特大丰水年洛川人工林地土壤水分特征研究

根据2004年1月对洛川人工林地和农田0~6 m深度土壤含水量的测定,研究了黄土高原半湿润地区土壤干化现象和土壤水分恢复问题。受2003年特大丰水年降水补给作用,人工林地4 m以上深度的土壤干化现象消失,而4 m以下的土壤干化层依然存在。这就表明,年均降水量600 mm左右的黄土高原半湿润区人工林地存在难以自然消除的土壤深层干燥化现象,成为黄土高原植被生态建设的限制性因素。特大丰水年降水对土壤水分的补给深度一般可以达到4 m深度以下,并且随人工林植被类型和植被生长年限不同而有较大差异。因此要从根本上消灭和减轻土壤干化层的危害,应该通过选择合适的造林树种和控制造林密度加以实现。     

不同植被类型对厚层黄土剖面水分含量的影响

为了研究不同植被类型土壤水分差异和土壤水分的年际变化特征, 对陕西省绥德县境 内的农地、天然草地、人工柠条林、人工侧柏林、人工油松林、人工油松侧柏混交林地0~10 m 土壤剖面的土壤水分含量进行了测定与分析。农地土壤约在3 m 以上、其他植被类型约在 2 m 以上土层的土壤含水量随年降雨量的大小存在年际变化, 且农地土壤含水量显著高于其 他植被类型, 其他植被类型间无显著性差异。0~2 m 土层农地土壤水分在不同测定年份始终在易效水以上, 但其他植被类型的土壤水分随降雨量的不同变化于难效- 无效水与易效水之间。农地3 m、其他植被类型约2 m 以下的土壤含水量无显著性年际变化。农地与天然草地 土壤含水量显著高于其他人工林植被, 但二者含水量之间无显著差异, 土壤水分都属易效水 范围。人工柠条灌木林土壤水分显著低于其他植被类型, 人工侧柏林、人工油松林和人工油 松侧柏混交林之间土壤含水量无显著性差异。人工柠条林土壤水分属于难效-无效水范围, 人工乔木林接近难效-无效水范围。     

干旱荒漠区退耕地植被演替及土壤水分变化

采用时空互代法,以不同退耕年限退耕地为研究对象,对27个样方植被群落特征和土壤含水量变化特征进行描述性统计分析,使用多元线性回归探究植物演替和土壤水分之间的关系。结果表明：（1）退耕18a间,退耕地植被群落自然演替经历了一年生草本为绝对优势种一年生和多年生草本竞争存在灌木开始出现并逐渐成为优势种的演替过程,物种Margalef指数和Shannon-Wiener指数均出现增大的趋势。（2）土壤水分随着退耕年限的增加也有所增加,且同一退耕年限内,随着土壤深度增加,土壤水分亦逐渐增加。（3）土壤水分对物种Margalef指数、Shannon-Wiener指数具有极显著影响,相比于其他土层,深度为40～50cm的土层对植被生长和演替的贡献最为显著。     

人工固沙植被区土壤水分动态及空间分布

土壤水分是干旱区固沙植被生长发育最主要的限制因子,了解其动态变化特征对沙区人工植被建设具有重要意义。本研究利用EnviroSMART土壤水分监测系统,于2009-2013年对宁夏沙坡头地区人工固沙植被区的土壤水分动态进行连续监测。结果表明:(1)降水对土壤水分状况及动态变化有较大的影响。土壤水分总体处于过度消耗状态,在非生长季,土壤水分没有明显的回升现象。(2)生长季初期(4-5月)为土壤水分弱消耗阶段;生长旺盛期(6-8月)为土壤水分快速消耗阶段,水分变化波动较剧烈,空间异质性最强;生长季末期(9-10月)的土壤水分处于相对稳定状态。(3)土壤水分随深度增加呈“S”形变化趋势,浅层的土壤含水量明显高于其他深度,200 cm深度土壤含水量较低且年际间变化不大(1.53%~2.10%)。湿润年份土壤水分剧烈变化的土层深度为0～100 cm,而干旱年份为0～20 cm。(4)相对于干旱年份,湿润年份的土壤含水量不但较高,而且水分变化波动较为剧烈。当土壤水分较低时,其变异性会随着土壤水分含量的增加而增加。(5)试验区灌木盖度在5年间呈下降趋势,一年生草本受降水量影响年际变化较大。受降水时空分布影响的土壤水分是沙坡头人工植被演替的重要驱动力。     

