鲁中花岗岩山区人工林土壤水分物理性质

在济南市南部山区圣泉寺林场内,以5种人工林为研究对象,对其土壤物理结构和土壤水分特征进行研究,以其为北方石质山区人工林的科学经营与抚育管理提供依据。结果表明:①各种林分的土壤密度、孔隙度和渗透速率等表征土壤水文物理性质的指标明显好于无林地,其中混交林好于纯林,刺楸纯林好于黄连木、栾树纯林。②在旱季和雨季,随着土壤深度的增加,大部分林地土壤含水量呈现递减趋势,其变动幅度小于无林地。③随着土壤深度的增加,各林地土壤饱和持水量逐渐减小;混交林表层土壤蓄水功能最好,其它林分各层次差异较小。混交林对水分的贮蓄和调节能力较强,但各林分供水性能差别不大。在涵养水源和水分有效性方面,混交林优于纯林,纯林中以刺楸大阔叶树种较好,栾树较差。建议在今后的森林经营中,首先考虑营造混交林分,林种组成以刺楸×黄连木较好;若营造纯林以刺楸林分较好。在现有林分的经营管理中,对黄连木和栾树纯林应注重对其地表植被和枯枝落叶层进行保护,对残次林分采取封山育林措施,有条件时尽量改造为混交林。     

鲁中山区小流域不同土地利用类型的土壤分形及水分入渗特征

为探讨坡耕地土壤入渗性能退化特征与分形机制,对鲁中山区选择典型小流域,运用土壤分形和水文学原理与方法,通过测定坡耕地、弃耕地、生态林地和经济林地4种土地利用类型的土壤分形特征与入渗性能,探讨土壤人渗速率与土壤颗粒分维及孔隙分维的定量关系。结果表明：1）不同土地利用类型土壤稳渗速率表现为坡耕地〉弃耕地〉生态林地〉经济林地,土壤颗粒分维数与孔隙分维数表现为生态林地〉经济林地〉弃耕地〉坡耕地;2）研究区土壤颗粒分维与孔隙分维数之间显著正相关,二者与土壤黏粒及粉粒体积分数显著正相关、与土壤入渗速率显著负相关;3）霍顿入渗模型和幂函数模型比较适用于拟合研究区土壤入渗过程与入渗速率,而菲利浦模型的适用性较差。因此,研究区土壤具有粗骨性砂土的物理特性,坡耕地耕作会加剧土壤中粉粒和黏粒等细粒物质流失,降低土壤颗粒分布与孔隙分布的均匀性及其分维数,导致土壤入渗性能增强但水肥保蓄性能降低。     

鲁中山区不同水土保持生态修复措施对土壤侵蚀的影响

 为探索水土保持生态修复工程对区域土壤侵蚀的影响,运用3S技术手段,研究鲁中水土保持生态修复区土壤侵蚀的时空变化及4种生态修复措施下土壤侵蚀强度与面积的变化特征。结果表明:生态修复工程实施后,区域土壤侵蚀状况明显改善;各种生态修复措施都具有明显降低区域土壤侵蚀强度、减少土壤侵蚀面积的作用;不同生态修复措施类型防治土壤侵蚀作用最大的是残疏林补植,其他的依次为经济林退耕、荒坡造林和有林地封禁措施。研究成果可为科学评价生态修复工程效益和合理确定生态修复措施类型提供参考。     

