西安地区不同植被下土壤含水量及水分恢复研究

通过大量土壤样品采集和室内水分测定，对西安地区极端降水前后不同植被下0～6m土壤水分含量及其水分恢复进行了研究。结果表明，西安地区杨树林、法国梧桐林和中国梧桐林下大约1．5～4m深度范围内土壤含水量分别为9．3％，9．0％和9．7％，土壤干层已存在，干层厚度约2．5m。麦地和草地下0～6m未出现土壤干层。丰水年极端降水后土壤干层消失，水分得到很好的恢复，原来的土壤干层所在层位恢复后的水分含量明显高予其上部和下部。发育弱的土壤干层并未影响到人工林的正常生长，说明在西安或与西安地区类似降雨量的黄土高原其他地区，种植高大的乔木林是可行的，但应避免更为严重的土壤干层出现。     

乔灌草植被条件下土壤水分动态特征

以16年的定位土壤水分实测资料为基础，对乔灌草植被条件下土壤含水量的年度、季节及垂直动态特征进行了研究，结果显示：在0～100cm和0～500cm深度上，草地土壤水分含量大于乔木和灌木；生长盛期乔木和灌林土壤含水量较低，草地变化不大。土壤垂直动态分析表明：乔木、灌木和草地土壤水分按照速变层、活跃层、次活跃层和相对稳定层划分，其位置和排列顺序都不尽相同，荒草地0～60cm为速变层，依次再往下60～280，280～400，400～500cm分别是活跃层、次活跃层和相对稳定层；山桃林0～40，40～240，240～400，400～500cm分别是速变层、相对稳定层、次活跃层和活跃层；柠条林0～80，80～220，220～320，320～500cm分别是速变层、活跃层、相对稳定层和次活跃层；土壤干层在3种植被条件下都有存在，但以乔木垂直范围最广，历时最长，灌木次之，草地再次之，草地植被随深度下降，其水分波动越来越小；乔木土壤表层水分变化剧烈，但到100cm左右水分变化程度较小，再往下，变化又趋剧烈；灌木与乔木相似，但变化程度不及乔木强烈。     

吴旗县不同植被类型土壤干层特征分析

吴旗县位于黄土高原暖温带半干旱地区,由于降雨量较少以及地表的蒸发和植物的蒸腾,使土壤水亏损严重,部分植被下的土壤中出现了土壤干层。为了系统比较不同植被类型下土壤干层特点,通过对吴旗不同植被0～9.0m土壤水分的实地测量和分析,得出以下结论:除农地外,其它植被类型下都不同程度的存在着土壤干层,干层严重程度,林地大于灌木林地,灌木林地大于草地;草地存在临时干层和永久干层,永久干层深度可以达到4.0m。测量当时,灌木林没有临时干层,存在永久干层,深度3.0～8.4m;杏树林不存在临时干层,油松林临时干层则很严重,杏树林和油松林永久干层深度分别在8.0m和9.0m以上。临时干层的出现取决于降水的补充,因此可能与采样时间有关。通过对吴旗县土壤干层的分析可以为进一步研究土壤干层和植被建设提供借鉴。     

陕西省靖边县不同土层含水量与干层差异研究

根据野外考察和土层含水量的测定，研究了靖边县沙地土层和黄土层土壤含水量。结果表明，靖边几个研究点的沙地土层平均含水量小于3%，杨树林地黄土层平均含水量为7％左右；沙地土层含水量远低于黄土层含水量，杨树林沙地和沙柳沙地已经出现了严重的土壤干层，杨树林地黄土层出现了发育中等的土壤干层，干层发育深度都已超过6m。干旱气候是引起干层发生的主要因素，人工灌木和树种消耗水分较多也促进了干层的发育。沙地区应以发展耐旱草灌为主的植被，黄土分布区也应发展草灌为主的植被，但在黄土分布的洼地区和有外来水源的地区可以发展耐旱的乔、灌、草相结合的植被。在靖边县这一土壤干层发育较严重的地区，造林一般不能带来良好的环境效益与经济效益，反而会导致深部土壤水分的过量消耗等不良后果，因此该区是不适于造林的地区。     

干旱-半干旱地区不同植被条件下土壤含水量变化及植被建设途径分析

以黄土高原中北部丘陵沟壑区至风沙滩区这一特殊的过渡区域为例,对干旱-半干旱地区土壤含水量空间分异进行了分析,并对该区植被恢复途径进行了探讨.研究结果表明:(1)土壤含水量具有由北向南递增的趋势,这种趋势主要受控于降水的地带性格局,越向干旱地区,土壤含水量越不稳定;(2)不同植被类型下,草地土壤含水量较高,随土壤深度增加呈上升趋势;林地含水量较低,随深度增加呈下降趋势,且土壤干层广泛发育.草地水分的变异程度小于林地,其土壤水分较为稳定;(3)榆林样点位于古湖盆滩地的环境条件下,其土壤含水量较高,超过了半湿润地区的土壤含水量.干旱-半干旱地区进行生态恢复过程中,大面积进行植树造林是不可取的,应以草地建设为主,在某些特殊的古湖盆地质条件下,可进行部分植树造林.     

