黄土丘陵区不同植被群落土壤水分研究

在自然条件最为严酷的黄土高原半干旱丘陵沟壑区,土壤水分是植物生长的主要限制因子,而环境因子对土壤水分的影响是一个综合作用的过程,不同的地理区域其相关的影响差异较大,但就其某一具体地区而言存在着重点尺度和主控因子。对黄土丘陵区纸坊沟流域乔、灌、草植被群落的土壤水分进行了分析研究,结果表明:坡位、坡向、海拔是影响该区域土壤水分含量的主控因子;而植被群落也会影响到土壤水分含量的变化,但不能确定其为主控因子,并且可以说明林龄不是影响该区水分含量的因素。     

半干旱黄土丘陵区不同植被类型的土壤水分特征及其稳定性

[目的]研究5种不同植被类型土壤水分动态特征,为区域内优化配植模式提供理论依据。[方法]以甘肃省定西市半干旱黄土丘陵区5种典型的植被类型为研究对象,使用土壤水分速测仪对2017,2018年0—200 cm土层土壤含水量进行观测,并对不同植被类型土壤水分特征及其稳定性进行分析。[结果]①不同植被类型土壤水分呈现出:山杏×侧柏混交林地(11.24%)退耕苜蓿草地(10.97%)自然荒地(10.66%)退耕林地(9.99%)柠条林地(9.55%)。②5种植被类型在0—200 cm土层依据有序聚类法可分为动态变化层(0—40 cm),利用层(40—100 cm)和弱利用层(100—200 cm)3个层次。在动态变化层(0—40 cm),土壤水分呈现出:自然荒地(14.23%)最高,柠条林地(11.04%)最低;在利用层(40—100 cm):退耕苜蓿草地(12.16%)最高,柠条林地(9.15%)最低;在弱利用层(100—200 cm):自然荒地(10.81%)最高,退耕林地(8.61%)最低。③不同植被类型土壤水分土层稳定性(变异系数)呈现出:退耕林地(19.9%)山杏×侧柏混交林地(21.3%)自然荒地(21.9%)退耕苜蓿草地(22.6%)柠条林地(23.6%)。④不同植被类型土壤水分时间稳定性(变异系数)呈现出:自然荒地(25%)退耕林地(25.2%)山杏×侧柏混交林地(26.5%)柠条林地(27.1%)退耕苜蓿草地(31.9%)。[结论]柠条林地土壤水分含量最低,在土层和时间上不稳定,山杏×侧柏混交林地较其他植被类型土壤水分含量更高,更具有稳定性。     

黄土丘陵区不同植被类型土壤贮水动态变化

水分是黄土高原半干旱地区植物生长与植被建设的主要限制因子,植被是影响土壤水分最活跃的因素之一。通过1982-1991年延安上砭沟流域实际观测的不同植被类型土壤水分资料,分析黄土丘陵区不同植被类型土壤水分的垂直变化规律、季节变化规律和年际变化规律,以及年降水量对土壤水分的影响。得出黄土丘陵区植被类型土壤水分垂直变化规律,在0-100 cm土壤含水率变化从大到小依次为:0-30 cm土层,农田>林地>撂荒地>牧草地>灌木林地;30-50 cm土层,农田>牧草地>灌木林地>林地>撂荒地;50-100 cm,土层牧草地>灌木林地>农田>林地>荒地。     

