不同利用方式下红壤坡地土壤水分时空动态变化规律研究

利用连续3年土壤水分定位观测数据，研究了红壤坡地不同利用方式下土壤水分的时空动态变化规律。结果表明：土壤水分时空动态变化主要受降雨和植被类型的影响。土壤水分季节变化分为相对稳定期、消耗期和补给期三个时段；土壤剖面（0～90cm）水分含量从表层到深层表现为增长型，依据2003年土壤水分标准差和变异系数。将土壤剖面划分为活跃层、次活跃层和相对稳定层3个层次；土壤剖面水分变异系数随降雨量和土层深度的增加而减小，随植被根系的增长而变大。平水年，深根系区与浅根系区土壤水分变化差异表现在30cm深度以下，而丰水年其差异主要表现在土壤表层（0～30cm）；无论平水年还是丰水年，深根系区土壤水分变幅均比浅根系区大。     

不同土地利用方式对岩溶山区旱坡地土壤水分时空分异的影响

通过对岩溶山区贵州修文县2年的土壤水分定点观测,系统分析了研究区不同坡度下土地利用方式对土壤水分的影响。分析结果表明,在不同坡度之间,土壤水分的变化差异极为显著;在不同的土地利用方式条件下,蔬菜地的土壤水分变化与其他两种用地的差异极为显著,而裸地与小麦—玉米轮作地之间却没有显著差异。同一时间径流深虽然16°坡地>9.5°坡地>6.5°坡地,但土壤水分却存在9.5°坡地>16°坡地>6.5°坡地的关系,初步分析这是由土壤剖面质地差异所致,从剖面分布来看,土壤水分含量都随着深度的增加而增大。坡度和土地利用方式对土壤水分的影响主要集中在BC层以上,而在C层这种影响较弱,坡度因素的影响深度比土地利用方式小。     

不同土地利用方式对岩溶山区旱坡地土壤水分时空分异的影响

通过对岩溶山区贵州修文县2年的土壤水分定点观测,系统分析了研究区不同坡度下土地利用方式对土壤水分的影响.分析结果表明,在不同坡度之间,土壤水分的变化差异极为显著;在不同的土地利用方式条件下,蔬菜地的土壤水分变化与其他两种用地的差异极为显著,而裸地与小麦-玉米轮作地之间却没有显著差异.同一时间径流深虽然16°坡地＞9.5°坡地＞6.5°坡地,但土壤水分却存在9.5°坡地＞16°坡地＞6.5°坡地的关系,初步分析这是由土壤剖面质地差异所致,从剖面分布来看,土壤水分含量都随着深度的增加而增大.坡度和土地利用方式对土壤水分的影响主要集中在BC层以上,而在C层这种影响较弱,坡度因素的影响深度比土地利用方式小.     

西南丘陵区坡地土壤水分的时空变异

利用地统计学方法研究了我国西南丘陵区坡地土壤水分特性的时空变异特性。土壤水分含量在不同季节和不同层次具有一定的空间结构,可用纯块金效应模型、指数模型和球状模型进行拟合;土壤平均含水量、剖面各层含水量和半方差参数除变程外均随季节表现出明显的变化,但随土壤层次无明显的变化规律;土壤含水量的空间相关性随季节呈波动变化,块金值的变化趋势与基台值相似。克立格插值结果显示不同季节土壤平均含水量的空间分布格局不同。     

黄土丘陵区不同土地利用方式对土壤水分及地上生物量的影响

[目的]研究不同土地利用方式下的土壤水分状况及其与植被群落特征的关系,为黄土丘陵区的植被恢复和重建提供理论依据。[方法]采用野外调查的方法和数理统计分析方法开展研究。[结果]纸坊沟流域主要植被类型的地上干生物量为310.0~10 036.2g/m2,平均地上干生物量由大到小依次为:林地灌木地农田人工草地天然草地。地上鲜生物量与株高存在极显著的正相关关系(R2=0.967 4,p0.01)。不同土地利用方式0—100cm土层土壤含水量较高,且土壤水分变异较大;100cm以下土壤含水量相对稳定,坝地玉米和梯田玉米的极易效水量分别为221.73和221.99mm;柠条和刺槐的土壤含水量最低,土壤水分类型为难效水,分别为311.44和333.09mm;其他6种土地利用方式的土壤水分为中效易效水。[结论]黄土丘陵区人工林灌植被的种植导致深层土壤水分的大量消耗,不利于该区植被恢复和建设的可持续发展。     

