风沙区不同配置农田防护林防护效应及其对农田土壤水分的影响

[目的] 明确风沙区不同配置农田防护林产生的防护效果差异以及影响田间土壤含水率的作用因子,为该地区水分管理和土地利用提供理论依据。 [方法] 选择南疆阿拉尔市十团3种典型配置的农田防护林,研究不同配置防护林内土壤含水率、风速、光照强度、空气温湿度等因素,综合分析土壤含水率变异性决定因子。 [结果] 疏透度为41%的5行新疆杨对田间小气候改善作用在0～1 H范围最显著,疏透度为47%的1行胡杨+2行新疆杨的林内有效防护距离最长,且田间土壤含水率显著大于5行新疆杨且大于4行新疆杨。5行新疆杨林内土壤含水率主要受空气温度、湿度、光照强度的影响,4行新疆杨和1行胡杨+2行新疆杨土壤含水率与防护林距离和土层深度有关。总体来看,林带疏透度对土壤含水率有直接负向作用,同时土壤容重随土层深度变化间接对含水率产生负向影响。 [结论] 合理调整农田防护林配置结构,能够提高防护林防护效益,为风沙区作物生长提供有利条件,同时促进当地水资源合理利用和可持续发展。     

不同配置农田防护林对田间土壤水分空间变异的影响

河套灌区是我国最大的引黄灌区,区内水资源匮乏,农田防护林系统在灌区土壤水分调控中发挥着重要作用。为明确防护林对农田土壤水分的影响,采用传统统计学方法综合分析了防护林网内土壤蒸发、风速、光照强度、气温、空气相对湿度、细根生物量密度及土壤容重等因素对土壤含水量的影响。结果表明:不同配置的农田防护林网内田间土壤水分具有明显的空间异质性,水平方向上土壤含水量与林带距离呈正向关系,主要影响因子为风速、土壤蒸发和1H(H为防护林树高)范围内的细根生物量密度;垂直方向上0—80 cm土壤水分从表层向下逐渐增加,主要影响因子为20—80 cm土层的细根生物量密度、土壤容重和表层土壤蒸发。不同配置农田防护林系统对田间土壤水分影响差异明显,2行小美旱杨+2行二白杨疏透度为45%的防护林的防护效益最好,田间土壤含水量最高。研究结果明确了不同配置防护林的农田土壤水分特征以及主要影响因子,可以为合理的防护林规划提供理论依据。     

黄泛沙地小网格农田防护林网防护效应的研究

以夏津县黄泛沙地130 m×260 m的农田防护林网为研究对象,对林网内外的风速、空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度及水面蒸发进行了对比分析。分析结果表明:农田防护林具有改善小气候的功能,可以降低风速,增加空气湿度和土壤湿度,调节空气温度和土壤温度,减小水面蒸发,防风固沙,减少土壤风蚀量,林网内3 H~5 H处的防护效应最好。     

宁夏地区农田防护林结构与小气候效应

 为研究宁夏地区农田防护林体系的生态效益,于2002年和2003年8月,对宁夏地区农田防护林体系的疏透度、林网内风速、温度、湿度、农作物增产量等多项生态因子,进行了全面调查。采用综合疏透度和农作物增产量的综合权重指标分析表明:大林网、多林带、多树种混交,利于防护林体系综合效益的提高,应是今后防护林建设的重点。对该地区农田防护林体系的生态效益研究表明:农田防护林的防风效能在35%～45%时较高,偏高或偏低时,防护效能都将下降,农田防护林体系特征,决定了林网内风速变化规律;农田防护林体系通过对太阳辐射的再分配,在地面、树体、树叶及作物表面使温度下降40%～60%,这种温度效益在宁夏地区具有防止作物被灼伤的作用;农田防护林网具有增加空气相对湿度和土壤含水量的生态效益,其作用机制与林带的防风功能密切相关。     

秦巴山区土壤信息系统的建设研究

棵间土壤蒸发是塔克拉玛干沙漠公路防护林耗水的重要组成部分。应用Micro-Lysimeters测定了1个灌溉周期内咸水滴灌下距林木不同位置处的土壤蒸发量。分析了土壤蒸发与水面蒸发的关系,通过一维平差处理对防护林土壤蒸发量进行了估算。结果表明,塔里木沙漠公路防护林棵间土壤蒸发具有明显的季节变化特征。试验初期棵间土壤蒸发量:根基部>距根基50cm处>距根基100cm处;第5d以后,根基50cm处>根基部>距根基100cm处。林地土壤蒸发随土壤含水量的减低呈整体下降趋势。通过估算,咸水滴灌下整个防护林年土壤蒸发总量为2.63×106 m3,占总灌水量的21.43%,生长季蒸发量占全年蒸发量的92.28%。     

