江西九连山常绿阔叶林下土壤的物理性质、水分状况及水源涵养能力的初步研究

我们在江西省九连山自然保护区对山地常绿阔叶林下的土壤进行了土壤物理性质和土壤水分季节动态的测定(一年连续),并据此对其水源涵养能力进行了初步分析。这种土壤具有良好的物理性质,质地主要为壤质粘土和粘壤土,容重小(0.88—1.29),孔隙度大(51.7—65.4％),透水速度快(17.4—142.8ml/min),最大持水量高(占容积50.6—58.2％)。土壤排水良好,水分充足。水分含量一年中绝大部分时间在30％以上。变动范围:0—15cm土层,26—56％;15—30cm土层,26—45％;30—50cm土层,26—45％。我们用透水速度和最大持水量来分析其水源涵养能力,并与丘陵红壤进行比较。结果是:土壤的透水能力为丘陵红壤的3—5倍;贮水能力为丘陵红壤的138—145％;吸收雨水能力为丘陵红壤的219％。     

黄河源区草地退化对土壤持水性影响的初步研究

在黄河源区草地退化严重的玛沁县军牧场地区,采用不同草地退化样地对比的方法,开展草地退化对土壤持水性影响研究。结果表明:①毛管持水量和饱和含水量在0~10 cm土层以无退化草地最大,极度退化草地最小,而在10~20 cm土层,两者在不同退化草地之间差异不明显,仍以极度退化草地最小,但两者在20~30 cm土层以轻度和重度退化草地较大,无退化和中度退化草地相对较小;②在土壤表层(0~10 cm),无退化草地的田间持水量远大于其他退化草地,轻度和重度退化草地田间持水量较大,极度退化草地最小,而在10 cm以下土层,田间持水量以轻度和重度退化草地较大,无退化和中度退化草地相对较小;③各土壤持水量与土壤理化性质关系密切,主要受容重、总碳、有机质和总氮这4个因素影响;④不同草地退化程度下地表覆被状况、植物根系生物量以及分布特征引起土壤容重、有机质等发生变化,可能是进一步导致土壤持水性差异的主要原因。研究可为区域草地退化对土壤水文生态效应影响提供科学依据。     

华蓥市山区侧柏人工林土壤特性及水源涵养能力对林分密度的响应

为研究林分密度对侧柏人工林土壤特性及水源涵养能力的影响,以华蓥市7种林分密度侧柏林为研究对象,通过固定样地调查及取样分析方法,测定土壤理化性质、枯落物持水量并计算林地贮水能力,并采用方差分析、相关分析等研究了其对林分密度的响应,探讨林分最适留存密度,以期为当地侧柏人工林的可持续经营提供依据。结果显示:侧柏人工林枯落物最大持水率随林分密度增加先变大再减小,有效拦蓄量对林分密度的响应差异显著,中等密度(3 975株/hm~2)侧柏林拦蓄能力最优;林分密度对土壤团聚体分形维数、平均质量直径、平均几何直径都有显著影响,随着林分密度的增加均表现为先增加后减小的趋势,土壤团聚体有机质对林分密度响应差异显著,含量最高的为4 250株/hm~2;林分密度对土壤最大持水量和毛管持水量的影响差异显著,但较浅层土壤在675～5 300株/hm~2密度下土壤持水能力随林分密度变大而增强;综合来看,林下枯落物层是该地区侧柏人工林水源涵养功能的主体,林地有效拦蓄量按林分密度排序为3 975株/hm~21 475株/hm~24 250株/hm~25 775株/hm~25 300株/hm~22 675株/hm~2675株/hm~2,中等林分密度的涵养水源功能最佳。     

克拉玛依石油污染土壤微生物类群及其代谢活性研究

采用GC、平板稀释法、Biolog微平板技术研究了克拉玛依石油污染地区不同土层(0~15 cm、15~30 cm、30~45 cm)的土壤烷烃含量、微生物的群落变异情况和微生物代谢活性。结果表明:石油污染土壤烷烃含量高,其与细菌、真菌、放线菌数量分别呈显著负相关(r=-0.885,P0.05)、负相关及极显著负相关(r=-0.948,P0.01)。不同土层的清洁土壤和石油污染土壤中细菌、真菌、放线菌数量随深度增加呈递减趋势。不同土层清洁土壤受石油胁迫之后细菌、放线菌数量极显著减少(P0.01),0~15 cm土层真菌数量增加极显著(P0.01),15~30 cm、30~45 cm土层增加不显著(P0.01)。不同土层清洁土壤微生物代谢活性极显著高于石油污染土壤(P0.01),土壤微生物代谢活性随深度增加代谢活性降低。不同土层的清洁土壤和石油污染土壤微生物群落对六大碳源利用体现出差异。主成分分析(PCA)表明,不同土层的清洁土壤与石油污染土壤微生物群落对31种碳源利用在PC1方向有极显著差异(P0.01),不同土层之间差异主要体现在PC2方向。综合PC1、PC2对碳源利用差异主要是I-赤藻糖醇、L-苏氨酸。     

