高寒沙地典型人工林土壤水分动态及其对降雨的响应

分析青海共和盆地中间锦鸡儿人工林在不同生长阶段、不同深度的土壤水分动态变化特征,探讨不同深度土壤水分对不同降雨量的响应过程,深入了解高寒沙地植物与降雨关系,为高寒沙区的植被恢复与合理配置提供科学依据。以不同生长阶段(3、5、16、30 a)的中间锦鸡儿(Caragana intermedia)人工林为研究对象,利用ECH_2O土壤含水量监测系统分别对每个林龄的不同土层深度(10、20、30、40、60、90、120、150 cm)土壤水分进行连续监测;利用Dynamet-1k科研级自动气象站记录降雨量,以3场不同降雨事件进行分析,研究其土壤水分对不同降雨量的响应状况。2008年9月-2017年9月间,试验区内降雨主要集中在5-9月,且雨量小频率高,降雨量小于2 mm的降雨事件占总降雨事件的48.21%,贡献率仅为9.68%。4种人工林土壤蓄水量的年内变化可分为土壤水分消耗期(9至次年1月)、土壤水分积累期(2-4月,7-8月)和稳定期(5-6月)。5 mm以下的降雨能够使30 cm以上的土层水分产生波动,5-18 mm的降雨量能影响0-40 cm的土壤水分,而18 mm以上的降雨量能够引起0-60 cm土层水分的变化。土壤蓄水量随着土层深度的增加而先减小后增加,林龄越大,土壤水分对于降雨量响应的滞后性越明显,土壤水分增量也相对减少。因此,在高寒沙区造林应注意苗木栽植的密度,在造林过程中加强水土保持措施,降低干旱胁迫对造林成活率的影响。     

川西北高山/亚高山区6种典型土壤类型水文效应

通过测定川西北高山/亚高山区6种典型土壤类型(亚高山草甸土、高原草甸土、暗棕壤、棕壤、黄棕壤、褐土)不同土层深度有机碳含量、容重、孔隙度、持水蓄水及渗透性能,揭示6种土壤类型孔隙度及水文效应差异及在垂直空间的变化规律,建立6种土壤类型渗透速率与时间关系的渗透模型.结果显示:(1)0-100 cm土层6种土壤类型有机碳含量均值表现为高原草甸土亚高山草甸土褐土棕壤黄棕壤暗棕壤;不同土壤类型有机碳含量在相同土层差异显著(P 0.05),同一土壤类型随土层加深而减小;容重在0.87-1.79 g/cm~3之间,随土层加深容重增加;总孔隙度为37.6%-55.81%.(2)0-100 cm土层自然贮水量、最大持水量、非毛管持水量平均值亚高山草甸土最高;田间持水量、涵蓄降水量黄棕壤最高;随土层加深,最大持水量、毛管持水量、非毛管水量、田间持水量、涵蓄降水量增加.(3)6种土壤类型均表现为初渗速率大于稳渗速率,土壤类型间差异显著,渗透速率与时间呈幂函数关系,接近于考斯加柯夫公式.上述研究表明土壤类型的差异对孔隙特征和水文效应的作用显著,主要集中在土壤最大持水量、非毛管持水量及渗透速率方面;结果可为川西北地区不同土壤类型背景下生态环境恢复重建、生态系统水源涵养功能评价提供理论依据.(图2表5参26)     

