晋西北黄土丘陵区小叶锦鸡儿人工灌丛土壤水分动态研究

土壤水分是黄土丘陵区植被成活与正常生长的关键因素。对黄土丘陵区不同生长年限小叶锦鸡儿灌丛及其撂荒地土壤水分的动态监测表明,随种植年限延长,小叶锦鸡儿灌丛下土壤水分含量呈持续下降趋势,40年灌丛下土壤含水量明显低于20年和10年的小叶锦鸡儿灌丛,且所有种植年限的灌丛土壤含水量均低于撂荒地。从周年内土壤水分季节变化看,整体呈下降趋势,4~6月不断降低,6~7月达到最低值,8~10月逐渐回升。对0~200cm土体剖面土壤水分分布研究表明,随种植年限增加,小叶锦鸡儿灌丛各深度土层土壤含水量呈递减趋势,在40~80cm土层随种植年限增加土壤含水量减少幅度明显。整个生长季各年限灌丛的土壤水分循环水平不高,40年灌丛只有4.63%,与撂荒地比较相差2.92%,而各年限灌丛土壤水分表观平衡均表现为亏缺状态。表明目前黄土丘陵区人工种植的小叶锦鸡儿灌丛土壤水分环境不容乐观,长期处于水分胁迫状态,不利于其生存生长,存在灌丛衰退甚至死亡的风险。     

黄土丘陵区不同林地土壤水分动态变化

研究黄土丘陵区不同林地的土壤水分变化,对于改善黄土高原生态环境建设有着重要的意义。采用定点监测的方法,对陕西省吴起县不同林地土壤水分动态变化进行了研究。结果表明:不同林地在生长季中土壤蓄水量具有显著差异,其顺序为:沙棘林>河北杨林>油松林>山杏林;林地的土壤蓄水量变化具有明显的季节性,根据生长季内土壤蓄水量的变化,可以将土壤水分变化分为3个时期:土壤水分恢复期、土壤水分消耗期、土壤水分补充期;各林地0-200 cm土层土壤水分变异系数从小到大为:山杏林>河北杨林>沙棘林>油松林;在雨水入渗、蒸发、蒸散的共同作用下山杏林地在0-60 cm土层含水量的变化明显大于其它林地。研究结果揭示了不同林种对土壤水分消耗和补给的影响,为当地造林结构配置和植被恢复与重建工作提供一定参考依据。     

黄土丘陵区梯田果园土壤水分特征

在干旱半干旱地区,土壤水分是影响作物生长和植被恢复的重要生态因子。采用土钻法对黄土丘陵区纸坊沟流域坡耕地、 梯田和梯田果园20032010年雨季前后的土壤水分状况进行了连续测定,旨在明确梯田种植果树后对土壤水分的长期动态效应,为黄土丘陵区梯田果园的可持续发展提供指导意义。结果表明, 坡改梯措施可明显减小0300 cm土层土壤储水量增量的年际变异,提高土壤含水量,减小土壤储水亏缺度,增大降雨对100300 cm土层土壤储水亏缺补偿度;梯田果园化后0300 cm土层土壤储水量增量的年际变异呈现较大幅度的波动, 200 cm以下土壤含水量明显减小,土壤储水亏缺度增大,土壤储水亏缺补偿度由20% 降为－10%。由此可见,梯田的蓄水保水量不足以供给果树的蒸腾耗水量,梯田果园化后将导致土壤水分的持续减少,可能导致土壤干层的形成。     

黄土丘陵区小叶杨林地土壤水分过耗动态

针对黄土丘陵区土壤水分不足,小叶杨林生长发育不良的特点,进行了长期定位监测。结果表明,在黄土丘陵区小叶杨的生长影响因子较多,其主要影响因子是土壤水分不足和大气干燥抑制了树木的快速生长与正常发育,这一特点在黄土丘陵区的坡面林地上更加明显。在丰水年小叶杨林地土壤贮水量与荒山相比减少28～101.91mm;平水年土壤贮水量与荒山相比减少41.2～66.6mm;干旱年土壤贮水量与荒山相比减少37.9～57.3mm。生长在峁顶的小叶杨林0～500cm土壤贮水量亏缺为302～612.2mm;生长在山坡中部的小叶杨林土壤贮水量亏缺为394.4～588.6mm;生长在山坡下部的小叶杨林土壤贮水量亏缺为346.6～574.3mm。从小叶杨林地土壤水分的变化和干层的形成看,4～16年生小叶杨林地土壤干层的分布深度平均在80～350cm,干层厚度为270cm,土壤含水量平均不足5.0%,远低于凋萎湿度,所以,从目前黄土丘陵区小叶杨林地土壤水分的变化来看,仅能维持其生命,要想获得较高的生态和经济效益,必须采取工程整地等措施,发展集流林业。     

