晋西黄土丘陵沟壑区刺槐人工林枯落物水文特性

通过对山西省方山县土桥沟流域不同密度、不同林龄刺槐人工林枯落物蓄积量及其持水性能的研究,得出了不同林分枯落物的蓄积量、持水量、吸水速率等特性参数.结果表明,各林分枯落物总蓄积量在1.89～9.30 t/hm2之间,其中9a刺槐林蓄积量＞15 a刺槐林＞20 a刺槐林.枯落物最大持水量及最大持水率均为20a＞15a＞9 a,密度为3333株/hm2时持水量最大,密度为1111株/hm2时持水量最小.枯落物未分解层和半分解层在前0.25 h吸水速率最大,在前2 h内降低幅度最大,以后逐渐减弱,浸水24 h时吸水速率趋近于零.从人工林水文生态功能的角度分析,晋西半干旱黄土丘陵沟壑区刺槐人工林的适宜密度为1667株/hm2.     

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。     

河北太行山典型水土保持经济林枯落物持水特性

选取河北太行山区典型坡面经济林板栗、苹果与立地条件相近的荒坡的枯落物蓄积量与持水能力进行研究。结果表明:枯落物总蓄积量范围为6.62~15.83 t/hm²,表现为板栗林总蓄积量最大,荒坡总蓄积量最小。枯落物最大持水量变化范围为13.41~53.9t/hm²。板栗林有效拦蓄量可达42.23 t/hm²,在各林分中最大;荒坡有效拦蓄量为19.55 t/hm²,在各林分中最小。枯落物持水量、吸水速率均与浸泡时间呈相关关系,前者为对数关系（R>0.97）,后者为幂函数关系（R>0.98）。综合分析各林分枯落物层的持水能力,可知水土保持经济林持水能力远大于荒坡。     

四面山不同人工林枯落物储量及其持水特性研究

通过调查分析重庆四面山5种人工林的林下枯落物储量,研究了各林地枯落物持水特性。结果表明:5种人工林林下枯落物储量及其持水量均表现出:分解层>半分解层>未分解的变化趋势。在相同林龄条件下,石栎×木荷混交林林下枯落物储量最高(246.94 t/hm2),其次是杉木×马尾松混交林(202.79 t/hm2)和枫香×木荷×石栎×香樟×灌木混交林(191.82 t/hm2),杉木人工纯林(39.73 t/hm2)最低。试验研究的5种林地中,石栎×木荷混交林林下枯落物的24 h最大持水量最大,为254.28 t/hm2,杉木×马尾松混交林(191.72 t/hm2)和枫香×木荷×石栎×香樟×灌木混交林(168.21 t/hm2)次之,杉木人工纯林最小,仅为31.66 t/hm2。经统计分析,试验5种林下枯落物未分解层、半分解层和分解层三者持水量与浸泡时间之间均符合为W=aln(t) b,且三者的吸水速率与浸泡时间之间亦符合S=ktn的关系式。研究表明,石栎×木荷混交林林下枯落物是5种林地中持水性能最好的一种,而杉木人工纯林枯落物持水性能最差。     

重庆缙云山4种林地林下枯落物储量及其持水特性研究

通过对重庆缙云山针阔叶混交林、阔叶林、楠竹林和灌木林4种典型植被类型林下枯落物及其持水特性分析研究,结果表明:林下枯落物储量大小为灌木林>阔叶林>针阔混交林>楠竹林,其中半分解层和分解层的总储量大于未分解层储量.缙云山自然保护区4种不同植被类型下枯落物持水特征曲线具有明显不同,持水能力为灌木林>针阔混交林>阔叶林>楠竹林.在浸泡前2h内持水量变化极大,2h以后变化量变小,各层持水量浸泡8h后均基本达到饱和.未分解层枯落物持水量小于半分解层分解层枯落物的持水量,枯落物各层持水量与浸泡时间之间的关系符合Q=alnt+b关系.4种不同植被类型林下枯落物吸水率大小为针阔混交林>灌木林>阔叶林>楠竹林,枯落物各层吸水速率与浸泡时间存在V=ktⁿ关系.在枯落物持水作用较强的前2h内,其吸水速率最快的为灌木林,达到22.208mm/h.     

