲性实验和室内样品处理的方法,对比分析不同水土保持措施的土壤物理性质、土壤质地和抗冲性.结果表明:随着土层加深,各类措施下土壤密度均呈现增大趋势,总孔隙度和毛管孔隙度呈现减小趋势,而非毛管孔隙度没有明显规律.不同水土保持措施下,土壤密度、总孔隙度和毛管孔隙度均有改善(侧柏林除外),改善程度由好到差依次为:辽东栎次生林＞油松落叶松混交林＞石坎梯田＞油松林＞落叶松林＞灌丛;各类措施下土壤颗粒均以细、中粉粒为最多,分形维数显示各类水保措施土壤通透性均较为良好;相比荒地,各类措施下土壤冲刷量显著减小,径流时间延长,冲刷量依次为油松落叶松混交林(0.82 kg/cm3)＜侧柏林(1.14 kg/cm3)＜落叶松林(1.30 kg/cm3)＜辽东栎次生林(3.91 kg/cm3)＜油松林(5.96 kg/cm3)＜荆条灌丛(10.88 kg/cm3),延缓径流冲刷时间由大到小依次为:辽东栎次生林(55.65 s/m)＞油松落叶松混交林(46.82 s/m)＞落叶松(28.19 s/m)＞荆条灌丛(22.39s/m)＞侧柏林(17.48 s/m)＞油松林(16.94 s/m).土壤抗冲性与细、中粉粒体积分数(正相关)、非毛管孔隙度呈显著(负相关)关系最为密切,由此推出大根径的根系穿插形成的非毛管孔隙对土壤抗冲性是负效应.综上,油松落叶松林混交林提升土壤蓄水持水性能、土壤抗冲性均显示出很大的优势;石坎梯田效果也较好,是小流域治理应首先考虑的2类措施.     

鲁中南山地典型植被土壤颗粒与土壤水分特征曲线的分形学特征

土壤粒径分布与水分特征曲线是土壤的重要物理性质,对土壤侵蚀状况和土壤肥力有显著影响。以鲁中南山地典型植被下土壤为研究对象,运用分形学理论研究5种典型植被土壤颗粒与水分特征曲线的分形学特征。结果表明:1)不同植被类型的土壤颗粒单重分形维数、多重分形参数和土壤水分特征曲线分形维数具有显著差异,均表现为麻栎+刺槐混交林>黑松+黄连木混交林>黑松林>核桃林>荒草地;2)土壤分形维数有林地大于荒草地,混交林大于纯林;3)土壤分形维数与黏粒体积分数、粉粒体积分数呈显著正相关,与砂粒体积分数呈显著负相关;4)土壤颗粒单重分形维数与土壤水分特征曲线分形维数呈显著的正相关关系。说明土壤颗粒分布与土壤水分特征曲线的分形参数可以作为反映土壤结构性状变化的定量指标,可利用土壤颗粒分形与土壤水分特征曲线分形维数的相关关系来描述对应的土壤水分特征曲线。研究成果可为鲁中南山地退耕还林与生态造林工程建设及其生态效益评价提供理论参考。     

祁连山排露沟小流域土壤物理性质空间差异研究

研究了国家重点野外观测试验站--祁连山森林生态站排露沟流域土壤物理性质及其空间差异.结果表明:(1)土壤容重随深度而变化,变化幅度大小顺序为:山地栗钙土＞山地森林灰褐土＞亚高山灌丛草甸土,不同类型土壤容重变动在0.45～1.38 g/cm3之间;(2)土壤总孔隙度大小顺序为:亚高山灌丛草甸土＞山地森林灰褐土＞山地栗钙土,不同植被下土壤总孔隙度表现出不同的差异;土壤毛管孔隙在不同植被下,各层之间无显著性差异;土壤非毛管孔隙,山地栗钙土与亚高山灌丛草甸土和山地森林灰褐土之间存在显著性差异(P＜0.05).(3)土壤最大持水量大小顺序为:山地森林灰褐土＞亚高山灌丛草甸土＞山地栗钙土;毛管持水量与含水量均表现出亚高山灌丛草甸土＞山地森林灰褐土＞山地栗钙土,各类型土壤含水量均随海拔的升高而增大.     

鲁中山区采取不同生态修复措施时的土壤粒径分形与孔隙结构特征

 为探索水土保持生态修复工程对土壤物理性质的改良效应,运用分形学理论与方法,研究鲁中山区4种生态修复措施对土壤颗粒组成和孔隙结构的影响。结果表明:1)各种修复措施对土壤水文物理性状都有明显改善作用。具体表现在,土壤中细粒物质含量提高,砂粒含量降低,而土壤分形维数增加,孔隙数量(尤其是毛管孔隙数量明显)增多,土壤密度减小。2)4种修复措施对土壤物理性状的改善程度不同,改良作用最大的是荒坡造林,其次是疏林补植和梯田封育,最小的是荒坡封禁。3)土壤分形维数与细粒物质含量、孔隙数量、土壤密度之间都存在一定的相关性,在作为综合指标定量描述土壤水文物理性状方面具有较大研究价值。     

