喀斯特地区植被恢复过程中土壤渗透性能及其影响因素

采用空间代替时间的方法,选取喀斯特地区大湾小流域不同植被恢复阶段样地和不同经果幼林样地,以烤烟坡耕地和柳杉人工林作为对照,研究喀斯特地区植被恢复过程中的土壤渗透性能及其影响因素。结果表明:1)土壤渗透性能由高到低的顺序为李树+金银花>刺梨+猕猴桃>李树+刺梨>枣树+玉米,乔木疏林>灌木林>灌草>乔灌过渡林>草坡>柳杉人工林;2)烤烟坡耕地土壤平均入渗速率与稳定入渗速率均次于乔木疏林地,烤烟坡耕地土壤入渗性能较好;3)考斯恰柯夫方程是比较适宜于描述喀斯特地区植被恢复阶段土壤入渗特征的模型;Philip模型和Horton模型对经果幼林的土壤渗透性能模拟效果较好,Horton模型的初始入渗速率和稳定入渗速率与实测值较为接近,适宜于描述喀斯特地区的土壤入渗过程;4)土壤的渗透性能与>0.05 mm砂粒质量含量呈显著正相关关系(P<0.05),与0.05～0.001 mm粉粒质量含量呈极显著负相关关系(P<0.01);土壤渗透性能的影响因素主要是土壤>0.05 mm砂粒质量含量和0.05～0.001 mm粉粒质量含量。     

喀斯特地区裸坡面土壤侵蚀的人工模拟降雨试验研究北大核心CSCD

通过人工模拟喀斯特裸坡面微地貌特征和地下喀斯特裂隙构造,结合人工模拟降雨实验,研究不同基岩裸露率、不同降雨强度、不同地下孔裂隙度以及降雨历时对土壤侵蚀的影响。结果表明:(1)地表、地下孔裂隙流量均随雨强的增大而增大,地表累积悬移质和推移质流失量,地下累积悬移质流失量均随雨强的增大总体呈增大的变化规律;(2)总体上地表径流随基岩裸露率的增大先增大后减小,地下孔裂隙流随基岩裸露率的增大先减小后增大;地表累积推移质和悬移质流失量随基岩裸露率的增大总体呈增大趋势,地下孔裂隙流的累积悬移质流失量随基岩裸露率的增大总体呈减小的变化规律;(3)降雨历时和地表径流呈正相关的关系,而和地下孔裂隙流则呈负相关的关系;地表的推移质和悬移质产沙量,地下孔裂隙的产沙量随降雨历时总体呈下降趋势;(4)地表产流产沙随地下孔裂隙度增大而减小,而地下产流产沙则相反;(5)土壤侵蚀和各因子间相关程度为雨强>降雨历时>地下孔裂隙度>基岩裸露率。     

不同农业耕作措施下坡耕地填洼量特征与变化

洼地蓄水是坡耕地重要的水文要素,由于它与坡耕地产流、土壤入渗能力有关,故也是坡面水土流失研究的重要对象之一。为了进一步认识坡耕地洼地蓄水作用,该研究通过人工模拟降雨试验方法,对3种常用农业耕作措施(人工锄耕、人工掏挖、等高耕作)条件下地表填洼量特征与变化进行了深入研究,以平整坡面为对照措施。研究结果表明,实施农业耕作措施的粗糙坡面平均填洼量较平整坡面提高4~13倍,洼地蓄水量依次为等高耕作人工掏挖人工锄耕平整坡面;坡度对填洼量具有重要影响,洼地蓄水量随着坡度的变化可以用幂函数关系表达(R~20.70)。对于粗糙坡面,当坡度从15°增大到25°过程中,洼地蓄水量逐渐趋于稳定,受坡度的影响变小;在耕作坡面上,由于降雨侵蚀造成地表微地形变化,地表糙度减小,洼地蓄水量减小,地表填洼量变化可以通过地表糙度变化进行计算。     