黑土区不同土地利用方式土壤水分动态变化特征研究

在中国科学院海伦农田生态系统国家野外科学观测研究站.应用田间定位试验研究了玉米地、休闲地、苜蓿地和裸地4种不同土地利用方式下农田黑土水分动态变化特征.结果表明:土壤剖面0-190 cm水分含量随深度的增加呈先增加后减小的趋势,不同土地利用方式下农田黑土表层0-30 cm的土壤含水量差异较明显,总体表现为裸地相对较高,其次为休闲地、苜蓿地和玉米地;研究时段内土壤水分的动态变化具有明显的季节性,一般可以划分为水分相对稳定期、水分消耗期和水分补给期3个时期;根据变异系数将土壤水分的垂直变化划分为活跃层、次活跃层和相对稳定层,变异系数随土层深度的增加而减小.     

祁连山区不同土地覆被类型下土壤水分变异特征

结合土壤、植被、地形等要素,建立黑河上游土壤水文观测体系,收集代表黑河上游区域特征的36个定位观测点土壤水分数据和12个气象站的降水数据,采用经典统计方法揭示祁连山区区域尺度上7种土地覆被类型下的土壤水分变异特征。结果表明,降水和植被特征是影响生长期土壤水分的主要因素。降水量大的土地覆被类型上土壤水分值较高。同时土壤水分值越低,降水补给和蒸散发消耗所引起的相对波动就越大,导致其变异性越大。由于植被根系对土壤水分的显著影响,高盖度草地、低盖度草地的土壤水分值在剖面各层变化不大,而农田、草甸、灌丛、林地和裸地土壤水分值随深度变化较明显。草甸、灌丛、裸地土壤水分整体均在夏季最高、秋季次之、春季最低。农田和高盖度草地土壤水分均呈现秋季最高、夏季次之、春季最低。土壤水分变异程度除灌丛外,存在春季变异最大,夏季次之和秋季最小的规律。降水是导致土壤水分值和变异系数在夏、秋季变化的主要因素,而土壤冻融过程则是导致其在春季变化的主要因素。总而言之,祁连山区土壤水分具有明显的空间分布差异与季节变化特征,与不同土地覆被类型的降水条件、植被特性和人工影响都有着密切的关系。     

伊犁河谷不同土地利用方式下土壤粒度特征

为更有效地指导伊犁河谷水土环境的可持续发展,对河谷地区不同土地利用方式下的土壤进行采样,共获得14个剖面98个土壤样品。利用EASY SIZER20测定样品粒度,依据福克—沃德公式计算中值、平均粒径、标准偏差、峰度、偏度,采用Excel,SPSS 19.0等统计软件进行作图和统计分析。结果表明:(1)不同土地利用方式下土壤粒级百分含量虽有不同,但都是以粉粒(2~50μm)、砂粒(50~2 000μm)为主。其中耕地的粉粒、砂粒百分含量均高于荒地,林地、草地的黏粒(2μm)百分含量相当。(2)不同土地利用方式下土壤粒级的变异系数表现出显著性差异。耕地中粉粒、砂粒含量的变异系数普遍大于荒地,黏粒含量的变异系数则相反。(3)不同土地利用方式下土壤粒度特征不同,耕地的平均粒径明显大于草地、荒地、林地,荒地的分选性明显优于耕地、园地。     

干热河谷不同土地利用类型坡面土壤水分时空变异

为探究干热河谷区不同土地利用类型坡面土壤水分的时空变化规律,以元谋干热河谷老城小流域水土保持综合治理示范区内的银合欢人工林地、扭黄茅草丛地和坡耕地为研究对象,采用经典统计学和地统计学克里格插值相结合的分析方法,对3种土地类型坡面土壤水分的时间和空间异质性进行研究。结果表明:元谋干热河谷区土壤含水量较低(林地旱季7.56%,雨季12.80%;草地旱季8.05%,雨季12.66%;坡耕地旱季19.37%,雨季22.95%),雨季显著大于旱季。旱、雨季均表现为坡耕地草地林地,呈中等至强度变异(0.14~0.72之间);不同土地利用类型下各层土壤水分的自相关系数均由正向负转化的相同趋势,但拐点有所不同,且雨季大于旱季;不同土地利用类型下旱、雨季土壤水分的最佳拟合模型林地与草地相同(林地与草地旱雨季均为球状模型,坡耕地旱雨季为指数模型),均呈中等或强等空间相关性(0.05~0.39之间),且旱季大于雨季;同一土地类型下旱、雨季不同土层的土壤水分空间分布相似,不同土地利用类型下相同土层分布格局则不同。     