三种网格的农田防护林防止土壤风蚀的效应研究

在山东省夏津县黄河故道冲积沙地建立土壤风蚀试验区,采用标尺法对3种网格的农田防护林和对照地的土壤风蚀量进行观测,测定结果表明:农田防护林网可明显减少风蚀损失,其中,130m×300m林网相对于对照减少土壤风蚀量81%,260m×300m林网相对于对照减少78%,300m×400m林网相对于对照减少75%,即随着网格面积的增加对风蚀量的影响越来越小。同时,土壤风蚀程度与测定期间日平均风速>4 m/s的出现频率有密切关系,土壤风蚀量与风速之间的最佳拟合关系为幂函数关系,二者之间呈正相关关系,相关系数在0.95以上。黄河故道冲积沙地农田防护林网对5.0~5.9 m/s范围内的风速引起的土壤风蚀防治效果最好。     

基于分形维数的不同林龄新疆杨对土壤理化特性的影响分析

选取新疆南部阿克苏市郊柯柯牙防护林不同林龄新疆杨(Populus alba var.pyramidalis)林下土壤为研究对象,以裸露地为对照,通过野外采样和室内分析,基于分形维数模型研究了不同种植年限新疆杨土壤颗粒分形维数(D)特征及其主要影响因素。结果表明:不同年限新疆杨土壤D值处于2.2693~2.7104之间,明显高于裸露地(D=2.0545)(P0.05),由高到低依次为22年生15年生6年生;在土壤深度10~30 cm和30~50 cm时,22年生防护林地D值较大,其它年龄林地各土层D值变化幅度不明显(P0.05)。该防护林内各养分含量均高于裸露地,其差异显著(P0.05),随杨树年龄的增长而增加。林地内土壤可溶性盐总量比裸露地降低了73%,其差异显著(P0.05),随着杨树年龄的增长,土壤pH值及水溶性盐总量趋于降低。土壤颗粒分形维数与粉黏粒、土壤有机质、速效钾、全氮、有效磷、碱解氮、HCO_3~-等土壤理化参数呈显著正相关关系,与粗砂粒、Ca~(2+)、Mg~(2+)、SO_4~(2-)、Cl~-、K~++Na~+等呈显著负相关,与全磷和pH值相关性不大(P0.05)。研究表明,柯柯牙人工防护林水土保持措施对土壤改良效益显著,随着种植年限的延长其效果越来越明显。     

塔里木河下游灌区灌溉方式的转变对农田及其防护林土壤水盐动态的影响

通过分析塔里木河下游喀拉米吉镇绿洲大面积滴灌条件下的农田(3个棉田1个果园)与其防护林地土壤水盐分布特征,采用对比试验与野外监测方法,研究了当前滴灌体系对林网内农田及其防护林地的影响,分析防护林网内土壤水盐变化的主要因子。得出以下结论:(1)喀拉米吉镇绿洲,由于滴灌技术的普及,地下水埋深以0.5 m a-1的速度下降;地下水埋深具有季节性变化,在非灌溉季节地下水埋深较浅,在灌溉季节地下水埋深较深,与非灌溉季节相比,灌溉季节里地下水埋深平均下降了1 m以上。(2)由于喀拉米吉镇绿洲农田滴灌对土壤的影响深度不超过80 cm,灌溉水对地下水的补给量几乎为零,农田防护林根系只能从土壤深层吸收水分,导致了林地内土壤含水率显著低于农田(p<0.01)。(3)当前5 250 m3 hm-2 a-1的棉田灌溉、7 000 m3 hm-2 a-1的果园灌溉,使0～60 cm的土壤盐分处于低盐状态,基本达到农田的脱盐要求;防护林地盐分均明显高于农田(p<0.01),为农田的2倍～3倍;林地内土壤盐分表聚作用明显:砂壤土林地、砂土林地、黏土林地1、黏土林地2内表层土壤盐值分别较其农田高79.3%、77.1%、80.6%、88.4%。(4)通过林地间土壤含水率、土壤盐分的比较,发现地下水埋深的不同是农田防护林地土壤水盐差异的主要因素,150 cm土体内,含水率高的林地其含盐量也高,含水率低的林地其含盐量也低。     

