黄土丘陵区小流域土壤水分时空变异

采用定位监测法,对2002—2005年黄土丘陵区小流域土壤水分的时空动态规律及其主要影响因素进行了分析.结果表明,研究区年均土壤水分剖面呈倒“L”型,水分最低点出现在1.0 m深处.表层（0～0.2 m）和下层（2.4 m以下）土壤水分年际间的差异达显著水平,而季节间的显著差异则表现在土壤表层和中层（1.0～2.4 m）;干旱年的降水不足显著提高了中、下层土壤水分的空间变异性,而丰水年的降水补充作用则显著降低了上层土壤水分的空间变异性,对中、下层土壤水分变异的影响不大.坡向对土壤水分变异的影响最大,其次是土地利用类型,坡位的影响最小.在干旱年或每年雨季开始时,坡向对土壤水分的影响随土层的加深而减弱,土地利用类型的影响则随之增强;在丰水年或每年雨季结束时,土地利用类型只对上层土壤水分状况具有显著影响,且其影响程度小于坡向的影响.     

黄土丘陵小流域土壤水分的空间异质性及其影响因子

研究了黄土丘陵小流域土壤水分空间异质性的剖面及时间变化规律，从土壤水分与环境因子的关系分析入手，探讨了景观尺度上土壤水分空间异质性的影响因子，结果表明，黄土丘陵小流域土壤水分的平均值与空间异质性均呈现出明显的剖面变化与季节变化规律，土壤平均含水量从表土层开始，随着土层深度的增加而增高；空间异质性（变异系数）从亚表层开始增加，土壤含水量在降雨后立即升高随后逐渐降低；空间异质性却正好相反，方差分析与相关分析表明，土壤水分的空间异质性是立地尺度（坡度），坡面尺度（坡位与相对高度）和流域尺度（土地利用与降雨）等多重尺度上的环境因子共同作用的结果，这些不同尺度的环境因子对土壤水分空间异质性的影响表现出明显的剖面变化规律与季节变化规律。     

喀斯特峰丛洼地不同土地利用方式土壤水分对降水特征的响应

为了明确喀斯特峰丛洼地不同土地利用类型土壤水分对降水的响应, 采用定位观测法, 选择顺坡种植桂牧1号、顺坡种植玉米、封育、刈割除根、火烧、刈割6种喀斯特峰丛洼地最典型的土地利用方式, 分析了这6种土地利用方式下土壤水分动态变化。结果表明: 研究区2011—2013年的降水量可分为枯水年(2011年)、丰水年(2012年)和平水年(2013年)三种降水年型。枯水年土壤水分年均含量表现为种植桂牧1号>封育>刈割>火烧>刈割除根>种植玉米, 平水年和丰水年均表现为封育>刈割>种植桂牧1号>火烧>刈割除根>种植玉米。封育和桂牧1号土地利用方式在各降水年型下均具有较高的水分含量, 而种植玉米土壤含水量则最低, 其次为刈割除根。降水年型对土壤水分变异系数的影响表现为枯水年>丰水年>平水年的趋势。不同土地利用方式在枯水年、丰水年和平水年三种降水年型中, 土壤水分变化趋势各有特点, 主要受近期降水和土壤蒸发的影响。封育和桂牧1号土壤水分含量高, 两种土地利用方式能显著改善土壤水分状况, 积蓄一定的水分。     

基于植物分布地形格局的植物功能型划分研究

提出基于植物分布的地形格局划分植物功能型（ＰＦＴｓ）的思路, 并以位于中国亚热带北部的大老岭地区为研究区域进行案例研究。通过大量的森林群落调查获得该地区５５种主要的常绿阔叶树在不同地形部位群落中的数量特征：采用去势典范对应分析（ＤＣＣＡ）方法：１．海拔、坡面、坡形、坡位、坡向、坡度等６个地形特征指标与群落生境的热量、水分和光照条件的关系;２．５５种植物在多维地形梯度上的分异格局。然后利用排序得分对     