微波遥感裸露土壤和植被覆盖土壤含水量的研究

用X波段微波散射计研究了裸露土壤,有植被(红薯、大豆和花生)覆盖的土壤含水量与微波后向散射系数之间的关系,对X波段与C波段的结果做了分析对比。结果表明:在微波遥感裸露土壤含水量方面,入射角θ=6°时灵敏度S_v最大;在θ=45°时,S_v=0;在θ>45°时,土壤含水量增大,而后向散射系数反而变小。在小入射角时,两个波段的精度相差不大。微波遥感在有植被覆盖的土壤含水量方面,X波段比C波段的灵敏度和精度要低,但是只要工作参数选择适当,就能达到一定的灵敏度和精度。应用本文提出的估算模型,X波段土壤含水量的估算误差大约为±25%左右。     

陕西长安和曲江人工林地土壤含水量对比研究

根据长安地区苹果林地及曲江地区梧桐林地和杨树林地土壤含水量测定,研究了0-6 m土壤含水量的变化和土壤干层的恢复.结果表明,在丰水年之后长安地区人工林地土壤含水量与正常年份土壤含水量有明显不同,12 a苹果林地2-4 m土层含水量平均11.77%,14 a苹果林地平均15.27%;曲江地区丰水年之后12 a杨树林地2-4 m平均含水量18.53%,14 a梧桐林地2-4 m平均含水量17.24%,干层完全消失.这表明在降水量增加的条件下,黄土高原南部土壤干层中的水分完全可以恢复.长安与曲江地区丰水年之后经过约2年半的时间,人工林土层水分恢复深度可达到6 m左右.不同树种含水量差异较大,苹果林地干层带水分恢复比梧桐、杨树林明显低.     

漓江上游猫儿山3种典型植被不同层次土壤的含水量

[目的]揭示漓江上游森林植被对降水产流的调节作用,客观评估漓江上游水资源潜力,为流域水资源管理和森林经营提供科学依据。[方法]以漓江上游猫儿山林区的毛竹林(Phyllostachys pubescens)、荷木林(Schima superba)和杉木林(Cunninghamia lanceolata)3种典型森林植被为研究对象,比较不同层次土壤含水量及其影响因素。[结果](1)由于荷木林冠层结构复杂,与毛竹林和杉木林相比,荷木林蓄水能力更强;毛竹林、荷木林和杉木林3种植被垂直结构明显,导致土壤含水量垂直变化趋势不同;(2)荷木林土壤含水量都在高值变化,而杉木林土壤含水量都在低值变化;各层次土壤含水量与年降雨分配关系密切,随着雨旱两季变化,毛竹林、荷木林和杉木林不同层次土壤水分随降雨变化趋势基本一致;(3)毛竹林土壤孔隙度大于木荷林和杉木林,但毛竹林的浅根性和速生性对表层土壤水含量影响更大。[结论]大气降水是土壤含水量变化的主要因素,土壤含水量是降雨与植被垂直结构及蒸腾作用共同作用的结果。     

不同土壤含水量下3种盆栽灌木耗水特性研究

采用盆栽称重法分别对3种城市常见绿化灌木单株的耗水规律进行了研究,并对其在4种不同土壤含水量条件下的耗水特性及与环境因子的关系进行了分析。研究结果表明,4种不同土壤含水量条件下,3种灌木的耗水量日动态呈单峰型变化。在相同环境条件下,各灌木的单株耗水量大小为:金叶女贞>冬青>紫叶小檗。随着土壤含水量的降低,3种灌木的耗水量依次减少,35%～15%田间持水量的土壤含水量对3种灌木耗水量具有显著的影响(p<0.01),这说明了该土壤含水量对3种灌木的水分消耗产生了胁迫。通过相关分析,认为影响3种灌木耗水量的主导环境因子是大气温度和光照强度。以环境因子作自变量,以灌木耗水量为因变量,经过逐步回归,建立了多元线性模型。所选回归方程拟合效果良好。利用逐步回归分析建立的优化模型可利用气象参数预测植物的耗水量。     