三峡库区3种林下枯落物储量及其持水特性

通过对三峡库区3种森林类型(松栎混交林、栓皮栎纯林、马尾松纯林)林下枯落物储量调查分析及其持水特性试验,得到不同森林类型林下枯落物储量、最大持水量、吸水速率等水文特征参数。结果表明,栓皮栎纯林林下枯落物储量最大(10．7t／hm^2),其后依次为松栎混交林(10．1t／hm^2)、马尾松纯林(5．8t／hm^2)。松栎混交林林下枯落物未分解层最大持水量为其风干重的310．4％,栓皮栎纯林为286．5％,马尾松纯林为221．1％。松栎混交林林下枯落物半分解层最大持水量为其风干重的252．7％,栓皮栎纯林为249．2％,马尾松纯林为201．5％。经分析拟合,得到林下枯落物未分解层和半分解层吸水速率与浸泡时间之间关系式为S=kt^n。研究结果还表明,在同为中龄林条件下,三峡库区针阔混交林林下枯落物持水能力大于阔叶树纯林或针叶树纯林林下枯落物持水能力．     

不同林龄华北落叶松人工林枯落物储量及持水特性研究

对3种不同林龄阶段的华北落叶松人工林林下枯落物储量及其持水特性进行分析的结果表明:枯落物储量幼龄林、中龄林、近熟林分别为42.23、57.11、65.00t/hm2;各林龄林下枯落物最大持水量均是未分解层小于半分解层,未分解层最大持水量是其风干重的280%～374%,半分解层最大持水量是其风干重的408%～466%;3种林龄按林下枯落物未分解层持水量大小排序为近熟林>幼龄林>中龄林,按半分解层持水量大小排序为近熟林>中龄林>幼龄林。各林龄各层枯落物持水量与浸水时间之间的最佳拟合关系式为W=alnt+b;各林龄各层次枯落物吸水速率与浸水时间之间的关系式为S=ktn,在0—1h内吸水速率急剧下降,1h以后下降平缓,吸水作用逐渐减小。     

丹江口湖北库区不同林分类型枯落物储量及持水性能

对丹江口湖北库区马尾松林、柏木林、松柏混交林、针阔混交林、栎类林5种主要林分类型的枯落物储量、持水量、吸水速率进行研究。结果表明:不同林分类型枯落物现存量具有一定的差异,松柏混交林枯落物储量最大(29.26t/hm2),其次为马尾松林(24.49t/hm2)、针阔混交林(21.93t/hm2)、栎类林(6.56t/hm2),以柏木林枯落物储量最小(9.47t/hm2)。各林分不同层次持水量、吸水速率与浸水时间之间的动态变化规律基本相似,随着浸泡时间的增加,枯落物吸水速率具有差异,0～1h枯落物吸水最快,1～2h逐渐减缓,而到了2～10h枯落物吸水基本饱和,逐渐趋向于0。拟合回归发现,枯落物持水量与浸泡时间按指数方程Q=aln t+b增加,吸水速率与浸泡时间按幂函数V=ktn递减。同时,最大持水量均是半分解层>已分解层>未分解层,而吸水速率则是针叶林分半分解层>已分解层>未分解层,阔叶林为已分解层>半分解层>未分解层。     

