三江源区高寒草甸退化对土壤水源涵养功能的影响

三江源区是我国重要的水源涵养区,研究草地退化对土壤水源涵养功能的影响,可为三江源区水源涵养功能的科学评估与合理监测提供科学依据。以实地采样与室内测试分析相结合的方法研究了三江源区内不同土壤类型高寒草甸生物量特征、土壤水文物理性质及土壤水源涵养量。结果表明:高寒草甸在重度退化阶段地上生物量、地下生物量、毛管孔隙度、总孔隙度、自然含水量、最大持水量、土壤水源涵养量显著低于未退化和中度退化阶段(P<0.05)。随着高寒草甸退化程度加剧,土壤容重逐渐增大,且非毛管孔隙度规律不显著。未退化、中度退化、重度退化草甸的土壤水源涵养量范围分别为1884.32—1897.44t/hm2、1360.04—1707.79t/hm2、1082.38—1550.10t/hm2。中度退化草甸土壤水源涵养量比未退化草甸低9.37%—10.35%,重度退化草甸低18.31%—27.82%。草甸退化进程中土壤总孔隙度与毛管孔隙度的降低是影响土壤水源涵养量下降的直接原因,而草甸退化进程中地上生物量与地下生物量的减少则是间接原因。度量三江源区高寒草甸土壤水源涵养功能时应着重考虑毛管孔隙度的蓄水作用。研究表明高寒草甸地上生物量与土壤水源涵养量之间存在显著的正相关关系(P<0.05),该结果能够推动水源涵养功能评估向空间化、精细化发展,为探索利用遥感技术监测三江源区水源涵养功能提供参考依据。     

晋西北黄土高原丘陵区不同土地利用方式下土壤碳氮储量

对晋西北黄土高原丘陵区杨树-小叶锦鸡儿人工林、小叶锦鸡儿人工灌丛、杨树人工林、撂荒地和农田5种土地利用方式下土壤碳氮储量进行研究.结果表明: 不同土地利用方式下土壤碳氮含量、碳氮密度和碳氮储量存在显著差异.5种土地利用方式0～20 cm表层土壤碳氮含量和碳氮密度均显著大于20～40 cm和40～60 cm土层.5种土地利用方式同一土层碳氮含量和碳氮密度大小为: 杨树-小叶锦鸡儿人工林>小叶锦鸡儿人工灌丛>杨树人工林>撂荒地>农田;0～60 cm土层土壤有机碳储量大小为:杨树-小-叶锦鸡儿人工林(30.09 t·hm^-2)>小叶锦鸡儿人工灌丛(24.78 t·hm^-2)>杨树人工林(24.14 t·hm^-2)>撂荒地(22.06 t·hm^-2)>农田(17.59 t·hm^-2);土壤氮储量与有机碳储量变化规律相似,杨树-小叶锦鸡儿人工林0～60 cm土层土壤氮储量(4.94 t·hm^-2)最高,其次是小叶锦鸡儿人工灌丛(3.53 t·hm^-2)、杨树人工林(3.51 t·hm^-2)和撂荒地(3.40 t·hm^-2),农田土壤氮储量(2.71 t·hm^-2)最低.杨树-小叶锦鸡儿人工林和小叶锦鸡儿人工灌丛是晋西北黄土高原丘陵区植被建设和生态恢复过程中较好的两种土地利用方式.     

生物炭对植烟土壤微生态和烤烟生理的影响

生物炭是农林废弃物资源化利用的研究热点之一.通过田间试验,研究了烟杆炭不同施用量(0、1、10、50 t·hm^-2)对植烟土壤微生态和烤烟生理特性的影响.结果表明: 烤烟各时期土壤含水量均随生物炭用量增加而增加;在烤烟旺长阶段,50 t·hm^-2处理的土壤含水量显著高于其他处理.随着生物炭用量的增加,土壤总孔隙度和毛管孔隙度逐渐增加,细菌、放线菌、真菌的数量表现为先增后减的趋势,其中生物炭用量10 t·hm^-2处理下数值最大.土壤早期呼吸速率随生物炭用量的增加而增大,与对照相比,生物炭处理土壤呼吸速率增幅为7.9%～36.9%,生物炭高用量(50和10 t·hm^-2)与对照差异显著.生物炭提升了烤烟叶片水势,增加了叶片类胡萝卜素和叶绿素含量,显著增加了根系、地上部和总干质量.说明生物炭在改良植烟土壤微生态和调控烤烟生理特性等方面具有积极效应.     