黄土丘陵区山桃灌木林地土壤水分过耗与调控恢复

在黄土丘陵区的荒山荒坡采用工程整地措施 ,进行灌草合理布局与立体配置。研究结果表明 :山桃灌木林生长到第 4年 ,根系的分布深度达 3 2 0～ 3 60cm ,0～ 5 0 0cm土壤含水量比造林前降低了2 1～ 3 3个百分点 ,土壤干层厚度为 1 5 0cm ;生长到第 8年 ,根系的分布深度达 480cm以上 ,土壤干层由第4年 1 5 0cm扩大到 3 0 0cm ,含水量最低为 4 2 % ,最高为 8 4% ;生长的第 1 2年土壤干层明显 ,尤其是 5 0～40 0cm土壤含水量最低为 5 0 % ,最高为 8 6% ,土壤干层厚度达 3 5 0cm ;生长的第 1 6年土壤干层的分布深度在 5 0～ 3 5 0cm ,土壤含水量最低为 4 3 % ,最高为 6 6% ,土壤干层厚度达 3 0 0cm。但通过水平阶、水平沟和鱼鳞坑整地调控 ,0～ 1 0 0cm土壤含水量分别比荒山提高 0 7～ 6 3个百分点 ;1 0 0～ 3 0 0cm提高 0 6～ 4 6个百分点 ;3 0 0～ 5 0 0cm提高 1 4～ 4 6个百分点 ,这充分表明采用合理的整地措施造林 ,土壤水分调控效果显著。     

晋西黄土区人工林地土壤水分特征及其对降雨的响应

为了研究黄土区人工林地土壤水分特征及其对降雨的响应,以晋西黄土区人工刺槐林地、人工侧柏林地、人工刺槐侧柏混交林地为研究对象,利用EnviroSMART土壤水分定位监测系统和翻斗式雨量计对其2014年3月1日—2015年3月31日0—200cm土层的土壤含水量和降雨量进行了连续观测。观测结果表明:(1)人工侧柏林地0—200cm土层蓄水量为496.67mm,刺槐侧柏混交林地为349.88mm,人工刺槐林地为307.48mm。人工刺槐林地较人工侧柏林地和混交林地多消耗189.19mm和42.40mm土壤水分,且多消耗的水分主要来源于深层土壤,这可能导致人工刺槐林地深层土壤"干化"。(2)3种林地0—200cm土层土壤水分的年内变化可以划分为土壤水分消耗期(3—5月)、土壤水分积累期(6—8月)、土壤水分消退期(9—11月)、土壤水分稳定期(12月至翌年2月)。在土壤水分消耗期、积累期和消退期,3种林地土壤水分变化量存在显著差异。(3)在小雨、中雨、暴雨3种降雨条件下,人工侧柏林地对降雨的响应深度最深,人工刺槐林地最浅;对于同一林地而言,降雨的响应深度随降雨量的增加而增加;土壤含水量对单场降雨的响应程度随土层深度的增加而减弱。     

黄土丘陵区刺槐生长及林地土壤水分动态规律研究

通过分析长历时黄土丘陵区人工刺槐林的单木生长和土壤水分动态变化,研究了黄土丘陵区刺槐生长和林地土壤水分动态规律。结果表明：在黄土丘陵区人工刺槐总体上可分为三个阶段,其生长量具有慢一快一慢的生长节律,而在其生长的第三阶段又有生长量的小幅波动回升。而随着刺槐生长状况的变化,刺槐林深层(5～8m)土壤水分含量也出现相应的上下波动,表明刺槐生长状况由刺槐林下的土壤水分状况所决定。此外还探讨了黄土丘陵区人工林土壤水分低湿层恢复的可能性。     

MATLAB及其在黄土丘陵区土壤水分研究中的应用

介绍了ＭＡＴＬＡＢ及其有关功能,并利用ＭＡＴＬＡＢ对宜川黄土兵陵区的空旷地、采伐地和油松林地３类不同地表植被土壤水分长期观测数据进行综合分析研究。结果表明,油松林地土壤水分含量在土层深度４０－６００ｃｍ是三者中最低的,其主要用水层在４０－６００ｃｍ之间,采伐地土壤水分在０－４００ｃｍ一般高于空旷地,４００－６００ｃｍ低于空旷地,空旷地地表土壤水分是三者中最低的。     

