黄土丘陵区植被恢复过程中土壤水分研究--以吴旗县为例

采用野外调查与室内分析相结合的方法,对黄土丘陵区吴旗县植被恢复过程中土壤水分进行了研究.结果表明,不同地形的土壤含水量表现为5°>18°>30°,阴坡>半阴坡>阳坡,下部>中部>上部;对于同一植被类型,60 cm以下土层的土壤水分含量随着恢复年限的增加而不断减小,并且随着恢复年限的增长,深层土壤水分含量有逐步趋于稳定的趋势;对于不同植被类型的土壤水分含量,农耕地>草地>灌木地>乔木林地;对于不同植被恢复方式,自然恢复的土壤含水量>自然十人工恢复的土壤含水量>人工恢复的土壤含水量.     

宁南黄土丘陵区退耕地植被恢复中土壤物理特性变化研究

以宁夏南部黄土丘陵区固原市原州区的大红沟流域为研究对象,分析了原州区退耕地植被恢复过程中不同恢复年限、不同植被类型下的土壤物理变化特征,结果表明：对于土壤含水量,林草间作地〈灌木林地〈乔灌混交林地,随着退耕年限的不断增长,上层土壤含水量不断增加,下层不断降低,随土层不断加深,其含量逐步趋于稳定;对于0-60cm土壤平均容重及孔隙度,以灌木林地土壤容重相对较大,孔隙度相对较小,乔灌混交林地的容重及孔隙度的变化与灌木林地相反,并且随着退耕年限的不断延长,土壤容重不断减小,孔隙度不断增加,但是不同恢复方式下土壤容重及其孔隙度变化不大。     

半干旱黄土区山地枣林春季土壤水分动态变化研究

为明确半干旱黄土区山地枣林土壤水分特征,本文对陕西延川县齐家山红枣试验基地春季土壤水分特征进行了分析。结果表明:1)不同坡向枣树林地土壤水分存在差异,阴坡土壤水分最高,其次为半阳坡,而阳坡最低,且不同坡向不同土层间存在显著差异;不同坡向土壤水分垂直变化趋势相似。2)坡位对枣树林地0～60 cm土层的水分影响较大,且随着土层的增加,坡位对土壤水分的影响逐渐减小直到差异不显著。3)山地枣林0～60 cm土层内,不同整地方式对土壤水分影响较大,且差异显著;但显著性随土层深度增加而降低。4)不同植被类型间土壤水分存在差异。0～40 cm土层,枣树林地土壤水分含量最高,且与苹果园、草地土壤水分差异显著;40～100 cm土层,苹果园土壤含水量最大,且与枣园、草地显著差异。5)研究区3种植被类型0～100 cm土层土壤蓄水量表现为红枣(153.03 mm)苹果园(149.26 mm)草地(98.76 mm),说明林地土壤水分涵蓄能力强,而撂荒草地土壤蓄水能力较弱。因此,研究表明半干旱黄土区进行水平阶整地和合理的经济林营造有助于土壤水分的利用且不会造成土壤水分亏缺,相反进行撂荒则反而会使土壤水分含量降低。     

黄土丘陵区不同植被恢复类型土壤游离氨基酸含量及其随季节动态分析

为了解黄土丘陵区不同植被恢复类型各层次土壤游离氨基酸含量的变化,以及土壤游离氨基酸与土壤其他理化性质的关系,以黄土丘陵区恢复19a的杏树林、沙棘林、刺槐林和草地为研究对象,以耕作相同年限农田为对照,分析不同植被恢复类型对土壤游离氨基酸(TFAA)含量的影响以及其随季节波动情况。结果表明,除杏树林外,退耕还林还草后的土壤游离氨基酸含量显著>农田,年平均含量排序为沙棘林(34.31μg·g^-1)>刺槐林(31.87μg·g^-1)≈草地(29.74μg·g^-1)>农田(25.86μg·g^-1)≈杏树林(24.11μg·g^-1)(P<0.05),平均来看,随着土层加深,土壤游离氨基酸含量呈现增加趋势,0~10、10~20cm和20~40cm游离氨基酸含量分别为28.64、29.04μg·g^-1和29.86μg·g^-1。不同季节之间同种植被土壤游离氨基酸含量差异显著且随季节变化呈先降低后增加的变化趋势。在土层土壤游离氨基酸含量与各土壤基础指标无显著相关;在10~20cm土层与土壤有机质显著正相关;在20~40cm土层与土壤含水量显著负相关,由此可见,20~40cm土层相对干燥的土壤环境有利于增加游离氨基酸含量。游离氨基酸作为植物有机氮源其含量随着植被类型、土层深度和季节变化,可考虑作为评价生态恢复效果的重要指标。     

