砂壤土下滴灌毛白杨幼林土壤水分运移规律与模拟

【目的】明确滴灌下林地土壤水分运移规律,以期为林分精准滴灌策略制定提供数据支撑和理论依据。【方法】以砂壤土下进行地表滴灌的2年生毛白杨人工林为研究对象,通过田间试验研究灌水及水分再分布过程中土壤水势(ψ_s)、湿润锋和含水率(θ)的动态变化规律,然后利用田间实测数据评估HYDRUS-2D/3D模拟土壤水分短期运动的精度和可行性,并运用验证后的模型对不同初始土壤含水率(θ_i)下的湿润锋运移进行模拟。【结果】灌溉过程中ψ_s、湿润锋水平和垂直运移距离、土壤湿润体内θ随灌水时长的变化可分别用Logistic函数(R~2=0.99)、对数(R~2=0.99)、幂函数(R~2=0.82)和多项式(R~2=0.99)函数描述;停灌时,湿润锋水平和垂直运移距离分别达到22.9和37.3 cm,湿润体内ψ_s和θ较灌溉开始时分别提高61.6%和30.9%,ψ_s在停灌后约120 h恢复至灌溉起始水平;湿润锋水平和垂直运移距离模拟值与实测值的平均偏差分别为1.3和4.5 cm,停灌时及水分再分布过程中HYDRUS-2D/3D模拟θ的平均RMSE和RMAE分别为0.021 cm~3·cm~(-3)和9.7%;利用HYDRUS-2D/3D模拟,得到试验地不同干旱程度时(土壤水分有效性的40%,60%,73%和80%)θ_i越高,湿润锋的水平和垂直运移均越大,且不同θ_i下的水平运移均略小于其垂直运移。【结论】HYDRUS-2D/3D可用于模拟砂壤土下地表滴灌毛白杨幼林的短期土壤水分动态。不同θ_i下湿润锋水平和垂直运移距离随灌溉时长的变化图,可为砂壤土上毛白杨及相似树种人工林的合理滴灌时长的确定提供参考。     

油茶幼林不同液态肥施用方式对土壤理化性质影响的研究

开展幼林油茶不同液态施肥方式下的土壤理化性质研究。初步结果表明：①采用淋灌+100%施肥量和滴灌+60%施肥量的施肥方式均能有效提高油茶幼林林地土壤的pH值,且淋灌+100%施肥量效果显著;两种处理方式下林地表层土壤的pH值分别比滴灌不施肥高0.57和0.16;而深层土壤pH值分别比滴灌不施肥高0.41和0.39。②滴灌+60%施肥量能显著改善油茶林地的土壤含水量,且林地表层、深层土壤含水量较滴灌不施肥表层、深层土壤的含水量分别提高1.10%和1.18%。③淋灌+100%施肥量和滴灌+60%施肥量的施肥方式均能显著降低林地土壤容重和全N、全P含量,且滴灌+60%施肥量的效果优于淋灌+100%施肥量;两种措施的表层土壤容重较滴灌不施肥方式分别降低0.03 g/cm3和0.04 g/cm3;而深层土壤容重则分别降低0.04 g/cm3和0.06 g/cm3。④滴灌+60%施肥量能显著提高油茶幼林地土壤孔隙度与速效N、速效P和速效K,表层和深层土壤孔隙度则分别提高4.31%和5.00%,深层土壤中速效N、速效P和速效K增幅分别达到42.8%、88.9%和19.7%。水肥一体化的施肥方式能显著改善油茶幼林林地土壤的理化性质。     