亚热带不同树种土壤水源涵养功能

亚热带地区由于大面积的砍伐使天然林被人工林所代替,对森林土壤水源涵养功能造成了很大影响。树种可以通过自身特性来改变土壤物理结构进而影响土壤持水能力,因此合理选择树种对区域水源涵养具有重要意义。然而,立地条件的差异往往会对实验结果产生影响。为减少立地条件的差异,2012年2月在土壤发育和经营历史相同的林地上建立了中亚热带常见树种同质园。2019年8月测定了种植12个树种后不同土层(0—10、10—20、20—30、30—40 cm和40—50 cm)的土壤容重、含水量、总/毛管/非毛管孔隙度、最大/毛管/非毛管持水量和蓄水量。结果表明,种植不同树种7年后,土壤容重、含水量、总/毛管/非毛管孔隙度、最大/毛管/非毛管持水量和蓄水量均在表层(0—20 cm)土壤中差异显著,而在深层(20—50 cm)土壤中差异不显著。土壤孔隙度、持水量和蓄水量均与土壤容重呈显著负相关关系,而与土壤含水量呈显著正相关关系。与其他树种相比,种植鹅掌楸、枫香和全缘叶栾树等落叶阔叶树种可在较短时间内增加土壤孔隙度,提高土壤持水量和蓄水量。因此,在亚热带人工林经营管理中,可在杉木、马尾松纯林中适当引入鹅掌楸、枫香和全缘叶栾树等落叶阔叶树种,提升亚热带森林土壤水源涵养功能。     

鼎湖山五种植被类型群落生物量及其径级分配特征

根据鼎湖山自然保护区14次群落样地调查数据和生物量估算方程,研究了5种植被类型的乔木(DBH≥1cm)生物量及其径级分配特征。结果显示:(1)最近一次群落调查中,沟谷雨林、山地常绿阔叶林、南亚热带常绿阔叶林、针阔叶混交林和马尾松林的生物量分别为472.9t·hm^-2,165.1t·hm^-2,290.4t·hm^-2,164.1t·hm^-2和122.5t·hm^-2;(2)生物量径级分配的结果表明,鼎湖山14次植被调查的生物量径级分配总体上存在3种主要的分布类型,分别为递减分布、倒钟型分布和递增分布。鼎湖山生物量径级分配特征规律与其他地区研究结果一致。     

施用生物质炭对红壤中硝态氮垂直运移的影响及其模拟

为研究在红壤中施用生物质炭后硝态氮的垂直运移规律,采用室内土柱模拟的方法,分别按照炭土比为0、2.22%(5 t·hm^-2)、4.45%(10 t·hm^-2)、8.95%(20 t·hm^-2)、13.37%(30 t·hm^-2)和17.80%(40 t·hm^-2)设置混合土壤,并采用CXTFIT 2.0模型对试验结果进行拟合.结果表明： 在饱和条件下,不同生物质炭添加比例下,硝态氮运移的穿透曲线发生明显变化.不同处理的硝态氮相对浓度(C/C_o)峰值、淋溶速率和累积淋失量随生物质炭添加量的增加而显著降低.各穿透曲线尾部均存在一定的拖尾现象,且随生物质炭添加量的增加拖尾现象越显著.对硝态氮穿透曲线的影响因素分析可知,生物质炭影响了土壤的容重、有机碳、孔隙度、阳离子交换量(CEC)等物理性质,进而导致各处理硝态氮穿透曲线发生了变化.采用CXTFIT 2.0数学模型模拟硝态氮在土壤中的运移,硝态氮的穿透曲线拟合值与实测值呈显著正相关,相关系数均>0.850,能够很好地对土壤硝态氮运移和运移参数进行预测,试验结果可为预测生物质炭施用对地下水体环境硝态氮的影响提供科学依据.     