黄土丘陵区植被恢复及坡向对土壤SON含量的影响

【目的】探究黄土丘陵区乔木、灌木和草地这3种植被恢复类型是否能增加土壤可溶性有机氮(SON)含量以及坡向对SON的影响。【方法】以分别生长在阳坡和阴坡的沙棘和杏树、阳坡草地为研究对象,玉米地作为对照,采集0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm土壤样品,测定土壤可溶性有机氮、有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量,分析坡向、树种对土壤养分及SON的影响。【结果】植被恢复显著增加SON含量,在0～10 cm土层增加尤为明显。SON占可溶性总氮的比例平均为84%,草地的比例显著最高。不同植被间SON含量差异显著,与玉米地相比,沙棘林土壤SON含量提升效果最为明显,其次为杏树林,草地在10～40 cm土层未达到提升水平。阳坡比阴坡土壤SON含量高,但土壤有机质、碱解氮、速效磷速效钾呈现相反规律。土壤SON与可溶性总氮呈现显著正相关关系,与土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾没有达到显著相关水平。【结论】黄土丘陵区植被恢复显著增加了土壤SON含量,沙棘林在增加土壤SON含量方面优于杏树林及草地,阳坡环境对于土壤SON的积累效果优于阴坡环境。     

黄土丘陵区退耕植被土壤水分·可溶性碳氮的变化特征

[目的]研究黄土丘陵区植被恢复过程中土壤水分、可溶性碳氮的变化特征。[方法]选择刺槐(乔木)、柠条(灌木)、撂荒地(草地)3种退耕植被为研究对象,以坡耕地为对照,研究不同退耕植被下土壤水分、可溶性碳氮的季节和垂直分布。[结果]土壤水分、可溶性碳氮均受季节变化的影响,其中土壤水分表现为先降低后增加的趋势,可溶性碳氮的趋势相反;此外,与耕地相比,3种退耕植被土壤水分、可溶性碳氮均有较大的提高;随着土层的加深,土壤水分在表层(0~30 cm)整体表现为撂荒地较林地低,而30~200 cm土层,表现为撂荒地大于林地,深层土壤水分变化不显著。可溶性碳氮在0~30 cm土层也表现为随着土层的增加而递减趋势,且显著受土层变化的影响(P0.05)。另外,土壤水分、可溶性碳氮存在着显著相关性(P0.05)。[结论]该研究阐明了黄土丘陵区典型退耕植被的土壤水分、可溶性碳氮的动态变化规律,为进一步分析和评价黄土丘陵区土壤养分状况提供科学依据。     

不同植被类型对毛乌素沙地背风坡土壤水分时空变化的影响

在陕西省神木市毛乌素治沙造林基地,选取固定沙丘背风坡4种典型植被为对象,利用CNC503DR型中子仪对0~300 cm土壤水分进行测定,分析不同植被类型条件下固定沙丘背风坡土壤水分特征。结果表明:1）在植被类型上,固定沙丘背风坡0~300 cm剖面平均土壤含水量表现为草地>紫穗槐>长柄扁桃>沙柳;在季节变化上整体表现为,秋季>夏季>春季（2018年）、春季>夏季>秋季（2019年）。2）背风坡土壤剖面上土壤水分存在明显的分层结构,可将0~300 cm分为0~50、50~100、100~200 cm和200~300、50~300 cm各土层植被类型间土壤水分存在显著差异(P<0.05)。3）0~50 cm土层时间变系数较大,随着土层深度增加土壤水分时间变异系数逐渐减小;4种植被类型垂直变异系数夏秋季较大,春季较小;时间稳定性表现为沙柳>草地>长柄扁桃>紫穗槐。4种植被类型0~300 cm土层平均土壤含水量无显著差异,草地、长柄扁桃和沙柳土壤水分时间稳定性较强,合理的林草空间搭配有利于该区背风坡土壤水分的保持。     