宁南黄土丘陵区不同植被措施的土壤水分特征

 为阐明宁南黄土丘陵区不同植被措施与土壤水分特征之间的关系,应用离心机法及定水头法分别测定土壤的水分特征曲线及土壤饱和导水率,研究该地区植被措施下土壤的水分特征。结果表明:土壤含水量与土壤水吸力之间的关系符合幂函数θ=aSb,且相关水平达极显著。参数a的大小与不同植被有一定的关系,且呈现出有规律的变化,苜蓿>沙棘>天然草>杏树>柠条>农田。土壤饱和导水率天然草与苜蓿最高,农田最低,沙棘、柠条等灌木林地居中。在同一吸力范围内,苜蓿的含水量最高,沙棘次之,天然草、柠条及杏树含水量基本相同,农田最低。在低吸力段土壤平均含水量为苜蓿>沙棘>农田>天然草>杏树>柠条,但除苜蓿及沙棘外,农田、天然草、杏树及柠条差异不大。在中吸力阶段,平均土壤含水量苜蓿>天然草>杏树,且苜蓿相对较高,随着土壤吸力的增大,土壤含水量差异逐渐缩小。凋萎含水量除苜蓿最大,其次为沙棘和天然草,柠条、杏树次之,农田最低。     

半干旱黄土丘陵区雨季土壤水分动态分析

降水是半干旱黄土丘陵区土壤水分的主要来源,雨季又是该区域降水发生的主要时期,因此对该区域雨季土壤水分进行研究具有一定意义。通过对半干旱黄土丘陵区雨季土壤含水量实施定位监测,对比分析雨季降雨量与近5年不同植被类型土壤含水量的关系,得到如下结论:(1)不同植被类型在雨季的土壤含水量主要受雨季以及雨季前一个月降雨量的影响;(2)雨季各个植被类型30~70 cm的土壤水分含量均较低;(3)干旱年雨季土壤含水量的变异性较普通年份和湿润年份高;表层土壤含水量变异系数最小,土层越深变异系数越高。对不同植被类型下雨季降雨与土壤水分相关关系的研究,旨在为今后该区域退耕地营林造林中的植被选取、低效林改造以及植被恢复重建提供理论依据。     

晋西北黄土丘陵区小叶锦鸡儿人工灌丛土壤水分动态研究

土壤水分是黄土丘陵区植被成活与正常生长的关键因素。对黄土丘陵区不同生长年限小叶锦鸡儿灌丛及其撂荒地土壤水分的动态监测表明,随种植年限延长,小叶锦鸡儿灌丛下土壤水分含量呈持续下降趋势,40年灌丛下土壤含水量明显低于20年和10年的小叶锦鸡儿灌丛,且所有种植年限的灌丛土壤含水量均低于撂荒地。从周年内土壤水分季节变化看,整体呈下降趋势,4~6月不断降低,6~7月达到最低值,8~10月逐渐回升。对0~200cm土体剖面土壤水分分布研究表明,随种植年限增加,小叶锦鸡儿灌丛各深度土层土壤含水量呈递减趋势,在40~80cm土层随种植年限增加土壤含水量减少幅度明显。整个生长季各年限灌丛的土壤水分循环水平不高,40年灌丛只有4.63%,与撂荒地比较相差2.92%,而各年限灌丛土壤水分表观平衡均表现为亏缺状态。表明目前黄土丘陵区人工种植的小叶锦鸡儿灌丛土壤水分环境不容乐观,长期处于水分胁迫状态,不利于其生存生长,存在灌丛衰退甚至死亡的风险。     

黄土丘陵区不同植被土壤水分的分异性特征

为定量研究半干旱黄土丘陵区不同植被深层土壤水分的时空分异性特征,选择晋西北岢岚县为目标研究区域,对撂荒地、柠条林、小叶杨林3种林型4—7月份0—600cm深度剖面土壤水分的时空异质性特征进行了分析。研究结果表明:(1)3种植被4个月份内土壤含水量变化范围在3.34%~17.19%之间。在0—200cm深度土壤含水量变化没有明显规律,在200—600cm深度土层范围内,撂荒地、柠条林土壤含水量分别有升高和轻缓降低趋势,小叶杨林有先轻缓降低再轻缓升高趋势。(2)土壤含水量在4个月份间均存在显著性差异(p0.01),不同月份不同植被类型土壤含水量总体分布差异性也都不同。(3)土壤含水量变异系数值大多集中在0~30%之间,个别土层深度变异系数值超过50%,表明土壤水含量总体上具有结构稳定性,但存在局部较强变异特征。     