喀斯特坡耕地产流特征及影响因素

选取我国西南喀斯特地区作为研究区域,以黄壤为试验土壤,通过人工降雨模拟喀斯特坡耕地坡面产流过程,探索其特征及影响因素。结果表明:(1)地表径流与降雨强度的变化呈极显著正相关关系,与地下孔(裂)隙度、岩石裸露率的变化均呈负相关;地下孔(裂)隙流与降雨强度、地下孔(裂)隙度及岩石裸露率的变化均呈正相关,但其相关性均较弱。随着坡度的增大,地表产流量呈先增大后减小,而地下孔(裂)隙流则表现为持续减小。(2)岩石裸露率、降雨强度、坡度和地下孔(裂)隙度等因子对地表径流的影响程度依次是降雨强度>坡度>地下孔(裂)隙度>岩石裸露率,其对地下径流的影响程度依次是坡度>降雨强度>地下孔(裂)隙度>岩石裸露率。(3)地表径流率随时间的变化总体特征为先迅速增大,然后缓慢减小,最后在50～60min以后趋于稳定,地下径流率总体呈现出随降雨历时增长而减小的趋势,但不同变化因素水平下地表及地下径流率随时间的变化差异都较大。     

茅台水源功能区不同植被类型生物量及土壤碳密度研究

为了解贵州茅台水源功能区不同森林植被类型固碳释氧效益,采用野外观测和室内试验相结合的方法,对该区域针叶林、阔叶林和针阔混交林等森林植被的生长状况、林地土壤有机碳和容重等指标进行了测定,并根据蓄积量和生物量之间的关系,对茅台水源功能区不同森林类型的生态系统固碳释氧功能进行分析。结果表明:(1)不同植被类型林木平均生物量存在一定的差异:针叶林(25.94 t/hm2)针阔混交林(23.47 t/hm2)阔叶林(21.77 t/hm2)撑绿竹林(7.62 t/hm2)灌丛(7.54 t/hm2)灌草丛(3.59 t/hm2);(2)不同植被类型土壤碳密度表现为:针阔混交林(11.65 t/hm2)撑绿竹林(9.70 t/hm2)灌草丛(5.97 t/hm2)阔叶林(5.68 t/hm2)灌丛(5.46 t/hm2)针叶林(5.07 t/hm2);(3)不同植被类型固碳释氧效益表现为:针叶林针阔混交林阔叶林撑绿竹林灌丛灌草丛。本研究较为准确地测定了茅台水源功能区不同植被类型固碳释氧效益,为维持该区域森林生态系统碳平衡提供了一定的数据参考。     

黄土丘陵区封禁对土壤活性有机碳与碳库管理指数的影响

采用时空互代法,以典型侵蚀环境纸坊沟流域不同封禁年限的狼牙刺群落和杂灌群落为研究对象,选取放牧地和天然次生林为参照,分析了植被恢复过程中土壤有机碳(TOC)、活性有机碳(LOC)、非活性有机碳(NLOC)及碳库管理指数的演变特征.结果表明,封禁后土壤碳库各组分含量和管理指数随封禁年限的延长变化显著,阳坡随封禁年限增加TOC、LOC和NLOC逐渐增加,25 a时较对照放牧地增加到110%、336%和120%,仅为侧柏林的39 %、37 %、57%和24%,显著高于天然狼牙刺群落;阴坡封禁5 a后各组分较封禁前显著增加,随后逐渐增加,15 a后增幅减缓,封禁25 a后TOC、LOC和NLOC较封禁前分别增加为200%、326%和105 %,但明显低于天然杂灌丛群落和辽东栎林.相同封禁年限阴坡土壤碳库各组分含量要显著高于阳坡.不论阳坡还是阴坡,碳库指数和碳库管理指数随封禁年限逐渐增加,25 a阳坡较放牧地增加5.87倍,是天然狼牙刺群落的2.73倍,为侧柏林的93%;阴坡较放牧地增长6.25倍,高出天然杂灌丛和辽东栎林63%和48%.表明放牧地封禁后,土壤管理经营更趋于健康科学,阴坡因为水分条件改善作用更加明显.相关性分析说明有机碳、活性有机碳、非活性有机碳、碳库指数、碳库管理指数与土壤主要肥力因子相关性显著,可以作为反映生态恢复过程土壤质量演变的指标.     

