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。     

黄土丘陵区小叶杨林地土壤水分过耗动态

针对黄土丘陵区土壤水分不足,小叶杨林生长发育不良的特点,进行了长期定位监测。结果表明,在黄土丘陵区小叶杨的生长影响因子较多,其主要影响因子是土壤水分不足和大气干燥抑制了树木的快速生长与正常发育,这一特点在黄土丘陵区的坡面林地上更加明显。在丰水年小叶杨林地土壤贮水量与荒山相比减少28～101.91mm;平水年土壤贮水量与荒山相比减少41.2～66.6mm;干旱年土壤贮水量与荒山相比减少37.9～57.3mm。生长在峁顶的小叶杨林0～500cm土壤贮水量亏缺为302～612.2mm;生长在山坡中部的小叶杨林土壤贮水量亏缺为394.4～588.6mm;生长在山坡下部的小叶杨林土壤贮水量亏缺为346.6～574.3mm。从小叶杨林地土壤水分的变化和干层的形成看,4～16年生小叶杨林地土壤干层的分布深度平均在80～350cm,干层厚度为270cm,土壤含水量平均不足5.0%,远低于凋萎湿度,所以,从目前黄土丘陵区小叶杨林地土壤水分的变化来看,仅能维持其生命,要想获得较高的生态和经济效益,必须采取工程整地等措施,发展集流林业。     

黄土丘陵区刺槐生长及林地土壤水分动态规律研究

通过分析长历时黄土丘陵区人工刺槐林的单木生长和土壤水分动态变化,研究了黄土丘陵区刺槐生长和林地土壤水分动态规律。结果表明：在黄土丘陵区人工刺槐总体上可分为三个阶段,其生长量具有慢一快一慢的生长节律,而在其生长的第三阶段又有生长量的小幅波动回升。而随着刺槐生长状况的变化,刺槐林深层(5～8m)土壤水分含量也出现相应的上下波动,表明刺槐生长状况由刺槐林下的土壤水分状况所决定。此外还探讨了黄土丘陵区人工林土壤水分低湿层恢复的可能性。     

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。     

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。     

MATLAB及其在黄土丘陵区土壤水分研究中的应用

介绍了ＭＡＴＬＡＢ及其有关功能,并利用ＭＡＴＬＡＢ对宜川黄土兵陵区的空旷地、采伐地和油松林地３类不同地表植被土壤水分长期观测数据进行综合分析研究。结果表明,油松林地土壤水分含量在土层深度４０－６００ｃｍ是三者中最低的,其主要用水层在４０－６００ｃｍ之间,采伐地土壤水分在０－４００ｃｍ一般高于空旷地,４００－６００ｃｍ低于空旷地,空旷地地表土壤水分是三者中最低的。     

晋西北黄土丘陵区人工林地土壤水分亏缺评价

[目的]定量评价半干旱黄土丘陵区人工林地土壤水分亏缺现象,为科学指导该区域合理配置植被和生态恢复建设提供理论依据。[方法]以地处晋西北的五寨县为目标研究区域,通过构建土壤水分亏缺定量评价模型,对柠条林(Caragana korshinskii)、小叶杨林(Populus simonii)、油松林(Pinus tabuliformis)土壤水分相对亏缺指数和样地土壤水分相对亏缺指数进行计算。[结果]3种人工林地均有不同程度的土壤水分相对亏缺现象,小叶杨林和柠条林在0—200cm有轻微土壤水分亏缺,小叶杨林在200—600cm深度内没有土壤水分亏缺,柠条林在200cm深度以下土壤水分亏缺值随土层深度增加而升高;油松林在0—200cm土层深度内,土壤水分亏缺严重,在200cm深度以下土壤水分亏缺值随土层深度增加而有所降低;3种林地的样地土壤水分相对亏缺指数分别为0.16,-0.12和0.31,油松林的土壤水分亏缺程度高于另外2种林地;3种人工林地均有不同程度的干层分布,以轻度和中度干层为主,油松林在浅层土壤有重度土壤干层发育。[结论]晋西北黄土丘陵区3种人工林地中,油松林土壤水分亏缺最为严重。     