南亚热带不同林分土壤颗粒分形与水分物理特征

以广西国有高峰林场的6种不同林分(马尾松林Pinus massoniana、杉木林Cunninghamia lanceolata、尾巨桉林Eucalyptus urophylla×E. grandis、米老排林Mytilaria laosensis、红锥林Castanopsis hystrix和天然次生林)为对象,运用分形学和森林水文学的理论和方法,研究了不同林分类型土壤的颗粒组成以及水分物理特征。结果表明:研究区不同林分类型的土壤颗粒组成以黏粒为主,其次为粉粒和细砂粒,粗砂粒的含量相对较低,土壤颗粒分形维数从大到小依次表现为天然次生林、杉木林、米老排林、红锥林、马尾松林和尾巨桉林;不同林分类型土壤的水分物理特征存在差异,蓄水性能大小依次表现为天然次生林、米老排林、杉木林、红锥林、马尾松林和尾巨桉林,且土壤表层(0~10 cm)的蓄水能力要好于下层(20~50 cm);土壤颗粒分形维数主要受黏粒含量的影响,分形维数与黏粒含量呈极显著正相关,与总孔隙度、饱和蓄水量显著正相关,与土壤密度显著负相关,而与非毛管孔隙度、非毛管蓄水量和有机质含量相关性不显著。土壤颗粒分布的分形维数可作为反映南亚热带赤红壤地区人工林土壤水文物理性质的综合性指标。     

祁连山青海云杉林生物量和碳储量空间分布特征

根据野外调查资料、祁连山地区青海云杉林相图和气象资料,在GIS技术的支持下估算了祁连山地区青海云杉林的生物量和碳储量及其空间分布.结果表明：2008年,研究区青海云杉林平均生物量为209.24 t·hm^-2,总生物量为3.4×10⁷ t;研究区水热条件的差异使青海云杉生物量在地理空间上存在较大的差异性;经度每增加1°,青海云杉生物量增加3.12t·hm^-2;纬度每增加1°,生物量减少3.8 t·hm^-2;海拔每升高100 m,生物量减少0.05 t·hm^-2;2008年,研究区青海云杉林碳密度在70.4～131.1 t·hm^-2,平均碳密度为109.8 t·hm^-2,幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林和过熟林的平均碳密度分别为83.8、109.6、122、124.2和117.1 t·hm^-2,研究区青海云杉林总碳储量为1.8×10⁷ t.     

黑龙江省大兴安岭森林生物量空间格局及其影响因素

基于样地实测数据和EVI指数,定量分析了黑龙江省大兴安岭森林生物量空间格局,并利用ArcGIS软件的空间分析与统计工具,分析了气候区、海拔、坡度、坡向和植被类型对森林生物量空间格局的影响.结果表明: 黑龙江省大兴安岭森林生物量为350 Tg,空间上呈聚集分布,生物量有巨大的增长空间.森林生物量密度大小顺序为:寒温带湿润区(64.02 t·hm^-2)＞中温带湿润区(60.26 t·hm^-2);各植被类型生物量密度大小顺序为:针阔混交林(65.13 t·hm^-2)＞云冷杉林(63.92 t·hm^-2)＞偃松 落叶松林(63.79 t·hm^-2)＞樟子松林(61.97 t·hm^-2)＞兴安落叶松林(61.40 t·hm^-2)＞落叶阔叶混交林(58.96 t·hm^-2).随海拔和坡度的增大,森林生物量密度先减小后增加,并且阴坡大于阳坡.大兴安岭森林生物量空间格局随气候区、植被类型和地形因子的梯度变化表现出差异性,在区域尺度上估算生物量密度时,需要充分考虑这种空间差异性.     

豫东平原农区杨树-农作物复合生态系统的碳贮量

将豫东平原农区5a、9a、11 a和13a 4个林龄阶段的杨树-农作物复合系统分为林木、农作物、凋落物和土壤4个子系统,分别研究其碳贮量.结果表明：5a、9a、11a和13a杨树-农作物复合生态系统林木及凋落物的碳贮量分别为7.86、42.07、44.31和60.71 t·hm^-2;间作作物平均每年可吸收CO₂ 6.8 t·hm^-2;农田土壤碳贮量分别为45.55、51.06、55.94和60.49 t·hm^-2;杨树-农作物间作系统的总碳贮量分别达60.81、100.09、106.76和127.34 t·hm^-2,远高于单作农田（49.36 t·hm^-2).各年龄阶段杨树和土壤碳贮量占总碳贮量的比例最大,在87.1%～93.1%,而农作物和凋落物碳贮量比例较小,占总贮量的6.9%～12.9%.说明农林复合生态系统具有很强的吸收和固定碳的能力.     