黄土丘陵区带状柠条锦鸡儿林地深层土壤干化及根系分布

针对黄土丘陵区带状柠条锦鸡儿人工林地根系、土壤水分特征及深层土壤干化研究薄弱问题,以宁夏南部山区20 a雨养带状人工柠条锦鸡儿林地为研究对象,选取相似的旱作农田为对照,对0～1000 cm深度土壤水分、柠条锦鸡儿根系垂直分布及其相关性进行分析。结果表明：（1）20 a人工柠条锦鸡儿林地0～1000 cm深度土壤干化,柠条锦鸡儿林地带内和带间土壤水分含量低于农田;0～1000 cm土层带内土壤水分含量较带间降低1.46%。（2）在300～1000 cm土层范围内,20 a人工柠条锦鸡儿林地出现了不同的亏缺程度与干燥化程度,带间、带内水分有效性分别为0.21和0.02,供水系数平均值分别为0.49和0.33。（3）柠条锦鸡儿林地根系主要集中在0～80 cm土层,0～80cm土层带间、带内根干重分别占总根重的46.33%和45.56%,根表面积密度分别占总根表面积密度的66.58%和63.51%,根长密度分别占总根长密度的59.54%和58.45%。该研究对于深入了解半干旱黄土区人工柠条锦鸡儿林地根系、水分具有积极意义。     

黄土高原西部人工灌木生长季土壤水分变异特征

以兰州干旱地区生态植被恢复技术研究与示范基地灌木品种研究小区为试验点,研究了黄土高原西部丘陵区坡面不同灌木下0～200 cm土层土壤水分特征,采用Brown-Forsythe检验方法和变异系数比较不同灌木覆盖下土壤水分含量的差异。结果表明:土壤水分的变化受到坡位、坡向、灌木种类的影响较大。相同土层的土壤水分变异系数基本为阴坡>半阴坡>半阳坡>阳坡。坡上部的土壤水分变化较大,坡中部和坡下部相对较稳定。多数灌木的土壤水分变异系数随着土壤深度的增加而减小,变异系数较大值相对集中在20～80 cm土层。从土壤水分的亏缺量、植物水分亏缺度来看,在植被恢复的过程中,选择荒漠锦鸡儿(Caragana roborovskyi)、甘蒙锦鸡儿(Caragana opulens)、枸杞(Lycium chinense)等耗水量相对较低的植被更加合理。     

沙坡头地区固沙植被土壤水分动态研究

沙坡头地区始建于1956年的无灌溉人工固沙植被,是我国交通干线防沙体系的成功模式。利用40余年的土壤水分定位观测数据,分析了不同期间建立的固沙植被土壤水分的时空变化特征及对植被的影响。结果表明,固沙植被发展至9~10a后土壤含水量开始明显下降,特别是较深层(>100cm)的含水量下降明显;0~40cm层土壤水分含量与降水相关显著,而降水对40~300cm层土壤水分的含量影响不显著;深根系固沙植物对根际区域水分的利用,进一步恶化了固沙区土壤深层的水分状况,进而抑制了这些植物的生长和生存,间接地影响了原有固沙植被组成和稳定性;经过40多年的演变,固沙植被中优势灌木种的盖度从最大盖度47.6%降至6%~9%,群落中草本和微生物结皮层得到发育。当深根系灌木的盖度降低至6%~9%时,深层土壤可维持一个相对稳定的低含水量。     

半干旱黄土区成熟柠条林地剖面土壤水分环境及影响因子研究

为了探讨柠条群落及环境因子与土壤水分动态响应关系,选择半干旱黄土区流域尺度不同地形条件下成熟柠条林作为观测样地,于2009-2011年生长季节(5月上旬至10月下旬),每15 d1次,对0~220 cm剖面土壤水分进行了连续测定,2010年8月测定了0~600 cm土壤水分,2011年9月调查了柠条林群落结构特征。采用SPSS17.0软件的Duncan进行多重比较、EXCEL软件进行分析作图,对各样地剖面土壤水分差异、不同年度生长季节变异、干燥化程度以及其影响因子进行了综合分析。结果表明:浅层土壤水分含量为北坡东坡南坡,下坡位高于上坡位,坡度越大土壤含水量越低。由表层至深层,地形因子影响土壤水分作用逐渐减弱,植被因子影响土壤水分作用逐渐增强。在一定区域,柠条群落盖度和高度与深层土壤水分含量呈明显的负相关。人工柠条林加重了入渗层以下的土壤干燥化程度,而且连续干旱会造成入渗层范围的临时性土壤干层,而永久性干层是柠条发育至成熟阶段的过程中,逐渐形成并一直存在的一种现象。研究结论将对进一步从多尺度(年际和季节的时间尺度、水平和垂直的空间尺度)、多因子(气候、土壤、植被、微地形等)综合研究半干旱黄土区人工植被群落及其土壤水分环境动态提供重要参考。     