桤-柏带状改造对川中丘陵区柏木林土壤碳氮磷化学计量特征的影响

川中丘陵区高密度柏木防护林存在林分结构单一、土壤地力退化、生物多样性低等问题.为揭示桤木-柏木带状改造对土壤碳、氮、磷分配格局和土壤物理性质的影响,采用典型样地法分析桤-柏带状混交林和柏木纯林0-20 cm(M1)和20-40 cm(M2)土壤物理性质、有机碳(OC)、全氮(TN)和全磷(TP)含量及化学计量比.结果表明:经桤-柏带状改造后,M1和M2土层OC分别增加46.80%和77.01%,TP分别降低67.98%和60.20%,TN无显著变化,土壤C:N、C:P和N:P比值以及土壤总孔隙度、毛管孔隙度、土壤自然含水量和最大持水量均显著增加;随着土层加深,桤-柏混交林的土壤OC、TN、C:P、N:P和最大持水量显著降低,C:N和容重显著升高,TP无显著性变化,柏木纯林的土壤OC、TN和TP显著降低,C:N:P化学计量比、容重、总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、自然含水量和最大持水量无显著变化;同时,桤-柏带状改造还减弱了土壤容重、孔隙度和最大持水量对碳氮磷含量和化学计量比的影响,加剧了表层土壤磷的限制.因此,桤-柏带状改造能够有效改善柏木纯林土壤的理化性质,增强柏木林土壤涵养水源的功能;在后期的经营过程中,建议在桤木—柏木混交林中补施磷肥以缓解土壤磷元素缺乏现象.(图4表3参50)     

天然次生林人工更新后对土壤物理性质及碳贮量的影响

天然林被人工林取代后对土壤水文物珲性质及土壤碳贮量有重要的影响.文章以海南天然次生林人工更新为尾细桉(Eucalyptus urophylla×E.tereticornis)和马占相思(Acacia mangium)林前后的土壤为研究对象,研究分析了人工植被更新对土壤水文物理性质和土壤碳贮量的影响.结果表明:天然次生林更新为桉树、马占相思人工林后,土壤容重增加,土壤总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度减小,0～80 cm土壤的最大贮水量、毛管贮水量和非毛管贮水量降低,桉树和马占相思人工林最大贮水量分别降低19.8 mm和43.3mm,桉树人工林0～40cm土壤碳贮量降低6.77t·hm-2,马占相思人工林的增加14.68t·hm-2.     

毛乌素沙地SPAC系统中各部分水分状况及其关系的研究

以SPAC理论为指导，用压力室法及烘干法测定了宁夏盐池沙地表征沙生植物油蒿(Artemisia ordosica Krasch．)和中间锦鸡儿(Caragana intermedia KuangetH．C．Fu)水分生理特征的系列指标——植物水势、组织含水量等，比较了两种植物的水分生理特征；同时用TDR水分速测仪结合烘干法测定了土壤水分参数；通风干湿表和气压计测定大气水分状况。分析了两种植物的水分生理特征与环境的相互关系。结果表明油蒿和中间锦鸡儿有着适应干旱生境的水分生理特征，但避旱的具体方式不同。雨季时期土壤含水量较大，除了10cm左右土层处于难效状态外，其它各土层都处于易效状态。表层干土层的形成利于下层土壤水分的保持。水势梯度明显，时空变异规律明显，不论是油蒿还是中间锦鸡儿的叶水势值和大气水势相关性显著。     

不同年龄小叶锦鸡儿固沙群落土壤酶活性及微生物生物量的变化

小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)是科尔沁沙地广为采用的豆科固沙植物。为探讨采用小叶锦鸡儿固定流沙后,土壤生物活性的变化特点和发展趋势,选取5、10、22年生小叶锦鸡儿人工固沙群落为对象,以半流动沙丘和天然群落为对照,研究了人工固沙群落发育过程中土壤磷酸单酯酶、蔗糖酶、蛋白酶、脲酶、脱氢酶的活性和微生物生物量C、N、P质量分数的变化特征。土壤按5层取样:0~10,10~20,20~30,30~40,40~50cm。结果表明,随着小叶锦鸡儿固沙群落发育时间的增长,群落内土壤生物活性逐渐改善,沙土中5种酶的活性和土壤微生物生物量C、N和P质量分数均大幅度提高,其中0~10cm土层增幅最大。土壤酶中蔗糖酶的活性增加最为迅速,5、10和22年生群落0~10cm土层中蔗糖酶的活性分别是半流动沙丘的76.80,167.27和261.63倍。22年生群落的土壤生物活性已接近于天然群落,处于相对稳定的状态。小叶锦鸡儿群落中土壤酶和微生物生物量之间存在极显著的正相关关系。以上表明,小叶锦鸡儿不仅具有较好的防风固沙性能,而且表现出强大的改善土壤生物活性的能力,可作为优良的固沙植物材料在本地区大面积推广应用。     