川西亚高山次生林恢复过程中土壤物理性质及水源涵养效应

川西亚高山原始针叶林遭受大规模采伐后自然恢复形成的次生林已成为该区域的主要森林类型之一,也是我国西南林区水源涵养林的重要组成部分。现有亚高山森林水源涵养功能研究主要集中在暗针叶林,对天然次生林关注较少。选择川西米亚罗林区亚高山次生林自然恢复演替序列上高山柳灌丛、次生桦木阔叶林、岷江冷杉桦木针阔混交林,以相邻岷江冷杉成熟林为对照,采用空间代替时间的方法,基于土壤容重、孔隙度、持水性能等测定,分析了次生林恢复过程中土壤物理性质变化及土壤水源涵养效应动态,结果表明:(1)次生林恢复过程中,土壤容重总体呈下降趋势,除灌丛与阔叶林、针阔混交林、暗针叶林间具有显著差异外,其余植被类型间无显著差异,随着土层的加深,土壤容重呈增加趋势;(2)不同恢复阶段土壤孔隙度具有显著差异,以针阔混交林0—30 cm土层总孔隙度(64.39%)和毛管孔隙度(50.49%)为最高,灌丛总孔隙度(41.25%)和毛管孔隙度(33.70%)为最低;而土壤非毛管孔隙度以暗针叶林(14.27%)为最高;随着土层的加深,土壤孔隙度大致呈现出递减的趋势;(3)随着林龄增加,次生林土壤0—30 cm土层最大持水量呈波动性增加趋势,在针阔叶混交林阶段达到最大(1 815.02 t/hm~2),到暗针叶林阶段有所下降(1 659.88 t/hm~2);土壤毛管持水量以针阔混交林(1 369.72 t/hm~2)为最高,而非毛管持水量以暗针叶林(534.95 t/hm~2)为最高,暗示针阔混交林树木生长所需有效水贮存量较大,亚高山暗针叶林具有较强的土壤水分调节能力和土壤渗透能力。从水源涵养功能角度,川西亚高山森林植被恢复应注重构建针阔叶混交林结构。     

秦岭北坡水源林区不同类型林分土壤水文特性

在秦岭北坡水源林区选择不同针阔混交林和落叶混交林林分,对其土壤水文物理性质进行了研究。结果表明:土壤容重、非毛管孔隙度、最大持水量、毛管持水量和最小持水量均为针阔混交林大于落叶阔叶林,40cm土层土壤水分平均(非毛管)滞留贮存量为针阔混交林大于落叶阔叶林。针阔混交林地土壤的渗透性能较好,其平均渗透系数达到了6.93mm/min,是落叶阔叶林地的4.97倍,且同一林地内0—20cm土层的渗透系数均大于20—40cm土层。基于主成分分析,锐齿栎×油松(华山松)混交林地土壤的综合水文效应最优。     

鲁中南山地干果经济林土壤水文生态特征

 为探讨我国北方土石山区小流域干果经济林地土壤水文特征,为该地区水土保持干果经济林合理营造与效益评价提供科学依据,以该地区的典型区域鲁中南山地马蹄峪小流域的板栗和核桃干果经济林地为研究对象,从林地土壤物理性状、土壤蓄水量、土壤入渗性能和枯落物持水能力等方面,对干果经济林地土壤水文生态特征进行研究。结果表明:板栗和核桃干果经济林地土壤与荒地相比,土壤颗粒在1～0.05mm范围内的粒径分布均大于荒地,土壤密度平均比荒地减少10.40%,土壤总孔隙度和非毛管孔隙度平均分别比荒地增加15.04%和17.46%,土壤有效贮水量和饱和贮水量平均分别比荒地增加4.07和18.36mm,土壤初渗速率和稳渗速率的平均值分别是荒地的1.56和1.52倍;板栗和核桃林地枯落物饱和吸水率分别为168.52%和200.47%。说明板栗和核桃干果经济林能够较好地改善该地区的土壤结构,具有良好的土壤水文生态功能。     

退化第四纪红粘土重建森林模式及其土壤恢复研究

以江西严重退化第四纪红粘土为研究对象,选择其中9种模式重建的林龄10年的森林,调查土壤理化性状,结果表明:(1)土壤有机质、全N、速效N、全P、速效P明显增加,而且增加幅度最大的是有机质;土壤全钾、有效钾都较大程度提高。(2)土壤有机质、全氮浓度随土层深度明显下降,有效磷、有效钾、有效氮浓度则随土层深度平缓下降,全磷、全钾浓度随土层变化不明显。(3)各重建森林模式的土壤容重、非毛管孔隙度也呈较大幅度降低;毛管持水量、毛管孔隙度呈不同幅度增加;不同重建模式总孔隙度变化的差异较大。     

金沙江上游滇西北高原水土保持生态修复效果

 通过对金沙江上游滇西北高原植物群落调查、土壤理化分析、径流小区观测,对陆生生态系统的退化模式和生态修复效果进行研究。结果表明:人为干扰形成的退化生态系统通过人为诱导修复,可在较短时间内形成功能较完善的人工生态系统。灌丛、次生林、人工混交林都已经形成明显的立体垂直结构,并有正向演替趋势。荒草丛、灌丛、人工混交林和次生林的Shannon-Wiener多样性指数分别为2．29、2．58、2．04和2．03,对应的Pielou均匀度指数分别为0．80、0．81、0．67和0．65。灌丛的土壤理化效应最佳,其0～30cm土层土壤总孔隙度分别比坡耕地、荒草丛、天然次生林、人工混交林高8．7％、24．7％、45．9％和14．3％,有机质含量分别高19．3％、15．9％、276．8％和50．9％。天然次生林由于本底立地条件差,理化性能赶不上其他类型。人工幼林和天然次生林有较好的减轻土壤流失的作用,分别比坡耕地减少土壤侵蚀量38．0％和52．3％,比荒草坡减少土壤侵蚀量25．0％和42．3％。