黄土高原典型植被枯落物坡面分布及持水特征

选取黄土高原丘陵沟壑区刺槐、柠条、铁杆蒿、白羊草4种典型植被样地,系统研究枯落物蓄积量、持水量和拦蓄量变化情况。结果表明:(1)枯落物地表蓄积量(0.14~0.83kg/m~2)和土壤中混入量(0.18~0.66kg/m~2)均表现为林地灌木林地草地,而土壤中枯落物所占比重(44.1%~73.5%)则表现为草地灌木林地林地;林地(刺槐和柠条)地表枯落物和土壤中枯落物沿坡长均表现为增加—减少交替的周期性变化,草地(白羊草和铁杆蒿)则随坡长的增大而增加。(2)枯落物持水量可表示为浸泡时间的对数函数(R2≥0.89,p0.01);白羊草样地地表枯落物持水量最高,刺槐林地土壤中枯落物持水量最高;土壤中枯落物最大持水量均不同程度地高于地表枯落物(1.9~2.5倍)。(3)土壤中枯落物有效拦蓄量校正系数为0.34~0.48,普遍小于地表枯落物;地表和土壤中枯落物有效拦蓄量分别为2.4~12.5t/hm~2和1.6~5.8t/hm~2,其中林地土壤中枯落物有效拦蓄量低于地表枯落物,而草地则高于地表枯落物。总体而言,刺槐样地枯落物总有效拦蓄量最大(16.4t/hm~2),是其他样地的1.5~4.1倍。研究结果为评价黄土高原典型植被枯落物持水特征、深入理解植被恢复水文效应提供重要依据。     

小兴安岭不同森林类型枯落物储量及其持水特性比较

[目的]对小兴安岭主要森林类型林下枯落物蓄积量进行调查分析和持水特性研究,为该区森林生态服务功能评价提供重要依据和理论基础。[方法]选择6种典型森林类型设置样地测定枯落物现储量,并采用浸水法对枯落物持水特性进行测定,计算其最大拦蓄量和有效拦蓄量。[结果]主要森林类型枯落物蓄积量介于13.53~29.48t/hm2,大多是半分解层蓄积量高于未分解层。不同森林类型最大持水率与最大持水量表现不一致,其中最大持水率为243.19%~524.0%,最大持水量为56.81~106.90t/hm2。不同森林类型的最大拦蓄量与有效拦蓄量的表现也略有差异,最大拦蓄量为33.43~64.42t/hm2,有效拦蓄量为24.91~48.38t/hm2。枯落物层的持水率与浸泡时间呈显著对数关系,而吸水速率与浸泡时间呈显著幂函数关系。[结论]受树种特性、枯落物储量、分解速率及林龄的影响,该区不同森林类型林下枯落物储量及其持水特性差异显著。     

黄土高原丘陵沟壑区不同植被类型土壤水分动态

在黄土丘陵沟壑区选择典型植被油松林（Pinus tabulaeformis）、柠条（Caragana microphylla）、人工草地（Clover）、农田、荒地和裸地,对其土壤水分进行观测分析。得出结论:观测期内林地和草地的土壤储水量最低,农田和灌木的储水量较高。与荒地和裸地相比,灌木的耗水量少,其次是草地、农田,林地最次。灌木和草地的水分补偿程度较高,其次是农田,而林地是负补偿。这些结果为该地区植被恢复中的植被选择提供了科学依据。     

黄土高原地区林地枯枝落叶层水土保持效应研究进展

枯枝落叶层是林地垂直结构中参与水文循环过程的重要作用层,在涵养水源和保持水土中发挥着重要作用。黄土高原经过20年植被快速恢复,枯落物覆盖使近地表植被特征和生态过程变化明显,这必将影响地表土壤水分入渗、产汇流等水文和土壤侵蚀过程。为全面掌握黄土高原地区林地枯枝落叶层的水土保持效应研究动态,系统回顾了林地枯枝落叶层在凋落动态、蓄积量变化、截留降雨、阻延地表径流、提高土壤抗蚀抗冲能力和增加土壤入渗等方面的研究历史。分析了目前林地枯枝落叶层研究中存在的若干问题,提出未来黄土高原地区应加强野外坡面枯落物原位长期监测和降雨试验研究,开展多地貌、多尺度研究,关注天然林和人工林枯枝落叶层水土保持功能的对比研究,以及水文物理过程模型建立和参数确定,并重视林地枯枝落叶层的保护和监管。     