金沙江干热河谷优势草本植物生物量与土壤物理性质的关系

测定金沙江干热河谷3种优势草本植物(扭黄茅、拟金茅和芸香草)的地上、地下生物量及土壤分层(0-5、5-10、10-20 cm)容重、含水率、持水量和孔隙度等物理性质,探讨3种植物地上、地下生物量、根冠比与各土层物理性质的相关性.结果显示:(1)扭黄茅地上生物量显著高于拟金茅和芸香草,但地下生物量和根冠比显著低于后两者.(2)除扭黄茅外,拟金茅和芸香草的地上、地下生物量之间均呈现异速生长关系.(3)芸香草0-5 cm的土壤物理性质优于5-20cm,拟金茅则相反;除含水率、非毛管孔隙度外,扭黄茅各土层物理性质无显著差异.(4)拟金茅地上生物量与0-5cm的含水率、5-10cm的毛管持水量、最小持水量、总孔隙度、毛管孔隙度呈显著正相关,其地下生物量与3个土层的含水率呈显著正相关;芸香草地下生物量与0-5 cm的含水率、5-10 cm的毛管持水量、最小持水量以及10-20 cm的最小持水量呈显著正相关,其地上生物量及扭黄茅地上、地下生物量与3个土层的物理性质均无显著相关性.拟金茅根冠比与容重呈显著正相关,与持水量、总孔隙度呈显著负正相关,芸香草根冠比与毛管持水量、最小持水量呈显著正相关.综上,含水率是影响拟金茅生长发育的重要因子,持水量、孔隙度对拟金茅地上生物量的影响更大;含水率、持水量对芸香草地下生物量的影响更为显著;扭黄茅生物量分配可能受到除土壤物理性质以外的因子影响更大.与拟金茅和芸香草地上、地下生物量的异速生长关系不同,扭黄茅通过分配较低地下生物量来适应干热河谷的特殊生境.(图4表5参46)     

塔里木荒漠河岸林植物群落演替下的土壤理化性质研究

选择塔里木荒漠河岸林内典型、有代表性的不同演替阶段的群落,对其土壤理化性质进行研究。结果表明：土壤理化性质在演替方向和土壤剖面上表现出较强的规律性。演替后、中期表层土壤（0～20 cm）粘粒质量分数比初期分别减少了1.28%、64.29%、土壤砂粒质量分数分别增加了3.08%、17.23%,土壤明显变粗沙化。群落演替能明显增大土壤容重与非毛管孔隙度,降低土壤总孔隙度、毛管孔隙度、孔隙比、土壤水分质量分数、最大持水量、毛管持水量和最小持水量。演替后、中期表层土壤非毛管孔隙度比初期分别增大了33.78%、36.087%,土壤水分质量分数分别降低了85.57%、97.77%,演替后期最大持水量、毛管持水量分别比初期降低了40.28%、9.27%,导致土壤固相率减小,气相率增大,土壤持水供水能力与抗风蚀性能减弱。土壤有机质、全氮与碱解氮、全磷与速效磷、全钾与速效钾、盐分质量分数随群落演替呈降低趋势。演替后期表层土壤有机质、碱解氮、全磷与速效钾质量分数分别比初期降低了38.68%、60.71%、23.58%、66.93%,其土壤理化性质退化最显著。地下水位下降是引起荒漠河岸林植物群落逆向演替的驱动力。当前随人类干扰强度增强（水土资源开发）,塔里木荒漠河岸林土壤结构与土壤生态功能随之受到破坏与衰退,而保持合理的生态水位则是维持荒漠河岸林生态系统稳定的有效途径。     