黄土丘陵沟壑区不同降水年型下土壤水分动态

采用定位监测法,对黄土丘陵沟壑区不同降水年型下旱农坡地、刺槐林、沙棘灌丛和白羊草地土壤水分的时空变化规律进行了分析.结果表明,降水年型对研究区不同植被类型土壤水分的季节变化和剖面垂直变化均有一定影响.旱农坡地平水年土壤水分的季节变化平缓;枯水年雨季前土壤水分缓慢减小,雨季后显著增加;丰水年则整体增加,且雨季后增加明显.刺槐林、沙棘灌丛和白羊草地平水年土壤水分的季节变化表现为整体降低;枯水年沙棘灌丛土壤水分先减后增,刺槐林与白羊草地呈“W”型曲线变化,两个最低值均出现在6月和8月;丰水年沙棘灌丛和刺槐林土壤水分的季节变化呈“V”型,白羊草地的波动较大,最低值出现在8月.旱农坡地枯水年的土壤水分活跃层和次活跃层深度较平水年下移,丰水年次活跃层消失;丰水年和枯水年,刺槐林和白羊草地土壤水分活跃层深度均较平水年下移,沙棘灌丛则上移.     

三峡大老岭山地常绿落叶阔叶混交林林隙干扰研究II.林隙干扰的地形格局

根据对三峡大老岭地区山地常绿落叶阔叶林林隙的调查结果,运用多种方法定量分析和检验了5种地形要素对林隙和3类林隙形成木(GM)各方面特征的空间格局的影响。结果反映了地形对林隙时空格局的影响,和不同类型林隙形成木的响应特征：1）林隙干扰随海拔上升、坡度增大、坡位从山脊到沟谷、坡形由凸到凹而加剧;坡向影响的规律不明显。林隙特征对各地形因素梯度有显著的响应,其中扩展林隙面积、林隙高度、GM数量、种数以及平均胸径是反映地形影响的敏感指标。2）GM的平均胸径、最大胸径和扩展林隙面积与海拔显著正相关;GM平均胸径还与坡位正相关;GM数量沿N→S的坡向梯度减少,而随坡度增大及坡形由凹转凸而增加;GM种类沿坡度和坡形梯度有相同的变化趋势。林隙高度（亦即植被高度）随海拔和坡度增大而减小,但随坡位上升而增大。地形要素对林隙高度和GM平均胸径的空间格局的贡献最大,分别达到75.9%和67.0%。3）折干特征的空间格局受海拔和坡位的显著影响;枯立木的分布特征主要受小地形的坡位和坡形控制;影响翻倒木的最根本地形因素是坡度。     

三峡大老岭山地常绿落叶阔叶混交林林隙干扰研究II.林隙干扰的地形格局

 根据对三峡大老岭地区山地常绿落叶阔叶林林隙的调查结果,运用多种方法定量分析和检验了5种地形要素对林隙和3类林隙形成木(GM)各方面特征的空间格局的影响。结果反映了地形对林隙时空格局的影响,和不同类型林隙形成木的响应特征：1）林隙干扰随海拔上升、坡度增大、坡位从山脊到沟谷、坡形由凸到凹而加剧;坡向影响的规律不明显。林隙特征对各地形因素梯度有显著的响应,其中扩展林隙面积、林隙高度、GM数量、种数以及平均胸径是反映地形影响的敏感指标。2）GM的平均胸径、最大胸径和扩展林隙面积与海拔显著正相关;GM平均胸径还与坡位正相关;GM数量沿N→S的坡向梯度减少,而随坡度增大及坡形由凹转凸而增加;GM种类沿坡度和坡形梯度有相同的变化趋势。林隙高度（亦即植被高度）随海拔和坡度增大而减小,但随坡位上升而增大。地形要素对林隙高度和GM平均胸径的空间格局的贡献最大,分别达到75.9%和67.0%。3）折干特征的空间格局受海拔和坡位的显著影响;枯立木的分布特征主要受小地形的坡位和坡形控制;影响翻倒木的最根本地形因素是坡度。     