北京西山酸枣灌木林对土壤物理性质的影响

采用野外调查与室内分析相结合的方法,研究了北京西山酸枣林对土壤物理性质的影响。结果表明:1酸枣林地中92.43%的根系分布在0~30 cm土层中。2 0~15 cm、15~30 cm、30 cm土层的土壤容重分别为1.03 g/cm3、1.22 g/cm3和1.56 g/cm3,土壤容重与根系量呈负指数相关关系。3土壤孔隙度变化趋势与根系分布一致,土壤总孔隙度、毛管孔隙度均与土壤容重呈正指数曲线关系,平均土壤总孔隙度、毛管孔隙度分别为31.49%、26.49%。4土壤含水量变化规律为5、6月份较低,7~10月份较高,其中6月份最低、7月份最高,分别为5.20%、15.55%;各土层土壤含水量变化趋势与根系分布情况一致。5土壤团聚体总体变化趋势为:2.0~1.0 mm粒径的最多,占78.58%;2.0 mm粒径的次之,为18.63%;0.05 mm粒径的最少,只有2.79%;团聚体结构含量变化与根量变化趋势相似。6土壤初渗速率为9.09 mm/min,稳渗速率为0.88mm/min。     

间伐对祁连山青海云杉人工林土壤水分的影响

利用EM50土壤水分监测仪,在样地尺度上,测定了祁连山青海云杉天然林、无间伐和间伐强度为20%的人工林地生长季节的土壤水分,对比分析间伐对人工林土壤水分的影响。结果表明:未间伐人工林林地表层(10 cm)土壤含水量显著高于间伐强度为20%的人工林和天然林,间伐导致了人工林林地表层土壤水分下降;而对于深层土壤含水量而言,间伐措施又显著提高了深层60 cm处的土壤含水量。与天然林地土壤含水量相比,无间伐人工林深层60 cm和80 cm处的土壤体积含水量仅为天然林的49.7%和52.1%,深层土壤已经出现旱化现象,间伐措施能够减缓这种旱化现象。     

不同间伐强度对杉木林土壤水分的影响

以绥宁县堡子岭林场无间伐、间伐强度20%和50%的杉木人工林为研究对象,对其0～110 cm土层的土壤含水量进行观测研究。结果表明:间伐对杉木人工林土壤水分有明显的影响;浅层土壤(0～15、15～30cm)水分的变化均表现为随间伐强度的增加土壤含水量降低;间伐降低土壤含水量的趋势从30～45 cm土壤层开始改变,且水分动态变化程度与间伐强度正相关;间伐对0～110 cm的平均土壤含水量的影响表现为间伐强度20%无间伐间伐强度50%。合理的间伐强度能够有效调节土壤水源涵养能力,为科学协调林水关系提供理论依据。     

滴灌条件下杨树人工林土壤的水分运移

采用田间土壤剖面观测法,对北京永定河故道沙地上地表滴灌栽培的杨树人工林的土壤水分运移规律进行研究,在滴头流量恒定为4 L·h-1的条件下,试验和测定不同滴灌时长和停灌后土壤湿润锋的运移距离和土壤湿润体的形态.结果表明:土壤湿润锋随着滴灌时长的增加在垂直和水平方向上的运移距离逐渐增大,每增加1h滴灌时长,土壤湿润锋的垂直运移距离的增幅逐渐减小,水平运移距离的增幅则大小不一;在各时长滴灌停灌后,土壤湿润锋将继续在垂直方向和水平方向上运移1～3h,在垂直方向上的继续运移距离为2～10 cm,除在土壤最深处的水平继续运移距离明显较大外,在各土壤深处水平方向上的继续运移距离为1 ～ 10 cm;在持续滴灌1～6 h后,土壤湿润锋最终可以垂直运移到36 ～ 69 cm,水平运移到32～57 cm,持续滴灌3～4h后即可在0～40 cm土层内形成以滴头为圆心,半径30～ 40 cm的土壤湿润体;持续滴灌1～3h后土壤湿润体形态为逐渐增大的扁半椭球体,持续滴灌4～6h后土壤湿润体形态为逐渐增大的长半椭球体.     