大兴安岭不同恢复年限落叶松人工林土壤水分涵养特性研究

以大兴安岭火烧迹地不同恢复年限的落叶松人工林为研究对象,以天然更新林地为对照,对不同恢复年限下林地土壤的贮水能力和土壤入渗性能进行了研究。研究结果表明:1989年落叶松人工林的土壤容重最小,有机质含量、非毛管孔隙度、初渗速率和稳渗速率均最大。土壤的吸持贮水量和饱和贮水量从高到低依次为1989年、1992年落叶松人工林、天然更新林地、1997年、1995年落叶松人工林,这与土壤孔隙度的变化趋势相一致。随着恢复年限的增长,土壤有机质含量总体趋势逐渐增大。土壤初渗速率的变化范围为3.59~11.50 mm min-1,稳渗速率的变化范围为2.30~7.01 mm min-1。1989年、1992年落叶松人工林林地土壤容重、毛管孔隙度、吸持贮水量、稳渗时间分别与1995年、1997年落叶松人工林差异显著,火烧后一定时间范围内,植被恢复年限的增长有利于土壤环境的改良,人工植被恢复效果好于天然植被恢复。通过土壤入渗速率实测值与4种模型的拟合值的对比分析,霍顿模型更适合描述本研究区域土壤的入渗特征。     

黑茶山油松人工林林地土壤水分特征

晋西北生态环境脆弱,水土流失严重,为山西省植被恢复重点区域。人工林作为该区生态重建的重要举措而备受关注。本研究以晋西北主要造林树种油松林地土壤水分变化特征为切入点,通过开挖土壤剖面,定位试验,研究不同人工林林地土壤水分变化规律及入渗特征。结果表明：（1）林地土壤容重随深度增加而增大;（2）人工林建植时间越早,林地土壤储水量能力越大;（3）较低海拔地区的油松人工林林地土壤水分入渗能力较高,对于提高林地水分利用效率有利。     

黄土丘陵半干旱区人工林迹地土壤水分恢复研究

为了研究黄土丘陵半干旱区人工林迹地土壤水分恢复情况,该文以正在生长的人工林土壤水分含量为人工林迹地土壤水分恢复的起点,并分别以持续农地和持续放牧荒坡的土壤含水量为林后农地和草地土壤水分恢复的上限,对位于黄土丘陵半干旱区绥德县境内的人工林迹地土壤水分恢复情况进行了研究。结果表明,人工林死后的放牧荒坡在20a的时间里,其土壤水分没有补偿;人工林死后的保护草地土壤水分有微弱恢复迹象,但年恢复速度在0.5～3.7 mm之间,以这样的速度恢复到持续放牧荒坡的土壤含水量,至少需要150a以上;林后农地土壤含水量有恢复趋势,年平均恢复速度为15 mm左右,其土壤含水量要恢复到持续农地当前的水平,大约需要40a的时间。研究结果揭示了黄土丘陵半干旱区人工林对土壤水分影响的长期性,并为制定可持续的土地利用规划提供借鉴资料。     

桉树人工林取代长周期人工林对土壤入渗特性的影响

广西桉树人工林的前茬主要为轮伐周期较长的松杉类人工林,为探讨上述植被变化对林地土壤水分下渗的影响,采用单环法研究了8年生(06-EU),5年生(09-EU),4年生(10-EU)和1年生(13-EU)等第一代桉树(Eucalyptus urophylla E.grandis)人工林及其对照林21年生针阔混交(93-CM),第三代2年生桉树(12-EU3),18年生杉木(Cunninghamia lanceolate,96-CL)和马尾松(Pinus massoniana,96-PM)等人工林的土壤水分下渗特征,并采用BEST-intercept方法对土壤入渗特征参数进行估算。结果表明:(1)针阔混交和马尾松人工林改为桉树人工林后,土壤(0—20cm)容重分别降低13.5%和18.3%,孔隙度分别增加10.1%和14.8%,但土壤颗粒组成的变化不显著;(2)针阔混交林改为桉树人工林后,土壤初始入渗速率和前600s下渗量分别降低38.2%和25.3%,而杉木人工林、马尾松人工林则分别升高23.9%,148.1%和32.7%,97.2%;(3)连载代次的增加对桉树林土壤基本物理性质影响不显著,但会降低土壤水分下渗性能,第三代桉树林的初始入渗速率和前600s下渗量比第一代减少39.9%和32.4%。容重较大的林地在造林和抚育过程中的松土活动导致了土壤大孔隙增加,这是土壤水分下渗速率变化的主要成因。     