岷江柏林下土壤物理性质及其地理空间差异

对现存岷江柏分布区土壤物理性质的空间差异性研究表明 ,土壤容重理县居群最小 ,最大的为茂县居群 ,理县居群与茂县、马尔康、丹巴居群间有显著性差异 .土壤总孔隙理县居群较大 ,但其孔隙组成中毛管孔隙与非毛管孔隙比 (CP NCP)较小 ;金川、小金、马尔康和丹巴居群虽土壤总孔隙不大 ,但其孔隙组成较合理 ;茂县居群土壤总孔隙小 ,非毛管孔隙数量又大 .土壤持水量直接与土壤孔隙状况有关 ,最大持水量和毛管持水量理县居群最大 ,茂县居群土最小 ,茂县居群土壤持水量与其它居群间有显著性差异 .土壤自然含水量是土壤孔隙状况与持水能力的综合体现 ,0～ 2 0cm层土壤自然水量顺序为 :丹巴 >金川 >小金 >理县 >马尔康 >茂县 ,茂县居群与其它居群土壤自然含水量有显著性差异 .建议在干旱河谷区实施造林规划时 ,选择土体较稳定、人为干扰少、种植初期有水源保障的阴坡或半阴坡 .图 5表 3参 2 4     

川中丘陵区不同植被类型土壤理化性质及水文效应

为揭示紫色土区不同植被类型土壤理化性质和水文效应空间分布特征,测定官司河流域紫色土区柏木麻栎混交林(Cupressus funebris,Quercus acutissima)、柏木纯林、方竹林(Chimonobambusa quadrangularis)和农地4种植被类型土壤理化性质、土壤孔隙状况及水文特征.结果表明:(1)土壤有机碳含量表现为柏木麻栎混交林方竹林柏木纯林农地.柏木麻栎混交林土壤有机碳(18.04 g/kg)、全氮(1.51 g/kg)、全磷(1.49 g/kg)、全钾(53.1 g/kg)、速效氮(81.69 mg/kg)、速效磷(2.14 mg/kg)积累作用最好.(2)不同植被类型土壤容重均值表现为农地柏木纯林柏木麻栎混交林方竹林,随土层加深,4种植被类型容重变化规律不同,其中农地增加幅度最大,为9.34%.(3)0-100 cm土层自然含水量、毛管持水量、最大持水量、含蓄降水量均表现为柏木麻栎混交林最高,田间持水量表现为农地最高.随着土层加深,不同植被类型水文效应规律变化差异较大.综上所述,不同植被类型不同土层深度土壤理化性质和水文效应特征差异显著,柏木麻栎混交林较柏木纯林更适宜在研究区推广种植,方竹林对该区土壤状况适应性较好,结果可为川中丘陵区紫色土人工林经营管理、生态环境恢复及水源涵养功能评价提供理论依据.(图2表4参30)     

滨海沙地木麻黄人工林细根生物量及其动态研究

2005年1月到11月对福建省惠安县赤湖林场不同林龄木麻黄人工林细根的生物量及其动态特征进行了研究.结果表明,24a生木麻黄林细根生物量分别占其地下部分生物量和林分总生物量的53.1%和3.8%;活细根的生物量随林龄的增大而逐渐增加,至30a林龄时达到最大值12.373thm-2,而后逐渐下降,死细根的生物量则呈现一直增大的趋势,木麻黄人工林细根的生物量与林分地上部分的生长具有显著的相关关系;细根生物量具有明显的季节动态,各林龄无论活细根还是死细根都表现为双峰型,3a生和18a生的活细根出现在1月和7月,而12a生出现在3月和7月,对于死细根,12a生和18a生的两个峰值出现在3月和7月,5a生则出现在7月和11月.各林龄木麻黄防护林活、死细根密度垂直分布呈单峰型,最大值出现在表层的0~10cm土层中,后随土层厚度增加逐渐减少,其中5a林龄细根生物量随土层深度增加而减少表现最为明显.在0~10cm土层中的活、死细根生物量分别占全部活细根生物量的51.9%和死细根生物量的53.3%,活细根生物量的84.6%和死细根生物量的82.8%分布在0~30cm的土层中.以后随着林龄的增加,表层土壤中细根生物量的比重降低而深层的比重增加.图3表2参31     