地形因子对粤北山地森林不同生长型地表植物分布格局的影响

利用典范对应分析(CCA)方法研究了小地形变化对广东省车八岭国家级自然保护区山地常绿阔叶林不同生长型地表植物分布格局的影响.结果表明:坡向、坡度和坡位3个地形因子的综合作用对4种生长型地表植物(蕨类、木质藤本、草本和灌木)的分布格局均有显著影响.其中,坡向对4种生长型地表植物分布格局的影响均显著,坡度对灌木分布格局的影响显著,坡位对4种生长型地表植物分布格局的影响均不显著.从阴坡到半阴坡再到半阳坡,4种生长型地表植物的总个体数均逐渐减小,表明阴性植物在亚热带山地常绿阔叶林地表植物中占优势.大部分灌木属于阴性植物,其丰富度和多样性随坡向的变化趋势与总个体数一致.灌木对坡度的变化较敏感,在缓坡上数量较多.丘陵低山的坡位变化范围不大,对地表植物分布的影响不显著.在林分尺度上,地形因子在水平方向(坡向)上对地表植物分布格局的影响比垂直方向(坡度和坡位)大,反映出坡向是亚热带山地森林中影响水热条件的主要因子.     

云雾山自然保护区环境因素对土壤水分空间分布的影响

选取黄土高原云雾山自然保护区天然草地,研究分析了地形因素、植被类型、降雨和封育措施对土壤水分的影响,研究结果表明:在0～100 cm土壤,单点季节平均土壤含水量的空间变化主要受坡向、坡位、群落类型和封育措施的影响;在深层土壤100～300cm,相对海拔、坡位、坡向、群落类型和封育措施在控制土壤水分的再分布中具有重要作用.不同的环境因素对土壤水分空间分布影响的季节变化存在明显差异,坡度、相对海拔、坡位与土壤湿度的关系依赖于前期降雨量,土壤湿度和坡度、海拔、坡位和封育措施的相关性一般随前期降雨的增加而增大.群落类型对土壤湿度的影响与群落盖度和蒸腾速率有关,在植被盖度差异较大的5月份和蒸腾速率差异较大的7月份影响显著.坡向对土壤湿度的影响依赖于太阳辐射的变化,在太阳辐射较强烈的7月份差异显著.由于长期自然封育,草地覆盖度不断增加,其蓄水保水能力增强,对土壤水分的调节能力得到提高,从而能在一定程度上改善土壤水分条件.     

太湖流域丘陵区两种土地利用类型土壤水分分布控制因素

为探究太湖流域丘陵区典型土地利用类型(如竹林地和茶园)土壤水分的控制因素,在不同深度土壤水分定期观测的基础上,根据前7d降雨量将研究时段划分为干旱状态和湿润状态,利用分类与回归树(CART)方法得出不同干湿状态下土壤水分分布的主控因子,并借助典范对应分析(CCA)定量分析不同土地利用类型、不同土壤深度土壤水分格局与环境因子关系。结果表明:(1)高程、土地利用类型和土层厚度对土壤水分分布的相对贡献率最大,但在不同干湿状态下其影响程度存在差异;(2)干旱状态时土壤水分主要受高程、坡度、地形湿度指数(TWI)和剖面曲率等地形因素的作用,而土层厚度和粘粒也分别为0—20 cm和20—40 cm深度土壤水分的主控因子;(3)在湿润状态下,茶园0—20 cm土壤水分的主控因素为地形因子,在20—40 cm则以土壤性质为主,竹林地两个深度的土壤水分受地形和土壤性质的作用都很强,其中20—40 cm深度土壤水分与环境因子的关系较0—20 cm深度更为复杂。     