长江上游森林植被水文功能研究

长江上游森林林冠截留量与林分郁闭度呈正相关，当亚高山冷杉林的林分郁闭度为0．7时(5～7月)，平均截留率为24％，当郁闭度在0．3时(5～7月)，平均截留率降为9．5％；从枯落物持水量来看，箭竹冷杉林最大(6．0mm)，藓类冷杉林最小(2．8mm)，主要因为前者有较多的落叶伴生树种和灌木。岷江冷杉原始林的土壤最大持水量、枯落物最大持水量、苔藓层最大持水量比皆伐后形成的其他森林类型要大2．3～17．2倍，从而具有更好的水源涵养功能。植被对径流的影响初步结论是，森林大流域的年径流量常常大于少林或无林流域的径流量；不同采伐强度径流量比较是皆伐迹地＞择伐迹地＞原始森林。与全国其他森林类型的蒸发散研究比较显示，长江上游森林的相对蒸散率较低，为30％～40％，这主要是由于海拔较高，降水量大所致。     

昆明市松华坝水源区不同森林类型的水源涵养功能研究

以昆明市松华坝水源保护区四种典型的水源涵养林(针叶林、针阔混交林、阔叶林、灌木林地)为研究对象,分别对林冠截留能力、枯落物层持水和截留能力以及土壤水源涵养能力三个方面分析比较。结果表明:四种森林类型中,针阔混交林水源涵养效果最好,灌木林地水源涵养效果最差。     

不同密度杨树人工林的林地涵养水源功能研究

以承德市丰宁县小坝子乡5种密度(600,925,1 200,1 375,1 525株/hm~2)的杨树人工林为研究对象,对其林地的涵养水源功能进行研究。结果显示:(1)土壤容重随密度的变化大小排序为925株/hm~2600株/hm~21 200株/hm~21 525株/hm~21 375株/hm~2;同一密度,随着土层厚度的加深,土壤容重呈逐渐增加的趋势;不同密度杨树林的总孔隙度变化范围为34.51%~50.52%,排序为1 375株/hm~21 525株/hm~21 200株/hm~2600株/hm~2925株/hm~2;不同密度杨树林的最大持水量的范围在457.53~667.33 t/hm~2之间,排序为1 375株/hm~21 525株/hm~21 200株/hm~2600株/hm~2925株/hm~2。(2)枯落物的厚度、蓄积量、持水量、拦蓄量均随密度的增大呈增大的变化趋势,排序为1 525株/hm~21 375株/hm~21 200株/hm~2925株/hm~2600株/hm~2;但是最大持水率的排序为1 375株/hm~21 200株/hm~21 525株/hm~2925株/hm~2600株/hm~2。(3)综合土壤和枯落物来看,林地持水量的排序为1 375株/hm~21 525株/hm~21 200株/hm~2600株/hm~2925株/hm~2,即林分密度为1 375株/hm~2的杨树人工林的林地涵养水源效果好,可为今后在承德市丰宁县地区营建合理的杨树人工林造林密度提供可靠的数据支持。     

控释尿素对污染土壤镉有效性的影响

通过培养试验,研究了普通尿素(PU)、硫包膜尿素(SCU)和树脂包膜尿素(PCU)在最大田间持水量(湿润)和60%田间持水量(适宜湿度)对污染土壤Cd有效性的影响.结果表明,不同水分条件下包膜尿素对土壤Cd有效性的影响差异显著.培养60d后水溶态Cd含量最大田间持水量下均显著低于60%田间持水量下.最大田间持水量下施用PU、SCU和PCU均降低了水溶态Cd含量,降低程度为PCU>PU>SCU;施用SCU和PCU均降低了有效态Cd含量,降低程度为SCU>PCU. 60%田间持水量下施用PU和PCU均降低了水溶态Cd含量,降低程度为PU>PCU;施用PU、SCU和PCU均降低了有效态Cd含量,降低程度为PCU>PU>SCU.不同控释尿素和水分含量对水溶态Cd的影响较有效态Cd的影响更加突出.最大田间持水量下水溶性SO42-含量与有效态Cd含量呈显著正相关;60%田间持水量下铵态氮含量与水溶态Cd含量呈显著负相关,硝态氮含量与有效态Cd含量呈显著负相关.在Cd污染的酸性土壤旱作中,湿润状态下宜施用SCU,适宜湿度下宜施用PCU,以降低土壤Cd的有效性.     