宁南黄土丘陵区荒坡地土壤水分分布与运行特征

用土钻法连续5年对荒坡地不同坡向、坡位的土壤水分进行了定位测定,表明不同坡向土壤水分差异显著,南坡和北坡相比,0～2m土层北坡含水量高,但1～2m土层南坡比北坡土壤含水量高。荒坡地耗水深度南坡2.3m,北坡1.3m。坡地蒸散平均305～335mm,其中90%来自大气降水。     

晋北黄土丘陵区不同人工植被对水土流失和土壤水分含量的影响

以设在山西省阳高县的大型径流观测场为依托,研究晋北黄土丘陵区不同人工植被对水土流失和土壤水分含量的影响。结果表明,柠条、沙棘、油松植被能有效控制水土流失,蓄水能力为84.8%～95.9%,保土能力为95.2%～99.7%;植被生长的第3年和第4年,荒坡区和苜蓿区的蓄水保土能力急剧增强,第4年蓄水能力分别达82.8%和91.2%,保土能力达97.0%和98.0%;不同植被区4-9月土壤水分变异系数为7.0%～19.1%,其中油松区变异系数最大,其次为沙棘、苜蓿和柠条区,荒坡区和裸坡区变异较小,不同植被区土壤水分亏缺率为23.98%～52.66%,亏缺顺序为柠条区>苜蓿区>油松区>沙棘区>荒坡区>裸坡区。可见,植被提高了土壤水分的变异及亏缺程度。     

晋西北不同植被类型土壤水分时空变化特征

[目的]对晋西北黄土丘陵区不同植被类型不同季节土壤水分的动态进行研究,为今后该区域植被建设过程中选择适宜的树种提供理论依据。[方法]以山西省岢岚县西北黄土丘陵区不同类型植被和撂荒地为研究对象,以当地3类有代表性的植被(乔木类小叶杨林、灌木类沙棘林及撂荒地)为研究对象,系统地对旱季(4月)和雨季(9月)不同植被剖面土壤水分含量动态变化规律进行分析。[结果]各林地旱、雨季的土壤水分含量9月均明显大于4月,从土壤表层到600cm深处呈现出先增加后减少再增加的变化趋势;而干燥化程度由强到弱依次表现为:小叶杨>沙棘>撂荒地;将3种不同植被类型在0—600cm深度的土壤水分利用情况分为3个层次:土壤水分的微弱利用层、利用层(过渡层)和稳定层(调节层)。[结论]晋西北黄土丘陵区在恢复重建植被的过程中,要调整土地利用利用结构,改善乔木、灌木和草的比例,实现植被的多样化,建立合理类型的混交林和复层林,分配好种群密度,构建一个相对平衡的植物群落,保证植物耗水和环境供水处于平稳的状态。     

黄土丘陵区不同植被类型下土壤水分动态

[目的]探讨黄土丘陵区不同植被类型对土壤水环境分异规律的影响。[方法]以陕西省延安市燕沟鸡蛋卯小流域1997年退耕建造的样板坡面为对象,于2009年4—10月对其西坡面,自坡顶向下分布的7种植被类型(苹果园、刺槐林、沙棘灌丛、柠条林、紫穗槐灌丛、荒草地、农地(谷子)),采用土钻法每月中旬监测。[结果]生长季(4—10月)0—200cm深度平均土壤含水量大小呈现:紫穗槐灌丛荒草地农地(谷子)刺槐林柠条林沙棘灌丛苹果园。不同植被类型下土壤水分垂直剖面分布有较大差异,在浅层(0—40cm),恢复时段的紫穗槐灌丛、刺槐林下土壤含水量一般高于荒草地,沙棘灌丛、农地(谷子)、苹果园土壤含水量低于荒草地;在中层(40—120cm),荒草地土壤含水量最高,苹果园含水量最低,乔灌林地居中;在深层(120—400cm),只有紫穗槐灌丛、农地(谷子)土壤含水量高于荒草地,其他乔灌林地、苹果园含水量较低。[结论]延安地区植被恢复的乔灌林土壤含水量以紫穗槐灌丛偏高,柠条林、刺槐林、沙棘灌丛对深层土壤水分消耗较大,不利于土壤水环境及其永续利用。     