樟树人工林土壤养分综合评价

本研究对我国樟树主要人工林分布区土壤进行调查,共采集8个省(区)的24个地区104个样地土壤样品,测定土壤有机质及氮、磷、钾等养分含量,分析土壤养分变异规律及相关性,并采用主成分(PCA)分析法对樟树人工林土壤养分进行系统性综合评价。结果表明,樟树人工林土壤多为强酸性土壤,各地区土壤中有效磷与速效钾的差异最为显著,有效磷含量区间为0.21～256.60 mg·kg^-1,速效钾含量为14.98～717.16 mg·kg^-1,变异系数分别达2.17与1.03。根据土壤养分分布频率研究结果,49.04%的樟树人工林土壤养分全钾含量丰富,而35.58%～42.31%的樟树人工林土壤中的有效磷、全磷、碱解氮处于甚缺状态。综合土壤养分主成分分析与分级结果,樟树人工林土壤养分等级多处于中养分与低养分两级,其中湖北沙洋、福建福清、江西信丰、江西寻乌等地区土壤肥沃,均为高养分地区(F_总>1),而广东河源、江西德兴、江西安福等地区樟树人工林土壤较为贫瘠(F_总<-1)。     

栓皮栎人工林土壤有机碳空间分布特征及其影响因素

森林土壤碳库是全球生态系统碳库的重要组成部分，对人工林土壤有机碳空间分布及其影响因素进行研究，有助于了解人工林土壤碳汇动态变化规律。以河南省国有登封林场栓皮栎人工林为研究对象，采用系统抽样法在林地内设置186个样地(10 m×10 m),应用地统计学方法分析了土壤有机碳空间分布特征，构建并使用结构方程模型识别出土壤有机碳主要影响因素。结果表明，栓皮栎人工林土壤有机碳含量平均值为18.59 g/kg,其空间分布呈斑块状，高低值区分布较为分散；而平均土壤有机碳密度为2.47 kg/m²,其空间分布特征与土壤有机碳含量表现出高度一致性，但整体分布更均匀。相关分析结果表明，土壤有机碳含量和密度与胸径、树高等林分因子，与土壤全氮、土壤速效磷等土壤因子呈显著正相关关系(P<0.05);结构方程结果表明，土壤有机碳含量和土壤有机碳密度受土壤化学性质影响均最大，其中土壤全氮的贡献度最高。研究对于揭示人工林土壤碳汇形成机制，制定土壤碳汇调控技术措施有一定的参考价值。     

中亚热带天然林改造成人工林后土壤呼吸的变化特征

【目的】研究中亚热带常绿阔叶林(天然林)改造成人工林后土壤碳排放量的变化及主要影响因子,为评估森林类型转换对土壤碳排放的影响提供科学依据。【方法】在福建农林大学西芹教学林场的常绿阔叶林及由其改造而来的38年生闽楠人工林与35年生杉木人工林中分别设置4块20 m×20 m样地,利用Li-8100土壤碳通量观测系统于2014年9月—2016年9月进行定点观测,并同期观测土壤温度、含水量、有机碳含量(SOC)、微生物生物量碳含量(MBC)、可溶性有机碳含量(DOC)、0～20 cm土层细根生物量和年凋落物量及凋落物碳氮比(C/N)。【结果】常绿阔叶林改造成闽楠(38年后)和杉木人工林(35年后),年均土壤碳排放通量由16. 22显著降为12. 71和4. 83 tC·hm^-2a^-1,分别减少21. 60%和70. 20%;各林分类型的土壤呼吸温度敏感性Q¹⁰值表现为常绿阔叶林(1. 97)<闽楠人工林(2. 03)<杉木人工林(2. 91),转换为杉木人工林后,Q¹⁰值显著升高(P<0. 05);土壤温度能分别解释常绿阔叶林、闽楠人工林与杉木人工林土壤呼吸速率变化的89. 70%、88. 50%和87. 90%,土壤呼吸速率和土壤含水量相关不显著(P>0. 05);土壤呼吸速率和SOC、MBC、DOC、年凋落物量及0～20 cm土层细根生物量均极显著正相关(P<0. 01);土壤呼吸温度敏感性指数Q¹⁰值和凋落物C/N极显著正相关(P<0. 01),而与年均土壤呼吸速率及MBC极显著负相关(P<0. 01);进一步分析发现土壤MBC和SOC含量是影响土壤呼吸速率的2个最重要因子,而凋落物C/N在影响土壤呼吸温度敏感性中的贡献最大。【结论】中亚热带地区常绿阔叶林改造成闽楠(38年)或杉木(35年)人工林后,土壤碳排放通量显著降低。林分类型转换后树种组成和林分结构发生改变,凋落物数量、质量及细根生物量显著降低,土壤SOC和MBC含量显著下降可共同导致土壤呼吸通量的下降。土壤温度是3种林分类型土壤呼吸季节变化的主导因素,而土壤总有机碳库和土壤微生物量碳库的差异是不同林分之间土壤呼吸差异的主导因素,凋落物C/N对土壤呼吸的Q¹⁰影响最大。为提高模型预测森林类型转换影响土壤碳排放的精度,应综合考虑土壤有机碳库、易变性有机碳库及底物质量的变化。     