沙区植被恢复对土壤微生物量及活性的影响

土壤微生物是生态系统功能及养分循环的关键影响因素,对土壤质量变化有重要的指示意义。研究了干旱沙区植被恢复过程中土壤微生物量及微生物活性的变化特征及其季节动态。结果表明：固沙植被区土壤微生物量碳氮和土壤基础呼吸显著大于流动沙丘,总体上表现为同一土层土壤微生物量碳氮和基础呼吸速率随植被恢复年限的延长而增加,而同一年代植被区则随土层深度的增加而减小。土壤微生物代谢熵随固沙年限的延长呈下降趋势,随土层深度的增加而增大。土壤微生物量和基础呼吸呈现出明显的季节变化,表现为夏季 >秋季 >春季 >冬季,且随着恢复年限的延长其变化幅度增大;微生物代谢熵不存在明显的季节变化。土壤微生物属性能够较好地反映沙区植被恢复引发的土壤质量变化。     

金沙江干热河谷不同植被坡面土壤水分时空分布特征

于2016年7~12月和2017年4月的旱、雨季期间，以金沙江干热河谷苴那小流域内的银合欢（Leucaena Benth）林地、车桑子（Dodonaea angustifolia）灌丛地和扭黄茅（Heteropogon cantortus）草地为研究对象，通过网格法和土钻法采集并测定了（0~100 cm）土层的土壤含水量，应用经典统计法和地统计学方法分析该区域不同林草植被下坡面土壤水分的动态变化特征。结果表明：（1）研究区土壤含水量总体较低，雨季显著大于旱季，旱、雨季均表现为灌丛地>草地>林地，呈中度至强度变异（0.07~0.28之间）。（2）不同林草植被下旱、雨季土壤水分具有相似的空间自相关性，自相关系数均由正向负转变，但由正向负转变的滞后距离有所不同，且雨季大于旱季，呈中等或强等空间自相关性。（3）不同林草植被下的土壤水分空间结构不同，林地、灌丛地和草地旱雨季最佳拟合模型均为球状模型；相同林草植被下各土层旱、雨季土壤水分的空间分布特征相似，但旱季的分布格局差异更显著，不同林草植被下深层土壤水分分布比表层土壤水分的分布更为复杂，土壤水分呈明显的斑块或条带状分布，含水量高值区和低值区位置不固定。总之不同林草植被类型会改变局部地段土壤水分空间分布，降雨会加强这种差异的趋势，但土壤水分仍具一定空间连续性。     

Impact of land cover types on the soil characteristics in karst area of Chongqing

The 26 plots including natural forestland, secondary forestland, shrub-grassland, sloping cropland, artificial forest and abandoned field, were selected to discuss the impact of land cover on the soil characteristics in the three karst districts of Chongqing. The results showed that: (1) After the vegetation turned into secondary vegetation or artificial vegetation, or reclamation, soil physical properties would be degraded. In the surface-layer soil of sloping cropland, the contents of > 2 mm water-stable aggregates decreased obviously with apparent sandification. (2) The contents of soil organic matter and total nitrogen are controlled completely by vegetation type and land use intensity. The increasing trend is rather slow in the early days when over-reclamation is stopped and the land is converted to forest and pasture. (3) Herbaceous species increase and woody plants species decrease with the increase of land use intensity, therefore, the soil seed banks degrade more seriously. (4) The soil degradation index has been set up to describe the relative soil degradation degree under the conditions of different vegetation types. (5) Land cover has a significant effect on karst soil characteristics, land degradation in the karst ecosystem is essentially characterized by the different degradation of soil functions that serve as water banks, nutrient banks and soil seed banks.     