陕北黄土高原土壤有机质分布研究

对陕北黄土高原地区不同年限、不同植被立地土壤有机质含量的分析发现,刺槐、苜蓿、撂荒地土壤有机质含量随植被恢复年限的增加而增大,且呈线性相关;安塞土壤有机质含量随植被逐渐乔木化而增大;0～60cm土层土壤有机质含量随深度的增加而减小;坡面表层土壤有机质分布曲线类似于一个周期的"正弦曲线"或"反弦曲线",但植被生长较好的坡面例外;土壤有机质受地理位置的影响,随纬度的北移而减小,其顺序为:富县>宜川>安塞>神木。     

宁南山区苜蓿地土壤养分的变化规律

对宁南半干旱黄土丘陵区不同坡位及不同种植年限苜蓿地土壤养分的变化规律分析表明:(1)宁南黄土丘陵区苜蓿地土壤养分含量随着土层深度的增加而降低;(2)随着坡位的下降,苜蓿地0～100 cm层土壤有机质、全氮、速效氮、全磷、速效磷含量明显增加,土壤速效钾受坡位影响不大,苜蓿地土壤综合肥力指教呈下坡＞中坡＞上坡的趋势;(3)...     

黄土丘陵区撂荒农耕地土壤有效态微量元素演变特征

【目的】探索农耕地撂荒对土壤微量元素演变特征的影响,为该地区植被恢复中土壤质量评价和生态恢复的持续健康发展提供科学依据。【方法】以黄土丘陵区不同撂荒年限的坡耕地为研究对象,分析农耕地撂荒后不同坡向土壤4种有效态微量元素的变化趋势。【结果】黄土丘陵区坡耕地撂荒后,阴坡由于土壤温度较低,含水量较大,植被生长旺盛。有机碳、全氮、有效锰、有效铁、有效锌含量变化规律性较强,表现为在演替前期变化较小,而后期随撂荒年限的延长而显著增加,有效铜则随撂荒年限呈降低趋势。阳坡土壤有机碳、全氮及4种有效态微量元素含量则随年限呈波动变化。不同演替阶段土壤微量元素密度变化不同,阳坡土壤有效铁和有效锌密度在演替前10年明显高于阴坡,而在10年后显著低于阴坡;有效铜密度在前5年略低于阴坡,5年后明显高于阴坡。【结论】黄土丘陵区坡耕地撂荒20年后,虽然4种土壤有效态微量元素含量有所提高,但仍处于低或极低水平,因此黄土丘陵区通过自然演替来改善土壤微量元素状况还需要较长的时间。     

干热河谷植被覆盖对雨季地表径流和土壤水分的影响（摘要）

[目的]研究干热河谷植被覆盖对雨季地表径流和土壤水分变化的影响。[方法]对云南省元谋县的金沙江段干热河谷植被覆盖坡面及裸地进行雨季地表径流和土壤含水量的连续观测,并对观测数据进行统计学分析。[结果]植被覆盖能够显著减少地表径流量,对照小区（裸地）地表径流量是植被覆盖小区的22倍;植被覆盖下0～180cm土壤含水量比裸地增加37.6%;植被覆盖提高了土壤深层含水量的稳定性,并保持土壤物理性质稳定;不同深度土壤不仅水分含量差异显著,而且土壤水分含量变化也明显不同。[结论]坡面植被覆盖能够明显改变土壤水文,维持土壤水分含量在较高水平,特别是20cm以下的土层。     