毛乌素沙地小叶杨人工林土壤水分物理特性研究

小叶杨(Populus simoniiCar·r)是我国西北干旱地区常见的乡土树种之一,具有耐旱、耐寒、耐瘠薄的特点,并具有适应性广、生长优良、寿命长、可改善土壤等特性[1]。但是,在半干旱地区小叶杨林却生长缓慢,发育不良,能否成林是多年争论的焦点[2,3]。目前,黄土丘陵区小叶杨人工林生长的研究较多,表明地形、坡位、造林方式和土壤水分条件等因子对小叶杨的生长有显著影响[4],小叶杨人工林土壤水分严重匮乏等(1)。在毛乌素沙地,小叶杨也是人工植被恢复常选用的乡土树种之一,但在不同立地条件下,树种的选择、栽植方法、配置方式等方面缺少科学依据,营造的各种防护林和固沙林存在着许多问题。对于这一地区不     

重庆四面山5种人工林土壤入渗特性对比

为揭示人工林在生长过程中对森林水文功能的影响,于2013年6—7月,利用双环入渗法对三峡库区重庆四面山5种人工林(杉木纯林、杉木+马尾松针叶混交林、木荷+杉木+马尾松针阔混交林、木荷+香樟+石栎+枫香阔叶混交林、木荷+石栎阔叶混交林)的土壤入渗特性进行研究,并与2008年相同实验方法所得数据进行对比。结果表明:1)4种混交林的土壤储水能力均大于杉木纯林,在5种林地土壤饱和储水量中,杉木纯林2013年比2008年减小11.76%,针叶混交林、针阔混交林、阔灌混交林、阔叶混交林2013年较2008年分别提高了19.24%、11.94%、17.98%和7.53%;2)人工林的生长可以增强林地的入渗能力,与2008年相比,2013年5种林地的土壤水分入渗初渗速率分别增加了52.8%、115.8%、51.1%、15.9%和49.9%,平均入渗速率也有增加;3)对5种林地的土壤水分入渗进行模拟,Horton模型比Kostiakov模型及Philip模型模拟效果更好。     

鲁中山区地形对山东区域气候影响的敏感性试验

利用RegCM3模式,采用NOAA的NCEP/DOE再分析资料,进行鲁中山区地形对山东平均气温和降水影响的控制试验和敏感性试验,并将试验结果与山东及其邻近地区的145个地面观测站点的实测气温和降水量进行了对比分析。结果表明：鲁中山区地形作用使鲁南,泰、鲁山南部,泰山西北部以及五莲山东南部地区降水量增加,鲁中西部、北部降水减少;使夏季平均气温在36.5°N以北增加、36.5°N以南降低。     

鲁中水土保持生态修复区种子植物区系特征

 为鲁中石质山地水土保持生态修复过程中适宜植物种类的选择、保护与合理经营提供理论依据,对淄川峨庄水土保持生态修复区内植物区系组成和地理成分进行分析。结果表明:1)该植物区系内共有种子植物271种,隶属于61科157属,分别占我国种子植物区系科、属、种的17.28%、4.90%和0.998%,其中单种科和极小科（含29种）所含的种数占总种数的91.6%,单种属和含2～4种的属有161个,占总属数的96.18%,可以看出该研究区内植物科和属的分布是比较均匀和丰富的;2)该区植物区系温带成分,特别是北温带成分具有明显优势,热带性质属在该区系中占有较大的比例,说明该地区植物区系与热带植物区系有较密切渊源,并具有一定的亚热带热带区系的过渡性;3)该区植物区系的特有性较低。     