晋北黄土丘陵区不同人工植被对水土流失和土壤水分含量的影响

以设在山西省阳高县的大型径流观测场为依托,研究晋北黄土丘陵区不同人工植被对水土流失和土壤水分含量的影响。结果表明,柠条、沙棘、油松植被能有效控制水土流失,蓄水能力为84.8%～95.9%,保土能力为95.2%～99.7%;植被生长的第3年和第4年,荒坡区和苜蓿区的蓄水保土能力急剧增强,第4年蓄水能力分别达82.8%和91.2%,保土能力达97.0%和98.0%;不同植被区4-9月土壤水分变异系数为7.0%～19.1%,其中油松区变异系数最大,其次为沙棘、苜蓿和柠条区,荒坡区和裸坡区变异较小,不同植被区土壤水分亏缺率为23.98%～52.66%,亏缺顺序为柠条区>苜蓿区>油松区>沙棘区>荒坡区>裸坡区。可见,植被提高了土壤水分的变异及亏缺程度。     

黄土丘陵区不同林地土壤水分动态变化

研究黄土丘陵区不同林地的土壤水分变化,对于改善黄土高原生态环境建设有着重要的意义。采用定点监测的方法,对陕西省吴起县不同林地土壤水分动态变化进行了研究。结果表明:不同林地在生长季中土壤蓄水量具有显著差异,其顺序为:沙棘林>河北杨林>油松林>山杏林;林地的土壤蓄水量变化具有明显的季节性,根据生长季内土壤蓄水量的变化,可以将土壤水分变化分为3个时期:土壤水分恢复期、土壤水分消耗期、土壤水分补充期;各林地0-200 cm土层土壤水分变异系数从小到大为:山杏林>河北杨林>沙棘林>油松林;在雨水入渗、蒸发、蒸散的共同作用下山杏林地在0-60 cm土层含水量的变化明显大于其它林地。研究结果揭示了不同林种对土壤水分消耗和补给的影响,为当地造林结构配置和植被恢复与重建工作提供一定参考依据。     

大连市丘陵区不同植被类型下土壤水分与养分状况

研究了大连市石门山丘陵区灌木丛、针叶林和阔叶林三种不同植被类型条件下的浅层土壤水分和养分状况。结果表明:土壤含水率变化在10%～20%之间,阔叶林样地土壤含水率全年波动较大,灌木丛样地次之,针叶林最为稳定。土壤养分含量的变化除速效磷表现为灌木丛阔叶林针叶林外,有机质、速效钾、硝态氮和铵态氮都表现为阔叶林灌木丛针叶林。从空间角度来看,各样地山顶、山腰和山底土壤水分和养分变化不尽相同,但各自差别并不明显。不同植被类型对土壤养分含量存在显著影响,其变化基本符合随植被演替阶段提高而升高的规律。总的来看,植被恢复对土壤质量有着明显的改善作用。     

晋西北不同植被类型土壤水分时空变化特征

[目的]对晋西北黄土丘陵区不同植被类型不同季节土壤水分的动态进行研究,为今后该区域植被建设过程中选择适宜的树种提供理论依据。[方法]以山西省岢岚县西北黄土丘陵区不同类型植被和撂荒地为研究对象,以当地3类有代表性的植被(乔木类小叶杨林、灌木类沙棘林及撂荒地)为研究对象,系统地对旱季(4月)和雨季(9月)不同植被剖面土壤水分含量动态变化规律进行分析。[结果]各林地旱、雨季的土壤水分含量9月均明显大于4月,从土壤表层到600cm深处呈现出先增加后减少再增加的变化趋势;而干燥化程度由强到弱依次表现为:小叶杨>沙棘>撂荒地;将3种不同植被类型在0—600cm深度的土壤水分利用情况分为3个层次:土壤水分的微弱利用层、利用层(过渡层)和稳定层(调节层)。[结论]晋西北黄土丘陵区在恢复重建植被的过程中,要调整土地利用利用结构,改善乔木、灌木和草的比例,实现植被的多样化,建立合理类型的混交林和复层林,分配好种群密度,构建一个相对平衡的植物群落,保证植物耗水和环境供水处于平稳的状态。     