阿拉尔垦区新疆杨防护林化学计量特征分析

[目的] 以新疆阿拉尔垦区不同龄级新疆杨防护林为研究对象,对不同龄级新疆杨叶—枝—凋落物—土壤的C,N,P含量及化学计量特征进行分析比较,为新疆南部农田防护林后期保育的可持续发展提供理论基础数据。[结果] C,N,P含量与化学计算学特征为： ①C含量为凋落物(395.14 g/kg)>叶(365.29 g/kg)>枝(363.84 g/kg)>土壤(9.47 g/kg),N含量为叶(13.37 g/kg)>凋落物(9.10 g/kg)>枝(7.31 g/kg)>土壤(0.72 g/kg),P含量为叶(0.46 g/kg)>枝(0.43 g/kg)>土壤(0.37 g/kg)>凋落物(0.27 g/kg)。②叶—土壤与全国平均值相比呈现出低C,低N,低P的格局。土壤C含量随龄级的增加呈“升—降—升”趋势,除第Ⅲ龄级外,其他龄级土壤N含量均表现出随土层加深而逐渐降低的趋势。土壤P含量随龄级的增加整体呈上升趋势,且同一土层不同龄级之间存在显著差异(p<0.05)。③土壤C∶N (13.05)高于中国土壤均值(C∶N 11.90),C∶P,N∶P (24.04,1.83)均值低于中国土壤均值(C∶P=60.0,N∶P=5.20)。④新疆杨0—80 cm土层N,P含量与叶N含量呈极显著负相关(p<0.01)与叶P呈极显著正相关(p<0.01),凋落物N含量与表层土壤N含量呈极显著正相关关系(p<0.01)。凋落物P含量与20—40 cm土壤P含量呈极显著负相关关系(p<0.01)。[结论] 由于缺乏对新疆杨防护林后期的管护,导致阿拉尔垦区新疆杨防护林在生长过程中受N,P元素的限制。因此,需适当增添N,P肥,以此来改善土壤肥力,提高林分质量。     

防护林降解近地表沙降尘机理的研究

沙尘暴是指强风把地面大量沙尘卷入空中,使空气特别浑浊,水平能见度低于1km的灾害性天气现象。近年来,沙尘暴已成为国内外学者竟相研究的热点问题之一。在总结前人研究的基本理论基础上,通过风洞实验对不同结构类型防护林降解近地表沙降尘的基本规律及特征进行了分析研究。研究结果表明:(1)降尘量在林网内具有一定的水平分布特征,即从林缘至林网中心降尘量依次降低,同一网格内不同位置处的降尘量也随林带疏透度的变化而有所差异;(2)防护林结构对降尘量的影响较大,其中疏透度在0.24～0.34之间的防护林内降尘效果较好,在相同疏透度条件下网格状结构防护林对沙尘的降解作用大于带状结构防护林。因此,我们在设计防护林时,既要考虑疏透度,也要考虑林带结构,只有这样才能使防护林达到最佳防护效果。     

不同土壤盐分条件下新疆杨可溶性盐离子含量变化的研究

对2种含盐量土壤条件下新疆杨可溶性盐离子含量的研究结果表明,退水渠土壤各盐离子含量均高于灌渠土壤,且二者除HCO3-和K 外,其余盐离子含量差异显著;但2种含盐量土壤同龄新疆杨地上部可溶性盐离子含量差异不显著,仅根内Cl-、Mg2 、Na 和K 含量差异显著,说明新疆杨对土壤中较高浓度盐离子有一定排斥作用,并将对树木产生毒害的Cl-、Na 控制在根系中,限制其向地上部输送;新疆杨根系对SO24-和Ca2 有较强的选择吸收性,并将过多的SO2-和Ca2 排除其体外,而对Cl-、Mg2 和Na 的选择吸收性较小。     

干旱区不同荒漠植被土壤水分的时空变化特征分析

土壤水分是连接气候变化和植被覆盖动态的关键因子。以额济纳地区为研究对象，通过在6～10月间，于四种荒漠植被类型：胡杨林地，人工梭梭林，苜蓿地及戈壁观测点，布置管式时域反射仪（TDR）水分测定仪进行定点、定位观测，研究了上游放水前后，同一观测点不同深度及不同土地利用条件下土壤水分的时空分布和动态变化状况。分析表明：潜水蒸发对土壤水的补给作用越强，剖面水分条件越好；受土壤特性影响，垂直剖面含水量自下而上并不是严格递减的，对外界环境条件变化所做出的反应也不同，其中戈壁及人工梭梭林地土壤水分在垂直剖面上分布较均匀；胡杨林地和苜蓿地各剖面土壤水分差异较大。     