沂蒙山林区不同森林群落土壤水分贮存与入渗特征

为给沂蒙山区森林植被建设中合理群落类型的选择与配置提供参考,采用森林水文学方法,对淮河流域沂蒙山林区典型森林群落的土壤水分贮存与人渗特征进行研究。结果表明：1）森林群落具有显著提高林地土壤孔隙度、土壤贮水量和土壤入渗速率的作用,其作用程度混交林大于纯林,阔叶林大于针叶林;2）森林群落对土壤（非毛管）滞留贮水量的提高程度明显大于土壤毛管吸持贮水量,因而具有明显的涵养水源作用;3）Horton模型和Kostiakov模型能较好模拟研究区森林群落的土壤人渗过程,但通用经验模型和Philip模型的适用性较差;土壤入渗速率与孔隙度之间具有明显的线性正相关关系。     

阿什河上游3种人工林土壤贮水量与入渗特征

 为了解水源地人工林生态系统土壤水分贮存与入渗特征,在阿什河上游光明沟小流域内,选取樟子松、红松、兴安落叶松3种人工林,采用环刀法对其土壤水分贮存量及入渗特征进行对比研究。结果表明:兴安落叶松人工林土壤密度较低,孔隙度和贮水能力较高,与红松人工林和樟子松人工林之间差异显著(P<0.05);10℃时的稳渗系数K10大小依次为兴安落叶松人工林(4.86mm/min)>红松人工林(0.63 mm/min)>樟子松人工林(0.57mm/min)。综合分析表明,兴安落叶松人工林土壤的涵养水源功能最强,樟子松人工林和红松人工林的较差。     

山东砂石山区不同林分类型土壤的蓄水效益

以山东省临朐县辛庄水土保持试验站营造的5种林分为研究对象,研究不同林分类型土壤蓄水效益。结果表明:刺槐、五角枫、黄连木等阔叶树种林分的枯落物多,枯落物腐烂分解后改善土壤理化性状良好,增加了土壤蓄水量,3种阔叶树种林分与对照(各林分类型附近立地条件相同的荒坡)相比增加的土壤饱和贮水量以刺槐林的最大(为549.8 m3/hm2),其次是五角枫林(为416.9 m3/hm2)和黄连木(为392.3 m3/hm2);而黑松、侧柏等针叶树种林分相应地增加土壤饱和贮水量较少,分别仅为257.9和223.7 m3/hm2。通过对枯落物已分解层蓄积量与0～20 cm土壤理化性状的相关分析表明,不同林分类型的枯落物已分解层蓄积量与土壤有机质质量分数、土壤非毛管孔隙度呈极显著相关性,与土壤密度、土壤总孔隙度呈显著相关性,与土壤毛管孔隙度相关但不显著。计算结果显示,5种林分类型的土壤蓄水效益表现为刺槐林>五角枫林>黄连木林>黑松林>侧柏林。     

北京山区典型人工林的耗水规律

在我国的北方地区植被与水资源之间的关系是森林植被构建的关键性问题.如何依据水分条件的承载力,构建水分稳定的森林植被是一项重要研究.以北京妙峰山侧柏、油松为研究对象,应用大型可称量式蒸渗仪测定林木个体耗水规律,并在此基础上进行尺度扩展,分析2种林分群体耗水特征.研究发现：在晴天条件下,侧柏和油松蒸腾强度的日变化趋势均为单峰曲线;在典型阴天和雨天条件下,2树种间蒸腾速率差异明显,受云量动态变化影响,蒸腾强度的日变化趋势为多峰曲线.通过相关分析发现,在选定的环境因子中太阳辐射通量、大气水汽压饱和差、空气温度、土壤含水率和土壤水势均与林木蒸腾速率呈正相关,而空气相对湿度与林木蒸腾速率呈负相关.另外,利用边材面积作为尺度转换因子实现由单木到林分的尺度扩展,根据测定的样木蒸腾量,推算得出侧柏林6-9月总蒸腾量为321.43 mm,油松林的总蒸腾量为192.83 mm.     

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。