红壤坡地生态系统土壤入渗特征比较研究

以亚热带红壤区6个典型坡地生态系统为研究对象,采用盘式负压入渗法,系统研究了红壤的入渗过程、特征及其与土壤主要理化性质的关系.选择的生态系统包括:农田(包括缓坡农田和陡坡农田各一块)、草地、灌丛、茶园、常绿落叶阔叶混交林、油茶林等.结果表明:各生态系统土壤入渗率随时间的变化均可拟合为幂函数形式.不同生态系统稳定入渗率变化范围为0.024～0.080 mm/min,其中农田和油茶林的稳定入渗率较大,草地和茶园的最小.稳定入渗率与土壤容重及初始含水量呈显著负相关,而与孔隙度呈正相关.入渗过程主要受孔隙度和黏粒含量的影响.土壤有效孔径和宏观毛管长的变化范围分别为0.064～0.179 mm和41.5～128.2 mm,但统计显示其与土壤主要理化性质之间的相关性均不显著.     

圆盘入渗仪法测定不同利用方式土壤渗透性试验研究

介绍了一种田间定量测定土壤渗透性的新方法——圆盘入渗仪法。应用该法和双环法对黄土丘陵区土壤不同利用方式(果园、农地、灌木、草地、林地)下的土壤渗透性进行了对比研究，并对比分析了该方法的优缺点。结果表明：在该试验条件下，不同利用方式下土壤的孔性及渗透性有明显差别。土壤有效孔径以灌木地最大，为农地的5.7倍，果园的3.5倍；其次为林地和草地，为农地的4倍多，果园的2.5倍多。果园的最初入渗率最大，是林地的3倍，草地的5倍。稳定入渗率大小顺序为：果园>农地>灌木>草地>林地。灌木地的导水率是农地的1.5倍，是林地的3倍多；草地和果园的土壤导水率是农地的1.2倍，是林地的2.8倍。两种方法测定的入渗率结果具有显著的线性相关性。说明圆盘入渗仪法适合于黄土丘陵区各种利用类型土壤的入渗测定。     

盘式吸渗仪测定土壤导水率的两种新方法

应用盘式吸渗仪测定田间土壤导水率具有快速简单的优点，但是测定结果的计算处理比较繁琐，寻求简单的计算方法是广泛应用盘式吸渗仪的关键问题。该文改变盘式吸渗仪测定土壤导水率的三维入渗过程为一维入渗过程，简化了测定结果的计算处理。结果显示：两种不同的一维入渗过程达到的稳定入渗率和导水率之间有很好的线性关系，但是三维过程计算的导水率大于一维过程。双套盘吸渗仪一维过程计算导水率与稳定入渗率一致性较好，但是和三维稳态、瞬态方法计算结果之间差异明显，因此在应用这些方法时需要适当调整参数，建议使用双套盘吸渗仪快速测定田间土壤导水率。     

喀斯特地区洼地剖面土壤含水率的动态变化规律

本文基于连续2年土壤水分的定位监测数据,分析探讨了喀斯特地区不同地质背景(纯灰岩与白云质灰岩)洼地剖面(0～90 cm)土壤含水率的动态变化规律。结果表明:洼地剖面土壤含水率总体较高,且从表层到深层表现为增长型;2009年和2010年土壤含水率的变化均具有明显的分层现象,从上到下依次为活跃层、次活跃层、相对稳定层,但均无速变层,不同地质背景的具体分层略有差异;活跃层和次活跃层集中分布在浅层土壤层,相对稳定层较厚,对应着较差的水文调蓄功能,洼地土壤的水分调蓄功能可能会因其相对较深厚(80～100 cm)的土层而被高估。受降雨、蒸发及植物蒸腾等因素的影响,土壤储水量具有明显的动态变化特征,一年中可分为相对稳定期、消耗期和补给期3个阶段,而土壤水分亏缺的补偿和恢复,主要依靠强度适中、历时较长且雨量较大的降雨,微雨和暴雨的作用较小。     