晋西黄土丘陵区不同人工林枯落物持水特性研究

为了定量评价森林枯落物的水文功能,通过野外观测和浸水法实验,调查了晋西黄土丘陵区不同人工林枯落物的蓄积量,分析了枯落物的持水能力与过程,并对枯落物持水量、吸水速率与浸泡时间的相互关系进行了研究。结果表明,枯落物蓄积量为6.81~56.64t/hm²,由大到小表现为:落叶松×白桦>落叶松>侧柏>油松×刺槐>油松>白桦>柠条>刺槐不同森林类型的枯落物最大持水量为10.08~100.78t/hm²,最大持水率变化范围为146.54%~203.74%,最大拦蓄量为9.41~88.65t/hm²,有效拦蓄量为7.90~73.53t/hm²枯落物浸水实验结果表明,枯落物持水量与浸水时间存在对数曲线关系,而枯落物吸水速率与浸泡时间呈反函数关系,在浸泡最初的0.5h持水量迅速增加,随后增幅减小,在12h以后枯落物吸水基本达到了最大值,持水量趋于动态平衡。表明落叶松×白桦混交林林下枯落物是8种林地中持水性最优的,刺槐纯林枯落物持水特性最差。     

黄土丘陵区土壤水资源与土地利用的耦合研究

依据延安燕沟流域一条支沟的26个定位监测点4～10月的土壤水分连续监测资料,结合土地利用现状、土壤容重、坡度、坡位等因素对土壤水分的影响,给出了流域内的农坡地、梯田、坝地、乔木、灌木、草地、鱼鳞坑、水平阶等8类土地利用下0～4 m的逐月土壤水分、土壤储水量。在Arcview环境下统计了流域0～1 m,1～2 m,2～3m,3～4 m及0～4 m不同层次土壤水资源量的月动态变化。同时,通过对土地利用演变的情景模拟,探索了农林草地利用格局发生变化后土壤水资源量随之变化的响应程度,进而提出了该区合理利用土地与生态治理的对策。     

黄土丘陵区不同植被土壤水分的分异性特征

为定量研究半干旱黄土丘陵区不同植被深层土壤水分的时空分异性特征,选择晋西北岢岚县为目标研究区域,对撂荒地、柠条林、小叶杨林3种林型4—7月份0—600cm深度剖面土壤水分的时空异质性特征进行了分析。研究结果表明:(1)3种植被4个月份内土壤含水量变化范围在3.34%~17.19%之间。在0—200cm深度土壤含水量变化没有明显规律,在200—600cm深度土层范围内,撂荒地、柠条林土壤含水量分别有升高和轻缓降低趋势,小叶杨林有先轻缓降低再轻缓升高趋势。(2)土壤含水量在4个月份间均存在显著性差异(p0.01),不同月份不同植被类型土壤含水量总体分布差异性也都不同。(3)土壤含水量变异系数值大多集中在0~30%之间,个别土层深度变异系数值超过50%,表明土壤水含量总体上具有结构稳定性,但存在局部较强变异特征。     

黄土丘陵区油松人工林水分生态效益研究

林内透过降水量占同期林外降水的78.3%,林冠截留量占19%,树干径流量占2.7%,枯枝落叶层截留量占9.5%.林分密度对林内透过降水量影响很大,二者呈负相关关系。日平均相对湿度林外大于林内;日平均相对湿度垂直变化由大到小为冠层中部>林内1.5m处>林冠表层;坡向和坡位对相对湿度变化过程有显着影响。油松林地3～10月的平均含水量为11.46%,约相当于田间持水量的50%;采伐4年后的迹地的土壤水分恢复能力较强,各月土壤含水量均高于林地。     

黄土丘陵区人工林下草本层植物的结构特征

调查分析了黄土丘陵区5种人工乔灌林小叶杨(Populus simonii)林,山杏(Prunus armeniaca)林,山桃(Prunus davidiana)林,沙棘(Hippophae reamnoides)林,柠条(Caragana korshinskii)林下草本层植物的物种组成、结构特征及其差异。结果表明:5种人工乔灌林下共有37种草本植物,各人工林林下物种组成数量在17~25之间变化,其中以杏树林最多;5种人工林下草本层平均盖度、平均高度、平均生物量存在较大差异,但多样性指数相差不显著。总体来说,黄土丘陵区人工乔灌林下草本植物物种组成较少,物种多样性指数较低,结构参数较小,说明该地区人工林林下环境条件较差,严重影响草本植物个体的生长发育和群落结构。综合分析表明,具有较低林分密度和林冠郁闭度的山杏林是恢复状况相对最好的人工林,揭示了保持合理的林分密度,同时采取疏伐、修枝等管理措施是促进人工林生长发育以及林下草本植物物种多样性和片层结构改善的关键。