川西亚高山人工云杉林和自然恢复演替系列的林地水文效应

通过对人工云杉林及自然恢复演替系列林地苔藓、枯落物和土壤的野外调查与室内实验,分析了川西亚高山森林恢复过程中的林地水文效应。结果表明:林地苔藓及枯落物蓄积量随林龄增大而增加,最大持水量也相应增加。10a、30a生人工云杉林苔藓、枯落物蓄积量和最大持水量都显著高于同龄的自然恢复类型;40a生人工云杉林苔藓、枯落物蓄积量显著高于同龄的针阔混交林,但二者最大持水量之间差异并不显著。人工云杉林苔藓和枯落物的最大持水率均低于自然恢复演替系列。70a生人工云杉林苔藓与枯落物最大持水量之和已接近原始冷杉林。各类型林分土壤容重均随土壤深度增加而增大,最大持水量、毛管持水量和最小持水量则降低。土壤0～40cm最大持水量在各林龄人工云杉林之间差异显著,但与恢复阶段没有关系,并不随林龄的增大而增加;在自然恢复演替系列之间差异不显著。人工云杉林地水文效应的增强快于自然恢复过程,表现在人工云杉林苔藓与枯落物蓄积量及最大持水量的增加快于自然恢复过程。     

基于土壤动态蓄水的森林水源涵养能力计量及其空间差异

水源涵养是森林提供的重要生态服务之一,而森林土壤对降水的拦蓄和调节起着主要作用。采用土壤动态蓄水能力法,以太湖流域安吉县森林资源二类调查和雨量站逐日降水量数据为基础,评估了森林的水源涵养能力,并将土壤水源涵养能力参数和降水数据进行空间栅格处理和相应的栅格运算,从而揭示了水源涵养的空间差异。结果表明:安吉县森林生态系统年涵养水源能力为19.66×10⁸ t,单位面积森林年涵养水源能力为14 788 t/hm²;从空间分布上看,森林水源涵养量沿西苕溪由上游向下游呈减少的趋势;从不同森林类型来看,竹林的水源涵养贡献率最大,达52.26%。     

泰山山前平原三种土地利用方式下土壤结构特征及其对土壤持水性的影响

不同土地利用方式因其植被和管理方式差异影响土壤结构特征而改变土壤持水性。选择泰山山前平原农田、林地和荒草地3种土地利用方式,分析不同土壤颗粒组成、颗粒粒径分布与团聚体组成及其水稳定性等土壤结构特征指标,利用原状土样测定,结合土壤水分特征曲线分析土壤持水量、持水强度及水分有效性,通过逐步回归与通径分析明确影响土壤持水性的主要结构特征指标。结果表明,与荒草地相比,农田和林地显著提高了土壤粘粒含量、有机碳含量、土壤毛管孔隙度,降低了土壤容重、> 2 mm水稳性团聚体含量及团聚体的水稳定性。农田土壤的细颗粒组成含量和颗粒比表面积显著高于林地和荒草地土壤。土壤饱和含水量的大小依次为农田>林地>荒草地,农田土壤的田间持水量为31%,分别比林地和荒草地高15%、24%。土壤容积含水量θ与吸力S之间的关系符合幂函数方程θ=A·S^-B（系数A、B为常数,A值表征土壤持水强度,大小依次为农田>林地>荒草地）。土壤有效水总量与速效水含量大小依次为林地>农田>荒草地。逐步回归与通径分析表明土壤粘粒含量通过直接和间接作用增强土壤持水性,土壤颗粒比表面积和水稳性团聚体的平均重量直径对土壤持水性的影响主要体现在间接作用,土壤水稳性团聚体的平均重量直径是抑制土壤持水性的关键因素。土壤有机碳含量对调节土壤粘粒含量和土壤水稳性团聚体形成具有重要作用。因此,在该区土地开发利用过程中,以提高土壤有机碳含量改善土壤结构性质为原则,建议土地利用方式以农业与林业轮作或间作措施为主,合理开发荒草地,为该区土壤水分管理与土地可持续开发利用提供参考依据。     