利用土壤表层含水量序列预测深层含水量的研究

土壤剖面含水量的预测对于灌溉、防治水土流失、改善生态环境等一系列环境过程具有重要意义。根据每天测量红壤不同层次含水量,利用时间序列分析方法,依据表层10cm含水量序列预测20cm,30cm,40cm和60cm土层含水量。结果表明,各不同土层含水量之间呈极显著性相关;利用分布滞后模型根据10cm土层含水量预报各深层土壤含水量,模型的滞后时间随着被预报土层深度的增加而增加,预报模型相对误差不超过6%,最大相对误差不超过10%。10 cm土层含水量分别联合20 cm,30 cm,40 cm和60 cm土层含水量,利用自回归分布滞后模型对相应各土层含水量模拟预报,缩短了滞后时间,模型表达式更简洁,精度仍然较高。     

刚察县不同植被类型的土壤水分特征研究

通过对土壤的物理性质和水分特征曲线的测定,分析了刚察县4种植被类型土壤的持水性能和供水性能。结果表明,不同植被类型土壤水分特征曲线与Van Genuchten模型非常符合,R2值都高达0.99以上,说明用Van Genuchten模型描述不同类型土壤水分数量和能量之间的关系是比较准确的。不同植被类型土壤的物理性黏粒含量为:油菜地>高草地>草灌地,土壤容重为:高草地>草灌地>油菜地,而总孔隙度为:油菜地>草灌地>高草地,表明油菜地土壤水分物理性质明显优于草灌地和高草地。土壤持水能力随着土壤吸力的增加而呈现先急剧递减后变化平缓的趋势,不同植被类型土壤持水能力为:高草地>草灌地>油菜地。通过改善土壤结构,增加土壤密度和降低土壤总孔隙度等改善土壤物理性质的措施能对其持水性能产生积极作用。土壤供水能力随着土壤吸力的增加而递减,低吸力段高草地和稠密草灌地的土壤供水性能均优于油菜地和稀疏草灌地,而高吸力段油菜地和稠密草灌地的土壤供水性能优于高草地和稀疏草灌地,表明高草地和稀疏草灌地植被极易受到干旱的威胁。     

山西榆次不同植被土壤水分有效性与干燥化效应

为了对山西省山区土壤干旱程度和水资源利用情况进行研究,通过称重法研究了山西榆次区不同植被(樱桃林地、耕地、枣树林地和杨树林地)及撂荒地土壤剖面水分变化特征、水分有效性及干燥化效应。结果表明:土壤平均含水量从小到大依次为杨树林地(8.10%)、枣树林地(9.94%)、撂荒地(10.70%)、樱桃林地(14.47%)和耕地(14.53%)。各植被下土层均有不同程度的干层发育,其中耕地和樱桃林地土壤为轻度干层,撂荒地主要为中度干层,而枣树林地与杨树林地则发育了中重度干层。杨树林地各土层均为无效水,枣树林地以无效水为主,撂荒地以无效水与难效水为主,耕地和樱桃林地受灌溉补给,以难效水与中效水为主。各植被中除杨树林地外,土壤水分含量均随土层深度增加先减后增。其中樱桃林地和枣树林地土壤水分都在0—3 m内呈递减趋势,3—5 m土壤水分迅速升高。耕地和撂荒地土壤含水量先减后增,均在2—2.5 m深度土层为含水量低值拐点。杨树林地土壤水分在0—3.5 m保持平稳,3.5—5 m水分呈下降趋势。     

不同植被和土壤类型下土壤水分剖面的分异

为研究不同土壤类型下土壤水分的垂直分布特征及变异情况,在位于黄土高原水蚀风湿交错带的六道沟小流域选取坝淤土、黄绵土和风沙土3种土壤类型为研究对象,测定了0-600cm土壤水分含量,利用经典统计学方法进行分析。结果表明：坝淤土土壤水分剖面呈有规律的波动型变化,黄绵土剖面土壤水分基本呈微弱的波动型变化,风沙土土壤水分剖面变化类型属于降低型;植被覆盖为柠条或小叶杨时,不同土壤类型对0-100cm间土壤水分含量影响不明显,而对100-600cm土壤水分含量影响显著（P〈0.05）;柠条覆盖下0-600cm平均土壤水分均呈现：黄绵土〉坝淤土〉风沙土,小叶杨覆盖下0-600cm平均土壤水分均呈现：风沙土〉坝淤土〉黄绵土;对3种土壤类型而言,同一土壤类型下植被类型的不同主要对深层土壤水分的垂直分布产生影响,总体上,农地和草地下的土壤水分状况好于灌木和乔木。这对于指导干旱区农业生产以及植被恢复中水分的合理调控具有积极的意义。     