荒漠草原区不同土地利用方式下土壤水分相对亏缺

以典型荒漠草原区(宁夏盐池县柳杨堡乡杨寨子村)作为研究对象,采用土壤水分相对亏缺指数(CSWDI)、样地土壤水分相对亏缺指数(PCSWDI)、土壤有效储水量(ESWS)、土壤水分相对亏缺量(DSWS)、变异系数(CV)5个指标来衡量旱地、天然草地、柠条林地3种土地利用方式下土壤水分的亏缺程度。研究结果表明:(1)旱地、天然草地、柠条林地的土壤储水量和土壤有效储水量与降雨量的变化趋势相同。且降雨对剖面土壤水分的影响程度随土层深度的增加而减弱。(2)土壤水分亏缺状况表现为旱地柠条林地天然草地。天然草地土壤水分不亏缺,旱地、柠条林地土壤水分呈亏缺状态。(3)天然草地土壤水分蓄积效应最强,土壤水分亏缺主要集中在表层。旱地土层越深土壤水分越亏缺土壤水分亏缺。柠条林地0-100cm土层土壤水分不亏缺,100-200cm土层土壤水分亏缺。(4)旱地、天然草地、柠条林地土壤水分剖面变化分别呈现波动型、增长型和稳定型。     

半干旱区不同土地利用方式下土壤呼吸特征

采用动态密闭气室红外CO₂分析法测定了盐碱地、撂荒地和苜蓿地三种土地利用方式下的土壤呼吸速率,并结合水热因子,对不同土地利用方式下土壤呼吸速率的差异性以及其和温度、含水量之间的关系进行了分析。结果表明:三种土地利用类型土壤呼吸速率日变化均呈现单峰型曲线,与气温变化趋势一致,一天中气温最高时的土壤呼吸速率均显著高于其他时间;不同土地利用方式土壤呼吸与水热因子均呈正相关,采用线性关系式来分析土壤呼吸速率与土壤水分含量的关系。不同土地利用方式下土壤呼吸速率与近地面气温、不同深度土壤温度的关系可以用指数方程得到较好的拟合（p < 0.05）,撂荒地土壤呼吸的温度敏感性系数Q₁₀值变化较大,从而对土壤温度的响应更为敏感,且不同深度土壤的Q₁₀值存在较大差异,盐碱地和苜蓿地不同土层的Q₁₀值均在2.0左右变化,与全球Q₁₀的平均水平接近。盐碱地、撂荒地和苜蓿地土壤呼吸与土壤温度和湿度的双变量模型关系显著,比相应的单变量模型更好地解释了土壤呼吸变异。     

半干旱区科尔沁沙地土壤水分时空特征研究

采用经典统计和地统计学的方法,分析了2013年半干旱区科尔沁沙地(1.5 hm2)不同植被类型下0~160 cm剖面土壤水分的时空变异特征。结果表明:土壤含水量在剖面上的变异系数在18%~177%之间,属于中等或强变异水平;土壤水分状况影响其变异性,湿季的变异性低于干季。草本植被和灌木通过截留降雨和根系吸水,加剧了土壤水分在空间上的变异。在同一时期,土壤水分的空间自相关性随着深度的增加而不断减小;相同深度的空间自相关性为湿季大于干季。在湿季各层土壤含水量具有较好的空间连续性,而干季各层土壤水分变化均较为剧烈,土壤水分的破碎化程度较高。降雨有促使土壤水分分布趋于均匀及增强空间相关性的效果。     

红壤小流域不同利用方式水土流失和有机碳流失特征研究

研究了红壤小流域不同利用方式的试验区水土流失和有机碳流失的特征 ,结果表明 :径流、泥沙及有机碳流失主要集中在 5月、6月及 8月份 ,其间径流流失量占全年流失量的 68.8%～ 73 .1 %,泥沙流失量和有机碳流失量占全年流失量的 90 %以上。径流量和泥沙流失量的大小顺序均为无保护性措施、侵蚀严重的试验区 5>粗放经营利用的试验区 1 >保护性经营利用试验区 2 >保护性经营利用试验区 4>恢复保护性植被试验区 3 ;流失的泥沙主要为推移质 ,有机碳流失量的大小顺序为粗放经营利用的试验区 1 >保护性经营利用的试验区 2 >保护性经营利用的试验区 4>无保护措施、侵蚀严重的试验区 5>恢复保护性植被的试验区 3 ,径流流失的有机碳和推移质流失的有机碳基本接近。从保护资源角度来看 ,恢复保护性植被试验区 3的利用方式控制水土流失和有机碳的效果最好。从农林利用角度来看 ,以有保护性经营利用综合性措施 (等高梯田、植被篱笆、农林间作等措施 )的试验区 2和试验区 4利用方式 ,既有利于水土保持 ,又有利于防止土壤肥力下降     