典型岩溶洼地土壤水分的空间分布及影响因素

在桂西北典型岩溶洼地的旱季和雨季,用地统计学结合GIS方法研究了洼地表层(0—16cm)土壤水分的空间分布特征及其影响因素。结果表明:土壤含水量受前期降雨量的影响,且旱季土壤水分对降雨量的反应较雨季敏感。土壤水分均呈中等变异且变异系数随着平均含水量的增加而减少。土壤水分的半方差参数显示土壤水分空间变异及其主导因素随旱、雨季而不同。此外,不同取样区域及取样时段内土壤含水量高低差别明显,分布格局及空间变异程度各异,这主要与当地环境和人为因素的综合影响有关。旱、雨季土壤水分均与前期降雨导致的土壤平均含水量变化呈相反趋势,且不同土地利用方式下的土壤含水量不同。土壤含水量还与土壤有机碳含量呈显著正相关,此外,地势及裸岩率也是造成洼地土壤水分变异及其分布差异的重要因素。下一步应根据旱季和雨季土壤水分分布及影响因素的差异,在岩溶洼地采取有针对性地土壤水资源利用及其水分管理策略。     

黄土丘陵沟壑区坡面尺度土壤水分空间变异及影响因子

土壤水分空间分布特征及其影响因子是土壤前期含水量模拟和小流域产流机制研究的重要内容,也是半干旱地区进行生态建设的重要参考。通过对黄土高原典型坡面雨季前后100 cm深度内土壤含水量进行观测,分析地形、植被和雨季对土壤水分空间分布的影响。基本统计分析显示,土壤水分的空间异质性在上层(<20 cm)较小,在下层(>40 cm)较大。坡面尺度上,土壤含水量的空间差异主要表现在不同植被类型之间,而不是坡位之间。各覆被类型的土壤含水量相对大小为荒草地>8年生刺槐林>20年生刺槐林>沙棘林。即使沙棘林和刺槐林位于更利于获取土壤水分的地形条件下,其土壤含水量仍然明显低于荒草地。地形对土壤水分的影响被植被类型的影响所掩盖。上述规律在雨季前后都有明显表现。因此,完全基于地形指数的土壤水分预测模型在黄土高原应该慎用,植被类型应该作为土壤水分空间预测的一个重要参数。雨季使土壤含水量整体提高,但是土壤水分空间分布格局并没有根本改变,高处仍高,低处仍低,各样点处的土壤含水量在雨季前后达到显著相关水平,说明土壤水分空间格局并不是瞬时状态,而具有明显的时间稳定性。     

荒漠人工固沙植被区土壤水分的时空变异性

表层土壤水分具有高度的时间和空间变异性.研究的目的:(1)揭示沙坡头人工固沙植被区浅层土壤水分的时空变异性特征;(2)确定驱动土壤水分变异的主要环境因子.在人工固沙植被区内一个4500m2的网格样地上每隔10m设置取样点,在连续7个月的时间内 (2005年4～10月),每隔15d用时域反射仪测量各样点表层以下15cm和30cm深度的土壤容积含水量.结果表明,该区网格尺度上浅层土壤水分的分布具有明显的空间变异性,其变异性随着土壤水分含量的降低而减小;相对海拔是驱动土壤水分空间变异的主要环境因子,其作用在降雨后尤为显著,且其对土壤下层的影响比上层更明显;植被和土壤水分含量的相关性时间序列与相对海拔一致--降雨使其相关性增加;土壤质地(土壤粒径分布)和土壤水分含量的相关性时间序列特征与植被和相对海拔相反,且其对土壤上层的影响比下层更明显.因此,在沙坡头荒漠人工固沙植被区,降雨后的短暂湿润期,地形和植被是驱动浅层土壤水分变异的主要影响因子,而随着降雨之后土壤逐渐变干,土壤质地的影响变得更加明显.     