华北落叶松人工林不同造林密度土壤理化性质分析

在内蒙古农业大学和内蒙古和盛生态科技研究有限公司合作建立的赤峰赛罕乌拉综合防护林示范基地,以不同造林密度(1 407,1 675,2 680株/hm~2)的华北落叶松人工林为研究对象,分别设置3块标准地,对土壤进行分层采样,室内测定土壤理化性质。结果表明:不同造林密度华北落叶松人工林的土壤理化性质均有显著差异。造林密度为1 407株/hm~2时,土壤容重最小(0.97),总孔隙度(62.6%)及含水量(14.75%)最大。有机质的积累过程较慢,无显著改变,但表层土壤全N(110.06g/kg)、有效P(0.57g/kg)、有效K(29.11g/kg)含量均在造林密度为1 407株/hm~2时最高。     

不同林龄杉木人工林土壤有机碳的研究

对福建省南平市安曹下11、28年生杉木人工林土壤有机碳含量、垂直分布、贮量等进行研究,结果表明,11、28年生杉木人工林的土壤有机碳含量随着土壤深度的增加而逐渐下降,两种林龄的杉木人工林土壤0～20cm的有机碳含量高于以下各土层。11年生杉木人工林的土壤有机C贮量（28.54t/hm^2）明显低于28年生（36.56t/hm^2）,两种林龄的不同土层中以0～20cm土层内的有机C贮量降低最大。两种林龄的土壤全N含量、C/N随着土壤深度的增加而趋于下降,28年生杉木人工林土壤平均全氮含量64.3%高于11年生22.3%。成熟期杉木人工林更有利于土壤碳的贮存。     

不同林龄马尾松人工林表层土壤养分特征分析

研究了不同林龄马尾松人工林养分特征。结果表明:除了土壤pH值之外,不同林龄土壤理化指标均有显著差异,其中成熟林土壤容重最低为1.16 g/cm3,成熟林土壤含水量、碱解氮和有机质含量最高,分别为167mg/cm3,20.17%和19.38 g/kg;近熟林土壤速效磷、速效钾、全氮、全磷、全钾含量最高,分别为18.01 mg/cm3,67.86 mg/cm3,1.33 g/kg,0.67 g/kg和28.18 g/kg;不同肥力指标之间存在显著相关关系;根据研究结果计算,不同林龄马尾松人工林土壤肥力由高到低为近熟林﹥成熟林﹥中龄林﹥幼龄林。     

树种组成对福建柏人工混交林生长及土壤物理性质的影响

为了解福建柏人工林生长与土壤物理性质的关系,为福建柏人工林经营管理提供理论参考,以福建柏-刨花润楠混交林(Ⅰ)、福建柏-桉树混交林(Ⅱ)和福建柏纯林(Ⅲ)为研究对象,对福建柏、林分生长指标和土壤物理性质进行测定。结果表明：人工林Ⅰ福建柏胸径、树高、冠幅及郁闭度最大,Ⅱ总密度最大。Ⅰ土壤最大持水量、田间持水量和孔隙度最大;Ⅲ最小,而土壤密度为Ⅲ最大,Ⅰ最小,土壤体积含水量在3种人工林间变化较大;3种人工林土壤最大持水量、田间持水量和孔隙度随土层加深而降低,土壤密度则增加,土壤体积含水量在不同土层间变化差异较大。据此,提出了营造福建柏-刨花润楠混交林有利于促进林分生长,提高土壤质量;在福建柏人工林经营管理中,要重视土壤物理性质与林分生长的关系。     