退耕还林还草对黄土高原坡地磷素的影响

[目的]探讨不同植被恢复退耕坡面土壤磷素的分布及其迁移特征,为退耕还林还草工程的可持续性及其环境效应评价提供参考.[方法]选取黄土高原中部王东沟小流域退耕年限、土壤和地形条件较一致的柠条灌木地、苜蓿草地和荒地等3种典型植被恢复的长坡面为研究对象,以谷子农地为对照,通过采样测定分析不同植被恢复坡面的植物磷、土壤磷和土壤—植物系统磷库(植物磷库)的差异及其在不同坡位、土层间的空间分布特征.[结果]不同植被恢复样地的地上生物量、植物磷含量和植物磷库均表现为灌木地>草地>农地>荒地,且从坡顶向坡底方向逐渐增加.对于土壤速效磷,灌木坡地在坡面和垂直方向分布较均匀,其他样地则总体表现为坡底速效磷含量较高;不同土层间相比,除草地坡底部位及农地0~20 cm土层外,其余土层土壤速效磷含量整体上随深度增加而增加.0~100 cm土层以上的植物磷库均表现出从坡顶向坡底逐渐增加.土壤全磷分布受退耕植被的影响不明显,主要受土壤母质的影响.[结论]退耕坡面植物磷、土壤磷和土壤—植物系统磷库及其分布受恢复植被措施及其不同水土保持效益的影响;灌木地和草地对退耕坡地磷素具有一定保持作用,能够减少流失的磷素对下游水体的影响,而荒地和农地表现出明显的磷素侵蚀流失趋势.     

晋西黄土区刺槐林地土壤水分对降雨的响应

通过野外坡面降雨试验,对晋西黄土区刺槐林地内土壤水分进行连续定位观测,以揭示晋西黄土区坡面土壤水分对降雨的响应,旨在为黄土高原区水土流失治理提供一定的理论依据。结果表明:1）坡面土壤含水率受植被密度影响较明显,密度较高的刺槐林地相对于密度较低的林地或裸地而言,其林地内坡面土壤水分对降雨的响应较平缓。2）垂直方向上,0~20 cm土层土壤含水率对降雨的响应最为直接和迅速。植被密度不同,各测点次表层（10~20 cm土层）土壤含水率的上升有先后之分,与表层（0~10 cm土层）相比,次表层的土壤含水率变化有一定的滞后和延长,体现出土壤水分入渗的先后过程。深层（20~150 cm土层）土壤含水率对降雨几乎无响应过程。3）坡面上表层土壤含水率对降雨的响应受降雨强度和植被密度影响,当降雨强度较小时,土壤含水率变化会出现上升期和退水期;当降雨强度较大时,土壤含水率变化则分为上升期、平台期和退水期,各期到达时间会因植被密度增加而出现相应的滞后现象。      

库布齐东段典型人工固沙林土壤水分时空变化特征

以库布齐沙漠东段典型人工固沙林（油蒿林、沙柳林、柠条林）为对象,利用TRIME-PICO土壤水分观测系统对2017-2019年生长季迎风坡顶部、中部和底部0～180 cm土层深度土壤含水量进行连续监测,探讨区域植被类型和环境因子对土壤水分时空变化的影响。结果表明,研究区平均土壤含水量年际变化受降雨量影响表现为:2019年（9.7%）>2018年（8.6%）>2017年（4.3%）;因植被生长特性差异,土壤含水量表现为:油蒿林（7.9%）>沙柳林（7.8%）>柠条林（6.9%）;不同坡位土壤含水量略有差异,油蒿林和柠条林表现为:迎风坡底部>中部>顶部,而沙柳林为:迎风坡底部>顶部>中部;不同样地土壤含水量垂直变化明显,均呈现先减小后缓慢增大的趋势,含水量最大值均出现在浅层（0~40 cm）,由于降雨入渗和植被根系分布的不同,最小值在中层和深层均有出现;3种样地土壤水分时间变异系数为0.2~0.4,浅层时间变异性较大,深层较为稳定;土壤水分与垂直变异系数呈负相关。总体上,季节变化和土层深度在时间和空间维度对土壤水分有较大影响,土壤水分和植被生长既相互作用又相互制约。     