Variation in nutrient characteristics of surface soils from the Luquillo Experimental Forest of Puerto Rico: A multivariate perspective

We assessed the effects of landscape features (vegetation type and topography), season, and spatial hierarchy on the nutrient content of surface soils in the Luquillo Experimental Forest (LEF) of Puerto Rico. Considerable spatial variation characterized the soils of the LEF, and differences between replicate sites within each combination of vegetation type (tabonuco vs. palo colorado vs. dwarf vs. pasture) and topographic position (ridge vs valley) accounted for 11–60% of the total variation in soil properties. Nevertheless, mean soil properties differed significantly among vegetation types, between topographic positions, and between seasons (wet vs dry). Differences among vegetation types reflected soil properties (e.g., bulk density, soil moisture, Na, P, C, N, S) that typically are related to biological processes and inputs of water. In forests, differences between topographic positions reflected elements (e.g., Ca, Mg, K, and Al) that typically are associated with geochemical processes; however, the nutrients and elements responsible for topographic differences in dwarf forest were different from those in other forest types. In pastures, differences between topographic positions were associated with the same soil properties responsible for differences among the other vegetation types. Pastures also had reduced N levels and different soil characteristics compared to undisturbed tabonuco forest. The only soil parameter that differed significantly between seasons was soil moisture. Soils of the LEF do not support the contention that N becomes limiting with an increase in elevation, and suggest that absolute pool sizes of N and P are not responsible for the reduction in productivity with elevation.     

Classification of Artificial Forest Site of Larix olgensis in Liaoning Province

Determinant factors influencing growth of Larix olgensis were screenced and interrelationships among topography soil and growth of L. olgensis were studied employing pathway analysis (PA), principal component analysis(PCA) and canonical analysis(CA). The research indicates that determinant factors are exposure soil texture, soil depth, and exposure is closely related to organic matter, soil texture, soil depth. Site classification was made by using a method of ecological forest site classification. 3 groups of site type and 14 main site types were devided for L. olgensis in the East part of Liaoning. Group of site type on shaded slope included 5 site types: thick, moderate silt loam and thick, moderate loam and thick clay loam. Group of site type on half-shaded and half-sunny slope included 6 site types: thick, moderate silt loam and thick, moderate loam and moderate sandy loam soil and thin soil. Group of site type on sunny slope included 3 site types: thick, moderate and thin soil.     

Humus Form Development during Forest Restoration in Exclosures of the Tigray Highlands, Northern Ethiopia

Forest restoration in protected exclosures has become a common practice to fight land degradation in the highlands of northern Ethiopia. Insights into ecosystem processes governing restoration in these formerly degraded areas are gained through the study of humus forms and factors influencing humus formation during vegetation recovery. Humus forms of 135 sample plots located in different land use types were morphologically described. The subsequent classification into six humus form types was based on principal component analysis and cluster analysis. Where areas are closed for a longer time, humus profiles are commonly more developed and higher organic matter accumulation is noticed as well as increased nutrient stocks. The combined effects of seasonal drought conditions and low fresh litter quality account for an overall slow decomposition, which explains the high importance of litter input for organic matter accumulation. Based on a correlation analysis, vegetation cover, litter production, litter quality, soil nutrient content, soil moisture, and topography were identified as important factors influencing humus formation. It is inferred that humus formation leads to improvements in soil fertility and structure, microclimate development, and soil protection and therefore forms part of the restoration processes taking place in exclosures.     

喀斯特坡地基岩起伏对土壤剖面水分格局的影响

研究了喀斯特地区典型坡地3条人工开挖样沟(投影长21 m、宽1 m)的岩土结构特征、土壤剖面平均含水量和土岩界面含水量沿坡面向下的变化趋势,探讨了喀斯特坡地基岩起伏对土壤水分格局的影响.结果表明: 喀斯特坡地地表地形与基岩地形不一致,基岩深度变异系数最大为82%,基岩起伏较大.基岩起伏程度明显影响到土壤剖面水分分布格局: 基岩起伏较小时,土壤含水量呈上坡位至下坡位逐渐增加的趋势,且土壤剖面平均含水量和土岩界面含水量与基岩深度相关性均不显著;基岩起伏越大,土壤含水量沿坡向下线性增加的趋势越不明显,土壤水分空间连续性越差,基岩凹陷、裂隙处土壤含水量较高,土壤剖面平均含水量和土岩界面含水量与基岩深度呈极显著正相关,但后者对基岩起伏的响应更明显.     