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。     

黄土丘陵区不同植被类型枯落物持水效能研究

选择陕北绥德县王茂沟流域5种不同退耕还林植物枯落物进行浸水试验,对其枯落物蓄积量、持水量与吸水速率进行了分析。结果表明:(1)5种植被类型枯落物贮量大小排序为苹果林油松林白羊草草地杏树林榆树林;枯落物层厚度与枯落物贮量存在对数关系:y=4.55ln(x)-8.74(R2=0.8);枯落物层贮量与枯落物水储量存在指数关系y=0.69e0.22x(R2=0.7);(2)枯落物层的最大持水量变化范围为1.57~5.79mm,有效拦蓄量变化范围为0.89~3.02mm,枯落物有效拦量表现为苹果林油松林白羊草草地榆树林杏树林;(3)不同植被枯落物吸水速率随时间的变化过程较为相似,在2h内吸水速率呈直线下降,24h各植被枯落物吸水速率基本为0,达到最大持水量。对不同植被类型枯落物持水效能的研究,可以为解决黄土高原生态水资源短缺及水土流失治理提供理论基础及科技支撑。     

黄土丘陵区不同植被类型下土壤水分动态

[目的]探讨黄土丘陵区不同植被类型对土壤水环境分异规律的影响。[方法]以陕西省延安市燕沟鸡蛋卯小流域1997年退耕建造的样板坡面为对象,于2009年4—10月对其西坡面,自坡顶向下分布的7种植被类型(苹果园、刺槐林、沙棘灌丛、柠条林、紫穗槐灌丛、荒草地、农地(谷子)),采用土钻法每月中旬监测。[结果]生长季(4—10月)0—200cm深度平均土壤含水量大小呈现:紫穗槐灌丛荒草地农地(谷子)刺槐林柠条林沙棘灌丛苹果园。不同植被类型下土壤水分垂直剖面分布有较大差异,在浅层(0—40cm),恢复时段的紫穗槐灌丛、刺槐林下土壤含水量一般高于荒草地,沙棘灌丛、农地(谷子)、苹果园土壤含水量低于荒草地;在中层(40—120cm),荒草地土壤含水量最高,苹果园含水量最低,乔灌林地居中;在深层(120—400cm),只有紫穗槐灌丛、农地(谷子)土壤含水量高于荒草地,其他乔灌林地、苹果园含水量较低。[结论]延安地区植被恢复的乔灌林土壤含水量以紫穗槐灌丛偏高,柠条林、刺槐林、沙棘灌丛对深层土壤水分消耗较大,不利于土壤水环境及其永续利用。     

黄土丘陵半干旱区典型人工林土壤水分特征

在黄土丘陵区选取不同林龄典型人工乔木林刺槐,灌木林沙棘、柠条,并以经过30 a多自然演替形成的荒坡草地作为对照,研究了人工林地土壤水分特点.结果表明,(1)人工林地总体持水能力较差,不同类型林地土壤持水能力顺序:刺槐林>沙棘林>柠条林,随着林分的生长,土壤持水能力均有增强的趋势;(2)土壤的导水能力随着林龄的增加有明显提高,林龄较接近时,刺槐林较沙棘林和柠条林饱和导水率大;(3)随着林分生长,林地土壤饱和含水量值增大,林地蓄水能力增强;(4)与荒坡对照相比,人工林改善土壤持水、导水能力的效果不一定有生态系统自我修复作用形成的植被群落好.     

黄土丘陵沟壑区不同植物群落的土壤养分及其化学计量特征

[目的]对黄土丘陵沟壑区不同群落土壤养分及化学计量进行研究,为该区的植被恢复提供一定的理论依据。[方法]测定土壤的有机碳、全氮、全磷含量,计算C∶N,C∶P,N∶P,进行差异显著性检验。[结果]研究区土壤有机碳和全氮含量属于6级,全磷含量属于4级,均为养分含量较低的级别;0—10cm土层土壤养分含量大于10—20cm土层;不同群落之间P含量差异不显著,柠条群落的C,N含量最高,铁杆蒿群落的C,N含量最低;柠条群落C∶N与其他群落(铁杆蒿群落除外)差异不显著,C∶N保持相对稳定;铁杆蒿群落和刺槐群落的C∶P较低,土壤P的有效性较高。[结论]不同群落的生物量和盖度等特征不同,导致土壤养分有所差异;不同群落对土壤C,N,P的补充和吸收利用能力不同,导致化学计量特征有所不同。     

黄土高原水土保持措施对土壤水分的影响

土壤水是重要的生态水源和水文要素之一,它与黄土区生态环境建设关系密切.水土保持措施是人类对土壤流失区下垫面性质的综合改造,这种改造会影响土壤水分的静态分布和动态过程.在黄土高原地区,水土保持坡面工程措施能有效地提高土壤含水量.人工林草植被使土壤含水量降低,甚至造成人为干层.天然植被与人工植被对土壤含水量的影响相反,这是黄土高原植被营造及规划中应关注的问题.     