大青山落叶松人工林土壤SOC、TN动态变化及其主要影响因素分析

土壤有机质在陆地生态系统中具有重要作用,是估算土壤碳储量、评价土壤肥力和质量的重要指标。为阐明大青山森林土壤碳氮分布特征,以内蒙古大青山华北落叶松人工林型为研究对象,观测土壤有机碳（SOC）和全氮（TN）数据为基础,分析了表层(0～40 cm)土壤碳氮分布、变异及其影响因素。结果表明,SOC、TN均随土层深度的增加而表现出减少的趋势,且最大值均出现在0～10 cm土层。SOC平均含量为55.747 5 mg/g,变异系数为14.72%,属中等变异水平;TN平均含量为4.025 8 mg/g,变异系数为21.17%,属中等变异水平。相关性分析表明,SOC与TN,存在显著相关关系（p<0.05);土壤含水量是影响土壤SOC和TN变化的关键影响因子。     

2种灌溉器在葡萄节水灌溉中的应用效果对比研究

在设施日光温室葡萄灌溉过程中,通过设立田间对比试验,研究了滴灌筒和滴灌带2种灌溉器在葡萄节水灌溉中的应用效果。结果表明:在相同灌溉量下,采用滴灌带灌溉后,水分水平下渗模式为直线形,土壤纵向含水量从地表到深层递减;而应用滴灌筒灌溉后,水分水平下渗模式为抛物线形,土壤纵向含水量从地表到深层递增,同时降低了灌溉后日光温室内空气相对湿度,提高了葡萄品质和产量。采用滴灌筒灌溉后,葡萄的单粒质量、可溶性固形物含量和产量分别为10.26 g、17.58%和33 957.3 kg·hm~(-2),较应用滴灌带灌溉分别提高了30.04%、15.35%和25.13%,可滴定酸含量为0.32%,较应用滴灌带灌溉降低了21.95%,且果实外观色泽由浅红变为深红。鉴于滴灌筒在葡萄水分配送和提质增产方面的优势,建议在葡萄等深根系果树上推广应用。     

滇中高原云南松天然林和人工林土壤呼吸特征的比较

以云南磨盘山国家森林公园云南松天然林和人工林为研究对象,采用LI-6400-09便携式土壤呼吸室对土壤呼吸速率进行连续定位观测。结果表明:(1)两种林分的土壤呼吸速率具有明显的季节变化,均呈单峰曲线趋势;云南松天然林土壤呼吸速率在1.58~4.23μmol·m-2s-1之间,变异幅度为2.68;人工林土壤呼吸速率在1.13~3.34μmol·m-2s-1之间,变异幅度为2.96。(2)土壤呼吸速率的季节变化与不同层次土壤含水量均显著正相关(p0.05),而与不同层次土壤温度的相关性仅在云南松人工林达到显著水平。(3)双因素关系模型拟合结果表明,土壤温度和含水量共同解释了云南松天然林和人工林土壤呼吸速率的80.8%~93.0%和84.2%~85.9%。(4)两种林分土壤呼吸速率与土壤有机质含量相关性不显著(p0.05),土壤全氮含量仅与云南松天然林土壤呼吸相关性显著(R2=0.712,p0.05),而土壤水解氮含量对两林分土壤呼吸的影响均达到显著水平(p0.05),土壤C/N则与两林分呈极显著(p0.01)的负相关关系。因此,与天然林相比,人工林土壤温度、湿度及土壤C、N养分含量等土壤环境因子都存在变化,从而导致云南松天然林和人工林土壤呼吸速率时空变化的差异性。     