东祁连山土地利用方式对土壤持水能力和渗透性的影响

为了解祁连山东段天祝高寒地区不同土地利用方式对土壤持水能力和渗透性的影响,研究选取天然草地、退耕自然恢复地、燕麦地和多年生草地4种土地利用方式,研究了不同土地利用方式对土壤持水能力和渗透性的影响。结果表明,不同土地利用方式对土壤持水能力和渗透性影响显著。土壤容重大小依次为退耕自然恢复地(1.104 g/cm³)>多年生草地(1.061 g/cm³)>燕麦地(1.011 g/cm³)>天然草地(0.781 g/cm³);总孔隙度为天然草地(68.196%)>燕麦地(60.606%)>多年生草地(58.93%)>退耕自然恢复地(57.5%);土壤最大持水量和土壤稳渗速率天然草地最大(681.966 t/hm²和3.02 mm/min),退耕自然恢复地最小(575.005 t/hm²和1.004 mm/min)。从土壤持水性能和入渗性能来看,4种土地利用方式中天然草地最好,退耕自然恢复地最差,燕麦地和多年生草地土壤持水能力和渗透性能优于退耕自然恢复地。     

人工生物结皮的发育演替及表土持水特性研究

为了解接种蓝藻对荒漠地区表土持水特性的改善作用,对库布齐沙漠东缘达拉特旗地区人工接种蓝藻后形成的生物结皮进行了发育演替及持水特性研究.结果表明,在人工接种荒漠蓝藻之后,藻结皮能够很快形成,并在一些微环境下藻结皮直接演替为藓结皮(接种2~3 a后).随着结皮的发育演替,表土生物量、多糖含量、厚度以及孔隙度增加,而土壤容重减小;同时,形成结皮之后表土质地也发生了明显的变化,其中沙粒含量逐渐减少,粉粒、黏粒含量增加.实验还发现随着结皮的发育演替,表土含水量与饱和持水量都呈增加的趋势,即:藓结皮>藻结皮>流沙,藻结皮中的含水量(饱和持水量)为流沙中的1.1~1.3倍,藓结皮中的含水量(饱和持水量)为流沙中的1.8~2.2倍.相关分析表明表土含水量及饱和持水量与表土生物量、多糖含量、厚度、容重、粉粒和黏粒含量呈正相关,与表土孔隙度和沙粒含量呈负相关.通过逐步回归分析发现影响含水量的主要因素为表土黏粒的含量,而影响饱和持水量的主要因素为表土孔隙度.     

生物质炭对果园土壤团聚体分布及保水性的影响

向土壤中施用生物质炭是增加碳吸存和改善土壤理化性质的一种重要途径.利用干筛法获得土壤不同级别团聚体,探究了果园施用不同水平、不同性质生物质炭对土壤团聚体分布及其有机碳含量、土壤孔隙度和田间持水量的影响.结果表明,与不施生物质炭的处理(CK)相比,施用生物质炭在0~10 cm土层主要减少了土壤5~8 mm、0.25 mm团聚体含量,增加了1~2 mm、2~5 mm级别团聚体含量,其中1~2 mm团聚体随生物质炭施用量增加而显著增加.施用生物质炭使0~10cm土层土壤团聚体的平均质量直径有所减小,稳定性降低.与CK相比,添加生物质炭显著增加了土壤团聚体中有机碳含量,其中1~2 mm团聚体有机碳提高幅度最大,达70%以上.施用生物质炭显著提高了1 mm级别团聚体的吸湿系数,增加了土壤总孔隙度和田间持水量.     

桂林毛村岩溶区三种亚类石灰土有机碳矿化研究

应用土壤培养法,比较分析了桂林毛村典型岩溶区黑色石灰土、棕色石灰土、红色石灰土三种亚类石灰土在25℃和70%田间饱和含水量条件下培养90d有机碳矿化速率的差异。结果显示:各亚类土壤有机碳矿化速率和累积释放CO2-C量总体上都随土层加深而递减。0～20cm至20～40cm层递减幅度最大。各亚类石灰土有机碳矿化速率和累计释放量的大小顺序为:黑色石灰土>棕色石灰土>红色石灰土,黑色石灰土的矿化速率远远大于棕色石灰土和红色石灰土,其中0～20cm土层差异最大。土壤有机碳矿化速率和有机碳含量呈正相关。黑色石灰土土壤有机碳矿化释放的CO2-C分配比例最高,达到3.33%,其次是红色石灰土,比例为2.92%,旱地棕色石灰土矿化比例最低,为1.90%,说明桂林毛村典型岩溶区黑色石灰土和红色石灰土有机碳稳定性较弱,旱地棕色石灰土具有较强的固定有机碳能力。     