国土空间生态修复与保护空间识别——以北京市为例

构建国土空间修复与保护识别体系可以有效实现区域生态系统修复与保护,然而,当前国土空间生态修复与保护研究和规划缺乏从系统性和完整性的角度识别关键生态修复与保护区。因此构建了系统的生态修复与保护空间识别方法,以实现区域协调发展、保障区域生态安全。基于该方法,以北京市为例,通过评估生态系统服务、生态系统质量和生态问题,构建生态修复与保护空间格局。研究结果表明：(1) 2000—2015年生态系统服务和质量退化区主要集中在平原区和密云水库北部,面积为760.4 km~2;生态系统质量低下区主要分布在西南部山区和东北部山区,面积为4925 km~2;水土流失问题区零星分布在山区,面积为130.1 km~2;基于以上三者的北京生态修复建议区总面积5606 km~2。(2)建议北京生态保护区6391 km~2,主要分布在北部山区和西南部山区,保护了79.63%的水源涵养功能,74.97%的土壤保持功能,58.79%的洪水调蓄功能和60.3%的自然栖息地。本研究构建的生态修复与保护空间识别方法体系,为北京生态修复和保护规划与生态安全格局构建提供科学依据,还可以为其他地区的生态修复与保护规划提供参考。     

水土保持林土壤抗蚀性能评价研究

运用土壤有机质含量、水稳性团聚体含量、水稳性团粒平均重量直径、团聚度和分散系数等各项指标,对不同树种组成、不同林龄水土保持林的土壤抗蚀性能进行分析、评价.结果表明,水土保持林对于提高土壤抗蚀性能具有重要作用,这种作用主要针对表层土壤而言;与油松纯林相比,油松阔叶树混交林土壤有机质含量较高,水稳性团聚体含量增加了1.71%～38.53%;且随着林龄的增长,水土保持林土壤抗蚀性能不断增强.     

辽西半干旱区几种人工林生态系统涵养水源功能研究

从森林生态系统树冠截留降雨、枯落物持水及土壤蓄水3个层次对辽西半干旱区5种人工林生态系统的涵养水源功能进行了定量研究．结果表明,各人工林生态系统树冠对降雨的平均截留率为14．58％～37．19％,依次为沙棘林>油松沙棘混交林>杨树沙棘混交林>油松纯林>杨树纯林;枯落物层厚度为1．6～4．1cm,枯落物贮量为1890．4～6425．2kg·hm^-2,枯落物层厚度和贮量均为沙棘林>油松沙棘混交林>杨树沙棘混交林>油松纯林>杨树纯林,枯落物最大持水量取决于枯落物贮量及其最大持水率,枯落物最大持水量为5957．7～19332．9kg·hm^-2,依次为沙棘林>油松沙棘混交林>杨树沙棘混交林>油松纯林>杨树纯林;各人工林生态系统0～40cm土壤层非毛管蓄水量为23．70～37．85mm,依次为沙棘林>杨树沙棘混交林>油松沙棘混交林>杨树纯林>油松纯林．在5种人工林生态系统中,沙棘林的涵养水源功能最好,混交林较油松和杨树纯林有更好的涵养水源功能．     

祁连山排露沟流域典型植被类型的水源涵养功能差异

土壤水分是"绿水"重要的储存,连接植被与水文系统的纽带。水源涵养功能是山地生态系统重要的生态系统服务,这种功能主要体现是生态系统将水分保持在系统内的过程和能力,并受多种因素的影响(如植被类型、土壤类型和地形)。通过对祁连山排露沟流域的土壤属性、土壤温湿度和降雨2个生长季的野外调查与观测,以及计算水源涵养功能指标来评估3种典型植被类型土壤水分涵养能力的差异。研究结果:(1)灌丛和青海云杉林下有机质、粉粒和砂粒含量、田间持水量、饱和持水量和孔隙度等土壤属性值高于草地,而土壤容重和粘粒含量低于草地;(2)青海云杉林的根区土壤累计入渗量高于灌丛和草地,草地土壤水分损失较灌丛和青海云杉林更快;(3)整个生长季内青海云杉林和灌丛土壤湿度明显高于草地湿度,青海云杉林的水源涵养功能指标值多大于1。这些结果表明青海云杉林较灌丛和草地具有更强的水源涵养能力。因此,研究结果能为国内干旱区山地生态系统的流域生态系统管理与可持续发展提供科学参考。     