喀斯特峰丛洼地原生林区土壤矿质元素空间异质性研究

运用经典统计学和地统计学方法研究了喀斯特峰丛洼地原生林保护区土壤矿质元素钙、镁、硅、铁、铝、锰的空间变异和相关关系,结果表明,在喀斯特峰丛洼地原生林区土壤矿质元素存在空间上的异质性。从半变异函数的模型拟合来看,块金值与基台值的比均小于25%的标准,表明变量具有强烈的空间相关性,且由结构性因素引起的空间变异占主导因素。Kriging等值线图显示,在不同的坡位出现了高值区和低值区,硅、铁和铝在中上坡出现高值区,而钙、镁和锰在中下坡出现低值区,这6个指标在研究区域均出现围绕1~3个中心点聚集分布出现高值或低值区,说明气候、母质、地形和微地貌对喀斯特原生林区土壤矿质元素空间变异起主导作用。     

桂西北喀斯特峰丛洼地降水氢氧稳定同位素的季节变化特征

喀斯特地区特殊的二元水文地质结构增加了水文过程研究的难度。大气降水是流域水循环的重要输入因子,研究降水氢氧稳定同位素的季节变化规律及其影响因素,有利于探讨该地区水汽来源、径流划分、水分滞留时间等水文过程。该文以桂西北环江地区典型喀斯特峰丛洼地为例,基于2009年4月-2011年8月的降雨、温度资料以及月降水氢氧稳定同位素组成数据,分析了降水分布及其氢氧稳定同位素组成的季节变化规律,并探讨了各种环境因素的影响。结果表明,当地大气水线与全球大气水线存在一定的偏离,表明研究区降水云气形成过程中汽、液两相同位素分馏不平衡的程度偏大。过量氘年平均值为14.21‰,旱雨季不同,反映了水汽来源的差异。降水氢氧稳定同位素季节变化呈现正弦波动的特性,波动周期和振幅受纬度及季节因素的影响明显大于降水量及温度,表明大尺度环境因素的影响占主导地位。该研究为基于氢氧稳定同位素技术的喀斯特地区流域尺度水文过程研究奠定了基础,对深入分析该地区植被恢复与重建的生态水文效应提供参考。     

喀斯特槽谷区岩层倾向对土壤入渗特性的影响

为了解岩层倾向对喀斯特槽谷区土壤入渗特性的影响,以重庆市青木关岩溶槽谷区顺/逆层坡为研究对象,分析5种典型土地利用方式裸地(AL)、辣椒地(PL)、玉米地(CL)、林地(FL)、草地(GL)在顺/逆层坡的土壤入渗能力差异,并探讨土壤物理性质对土壤入渗能力的影响。结果表明:(1)＞0.25 mm水稳性团聚体含量、毛管持水量、黏粒以及粉粒含量在顺/逆层坡存在显著差异(p<0.05),其中在>0.25 mm水稳性团聚体含量和毛管持水量方面,分别为PL与FL的顺/逆层坡差异最大,在黏粒和粉粒方面,CL的顺/逆层坡差异最大,且均为逆层坡＞顺层坡。(2)除FL顺层坡的土壤渗透能力低于逆层坡外,其余4种土地利用方式下的土壤入渗能力均表现为顺层坡高于逆层坡。(3)土壤渗透特性在顺/逆层坡均与容重呈极显著负相关关系(p<0.01),在顺层坡与总孔隙度、非毛管孔隙度、＞5 mm水稳性团聚体含量和饱和持水量呈极显著正相关关系(p<0.01),在逆层坡与非毛管孔隙度、饱和持水量、粉粒含量呈极显著正相关关系(p<0.01);通过多元逐步回归分析与通径分析发现,顺/逆层坡土壤入渗能力的首要决策因素均为容重,其次分别为>5 mm水稳性团聚体含量和粉粒含量。(4)对比4种土壤入渗过程的拟合模型,Philip模型对顺/逆层坡的土壤入渗过程拟合效果最佳。研究结果可为喀斯特槽谷区不同岩层倾向的水土流失防治以及植被恢复提供数据支撑。     

典型喀斯特峰丛洼地坡面土壤养分空间变异性研究

采用线形取样,利用地统计学方法研究了典型喀斯特峰丛洼地坡面土壤养分的空间变异特征.结果表明:有机碳、全氮、碱解氮和速效钾具有相似的空间变异结构,其变程变化在212～251 m之间,与坡面不同土地利用方式的空间范围相当.全磷和全钾的变异尺度较小,为141.2 m和120.6m.受部分耕地施用磷肥影响,速效磷的变异尺度最小,仅为85.1 m.除pH值外,土壤各养分均表现为强烈的空间相关性.有机碳、全氮、碱解氮等养分的空间分布表现出随着海拔高度增加而增大的特征,人类的耕作管理和峰丛洼地特殊的水文地质过程是影响土壤养分空间变异的主要因素.     