黄土丘陵沟壑区不同土地利用方式的土壤水分效应

采用定位监测法,对黄土丘陵沟壑区的延安燕沟不同土地利用方式下土壤水分动态变化规律进行了系统分析。结果表明,在2002年降雨前期较多后期较少的情况下,土壤水分4—10月间呈现总体下降趋势,降雨对土壤水分的补偿效应明显不足;不同植被下土壤水分季节变化存在明显差异,苹果园和退耕坡地土壤水分衰减幅度小,林灌草地则水分逐渐减小,变化幅度较大;植被对土壤水分的差异性利用使得土壤平均水分含量以及水分剖面分层均存在差异。各层土壤水分变异系数的垂直变化也因植被类型的不同而存在差异。除浅层0—10 cm外,不同层次土壤水分变化趋势较缓和,较一致。土壤含水量逐月下降,个别月份水分略有升高,说明降雨对土壤水分的补偿作用在该降雨年型下表现微弱。     

植被类型对黄土丘陵区土壤碳氮磷化学计量特征的季节变异

为探讨植被类型及生长季阶段对土壤碳氮磷生态化学计量特征的影响,揭示黄土丘陵区陆地生态系统养分限制及循环规律。以黄土丘陵区典型荒草地（Grassland）、苜蓿（Medicago Sativa）地、沙棘（Hippophae rhamnoides）灌木地、文冠果（Xanthoceras sorbifolium）林地、云杉（Picea asperata）林地为研究对象,分析其0—60 cm土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）含量及化学计量比特征在植被类型间及生长季阶段内的差异。结果表明：（1）全生长季下乔木林地土壤SOC、TN、TP含量不同程度地显著高于灌草地0.7%~39.7%（P<0.05）,且各植被类型土壤SOC、TN含量均随植被生长而逐渐降低,土壤TP含量在生长季末期有一定的储集;（2）全生长季下5种植被类型土壤化学计量比（C：N、C：P、N：P）均值分别为24.70,77.56,4.26,其C：N、C：P均较全国平均值（12.3,61.0）偏大,而N：P较全国平均值（5.2）小;且该区灌木地土壤化学计量比与荒草地间均存在显著性差异,而乔木林地间土壤化学计量比及草地间土壤C：P、N：P间均无显著性差异;（3）土壤C：N在时间上具有较好的稳定性,同时各植被类型土壤化学计量比在生长季阶段间均表现为生长季旺期>生长季初期>生长季末期,但植被在生长季旺期下N：P （6.37）及生长季末期下C：P （40.84）与全生长季和全国均值的比较趋势相反。植被类型及生长季阶段对土壤养分及化学计量比特征均有一定的影响,同时黄土丘陵区植被生长受土壤N、P养分限制程度为N > P,因此应根据植被类型及生长阶段实际情况,合理施加氮磷肥,进而有助于土壤养分存留,加快生态修复进程。     