湿润和干旱条件下喀斯特地区洼地表层土壤水分的空间变异性

在桂西北喀斯特洼地,用地统计学方法研究了旱季初期湿润和干旱条件下表层（0—5和5～10cm）土壤水分的空间结构及其分布特征．结果表明,表层土壤水分存在明显的空间异质性和各向异性,呈现差异显著的斑块状分布格局．湿润条件下,土壤水分具有中等和较强的空间相关性,变程分别为33．15n,和15．75m,其中0～5cm层具有明显的趋势效应;干旱条件下,土壤水分则呈现出强烈的空间相关性,而且相似斑块的空间尺度有所减小,变程最小仅为8．22m;在平均含水量较低时（干旱条件）其变异程度较大,实际应用中应根据平均含水量水平采取不同的取样设计．实验区表层土壤水分空间变异及其分布格局的显著差异,主要是受地貌、平均含水量（降水）和地形等因素的影响．     

Dynamics of viable nitrifier community, N-mineralization and nitrification in seasonally dry tropical forests and savanna

The study was conducted in Vindhyan region, to assess the N-mineralization, nitrification and size of viable community of ammonium- and nitrite-oxidizing bacteria as affected by different sites and seasons. Six different ecosystems (four forests and two savannas), which differ in terms of topography, vegetation and moisture status, were selected for the present study. The soils of the study sites differ significantly in its physico-chemical properties. The savanna site had significantly higher pH (7.2), bulk density (1.37 g cm(-3)) and silt content (67.80%) but lower water holding capacity (1.37%), total-C (16,356 microg g(-1) dry soil), N (1090 microg g(-1) dry soil) and P (213 microg g(-1) dry soil) than forest sites. The soil moisture content, N-mineralization, nitrification rates and numbers of ammonium- and nitrite-oxidizing bacteria were highest in the wet season and lowest in dry season, while the size of mineral-N (NH4(+)-N and NO3(-)-N) showed a reverse trend at the sites. The N-mineralization, nitrification and nitrifier population size differ significantly across the site and season. The numbers of free-living cells of ammonium- and nitrite-oxidizing bacteria were significantly related to each other and to N-mineralization, nitrification, soil moisture and mineral-N components. The N-mineralization, nitrification and the viable number of nitrifying cells were consistently higher for forest soils compared to savanna sites. It was concluded that soil microbial process (N-mineralization and nitrification) and nitrifier population size were dependent on site topography, vegetation cover and soil moisture status.     

荒漠草原两种类型土壤的水分动态对比

基于2017—2018年的定位监测数据,分析了宁夏东部的盐池荒漠草原2种不同类型土壤(灰钙土和风沙土)的水分时空动态特征。结果表明: 2017和2018年生长季(5—10月),研究区降雨量分别为208.2和274.8 mm,降雨在各月份的分配差异较大。2018年除5月存在极端降雨事件(129.6 mm)外,其余各月降雨量均低于2017年。土壤水分变化的季节动态规律大致可以分为两个阶段:土壤水分补偿期(5月初至6月初)和土壤水分波动期(6月中旬至9月底)。0～20 cm土层土壤含水量在降雨后呈骤增骤减的脉冲式特点,深层土壤含水量较稳定。灰钙土土壤含水量随土层加深表现为“升-降-升”的变化,风沙土土壤含水量在0～60 cm土层出现井喷式增加,而后增加缓慢,但随着土层深度的增加土壤含水量逐渐增大。2017年,灰钙土全剖面(0～100 cm)土壤水分表现为积累型,风沙土表现为消耗型;2018年,两种类型的土壤水分在全剖面均表现为消耗型。两种土壤类型土壤水分的时间稳定性随土壤深度的增加而增强,灰钙土和风沙土全剖面的平均土壤含水量代表性土层分别为80～100和40～60 cm。2种类型土壤的土壤水分时空分布不同,风沙土受降水的影响高于灰钙土。降水会降低土壤水分的变异性,改变土壤水分的时间稳定性。