利用方式对红壤硝化作用的水分效应的影响

风干过程是土壤水分丢失的过程,研究亚热带酸性土壤硝化作用对水分水平的响应,有助于分析干土效应对硝化作用影响.本试验以分别发育于第四纪红土(Quaternary red earth,Q)和红砂岩(Tertiary red sandstone,S)、利用方式为水稻(rice,R)与旱地(upland,U)的4个农田土壤的风干土为供试材料,分别加入铵态氮0和150mg·kg-1,在5个即时水分含量下室内培养35d.结果表明,土壤水分水平显著影响供试土壤的硝化作用(p0.01),但影响程度因利用方式而异.对供试条件下无外源铵输入的处理而言,旱地土壤QU和SU硝化率的极差分别为11%和8%,显著低于水稻土的硝化率极差(QR与SR分别为35%和20%).外源铵的加入增加了土壤硝化率的极差,土壤QR、QU、SR和SU硝化率的极差分别达到56%、26%、31%、26%,且随水分水平的增高,加铵有促进土壤酸化的趋势.总之,利用方式显著影响了土壤硝化作用对水分效应的响应,进而体现为干土效应的差异.     

玉米秸秆生物炭对贵州黄壤持水能力的影响

生物炭具有丰富的微孔结构,能够影响土壤的持水性能,对植物生长和土壤中养分的保持有着重要意义。而土壤水分特征曲线又是表征土壤持水能力的一个重要指标。本文通过压力膜法测定添加不同比例生物炭的黄壤水分特征曲线,并结合van Genuchten模型对实测结果进行拟合,推导水动力学参数。结果表明,随着生物炭施入量的增加(0、5%、10%),土壤的田间持水量增加,凋萎含水量降低,土壤有效含水量增加。生物炭添加能够显著提高土壤的持水能力,增强水分的可利用性。同时,van Genuchten模型拟合结果同实测值高度相似,可以用作预测生物炭改良土壤的水动力学参数。     

黄土丘陵区生物结皮对土壤物理属性的影响

生物结皮在干旱、半干旱地区广泛发育。迄今,有关生物结皮发育过程中土壤物理属性的响应仍不明确。论文采用野外调查与室内分析相结合的方法,定量研究不同生物量生物结皮对土壤物理属性的影响。结果表明:①生物结皮的发育能够细化土壤,当生物结皮由初期藻结皮演替至60%~80%苔藓结皮时(5等级),生物结皮层粗砂粒含量降低了86%;②随着生物结皮生物量的增加,生物结皮层土壤容重和硬度较初期分别降低了15%和68%,田间持水量和孔隙度分别增加了36%和14%;生物结皮层粘结力是下层土壤的6~7倍;③生物结皮的发育对土壤物理属性的影响与生物量有关,当苔藓生物量达2.91±0.12 g/dm²时,其土壤物理属性基本稳定。研究结果为揭示生物结皮抗侵蚀机理提供了科学参考。     

刈割利用对封育沙地土壤水分的影响

在腾格里沙漠南缘长期封育沙地区,通过一个生长季的定位观测,分析研究全刈割和刈割一半两种利用强度对封育沙地土壤水分生态的影响,结果表明：在天然植被围栏封育区和人工种植+围栏封育区,全刈割、半刈割处理下的土壤含水量与对照间均存在显著差异。植被对土壤水分的消耗量随着刈割利用强度的增加而减小,封育沙地0～80cm各层的土壤含水量总体上具有随刈割利用强度的增加而增大的变化趋势;在3-7月份沙地土壤水分逐步降低的过程中,全刈割处理、半刈割处理与对照间土壤水分含量的差异较大,而在7-9月份沙地土壤水分逐步回升的过程中,不同利用处理间土壤水分含量的差异则显著减小;不同利用强度下封育沙地土壤水分随深度增加均表现为先增加后降低的变化趋势,在0～30cm土壤层,离地表越近,土壤含水量越低,而在30～70cm土壤层,则表现为随深度增加而快速下降的趋势。不同强度的刈割处理与对照间各深度层的土壤含水量差异大多都表现为：全刈割处理﹥半刈割处理﹥不刈割处理。表明刈割利用对封育沙地土壤水分生态具有一定的调节改善作用。