黄土高原丘陵区人工灌草生态系统水土保持功能评估

人工灌草复合植被是黄土高原植被恢复与重建的主要植被类型,在该区域水土保持中发挥着重要的作用。以定西市安定区为例,基于InVEST模型对该区人工灌草生态系统的水土保持功能进行定量化评估,以期为黄土高原丘陵区生态恢复与水土资源的可持续利用提供决策支撑。评估结果为:(1)人工灌草地单位面积的水源涵养量为369.25 m~3/hm~2,是草地的90.5%、林地的134%和耕地的110%;该区的水源涵养总量为3 970.99×10~4 m~3,人工灌草地水源涵养量占该区总水源涵养量的29.9%。(2)人工灌草地单位面积的N保持量为2.4 kg/hm~2,净化率为72.21%,P保持量为0.12 kg/hm~2,净化率为71.07%。(3)人工灌草地单位面积的土壤保持量为308.76 t/hm~2,比草地、林地和耕地分别高1.88,1.44,6.01倍,该区的土壤保持总量为3 310.21×10~4 t,人工灌草地土壤保持量占总土壤保持量的54.82%。结果表明,人工灌草地的水源涵养能力仅次于草地,高于其他土地利用类型,但土壤保持能力是6种土地类型中最强的,具有较好的水土保持功能,是黄土高原丘陵区适宜的植被类型和土地利用方式。     

黄土高塬沟壑区典型小流域水土保持措施蓄水保土效益分析

选择黄土高塬沟壑区杨家沟小流域（经过多年人工治理）和董庄沟小流域（未进行治理）两条典型对比流域,通过对比两条小流域的土壤容重、孔隙度、土壤肥力、土壤粒径组成、流域径流与输沙模数等指标,旨在揭示两条对比小流域水土保持措施的蓄水保土效益,为水土保持治理提供理论依据。结果表明：杨家沟小流域坡上、坡中、坡下等不同坡位0-20cm的土壤容重平均值分别是董庄沟小流域的89%,87%,96%;在径流模数一定的情况下,杨家沟小流域的输沙系数多年平均值为1 045t/km2,董庄沟多年平均输沙模数为4 333.1t/km2,杨家沟小流域输沙模数只相当于董庄沟小流域的40%左右;杨家沟小流域土壤的速效磷均值为2.05mg/kg,董庄沟小流域土壤的速效磷均值为1.25mg/kg;在浅层土壤（0-20cm）中,杨家沟小流域速效钾含量为399.6mg/kg,董庄沟小流域为303.2mg/kg,比杨家沟低32%,董庄沟小流域土壤全氮（0.65g/kg）、有机质（11.19g/kg）分别比杨家沟土壤全氮（1.05g/kg）、有机质（16.53g/kg）低38%,15%。     

黄土丘陵沟壑区退耕地人工柠条林土壤养分特征及其空间变异

应用时空互代方法,以柠条林为例,对黄土丘陵沟壑区不同利用年限人工林土壤养分特征、空间变异及其演变进行了系统的研究。结果表明,该区人工林土壤肥力处于较低水平;人工林表层土壤养分中速效磷和速效钾的空间变异性较大;各环境因子对土壤养分有一定的影响,海拔、坡度和坡向等环境因子与人工林地土壤养分间呈负相关关系,坡位和地形与人工林地土壤养分间呈正相关关系。随着利用年限的增加,人工林土壤养分各指标含量均增加,与利用年限有显著的相关性。有机质、全氮、有效氮和速效磷的增加量不明显,全磷含量保持相对稳定的水平,速效钾经过多年积累有明显的增加。从土壤养分指数模型可以算出该区的人工林土壤有机质、全氮、有效氮约需35a能达到中上等养分水平,速效钾则约需27a才能达到中上等养分水平。     

晋西黄土丘陵沟壑区土壤抗侵蚀能力的试验研究

通过大量的野外试验及调查,探讨了晋西黄土丘陵沟壑区土壤抗蚀性的时空变化规律、天然撂荒地的抗冲刷性能以及表土生物结皮、农耕地的犁底层等对土壤抗侵蚀能力的影响。结果表明:(1)晋西黄土丘陵沟壑区小流域的坡地土壤抗剪力及抗蚀性存在明显的时空变化规律。总体上,旱季的土壤抗蚀性高于雨季;峁顶缓坡地的土壤抗蚀性高于梁坡下部陡坡地。(2)只要土壤的整体结构不被破坏,即便水流冲刷力很大,黄土易蚀的特点也不易表现。尽量避免人为破坏黄土的整体结构,也是减少黄土侵蚀的重要手段。(3)黄土生物结皮,可大大增强土壤的抗侵蚀能力,减沙效应同结皮覆盖率成正比;犁底层在黄土地区的农耕地普遍存在,且会加剧耕作层的侵蚀作用。     