植被根系及其土壤理化特征在高寒小嵩草草甸退化演替过程中的变化

以野外样地调查和室内分析法研究了不同退化演替阶段高寒小嵩草草甸的植被根系空间变化和土壤环境因子间的关系。结果表明,不同退化演替阶段高寒小嵩草草甸群落植被根系和蕴育植被根系的土壤量发生了明显的变化。特别是0~10 cm土层的植被根系在重度退化阶段显著高于其它退化演替阶段（P〈0.05）,而蕴育植被根系的＂载体＂量在重度退化阶段显著低于其它退化演替阶段（P〈0.05）,根土比（根和土的重量比）明显高于其它退化演替阶段（P〈0.05）;随着退化演替阶段的进行,高寒小嵩草草甸群落物种数、地上部分、植被根系锐减,群落结构和功能明显发生变化;不同退化演替阶段,植被根系（0~40 cm）的垂直分布、根土比与土壤容重、土壤含水量以及土壤中N、P含量存在一定的相关性;不同退化演替阶段高寒小嵩草草甸土壤理化特性的变化影响草地群落地上部分和植被根系;土壤的稳定性是草地生产稳定和恢复的重要因素,在评价与改良退化草地时,要充分了解土壤的退化程度。在高寒草甸地下根系取样方法难以统一,而且土壤表层根系和土壤很难难以分离,加之根系采样破坏性大、工作量大,根土比可能是指示高寒草甸退化程度相对可靠的量化指标。     

福建赤红壤旱地与红壤旱地水分特性的比较

释放80%的有效水时赤红壤旱地的t值（当释放的土壤有效水占有效水库容的比率为80%时的土壤水吸力值）较小，表明赤红壤旱地持水性较红壤旱地更差，植物更容易受到干旱的协迫。赤红壤旱地贮水库容比红壤旱地小，赤红壤旱地的比水容量达到10-2数量级（难效水）在-10kPa~-30kPa就开始出现，而红壤旱地出现在-30kPa以下，表明赤红壤旱地的失水速度快，保水供水性能弱于红壤旱地。最后，讨论了影响旱地土壤水分性质的因素。     

山西芦芽山林线附近土壤水分空间分布特征及其影响因素

于2008年植被生长季,在芦芽山荷叶坪亚高山草甸及森林-草甸过渡带内布设观测样带,应用FDR土壤剖面水分测量仪测量10～40 cm深度土壤含水量,并分析其空间分布特征和影响因素。结果表明:(1)根据所处位置及地上植被状况可将样带分为林地样带和草甸样带,林地样带土壤含水量随深度增加呈先升高后降低的变化趋势,草甸样带则恰好相反。(2)10和40 cm深度为土壤含水量稳定层,20和30 cm深度为活跃层,且林地样带10 cm深度土壤含水量小于草甸样带,20、30和40 cm深度土壤含水量则大于草甸样带。(3)降雨发生后,阴坡上部树岛样带土壤含水量增幅最大,阳坡上、中、下部草甸样带土壤含水量增幅也较大;不同土层深度比较而言,10cm深度土壤含水量增幅最大,20、30和40 cm深度土壤含水量增幅较为接近,土壤含水量对降雨的响应存在1～2d的时滞。(4)10、20和30 cm土壤含水量变化值与坡度呈显著正相关,30、40 cm土壤含水量变化值与初始土壤含水量呈显著负相关,20、30 cm土壤含水量变化值与地形湿度指数呈显著负相关。研究区内土壤含水量空间分布格局及其动态变化受植被和降雨影响显著,初始土壤含水量、坡度以及地形湿度指数对其也有一定影响。     

不同土壤水分条件下添加硅对紫花苜蓿茎叶和土壤氮磷钾含量的影响

为提高植物氮磷钾利用能力,采用盆栽试验研究了不同土壤水分条件下添加硅对紫花苜蓿(Medicago sativa)茎叶和土壤氮、磷、钾含量的影响.结果表明,土壤含水量为饱和含水量的35%和80%时添加硅对紫花苜蓿生物量没有明显影响,而土壤含水量为饱和含水量的50%和65%时则显著提高了紫花苜蓿生物量(P<0.05);添加硅对紫花苜蓿茎叶内氮含量没有显著影响,但显著提高了茎叶内钾和磷含量(P<0.05);添加硅对土壤全氮、速效氮、全钾和全磷含量没有显著影响,而显著提高了土壤速效磷含量(P<0.05),显著降低了土壤速效钾含量(P<0.05).说明添加硅能够显著增加紫花苜蓿茎叶内磷和钾的积累量,刺激土壤速效磷释放,降低土壤速效钾含量.     