喀斯特峰丛洼地退耕还林还草的土壤生态效应

石漠化生态重建的关键是恢复植被,本质是提高土地生产力。本文以典型喀斯特峰丛洼地的坡耕地为对照,对退耕种植任豆、香椿、板栗、柑橘、任豆+桂牧1号、桂牧1号和撂荒7种主要模式固定标准地的21个土壤指标进行调查分析,探讨了退耕还林还草的土壤综合生态效应,筛选了优化模式。结果表明,与同纬度地区的红壤相比,喀斯特峰丛洼地的土壤质量除全钾和速效磷含量稍低外均较高;退耕还林还草显著或极显著提高了大部分土壤主要养分、水分和矿质养分含量,降低了SiO2含量,除任豆模式外均恢复到了石漠化以下水平,同时提高了土壤微生物种群数量、BC、BC/SOM和BC/TN,但BN和BN/TN略有降低;聚类分析直观地将坡耕地和7种模式分为土壤显著改良型、改良型、缓慢改良型和改良迟滞型4种类型,其中香椿和板栗的土壤生态效应最好。     

4种土壤入渗测定方法的比较

入渗是土壤的基本物理性状,与降雨产流、侵蚀、非点源污染等过程密切相关,快速、准确测定土壤入渗速率具有重要的意义。以黄土高原沟壑区安塞水土保持综合试验站大豆地的黄土为测试土壤,利用双环、单环、圆盘入渗仪、Hood入渗仪4种方法测定了土壤入渗性能,并以双环法测定的稳渗速率、Hood仪测定的饱和导水率、单环/双环和圆盘测定的累积入渗量为基础,比较分析了4种方法各自的优劣。结果表明,单环、圆盘、Hood测定的稳渗速率分别为双环的116%,111%和225%,双环、单环、圆盘测定的饱和导水率分别为Hood的65.8%,75.1%和105%,双环、单环、圆盘达到稳渗时间分别为100,80和30min。说明圆盘测得的稳渗速率、饱和导水率最接近标准值,而且省时省力省水,更适合于野外实验。     

喀斯特山地森林土壤入渗特征对人为踩踏的响应规律

为了揭示喀斯特林下经济活动中人为踩踏对土壤入渗特性的影响规律,以喀斯特山地森林内部(未受干扰区域)、森林小径中央、森林小径边缘和裸地为试验样地,基于盘式入渗试验测定不同负压水头下(-0.5,-3,-6,-9 cm)的非饱和导水率(K_9、K_6、K_3、K_(0.5))、饱和导水率K_S、Gardner α常数和水流贡献率。通过原位染色示踪试验分别估算各样地的剖面染色面积比(DC)、均匀渗透深度(UniFr)和优先流百分比(PF-fr),分析了人为踩踏对喀斯特森林土壤优先流特征的影响。结果表明,森林小径中央的K_S(45.800×10~(-3) cm/min)比森林内部(101.000×10~(-3) cm/min)降低55%,Gardner α常数和土体孔隙数量的剧烈减少阐明森林路径中土壤入渗能力减弱的原因;森林小径中央的优先流百分比(71.955%)显著高于森林内部(36.734%),表示人为踩踏活动增强了土壤优先流强度;4种人为踩踏干扰程度下土壤的大孔隙平均水流贡献率均超过95%,喀斯特山地森林土壤水分入渗以大孔隙为主要入渗通道。森林植被覆盖能够有效提升土壤入渗能力和抑制土壤优先流,研究结果为喀斯特林下经济开发过程中的负面清单建立提供了试验依据。     