黑河下游胡杨林生态系统土壤蒸发模拟改进

水分是限制干旱、半干旱地区植被生态系统恢复的重要因素之一,合理量化长时间尺度下生态系统中的土壤蒸发量及其变化趋势,对于提高生态系统水资源利用效率具有重要意义。基于黑河下游额济纳绿洲七道桥胡杨林保护区实测数据,分析了胡杨林生态系统土壤蒸发和蒸散发的变化趋势及其与环境因子的相关性,通过Shuttleworth-Wallace模型和改进的双源模型中土壤蒸发的计算公式对其进行模拟,对比分析了二者的模拟精度及参数敏感性,结果表明：(1)土壤蒸发和蒸散发各月的日变化及整个试验期内的变化均呈先升高后降低的单峰变化趋势;(2)胡杨林生态系统土壤蒸发在蒸散发中所占比例的变化范围为30.2%～72.2%;(3)净辐射对土壤蒸发的影响最显著;(4)改进的双源模型中,土壤蒸发的计算公式可以不考虑复杂阻力参数的计算过程,且与传统的双源SW模型相比具有更高的模拟精度。研究提出了适用于干旱区森林植被生态系统中土壤蒸发模拟的双源优化模型,为土壤蒸发模拟提供了新的思路与方法。     

兰州市北山不同人工林枯落物和土壤的水文特征

[目的]探讨兰州市北山3种人工林地枯落物的储量和持水能力及土壤的水文特征,为揭示干旱地区人工林水土保持和水源涵养能力提供理论依据。[方法]采用野外调查、室内浸水法和环刀法等研究方法对林地的枯落物蓄积量、持水量和土壤的渗透性、持水能力等进行了研究。[结果]3种林地枯落物的总蓄积量表现为:新疆杨(36.74t/hm~2)侧柏(34.15t/hm~2)刺槐(16.01t/hm~2)。新疆杨林地枯落物最大持水量最大,为7.36t/hm~2;而刺槐林地最大持水量最小,仅为4.91t/hm~2。3种林地中土壤容重表现为:新疆杨(1.466g/cm3)刺槐(1.403g/cm3)侧柏(1.27g/cm3);而土壤总孔隙度、毛管孔隙和非毛管孔隙均表现为侧柏刺槐新疆杨。土壤最大持水量为:侧柏(0.731g/cm3)刺槐(0.642g/cm3)新疆杨(0.633g/cm3)。侧柏的初渗率和平均渗透速率均显著高于新疆杨和刺槐林地(p0.05),且侧柏林地在整个渗透时间内其渗透性均高于新疆杨和刺槐林地。[结论]在3种人工林地中侧柏林地的土壤保持和水源涵养能力最强。     

大兴安岭南段不同生长衰退程度山杨林生态化学计量特征

分析大兴安岭南段（半干旱区）赛罕乌拉地区天然山杨次生林的乔木－凋落物－土壤的C、N、P化学计量特,探讨当地出现山杨林的生长衰退现象与养分限制的相关性,以期为天然森林资源恢复重建提供理论依据。按照不同生长衰退程度山杨将其划分为健康生长和轻度、重度衰退生长的山杨林,测定乔木－凋落物－土壤的C、N、P含量,并分析山杨不同组分化学计量特征差异及生长衰退对化学计量特征的影响。结果表明:（1）研究区内土壤有机C、全N平均值含量均高于我国森林土壤平均水平,土壤全P平均值含量低于我国森林土壤平均水平;山杨重度生长衰退山杨根区土壤全N、全P含量显著低于正常生长山杨根区土壤。（2）山杨根C含量高于山杨其他器官,重度生长衰退山杨叶片C/N、C/P高于正常生长山杨,这可能与山杨生长受到N、P元素限制有关。（3）正常生长山杨的P重吸收率显高于重度生长衰退山杨,说明山杨通过对叶片P重吸收以适应其根区土壤P缺乏胁迫,提高山杨的抗旱能力。（4）山杨凋落叶C、N、P含量处于全球及我国多数陆地植物凋落叶C、N、P含量平均水平;山杨凋落叶的C/N比值明显高于养分N释放临界点,重度生长衰退山杨凋落叶的C/P明显高于P养分释放临界点,说明凋落叶N、P元素不易分解释放;这使得重度生长衰退山杨林地的凋落叶中N、P元素大量滞留而土壤中某些养分元素被消耗但得不到及时补充。研究区重度生长衰退山杨生长受到养分限制,与林中凋落叶分解缓慢、土壤中N、P元素主要以有机物形式存在有关。     