半干旱黄土丘陵区退化人工林群落结构 调整下细根特征分析

根系尤其细根在植物的生长发育中起着重要作用，以甘肃省定西市巉口镇龙滩流域的白 杨及山杏 2 种典型退化人工林为研究对象，研究了人工林群落结构调整后形成的白杨+5 年生油 松、白杨+10 年生油松及山杏+云杉、山杏+樟子松混交林与单一纯林相比不同深度、不同径级下细 根的根长密度、根面积密度、根生物量密度、比根长及比根面积，以期揭示不同人工林恢复模式下 的细根分布特征。结果表明：（1）混交恢复模式起到了一定的积极作用，大部分混交林相较于纯林 细根的根长密度、根面积密度及根生物量密度在土壤表层均有所提高。混交林细根在浅层的占比 得到了提高，且随恢复年限的增加而升高。（2）细根根长密度、根面积密度及根生物量密度与土壤 全碳、全氮、含水量及有机碳之间以及比根长及比根面积与土壤全碳、土壤全氮及有机碳之间均存 在显著正相关关系。     

植被作用下土壤干化的反馈效应 及相关问题讨论

黄土高原普遍发生的植被作用下的土壤干化现象, 从一个独特角度恰当反映了环境对植 被的限制作用。由于人工林草植被不同于天然植被, 其负反馈调节机制脆弱, 这种植物生长用水 与环境供水之间的矛盾表现, 使人工林草植被生长滞缓, 稳定性下降, 甚至导致其衰亡, 并对后续 深根性植物的生长发育一般起到显著的抑制作用。但是, 后续天然植被或者浅根性植物却仍然能 够继续良好发育。显然, 植被作用下的土壤干化, 对追求一定的经济目标来说有其不利性, 但对于 防止土壤侵蚀并不一定就产生负面影响。需要根据经营目标区别对待人工林草植被的稳定性。人 工林草植被的自然化过程研究是有关生态恢复的一个有意义的命题。     

黄土高原植被恢复对土壤物理参数的影响——基于已发表数据的荟萃分析

陆面过程在气候变化中具有重要作用,其中土壤水文过程是陆面过程的重要内容,然而目前陆面模式中土壤水力学参数仅依赖于土壤质地,并未考虑植被类型对其影响,这与自然过程不符,从而导致对大规模植被恢复的水文、气候效应认识不充分。为揭示植被恢复对土壤物理参数的影响,改进陆面模式中土壤参数的精度,论文以黄土高原为研究对象,收集整理了已发表的植被恢复下土壤物理参数的测试分析数据,从中提取了采样点经纬度、土壤质地、植被类型、恢复年限、坡度、孔隙度等信息,进行了荟萃分析。结果显示,植被恢复可促进土壤有机质的积累,明显改善土壤结构、增加土壤肥力,从而提高土壤黏粒含量,降低砂粒含量,显著提高土壤孔隙度、饱和导水率和持水能力。随着植被覆盖度的增加,这种作用也增强,恢复至林地阶段达到最高,并且阔叶林的作用要强于针叶林。随林龄增长,土壤孔隙结构和入渗性能都明显改善,土壤的持水性得到增强。研究明确了黄土高原地区植被恢复对土壤参数的影响,为更好地研究大规模植被恢复对地表水分通量的影响及其气候效应奠定了基础。     

奈曼沙区樟子松生长状况与水分关系

分析奈曼沙区樟子松的水分关系及生长状况,并与油松、小叶杨比较,结果表明樟子松较油松、小叶杨耐旱。但在无地下水或灌溉补给的迎风坡上部,樟子松片林立地水分状况严重恶化,15龄高生长速生期趋于结束,生长趋于衰退,而在地下水埋深2.4米左右的丘间低地高生长正值旺盛生长之际,这说明在年降水量仅366 mm的奈曼沙区,营造樟子松必须选择适宜的立地条件,才能保证人工林的正常生长和稳定性。     

重庆喀斯特地区土地覆被类型对土壤特征的影响

1 Introduction The karst region of Southwest China, with Guizhou Province as the center, extends across Yunnan Province, Guangxi Zhuang Autonomous Region, Sichuan Province, Chongqing, western Hunan Province, Hubei Province, and Guangdong Province, coveri…     