神府东胜煤田复垦区土壤入渗特性的试验研究

土壤入渗性能是最基本的土壤物理特性之一。复垦区土壤的结构组成复杂,入渗特性有别于非矿区土壤。本文以神府东胜煤田马家塔复垦区为研究对象,利用圆盘入渗仪分别测定了复垦区乔木、林地、荒地、灌木林地和草地的土壤入渗特性,用经典统计学方法对复垦区土壤入渗性能的空间变异性进行了分析。实测结果表明,不同土地利用方式下的土壤入渗特性有较大的差异;在测定范围内,乔木林地、荒地、草地和灌木林地的稳定入渗率均表现出0 cm>—3 cm>—15 cm的规律性,其中草地稳定入渗率随吸力的变化更明显。研究表明:乔木林地稳定入渗率和累积入渗量的变异系数分别为0.58和0.49.属于中等变异。     

桂西北岩溶山区峰丛洼地土壤水分动态变化初探

土壤水分是岩溶山区植被恢复和生态环境建设的关键性限制因素。在桂西北岩溶山区峰从洼地，分析了不同利用方式坡面、洼地土壤水分的动态变化规律，结果表明：坡面土壤水分（0～20cm）为中等变异，不同利用方式间具有一定的差异，自然灌丛、撂荒地土壤含水量较高，但板栗、木豆林地土壤含水量较低，且易受外界条件的干扰，其栽种早期应注意采取一定的蓄水保墒措施；与坡地相比，洼地受外界条件的干扰相对较小，土壤剖面含水量为增长型，其变化主要发生在表层，为中等变异；土壤水分沿坡面的分布规律较为复杂，在植被类型相对一致的条件下，坡位的影响相对较小。     

喀斯特浅层裂隙土壤入渗特征及其影响因素

为探索喀斯特地下浅层裂隙土壤水分运移规律,通过野外调查、单环入渗试验探索裂隙土壤的入渗特性及入渗模型的适应性.结果表明:(1)裂隙土壤初始入渗率为21.06～57.90 mm/min,入渗时间20～60 min后达到稳定入渗(4.21～13.69 mm/min),且入渗初期到最后的稳渗阶段存在着较大降幅(40.89％～...     

入渗水水质对土壤导水特性影响的试验研究

为探究不同入渗水水质对土壤导水特性的影响,采用圆盘负压入渗法进行试验研究,选取两种水质(蒸馏水和自来水)对黄壤和红壤进行4个压力水头(0,-3,-6,-9cm)下的圆盘入渗试验。结果表明,随着入渗水电导率的增大,土壤入渗率、吸渗率及导水率均随之增大,且红壤在不同电导率的入渗水作用下土壤吸渗率的变化差异显著(P0.05)。在低水头压力下,两种水质入渗条件下测得的土壤导水率差异显著(P0.05);在高水头压力下,两种水质入渗下测得土壤导水率差异不显著,表明入渗水水质对土壤导水率的影响主要发生在低压力水头下即在细孔隙下的导水特性上。两种土壤的大孔隙与中等孔隙对水流贡献率随入渗水电导率的增大而增大,而小孔隙对水流贡献率随入渗水电导率的增大而减小,入渗水水质对红壤土不同级别孔隙水流贡献率的影响显著(P0.05)。研究分析相关参数的变化有利于探讨野外试验时入渗水水质对试验结果的影响,对于正确认识农田水文过程、开发利用劣质水资源、提高农业灌溉灌水质量和灌水效率等具有重要意义。     

桂西北喀斯特人为干扰区植被自然恢复与土壤养分变化

为促进桂西北喀斯特退化生态系统的恢复与重建,采用全面调查和样方调查方法,以自然保护区的顶级群落为对照,研究了桂西北喀斯特人为干扰区自然恢复22a后植被的演替规律与土壤养分变化。结果表明,干扰区物种丧失严重,种类仅有自然保护区的26.6%,随着群落由草丛→草灌丛→灌丛→藤刺灌丛→乔灌丛→顶级群落的顺向演替和发展,群落的高度、生物量和物种多样性、土壤有机质、养分、阳离子交换量和硅、铁、铝、钛等矿质全量逐步增加,钙、镁全量显著减少,pH值降低,土壤质量随着植被的恢复呈波折性提高。