辽西水土保持林土壤改良效应的研究

通过分析比较油松纯林和油松-固N树种混交杯土壤的理化性质和油松生长量,结果表明,油松-固N树种混交杯土壤有机质含量、全N、全P、速效P和水解N含量都比油松纯林显著提高,土壤容重减小,硬度降低,初渗速度增大．油松胸径和树高生长量也有较明显提高,对土壤的改良作用比油松纯林效果更加显著．通过土壤酶活性和固N树种固N活性的测定,对不同水土保持林的土壤肥力状况作出了综合评价。     

宁夏罗山自然保护区3种典型林分凋落物和土壤层水源涵养能力综合评估

森林凋落物层和土壤层是森林生态水文效应中的主要贡献层，对森林生态系统水土保持功能和水源涵养能力有重要影响。对比宁夏罗山自然保护区3种典型林分类型凋落物和土壤层水文效应的变化规律和水源涵养能力大小，为该地区的森林生态水文、水土保持和森林管理提供科学依据。以该自然保护区青海云杉纯林、油松纯林和青海云杉油松混交林为研究对象，运用称量、室内浸泡、环刀法和回归分析法对凋落物和土壤层的水文效应进行测定和拟合，并使用熵权法对二者的水源涵养能力进行评估。结果表明：（1）青海云杉油松混交林凋落物的总厚度和总储量显著高于青海云杉纯林和油松纯林（P<0.05），3种林分类型的半分解层的厚度和储量高于未分解层。（2）凋落物层最大持水量范围为63.29-95.08t/hm²，最大持水率范围为335.97%-353.85%，有效拦蓄量范围为34.09-63.92t/hm²，三者均为青海云杉油松混交林>云杉纯林>油松纯林。（3）3种林分类型的凋落物持水量（Q）与浸泡时间（t）呈对数函数关系，吸水速率（V）与浸泡时间（t）呈幂函数关系。（4）从3种林分类型的土壤物理性质和持水特性得出，3种林分类型的土壤层水文效应的等级排序为云杉油松混交林>油松纯林>青海云杉纯林。（5）凋落物层和土壤层的水源涵养能力大小为青海云杉油松混交林（0.43）>油松林（0.3）>青海云杉林（0.27）。综合来看，青海云杉油松混交林的凋落物层和土壤层的水源涵养能力最优，其次是纯林，说明混交林在水土保持和水源涵养方面比纯林更具优势。     

Using 137Cs technique to quantify soil conservation capacities of different ecosystems in Wolong Natural Reserve, southwestern China

Reliable information about soil conservation capacities of different natural ecosystems is an important reference for the design of targeted erosion and sediment control strategies. The objective of this paper is to quantify the soil conservation capacities of different natural ecosystems that can represent different climatic zones. The ¹³⁷Cs technique has been used to estimate soil redistribution rates in different natural ecosystems over the past 40 years in Wolong Nature Reserve. The reserve, transiting from the Chengdu plain to the Qinghai-Tibet plateau, maintains rich ecosystems from subtropical to frigid. The net soil erosion rates of 5 selected ecosystems that represent a warm coniferous-broadleaf-mixed forest, a cold-resistant deciduous taiga forest, a cold-resistant shrub, an evergreen cold-resistant taiga forest, and an alpine meadow are 0.17, 0.16, 0.13, 0.11 and 0.06 kg·m⁻²·a⁻¹, respectively. Their soil conservation capacities are reversed in order. The reference inventories for ¹³⁷Cs in different ecosystems range from 1658 to 3707 Bq·m⁻² with the altitude. Results of this study indicate that any attempt to develop effective erosion and sediment strategies in areas with similar climates should consider natural ecosystem types. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 40321101)     

表层岩溶动力系统中土壤水分及其岩溶效应

对广西弄拉表层岩溶动力系统中森林和灌丛的土壤容重、非毛管孔隙度等物理性质以及土壤CO₂、土壤水和泉水水化学特征进行了研究.结果表明：森林和灌丛环境下的土壤物理性质存在显著性差异,影响土壤含水量.土壤水固定CO₂浓度和土壤CO₂之间存在显著的负相关关系.森林土壤水中游离CO₂浓度为0,灌丛为5.33×10³ mg·m^-3.土壤水和泉水中pH、Ca^2＋、Mg²⁺ 、Cl^-浓度存在一定的负相关关系,其K⁺、Na^＋、HCO₃^-浓度和有机碳含量存在正相关关系.经过雨水的淋溶,土壤层各离子浓度均大幅度增加,其溶蚀能力大大增强.森林环境下的岩溶作用稳定但强度大,灌丛环境下的岩溶作用活跃但强度小.