京津风沙源浑善达克沙地治理区退耕还林地的植被变化

本文选择京津风沙源区浑善达克沙地治理区大兴安岭南部亚区2004年退耕的榆树-小叶锦鸡儿林及山杏林和浑善达克沙地亚区2002年退耕的榆树-小叶锦鸡儿、小叶锦鸡儿退耕林及榆树疏林沙地设置监测样地,对植被盖度、生物量、物种多样性等进行了连续4年的监测调查,结果表明:在大兴安岭南部亚区,退耕后4~7年,榆树-小叶锦鸡儿林总盖度和总生物量均极显著高于对照的蒿类草地(p<0.01),且呈逐年上升趋势;山杏人工林总盖度在前期低于天然胡枝子灌丛,但后期优于对照;山杏人工林总生物量逐年增加,并在2010年和2011年显著大于胡枝子灌丛(p<0.05)。榆树-小叶锦鸡儿和山杏人工林及其对照样地的Shannon-Wiener指数均呈波状变化,差异不显著。在浑善达克沙地亚区,退耕后6~9年,榆树-小叶锦鸡儿林地的总盖度显著高于小叶锦鸡儿和榆树疏林沙地(p<0.05),但榆树疏林沙地在年际间的变化更稳定,榆树疏林沙地总生物量在2008-2010年间均高于榆树-小叶锦鸡儿和小叶锦鸡儿人工林,但人工林逐年增加的趋势更明显。小叶锦鸡儿人工林和榆树疏林沙地的Shannon-Wiener指数明显高于榆树-小叶锦鸡儿林地,并且都呈波状增加趋势,而榆树-小叶锦鸡儿林地的Shannon-Wiener指数表现出与降雨变化同样的趋势。     

Soil moisture of different vegetation types on the Loess Plateau

Water stored in deep loess soil is one of the most important resources regulating vegetation growth in the semi-arid area of the Loess Plateau, but planted shrub and forest often disrupt the natural water cycle and in turn influence plant growth. The purpose of this study was to examine the effects of main vegetation types on soil moisture and its inter- annual change. Soil moisture in 0–10 m depth of six vegetation types, i.e., crop, grass, planted shrub of caragana, planted forests of arborvitae, pine and the mixture of pine and arborvitae were measured in 2001, 2005 and 2006. Soil moisture in about 0–3 m of cropland and about 0–2 m of other vegetation types varied inter-annually dependent on annual precipitation, but was stable inter-annually below these depths. In 0–2 m, soil moisture of cropland was significantly greater than those of all other vegetation types, and there were no significant differences among other vegetation types. In 2–10 m, there was no significant moisture difference between cropland and grassland, but the soil moistures under both of them were significantly higher than those of planted shrub and forests. The planted shrub and forests had depleted soil moisture below 2 m to or near permanent wilting point, and there were no significant moisture differences among forest types. The soil moisture of caragana shrub was significantly lower than those of forests, but the absolute difference was very small. The results of this study implicated that the planted shrub and forests had depleted deep soil moisture to the lowest limits to which they could extract and they lived mainly on present year precipitation for transpiration.     

不同植被类型的土壤水分对黄土高原的影响

Water stored in deep loess soil is one of the most important resources regulating vegetation growth in the semi-arid area of the Loess Plateau, but planted shrub and forest often disrupt the natural water cycle and in turn influence plant growth. The purpose of this study was to examine the effects of main vegetation types on soil moisture and its inter-annual change. Soil moisture in 0–10 m depth of six vegetation types, i.e., crop, grass, planted shrub of caragana, planted forests of arborvitae, pine and the mixture of pine and arborvitae were measured in 2001, 2005 and 2006. Soil moisture in about 0–3 m of cropland and about 0–2 m of other vegetation types varied inter-annually dependent on annual precipitation, but was stable inter-annually below these depths. In 0–2 m, soil moisture of cropland was significantly greater than those of all other vegetation types, and there were no significant differences among other vegetation types. In 2–10 m, there was no significant moisture difference between cropland and grassland, but the soil moistures under both of them were significantly higher than those of planted shrub and forests. The planted shrub and forests had depleted soil moisture below 2 m to or near permanent wilting point, and there were no significant moisture differences among forest types. The soil moisture of caragana shrub was significantly lower than those of forests, but the absolute difference was very small. The results of this study implicated that the planted shrub and forests had depleted deep soil moisture to the lowest limits to which they could extract and they lived mainly on present year precipitation for transpiration.