黄土丘陵区典型植被类型草本层生态学特性与环境解释

在野外调查的基础上研究黄土丘陵区4种典型植被类型（达乌里胡枝子群落、白羊草群落、人工刺槐林、人工柠条林）草本层生态学特性,通过室内土壤养分和水分含量测定分析群落间环境因子的差异,并对群生态学指标和环境因子进行相关分析。研究结果表明:（1）豆科、禾本科、菊科植物重要值在4种群落中均很高,群落间各科物种重要值差异显著。（2）群落物种多样性表现为:人工刺槐林 > 人工柠条林 > 达乌里胡枝子群落 > 白羊草群落;群落盖度表现为人工刺槐林 > 白羊草群落 > 达乌里胡枝子群落 > 人工柠条林;草本群落地上生物量表现为:白羊草群落 > 人工刺槐林 > 达乌里胡枝子群落 > 人工柠条林。（3）土壤有机质、全氮、速效氮和速效钾含量表现为:工刺槐林 > 白羊草群落 > 达乌里胡枝子群落 > 人工刺槐林,达乌里胡枝子群落和白羊草群落土壤全磷、速效磷含量较高。（4）土壤水分含量表现为:白羊草群落（8.43%） > 达乌里胡枝子群落（7.60%） > 人工柠条林（6.43%） > 人工刺槐林（5.85%）。（5）群落盖度、草本群落地上生物量与土壤养分指标正相关,物种多样性与土壤养分的关系相对复杂;群落盖度及物种多样性均与土壤水分含量负相关,草本群落地上生物量与土壤水分含量相关性不显著。     

黄土丘陵缓坡风沙区不同土地利用类型土壤水分变化特征

为研究黄土丘陵缓坡风沙区不同土地利用类型下的土壤水分变化规律,采用时域反射仪TDR在山西省五寨县分别对玉米农地、柠条林地、苜蓿草地0-100 cm土层进行连续3年的土壤水分观测,掌握不同土地利用类型土壤含水量的季节变化规律和垂直分布特征。结果表明:(1)农林草地土壤水分随时间的变化曲线基本呈M形分布,三者季节变化规律相似,但土壤含水量差异达到极显著水平(P<0.01),表现为苜蓿草地>柠条林地>玉米农地;(2)玉米农地与柠条林地土壤含水量随土层深度的增加呈S形分布,苜蓿草地的变化趋势与两者完全相反,玉米农地仅土壤表层0-20 cm含水量与降水存在显著相关性,柠条林地和苜蓿草地0-60 cm土壤含水量均与降水显著相关;(3)土壤含水量具有明显的垂直分布特征,在0-100 cm土层层中,随着土层深度的增加,玉米农地CV先逐渐降低后保持稳定,柠条林地CV始终持续降低,苜蓿草地CV先呈现波动变化后明显降低,三者整体表现为表层土壤含水量变异系数大于深层;(4)0-100 cm范围内,玉米农地的土壤层自上而下依次可划分为速变层、活跃层2个层次,柠条林地和苜蓿草地的土壤层划分为速变层、活跃层和次活跃层3个层次。本研究结果表明林地和草地在涵养土壤水分方面优于农田,林地和草地为黄土丘陵缓坡风沙区适宜的土地利用方式,为该区域土壤水分管理及水土资源的合理开发利用提供理论依据。     

土壤水分对黄土丘陵区演替序列种种间竞争的影响

种间竞争是不同物种为争夺资源发生的相互关系,对群落植被演替、恢复有重要意义。同时水分是黄土丘陵区植物生长的限制因素,该区多物种种间水资源竞争研究较少,为此选取该区6种演替序列种,采用种对试验法研究其对土壤水分变化的竞争响应。结果表明:(1)除狗尾草外,其他5种植物的生长指标和土壤水分变化趋势基本一致,地下部分变化程度大于地上部分。不同植物最适水分条件不同。(2)单位竞争能力与总竞争能力相似地反映植物种间竞争状况。狗尾草和白羊草在中高水竞争力均高于同组的猪毛蒿、达乌里胡枝子,低水反之。铁杆蒿随着水分减少,竞争力低于茭蒿。受水分胁迫时,达乌里胡枝子、白羊草的竞争力茭蒿、铁杆蒿猪毛蒿、狗尾草,即演替后期种竞争能力演替中期演替初期,符合演替生态位理论。竞争的不对称随着环境生产力的增加而降低。随着演替中土壤水分的减少,物种耐水分胁迫的能力逐渐增强,从而促使演替的继续。