毛乌素沙地杨柴和黑沙蒿灌丛土壤水分状况及水量监测

【目的】研究毛乌素沙地杨柴和黑沙蒿灌丛的土壤剖面水分状况和土壤水分消耗与平衡方式。【方法】以该区的杨柴灌丛、黑沙蒿灌丛、杨柴-黑沙蒿混生灌丛为研究对象,采用TDR法对土壤剖面监测水分,灌丛水量平衡方程计算土壤水分收支比。【结果】(1)0~300 cm土壤剖面水分含量随着土壤深度的增加先降低后升高,根据土壤剖面水分时空变化将土层大致分为速变层(0~40 cm)、活跃层(40~100 cm)、次活跃层(100~200 cm)和稳定层(200~300 cm)。速变层受降雨影响较大,在强降雨后,速变层不同样地土壤剖面出现多个“高水分中心”,稳定层土壤水分受植被生长影响较大,杨柴灌丛与混生灌丛土壤剖面出现多个“低水分中心”。(2)不同灌丛化样地对降雨的响应方式不同,裸地与杨柴灌丛对降雨的响应方式为脉冲式响应,混生灌丛与黑沙蒿灌丛对降雨的响应方式为延迟聚积式响应。(3)土壤活跃层(40~100 cm)土壤水分含量在趋势为黑沙蒿灌丛>杨柴-黑沙蒿混生灌丛>裸地>杨柴灌丛,在次活跃层(100~200 cm)土壤水分含量趋势为黑沙蒿灌丛>杨柴-黑沙蒿混生灌丛>杨柴灌丛>裸地,在稳定层(200~300 cm)水分土壤水分含量趋势为裸地>黑沙蒿灌丛>杨柴灌丛>杨柴-黑沙蒿混生灌丛。(4)2019年样地贮水变化量由大到小为黑沙蒿灌丛>杨柴-黑沙蒿混生灌丛>裸地>杨柴灌丛,黑沙蒿灌丛为积累水分型的灌丛,2019年共累积124 mm的降雨;混生灌丛为平衡水分收支型的灌丛,一部分水分进行贮藏另一部分进行蒸散;裸地与杨柴样地都为消耗水分型,蒸散量与全年降雨量大致相等。【结论】杨柴灌丛水分出现负平衡,大气-植被-土壤间的水分不能闭合循环,随着时间尺度增长,土壤水分的植被承载力达到极限,黑沙蒿群落合理的水分平衡策略驱动了杨柴群落向黑沙蒿群落的演替。     

延河流域人工与自然植被土壤水分空间差异性研究

[目的]研究延河流域自然植被与人工植被土壤含水量及其空间变化,为黄土高原土壤水分的利用和人工植被建设提供理论依据。[方法]针对延河流域人工植被建造存在植被退化问题,根据降雨温度变化,将延河流域划分为17个环境梯度单元,对自然植被与人工植被进行了野外调查,研究了降雨梯度、坡位及坡向对植被0~500 cm土层土壤含水量的影响。[结果]流域内土壤水分具有很强的空间变异性。自然植被0~500 cm土壤含水量为8.15%,变异系数为33.12%;人工植被土壤含水量较低,仅6.74%。地形因子能够显著影响自然植被与人工植被的土壤含水量,自然植被不同坡位和坡向的0~500 cm土壤含水量大于人工植被。[结论]综合考虑土壤水分生态环境的可持续性,阴坡下与平地相对适合人工植被的营造,在植被配置时,需要考虑植被类型及耗水特点。     

阜康市三工河小流域土壤水稳性团聚体分布特征研究

以阜康市三工河小流域土壤为例,通过选取典型梁峁坡地、不同坡度坡地及不同植被覆盖土壤进行采样,分别对土壤0～20cm和20～50cm剖面层土壤水稳性团聚体含量及其影响因素做了初步研究。结果表明,该小流域土壤水稳性团聚体分布存在以下特征:土壤同一剖面自上而下呈递减趋势;同一坡面随坡位自上而下呈增加趋势;随坡度的增加而减少;不同植被覆盖土壤团聚体含量呈现农用坡耕地<林地<草地<草灌地。     

北方农牧交错带不同退耕方式下土壤水分变化特征

研究退耕还林、退耕还灌、退耕还草不同退耕方式对土壤水环境的影响.结果表明:北方农牧交错带植被耗水主要靠降水满足;3种不同退耕方式的植被生育期内土壤水分含量均随降水量而变化;土壤表层(0～30 cm)水分含量相差不大;在30～100 cm土层,林地土壤水分含量始终高于灌木地和草地,草地的最低;对于0～100 cm土层,林地相对于灌木地和草地能更好地维持土壤水分;2005年3种退耕方式的植被在生长季中对水分的消耗均超过降水补给.