陕西省延川县孙家塬经济林土壤水分和水分平衡

对陕西省延川县孙家塬枣树林和苹果林4m深度土层水分的变化进行了研究,并对土壤水分有效性、土壤干层及其水循环等方面进行了分析。结果表明,枣树林地含水量平均为10.6%,还有4.5%的土壤水资源可以利用。苹果林地4m深度范围内平均含水量为7.4%,2.0—4.0m深度范围内土壤水资源基本耗尽。苹果林地土壤含水量自上向下呈现高—低—高分层变化特点,枣树林地土壤水分剖面垂向分层不明显。枣树林地和苹果林地土壤水分基本都呈难效水状态,但枣树林土壤水分接近中效水,土壤水分对苹果林生长具有严重的抑制作用,对枣树林的生长基本没有抑制作用。枣树林地2.0—4.0m深度范围仅有轻度干层发育,苹果林地土层2.0—4.0m深度范围有轻度干层、中度干层和重度干层发育。苹果林地和枣树林地土壤干层切断了深层水分与上层的联系。水循环主要表现为地表水循环,基本不存在地下水循环,形成了土壤—植物—大气的水分循环模式,属于异常水分循环类型。干层长期发展会导致该区地下水位的持续下降和地下水资源减少。该区土壤水分条件更适于发展枣树经济林。     

青海省刚察县吉尔孟地区不同厚度土壤水分研究

通过土壤含水量测定,对青海湖西部天然草地不同厚度土壤含水量等问题进行了研究.结果表明,吉尔孟厚土层和薄土层土壤含水量均呈现随深度增加而逐渐降低的趋势.在相同土壤厚度条件下,低草地土壤含水量比高草地含水量高.在植被相同条件下,厚土层含水量比薄土层的含水量高.草地厚土层在80 cm深度出现土壤干层,指示当地的土壤下部水分不足.30 cm厚度的薄土层高草地和30 cm厚度的薄土层低草地分别在21和24 cm出现了含水量低于11％的干化现象.厚土层上部30 cm含水量比30 cm厚度的薄土层含水量高12.4％.吉尔孟土壤水分的突出特点是上部含水量高,说明该区土壤水分具有在上部聚集的特点,这是该区土壤冻结期较长和蒸发及蒸腾较少造成的,土壤水分在上部聚集对草原植被生长是有利的.由于该区土壤下部水分不足,该区应该发展耐旱牧草和其他耗水较少的草原植被,不适于发展深根系耗水较多的植被.     

土壤含水率和干容重对不同植被类型边坡土壤抗剪强度的影响

[目的]探究边坡土壤的含水率和干容重对土壤抗剪强度的影响,建立经验公式,为提高边坡稳定性提供理论依据。[方法]以浙江省凤阳山国家级自然保护区内黄棕壤地带3种植被类型(常绿阔叶林、针阔混交林、灌草林地)边坡土壤为对象,进行重塑土直剪试验,分析不同含水率分级(25%,27%,29%,31%,33%)和干容重分级(0.8,0.9,1.0,1.1,1.2g/cm3)对抗剪强度指标(内摩擦角φ和黏聚力c)的影响规律。[结果](1)黏聚力和干容重呈显著正相关,和含水率(mc)呈显著负相关。内摩擦角和干容重(ρd)呈显著正相关。(2)土壤黏聚力随含水率的增加而减小,随干容重的增加而增加;随着干容重的增加,内摩擦角有明显增加的趋势,总是在高密实度的情况下,内摩擦角较大。相对于黏聚力,内摩擦角受含水率的影响较小,随含水率的增大,在灌草林地和针阔混交林表现出非线性减小的特征,在常绿阔叶林则呈现先增大后减小的趋势,考虑出现最优含水率。(3)在同一含水率下,干容重对土壤黏聚力具有增强作用,黏聚力的对数和干容重呈线性正相关。考虑含水率和干容重的综合影响,加入影响系数β,建立了经验公式。[结论]黏聚力的对数与含水率呈显著负相关,与干容重呈显著正相关。土壤干容重对土壤内摩擦角影响显著,呈显著正相关。含水率对内摩擦角影响不明显。