黄土高原土壤水分与水土保持措施相互作用

土壤水是重要的生态水源和水文要素之一,黄土高原位于干旱半干旱地区,降水量的年际变化大和季节分配极不均匀,土壤水资源对植物生长发育的影响尤为重要。同时,土壤水的数量及其分布也受人类活动影响。水土保持措施是黄土高原人类改造下垫面过程之一,这种改造会影响土壤水分的静态分布和动态过程。水土保持坡面工程措施能有效地提高土壤含水率。深根系人工林草植被使土壤含水率降低,甚至造成利用性土壤干层,影响人工植被的永续发展。尽管天然植被也有较高的生产力水平,但并未引起土壤水分状况的恶化,这是黄土高原植被营造及规划中值得注意和进一步研究的问题     

黄土丘陵沟壑区水土保持关键措施变化特征

[目的]揭示黄土高原地区不同水土保持措施各阶段特点,为水土流失治理的关键措施和主要策略提供理论依据。[方法]以黄土丘陵沟壑区1954—2015年不同水土保持措施数据为基础,分析了梯田、造林、种草、封禁、淤地坝等5项水土保持措施的变化。[结果]各项措施的应用面积均随着治理年限增加呈上升趋势,其中以造林措施增幅最快,面积最大。各项措施历年增量比重相对稳定,造林措施增量比重最大为58%,封禁治理措施的面积增量比重逐步上升,梯田面积增量比重逐年下降;淤地坝工程数量表现出先增加后降低的趋势。[结论]黄土丘陵沟壑区水土保持措施的时空变化格局与国家政策的指导性与地方治理需求有关,造林是该区域的最为主要的水土保持措施,封禁保护已成为黄土高原植被恢复的发展趋势。     

黄土高原地区提倡节水型水土保持

 基于黄土高原几十年的治理成就和经验,对干旱和半干旱地区的水土保持建设进行再认识,指出水土保持措施的减水作用不容忽视,乔木林要适度种植,治坡和治沟是互相依存和互相补充的关系,在西部地区开发建设中注重生态环境建设,避免基础设施建设中的水土流失。从全流域整体考虑,在黄土高原地区应提倡节水型水土保持,并重点治理多沙粗沙区,依据植物的群落特征和地带性理论,因地制宜进行林草建设,尽量选择耐旱的林草,少种高耗水量的植被,工程措施中不同规模淤地坝应建有排水设施,做到淤沙排水,以达到节水的目的。     

黄土高原沟壑区藻类结皮的水土保持效应

从降雨径流、水分蒸发两方面探讨黄土高原沟壑区藻类结皮的水土保持效应。结果表明:①藻类结皮可显著增加0-10cm土层内土壤孔隙度,最大增加幅度总孔隙度为7.4%,毛管孔隙度为14.2%;对更深土层的土壤孔隙度无显著影响。②荒草坡、樟子松林和油松林3种植被类型下,有藻类结皮试验区径流量与无结皮对照区有显著差异,径流量分别减少了28.1%～32.5%、34.4%～43.1%和30.8%～31.6%。③3种植被类型下,藻类结皮的土壤侵蚀量与无结皮对照土壤侵蚀量有显著差异,分别比无结皮区土壤侵蚀量减少了58.8%～70.6%,48.9%～62.6%和38.3%～57.1%。④通过逐步回归分析,建立了不同植被类型下藻类结皮的径流量、土壤侵蚀量与降雨因子的回归方程。⑤藻类结皮对土壤水分变化的影响土层为20-60cm,在该范围内藻类结皮的土壤含水量显著高于无结皮区。