油松与侧柏人工林土壤水分分布特征的研究

观测了生长季中油板和侧柏人工林土壤含水量的垂直分布。结果表明,土壤含水性主要受降水量、郁闭度和林木蒸腾的影响;在干旱季节,土壤含水量随深度的增加而降低,然后又递增;降水量对０～６０ｃｍ土层的水分分布影响显著,６０～１２０ｃｍ土层含水量比较稳定。     

不同密度华北落叶松人工林土壤理化性质研究

以河北省木兰围场国有林场管理局北沟林场内5种不同密度的华北落叶松人工林为对象,研究林分密度对土壤理化性质的影响,结果发现:林分密度不同程度地影响土壤理化性质。当株数密度为660株/hm2时,土壤的质量含水量、全N及全K含量均保持在一个相对较高的水平;当株数密度从740株/hm2增加到2 000株/hm2时,0～20cm土层的土壤密度先减小后增大,而土壤质量含水量、土壤有机质和全N含量表现出相反的趋势;20～60cm土层的土壤密度与0～20cm土层的变化情况相同,而土壤质量含水量和土壤速效K含量则持续降低,土壤有效P含量呈现出增大趋势;当株数密度达到2 000株/hm2以上时,林地土壤的pH值降低,呈现明显的酸化趋势。过大的林分密度可能导致华北落叶松人工林地土壤酸化与土壤水分、有机质、N和K元素的加速消耗。从维持林地土壤健康的角度,建议将华北落叶松人工林地的林分密度控制在1 500株/hm2左右并且不能超过2 000株/hm2。     

呼伦贝尔沙区4种生境土壤真菌群落结构和多样性

【目的】揭示呼伦贝尔沙区4种生境土壤真菌群落结构与多样性及其影响因素,探究不同生境对土壤真菌的影响。【方法】选择裸沙地、草地、樟子松人工林和樟子松天然林4种生境土壤真菌为研究对象,采用野外调查、ITS高通量测序结合RDA分析,比较分析不同生境土壤真菌种群特征。【结果】呼伦贝尔沙区土壤共检测到真菌5门22纲73目28科257属。其中,裸沙地和草地土壤优势真菌门为子囊菌门,樟子松人工林和天然林中优势真菌门为担子菌门。优势属共31属,裸沙地、樟子松人工林的优势属分别是被孢霉属和丝膜菌属,草地和天然林土壤中的优势属分别为被孢霉属和Archaeorhizomyces、红菇属和Geminibasidium。其中裸沙地和草地、樟子松人工林和天然林的土壤真菌进化分支更为接近。草地土壤真菌物种丰富度和个体数最高,分布最为均匀;裸沙地其次;樟子松天然林和人工林物种丰富度、个体数和多样性指数较低,分布也较为集中。土壤真菌群落分布的主要影响因子是土壤含水量,优势真菌属分布受多种环境因子影响,土壤孔隙度、含水量、有机质分别是被孢霉属、Archaeorhizomyces、丝膜属的主导影响因子,全磷则是红菇属和Geminibasidium的主导影响因子。【结论】呼伦贝尔沙区4种生境土壤真菌主要由子囊菌门和担子菌门组成,其中裸沙地和草地、樟子松人工林和天然林土壤真菌群落结构相似度较高。多类型草本植物使真菌种类增多且分布更为均匀,樟子松在一定程度上降低真菌数量和种类,并使其分布更为集中。不同生境的不同植被可以改变土壤性质,而土壤水分、营养元素及孔隙结构等土壤环境因素会直接影响4种生境土壤优势真菌属的代谢过程和功能特征,因此4种不同生境真菌群落结构及多样性呈显著差异。     

华北落叶松人工林土壤水分变化规律的研究

1 研究方法 林地土壤水分的研究应从两个方面进行，即时间序列上的研究和空间分布上的研究。在研究对象的选取上，土壤含水量是蒸发量、植被吸收量相互作用的结果，因此，土壤含水量更加重要，本研究主要从土壤相对含水量——含水率入手。测定方法为125°恒温烘烤法。含水率的计算公式为：