黄土丘陵区人工刺槐林土壤活性有机碳与碳库管理指数演变

 【目的】土壤碳库管理指数是表征土壤碳变化的重要量化指标,研究黄土丘陵区人工刺槐林土壤活性有机碳与碳库管理指数的变化过程对认识该地区生态恢复过程中土壤质量的演变及其效果评价具有重要意义。【方法】采用时空互代法,以典型侵蚀环境纸坊沟流域生态恢复过程中不同年限的人工刺槐林为研究对象,选取坡耕地和天然侧柏林为参照,分析了植被恢复过程中土壤有机碳（TOC）、活性有机碳（LOC）、非活性有机碳（NLOC）及碳库管理指数（CPMI）的演变特征,并运用相关和回归分析方法对生态恢复过程中碳库各组分和恢复年限进行拟合。【结果】营造刺槐林可以显著增加土壤碳库各组分含量,并随恢复年限呈显著线性关系,50 a时TOC、LOC、NLOC和碳库指数（CPI）分别较坡耕地增加271%、174%、467%和271%,其中NLOC增加速率略高于LOC,表明植被恢复增加的土壤碳素绝大多数以非活性形态贮存起来,而为了满足生物生长所必须的活性物质来源,土壤碳库必须维持一定的活度状态来满足碳素的动态转化平衡,碳库管理指数在营造刺槐林初期显著降低,随后先增加后降低,与刺槐林生长特性密切相关;但与天然林相比差距仍然较大,恢复50 a时TOC、LOC和NLOC仅为侧柏林的49%、34%和61%。【结论】侵蚀环境下的坡耕地由于人为干扰,土壤碳库含量偏低,并处于高速低效率物质转化过程中,人工刺槐林促进生态恢复可以依靠生物的自肥作用增加土壤碳库各组分含量,但要恢复到破坏前该地区顶级群落时的水平,还需要一个漫长的阶段,这个阶段可能需要上百年的时间。     

石漠化山区露石岩面流对岩-土界面土壤氮磷淋溶与输入作用的研究

基岩出露的石漠化区露石岩面在承接降水（含穿透雨）后易形成岩面流，并携带岩面有机或无机物质输送至岩周土壤中，对岩-土界面土壤养分变化具有重要影响。为探明岩面流对岩-土界面土壤氮磷的淋溶与输入影响，选取基岩明显出露的休耕地（1年岩面流作用）、退耕灌草地（5年岩面流作用）和坡耕地（无/少岩面流作用）3种样地，并分别选择外凸、平直和内凹3种特殊的岩面形状，研究了距岩面不同水平距离及土层的岩-土界面及非岩-土界面土壤的全氮和全磷变化特征。结果表明：岩面流对0～10 cm表层岩-土界面土壤氮磷产生输入或淋溶作用，对10～20 cm层岩-土界面土壤氮磷作用不明显。不同岩面形状形成的岩面流对岩-土界面土壤氮磷的淋溶与输入作用强度依次为：内凹型>平直型>外凸型。其中，在1年岩面流作用的休耕地中，内凹型岩面形成的岩面流对岩-土界面土壤氮素的影响主要表现为淋溶，而平直型和外凸型岩面表现为输入作用；不同形状岩面流对岩-土界面土壤磷素的影响均表现为淋溶。然而，在植被生长较好的退耕灌草地中，5年岩面流作用下不同形状岩面流对岩-土界面土壤氮磷的影响主要表现为输入。研究结果可为深入认识出露岩石对喀斯特生态系统土壤特性的影响提供科学依据。