次降雨过程中北京市不同土地利用方式下土壤养分流失特征

研究了次降雨过程中北京市不同土地利用方式下(草地、农田、林地和果园)土壤养分流失特征。结果表明:(1)在不同土地利用方式下,地表径流量的变化均随着降雨时间的增加呈对数变化趋势,在同一降雨时间内,地表径流量均表现为草地农田林地果园。(2)草地泥沙流失量随降雨历时变化幅度较大,在降雨后期出现陡增陡降的变化趋势,其他3种土地利用方式下泥沙流失量的增加变化幅度较小;不同土地利用方式下泥沙流失量大小顺序为:草地农田林地果园。(3)草地和农田地表径流量显著高于林地和果园(P0.05),地表径流量和壤中流均表现为:草地农田果园林地;从壤中流总量变化特征来看,草地和农田产生的壤中流显著高于林地和果园(P0.05)。(4)不同土地利用方式下的泥沙积累量均随降雨历时而呈指数的变化趋势。(5)不同土地利用方式下水相氮磷流失量、泥沙氮磷流失量和氮磷流失总量均表现为:草地农田果园林地。(6)降雨径流过程中,不同土地利用方式下磷的流失是以侵蚀泥沙相为主,氮素的流失以径流水相为主。(7)不同土地利用方式降雨前期土壤全氮和全磷含量大小基本表现为:草地农田林地果园,泥沙N和P含量比雨前土壤表层N和P含量有所增加,说明侵蚀泥沙对N和P具有一定的富集作用,并且不同土地利用方式下侵蚀泥沙对P的富集高于对N的富集,综合比较可知,草地侵蚀泥沙富集养分的能力最高。(8)不同土地利用方式下泥沙量与侵蚀泥沙中全氮和全磷含量均存在显著或者极显著的正相关关系(P0.05),与土壤全氮和全磷含量存在不同的正相关关系(相关系数较低),说明侵蚀泥沙量的增加会引起泥沙中养分含量不同程度的增加效应,并且草地和农田侵蚀量与养分含量的相关系数高于林地和果园。     

岩溶山地不同土地利用土壤的水分特性差异

对北碚观音峡背斜岩溶低山不同土地利用方式下土壤的持水、供水、吸水和蒸发特征进行了研究。结果表明,土地利用方式的不同使低吸力段水分状况存在明显差异,样地1,7的供水性能较好,样地3和6持、供水能力都较好,样地9的持、供水性能差,样地4,10的持水性能较好但供水能力较差。样地2,3,5,9土壤比水容量达10-7数量级(ml/Pa·g)时在土水势-10～-30kPa范围开始出现,表明其土壤的保水供水性能相对弱;各样地土壤在土水势-30～-60kPa时比水容量达10-7数量级,表明岩溶山地土壤在脱水过程中,在还未达到理论上的BCM值时,实际就有可能因水分不足而对植物生长产生不利影响。通径分析表明,岩溶山地土壤的持水性能主要与有机质、>0.25mm水稳性团聚体有关,二者的效应大于粘粒的效应。     

太行山区不同土地利用方式下土壤碳贮量的研究

通过实测对比分析了太行山区不同土地利用方式下土壤有机碳贮量的变化。研究结果表明：（1）不同土地利用方式下，土壤有机碳含量有明显差异，总的趋势是经济林（板栗林）〉水土保持林〉农田；（2）各种土地利用方式下，土壤有机碳和有机碳密度均随土壤深度增加呈现递减的趋势，但土地利用方式不同，其减少程度不同，农田土壤有机碳含量在土层深度上变化较小；（3）研究区域土壤总碳贮量为41573．67t，土壤碳贮量以经济林（板栗林）最大，达到了46．02％，水土保持林次之，而农田贡献最小，仅占5．43％。分析表明：土地利用方式对陆地生态系统碳贮量有明显影响，通过调整土地利用方式可以增加土地生态系统的碳贮量；经济林虽然人为干扰较为强烈，但由于人为投入较大，土壤碳贮量仍能保持较高的水平。     