黄土丘陵林区开垦地土壤抗冲性的时间变化研究

以黄土丘陵林区 10a径流泥沙观测资料为基础 ,进行土壤抗冲试验 ,分析了林地及其开垦后不同年限土壤的抗冲性能。结果表明 ,林地具有很强的抗冲性能 ,一旦被开垦后 ,随侵蚀年限的增长 ,土壤的抗冲性呈减弱趋势 ,在 3L/min流量下 ,土壤冲刷量从侵蚀 1a的 4.0 1g/L增大到侵蚀 10a的 2 5 .5 1g/L ,加剧了土壤侵蚀发展。相关分析表明 ,土壤的抗剪强度对抗冲性影响最大 ,其次为水稳性团粒和有机质含量。因此 ,退耕还林、恢复和重建植被 ,改善土壤侵蚀环境 ,提高土壤抗冲性 ,能有效地防治土壤侵蚀。     

黄土半干旱区不同土壤水分条件下刺槐蒸腾速率的研究

2004年夏在山西方山北京林业大学试验基地,采用L I-1600稳态气孔仪,对不同土壤水分条件下盆栽刺槐的生理指标进行了观测。比较分析了不同水势梯度下、不同时间段刺槐蒸腾耗水速率的变化规律,结果表明:刺槐的蒸腾速率tη(μg/(s.cm2))与生理辐射强度I(μm ol/(s.m2))成幂函数关系;蒸腾速率tη(μg/s.cm2))、气孔阻力Rs/(s.cm2)和土壤体积含水量(W%)之间存在着密切的关系;蒸腾速率一般随光强的增强和土壤水分的提高而增大,刺槐蒸腾速率与土壤水分含量的相关系数平均可达0.882 5。通过研究不同土壤水分条件下刺槐蒸腾速率的差异,提出了刺槐水分利用效率的合理供水范围在10%~15%之间,为干旱半干旱地区提高林木的水分利用效率提供了理论依据。     

黄土高原地区水土保持科学研究的重点领域

针对黄土高原地区生态建设的需求与水土保持科学研究现状,分析了黄土高原水土保持科学研究的成就与发展趋势,提出该区未来需加强土壤侵蚀过程、机制及侵蚀模型、植被恢复的潜力及调控、大尺度土壤侵蚀及水土保持的格局与规律、水土流失及治理的环境效应评价理论与模型、水土流失治理的生态服务功能评价和不同尺度水土保持与生态建设模式研究等重点研究领域。     

黄土丘陵区近自然水土保持复式技术研究

该项目应用近自然修复理论，以解决梯田地埂重力侵蚀、道路水土流失、防护林树种单一和功能退化、人工草场二次垦殖、经济林水保效益差等目前水土保持存在的主要技术问题为突破口，把山区土地划分为“经济开发地”和“环境保护地”两大类型进行接近自然的复式配置，设计出“地埂接近自然休止角的农果草梯田复式生态经济技术系统、适土适树复式防护林技术系统、林(果)草水相结合防止生产道路侵蚀与集水窖灌的复式道路技术系统”进行了6年试验示范，得出适合黄土丘陵区的近自然水土保持技术体系模型，为黄土丘陵区治理水土流失和山川秀美建设提供了技术样板。     

黄土残塬沟壑区刺槐林枯落物水源涵养功能综合评价

为了对黄土残塬沟壑区刺槐林枯落物水源涵养功能综合评价,并提供以功能导向型的林分改造理论依据。于2017年7—8月在山西省吉县蔡家川流域选取475,900,1 575,1 850,2 525株/hm~2不同密度的刺槐林为研究对象,采用坐标综合评定法对不同密度刺槐林分枯落物层水源涵养功能进行综合评价。结果表明,5种林分密度梯度中,当林分密度为1 575株/hm~2时,刺槐林枯落物层能充分发挥其水源涵养功能,而林分密度过高(2 525株/hm~2)或者过低(475株/hm~2)枯落物发挥水源涵养功能的能力均急剧减弱。为了使刺槐林枯落物水源涵养功能正常发挥,其林分密度应控制为1 500株/hm~2。建议现有林分改造中,宜将刺槐林向该密度进行调控。