冀北山地6种林分类型土壤水分-物理性质变化

为改善冀北山地林地生态功能,提高该地区森林涵养水源的能力,选取冀北山地6种典型林分为研究对象,采用环刀法对土壤物理性质进行了分析比较。结果表明:(1)土壤容重与土层深度呈正相关,土壤容重均值排序为:华北落叶松林(1.20g/cm~3)蒙古栎林(1.14g/cm3)油松林(1.12g/cm~3)黑桦林(1.03g/cm~3)白桦林(0.98g/cm~3)山杨林(0.81g/cm~3);(2)土壤总孔隙度与土层深度呈负相关,土壤总孔隙度均值排序为:山杨林(57.6%)白桦林(51.4%)黑桦林(51.1%)油松林(49.1%)华北落叶松林(45.9%)蒙古栎林(44.8%);土壤毛管孔隙度均值山杨林最大(48.9%),油松林最小(35.1%);非毛管孔隙度均值为油松林最大(14.0%),白桦林最小(3.6%);(3)土壤持水量与土层深度之间存在负相关关系,土壤最大持水量均值为山杨林最大,华北落叶松林最小;(4)土壤入渗速率与入渗时间呈明显幂函数关系,稳渗速率油松林最大(15.00mm/min),华北落叶松林最小(0.68mm/min)。研究结果可为森林土壤资源可持续利用提供依据。     

A soil surface psychrometer for measuring humidity and studying evaporation

The gradient of water vapor pressure between soil and air controls the rate of evaporation from soil, but it has not been possible to determine the humidity at the soil surface. We have devised an instrument to measure the surface humidity in the field. Thermocouple psychrometry is used to monitor air equilibrated with the soil surface in a chamber placed briefly on the soil. A programmable data logger scans the thermocouples and stores the data. We calibrated the instrument over saturated salt solutions, and over soils whose relative humidity was calculated from measured water potentials. The instrument worked well, but underestimated slightly at relative humidities above 90%. It can be used to distinguish between stage 1 and stage 2 evaporation for soils. In field trials, the surface psychrometer was used to monitor diurnal and day-to-day changes in soil surface humidity during the drying cycle after irrigation. The cumulative vapor pressure difference between the soil surface and the air at 1.5 m was highly correlated with soil evaporation from microlysimeters set between crop rows. Changes in the cumulative difference in vapor pressure were also closely related to the changes in the evaporation component of measured evapotranspiration, as estimated with a simulation model.     

基于RS,GIS的滇池流域水土流失变化研究

滇池已被列入国家“三河三湖”治理的重点，也是云南省九大高原湖泊保护治理的重中之重。面源污染是滇池污染的主要原因，而水土流失则是面源污染的主要来源，占面源污染总量的80％；水土流失是导致滇池环境恶化的重要因素，防治水土流失是治理滇池的重要内容。在RS与GIS技术支持下，通过对1987年和2002年2期滇池流域TM数据的处理，分析流域内的水土流失分布、面积及强度变化，得出水土流失状况趋缓的结论；结合滇池流域森林覆盖和土地利用／覆盖动态变化数据，找出水土流失变化的主要原因是森林植被覆盖率的提高；提出了加速防护林体系建设、发展生态农业和加强法制宣传教育等水土保持建议。     

不同种类绿肥翻压对土壤肥力的影响

通过模拟试验,研究了旱地翻压箭筈豌豆（Vicia sativa L.）、苕子（Vicia villosa Roth. Var.）和山黧豆（Lathyrus palustris l. Var. Pilosus ledeb）三种绿肥对土壤肥力特性的影响。试验结果表明,在绿肥翻压腐解过程中,土壤pH（原始pH值为5.95）均呈现出先升高后降低最后趋于平缓的趋势,在翻压0～25 d内高于不翻压绿肥对照,之后始终低于对照。翻压绿肥处理的土壤有机碳含量均高于对照,增幅为1.6%～6.2%。土壤无机氮含量显著高于对照,无机氮形态0～20 d以铵态氮为主,30～70 d以硝态氮为主,翻压70 d时,硝态氮含量较对照增加了15倍以上。翻压绿肥后土壤速效磷的含量均高于对照,增幅为11.9%～37.7%。翻压绿肥的土壤速效钾含量在翻压15 d时达最高且均比对照增加1.5倍以上。不同绿肥对土壤养分特性的影响不同,山黧豆处理的土壤pH变化幅度最大,土壤有机碳和无机氮含量最高,箭筈豌豆处理的土壤速效钾和速效磷含量最高。本试验条件下,三种绿肥翻压均能够改变土壤pH值,提高土壤硝态氮和速效钾含量,土壤有机碳和速效磷含量略有增加。