不同土地利用方式对岩溶山地土壤团粒结构的影响

研究了 5种利用方式对岩溶山地土壤水稳定性团聚体的影响。结果表明 :>0 .2 5 mm水稳定性团聚体为草坡 >林地 >弃耕地 >果园 >耕地 ;林地、草坡的土壤表层和亚表层水稳定性团聚体以 >2 mm为主 ,而果园、弃耕地、耕地土壤 >2 mm的水稳定性团聚体较小。水稳定性团聚体以及团聚的水稳性均与有机质的含量呈正相关 ,林地、草坡开垦后 ,土壤有机质分解加快或补充减少是土壤团聚体水稳定性下降及数量减少的主要原因。坡耕地退耕后 ,土壤团聚体可得到恢复。     

小兴安岭森林沼泽湿地土地利用变化对土壤活性碳组分的影响

[目的]以小兴安岭森林沼泽为研究对象,研究湿地经过人类活动开垦为农田,和排水造林,以及弃耕地的土壤活性碳组分,为深入了解土壤活性碳组分动态变化及其可能影响全球变暖的机制研究提供科学依据。[方法]选择小兴安岭森林沼泽湿地4种土地利用方式(天然沼泽、排水湿地、弃耕地、农田)为研究对象,在野外调查和室内分析的基础上,对比分析土壤有机碳(SOC)、溶解性有机碳(DOC)、微生物碳(MBC)、易氧化碳(EOC)、轻组有机碳(LFOC)、颗粒有机碳(POC)的含量变化和比例关系,并用相关分析法分析土壤有机碳各活性组分之间的关系。[结果]不同土地利用方式土壤有机碳含量随土层深度增加而降低,总体上,在土壤剖面上,天然沼泽的SOC含量大于其他土地利用方式,其他3种土地利用方式之间差异不显著(p0.05)。不同土地利用方式下土壤活性碳组分(DOC,MBC,EOC,POC,LFOC)含量在垂直分布上均呈现出随土壤深度的增加而降低的趋势,土壤活性碳组分含量顺序总体上呈:天然沼泽排水湿地弃耕地农田。4种土地利用类型土壤DOC占SOC的比例,在垂直剖面上,无明显规律变化。土壤SOC含量与DOC,MBC,EOC,POC,LFOC之间的相关性均达到显著水平(p0.05)。土壤DOC和MBC之间呈显著性正相关(p0.05),LFOC和POC之间呈极显著性正相关(p0.05),EOC与其他活性碳组分相关性均不显著(p0.05)。[结论]土地利用变化会对小兴安岭森林沼泽土壤活性碳组分产生影响,应该合理开发小兴安岭森林沼泽湿地。     

科尔沁地区不同类型沙地土壤水分的时空异质性

应用半干旱区科尔沁沙地2006-2010年5-9月份土壤水分定点观测资料,研究农田、沙质草地和固定沙丘土壤水分的时空变异性。结果表明:2006年5月-2010年9月,(1)农田、沙质草地和固定沙丘土壤水分都在7月份最高;农田7月份土壤水分与5、6月份的差异显著,沙质草地7月份的与8、9月份的差异显著,而固定沙丘7月份的与生长季其他月份的都有显著差异;(2)3个样地土壤水分随年份有逐渐增加的趋势;(3)农田、沙质草地和固定沙丘0-160cm平均土壤含水量分别为20.69%,7.63%,3.61%,农田土壤水分明显高于沙质草地和固定沙丘,而且3种样地间土壤水分差异显著;(4)3个样地土壤水分随土层厚度增加呈"先增加后减少,最后又增加"的趋势;农田0-20cm土壤水分与20-40cm,40-60cm,120-140cm及140-160cm的差异显著;沙质草地0-20cm土壤水分除与140-160cm有显著差异外,与其他土层均无显著差异;固定沙丘土壤水分只有100-120cm与140-160cm的差异显著;(5)研究区降雨的季节分配极不均匀,主要集中在4-10月的生长季,占全年降雨量的92.58%;0～5mm降雨占全年降雨事件的73.29%,但其降雨量只占全年降雨量的25.1%;降雨间隔期以0～10d为主,占全年无降雨期的37.6%;0～10d降雨间隔期出现的频数最高,占全年间隔期频数的86.9%;(6)当土壤水分较高时,其变异性会随着土壤水分的增加而减小,而当土壤水分较低时,其变异性随土壤水分的增加而增加。