Mobility and adsorption of the triketone herbicide mesotrione in the soil of corn crops

The triketone herbicide mesotrione has been applied pre‐emergence at the dose of 150 g a.i. ha^?1 on corn fields grown within the same period of time at different sites on clay, loam, sandy loam or sandy soils. During the crops and one month after the corn harvest, the mobility of mesotrione has been measured in the 0–20 cm surface soil layer, soil samples being taken in the 0–2,2–4,4–6,6–8, 8–10, 10–15 and 15–20 cm surface soil layers. During the first month after the treatment, mesotrione remained in the 0–2 cm surface soil layer. Thereafter, mesotrione was at a higher concentration in a 2 cm‐thick soil layer which progressively moved down in the clay, loam and sandy loam soils. In the sand soil, mesotrione moved down as a uniform diffusion, its concentration being similar in all the 2 cm‐thick layers of the 0–10 cm soil surface layer. Low mesotrione residues (6–10 ug kg^?1 dry soil) attained the 10–15 cm layer faster in the clay and sand soils than in the loam and sandy loam soils. Mesotrione was not detected in the 15–20 cm soil layer of the loam and sandy loam soils, but well in the sand and clay soils. In the soils of the corn crops mesotrione thus mainly remained in the 0–10 cm surface soil layer. This low mobility and depth of penetration conjugated to the rate of mesotrione soil degradation explain why there was no movement of mesotrione toward the deeper soil layers. The adsorption of mesotrione was greatest on the soils recently treated with organic fertilizers, and having a loam or sandy loam texture. The adsorption coefficients explained the lower mobility and the greatest persistence of mesotrione in these soils.     

青藏高原东缘不同林龄云杉林冬季土壤呼吸特征

采用动态密闭气室红外CO_2 分析法(IRGA),连续定位测定青藏高原东部4种不同恢复阶段的人工云杉林和原始云杉林在冬季(2007.11.01～2008.03.31)的土壤呼吸.用挖壕沟法同步区分土壤自养呼吸和异养呼吸,并同步测定土壤5 cm温度和水分结果表明,土壤5 cm温度与冬季土壤呼吸速率具有显著的正指数相关关系,土壤含水量与冬季土壤呼吸的相关性不明显.亚高山针叶林冬季土壤呼吸温度系数Q_(10) 值为3.180 3～6.546 9,不同年龄阶段针叶林的Q_(10)值大小依次为:35 a人工云杉林>47 a人工云杉林>65 a人工云杉林>22 a人工云杉林>原始云杉林.22 a、35 a、47 a、65 aA工云杉林和原始云杉林冬季土壤总呼吸碳释放通量别为200.16、196.23、166.71、228.47、261.75 g(C)m~2,随着森林恢复更新,冬季土壤呼吸通量呈现出先下降后升高的趋势,这种变化趋势的拐点出现在47 a人工林附近.温度是影响土壤自养呼吸贡献率和异养呼吸贡献率的主要因子,温度与异养呼吸贡献率成负相关.22 a、35 a、47 a、65a人工云杉林和原始云杉林冬季土壤的自养呼吸和异养呼吸碳释放通量平均值分别为133.44、134.04、115.97、166.05、199.07 g(C)m~(-2)和66.71、62.20、50.73、62.43、62.68 g(C)m~(-2).图7表3参34     

黄河三角洲新生湿地3种柽柳灌丛对土壤有机碳空间分布的影响研究

研究河口湿地不同类型柽柳灌丛土壤有机碳的空间分布规律,探讨植被演替对土壤有机碳的影响,有助于了解河口湿地生态保护及土壤改良的科学规律.以黄河三角洲新生湿地为研究对象,选择柽柳-碱蓬(Tamarix-Suaeda)、柽柳(Tamarix chinensis)和柽柳-禾草(Tamarix-Gramineae)3种灌丛群落类...