重度林火对大兴安岭土壤生境因子的影响

为探究重度林火对森林土壤生境因子的影响,以大兴安岭林区火烧迹地为研究对象,监测了火烧迹地和对照样地12个土壤生境因子在3年内的变化。结果表明:1年时间范围内重度林火减小了枯落物层厚度,降低土壤含水率、土壤容重、水稳性团聚体、有机质含量和微生物量碳,但提高了地表午间均温和土壤p H值,增加了土壤铵态氮、硝态氮、有效磷、代换性盐基的含量;而3年时间范围内重度林火导致有的土壤生境因子与对照样地差异越来越大,如枯落物层厚度、土壤有机质含量、土壤容重、水稳性团聚体和硝态氮含量,而有的土壤生境因子则表现出恢复的趋势,如土壤含水率、地表午间均温、土壤p H值、铵态氮含量、有效磷含量、代换性盐基含量和土壤微生物量碳。研究重度林火对各土壤生境因子的影响可为土壤生境质量的评价工作提供基础数据。     

天山林区不同群落土壤水分入渗特性的对比分析与模拟

土壤入渗特性是影响森林生态水文过程的一个重要环节。为了比较不同群落类型土壤水分入渗特性的差异,在天山中段北坡林区利用环刀法测定天然林、人工林、林窗草地、草地、林缘灌木林、山前灌木林六种群落类型的森林土壤入渗过程,对比分析有机质含量、毛管孔隙度、容重、含水率等土壤理化性质对入渗过程的影响,用三种常用模型进行入渗过程模拟,分析比较这/min之间,稳定min之间,不同群落类型土壤平均入渗率从大到小的排序为:天然林林缘灌木林窗草地草地人工林山前灌木;(2)六种群落类型土壤入渗性能均具有初渗速率平均入渗速率稳定入渗速率的相同趋势;(3)Kostiakov模型对试验六种群落类型土壤入渗过程的拟合精度比较高,适用于描述本研究区域水源涵养林地土壤入渗特征;(4)土壤有机质含量与土壤入渗速率呈正相关,且与初始入渗率达到显著水平;土壤的含水率、土壤毛管孔隙度和土壤容重与土壤入渗能力呈现显著的负相关。通过观测与模拟不同群落类型的土壤水分运动过程,本文可为天山林区生态水文长期定位观测提供有益借鉴。     

岩溶坡地不同植被类型土壤水分入渗特征及其影响因素

通过野外调查与室内分析,研究了广西平果果化典型岩溶坡地荒地、草地、灌丛、林灌4种不同植被覆盖下土壤水分入渗特征及其影响因素。结果表明:荒地、草地和灌丛土壤的平均初渗速率差异不显著,但均明显低于林灌;土壤初渗速率和稳渗速率均较低,均1 mm·min~(-1);随土层深度的增加,土壤初渗速率和稳渗速率均逐渐降低;荒地、草地和灌丛土壤的渗透系数、累积渗水量差异均不显著,但均明显低于林灌,且随土层深度的增加而降低;稳渗速率、渗透系数与土层深度、土壤容重、粘粒含量、初始含水量呈显著负相关,而与土壤有机碳、非毛管孔隙度、粉(砂)粒、水温呈显著正相关;影响土壤水分入渗性能的主要因素为土壤非毛管孔隙度和土壤中粘粒(0.002 mm)含量。     

典型黑土耕作区土壤结构对季节性冻融的响应

以东北典型黑土耕作区土壤为研究对象,通过对一季冻融交替后土壤团聚体、土壤楔入阻力、容重、孔隙度、饱和度、广义土壤结构指数等指标的测定和分析,对比研究了季节性冻融对黑土耕作土壤结构特征的影响.结果表明:季节性冻融加剧了黑土耕作区土壤风干团聚体的分散,但显著降低了水稳性团聚体的破坏率(P0.05),表现出促进其团聚的作用;季节性冻融后黑土土壤楔入阻力降低了15.45%;容重趋于一致,在1.10～1.11g.cm-3之间;固相比例持续增加,总孔隙度与毛管孔隙度均不同程度降低;土壤饱和度总体增加了13.06%,削弱了土壤潜在贮水能力.季节性冻融改善了耕作区的土壤结构,使之更适于耕作.虽然季节性冻融增强了土壤团聚体的抗蚀性,却削弱了土壤的抗冲性,增加了黑土水蚀发生的风险.     

紫色土区坡耕地不同种植模式对土壤渗透性的影响

以裸地为对照,研究紫色土区坡耕地不同种植模式对土壤渗透性的影响.结果表明:6种种植模式土壤渗透性表现为枇杷＞柠檬＞香根草植物篱+玉米＞新银合欢植物篱+玉米＞黄花＞玉米＞裸地;各种植模式土壤渗透性均随土壤深度的增加而降低,土壤入渗特征值均表现为初始入渗率＞平均渗透率＞稳定入渗率;土壤渗透性与土壤非毛管孔隙、总孔隙度、初始含水率、有机质含量和土壤持水量呈显著正相关,与土壤容重呈显著负相关;通用经验模型对各种植模式土壤入渗过程的拟合效果最好,而Kostiakov方程不适于描述该流域土壤水分的入渗过程.     

三峡库区苔藓生物结皮对土壤水分入渗的影响

在三峡库区王家桥小流域选取以苔藓为优势种的生物结皮样地,以附近无结皮发育的裸地为对照,设计5个盖度水平(1%～20%、20%～40%、40%～60%、60%～80%和80%～100%),采用环刀法测定土壤入渗过程,研究生物结皮盖度对入渗过程的影响。结果表明: 与裸地相比,生物结皮发育可显著提高表层土壤粘结力、孔隙度、黏粒含量、水稳性团聚体和有机碳含量,显著降低土壤容重和砂粒含量。生物结皮促进了土壤水分入渗,初始入渗率、稳定入渗率、平均入渗率和累积入渗量可达裸地的2.0倍及以上,土壤入渗性能随结皮盖度的增大呈先增加后减小的变化规律,在40%～60%盖度下最大。通径分析显示,土壤初始入渗率主要受结皮盖度、土壤容重和有机碳含量的影响,稳定入渗率主要受结皮盖度和土壤容重的影响。Horton模型对三峡库区生物结皮覆盖土壤的水分入渗过程拟合效果最佳。     

西藏色季拉山土壤物理性质垂直地带性

以色季拉山为代表的藏东南高原山地的水土流失已成为区域生态环境的重要问题。对色季拉山不同海拔梯度土壤物理性质进行分析,结果表明:(1)除海拔3600、4200m外,土壤容重随土层深度增加而增大;总孔隙度、毛管孔隙度随土层深度增加而减小;非毛管孔隙度随土层变化无明显规律;饱和含水率、毛管含水率、田间持水率均随土层深度增加而减小。(2)不同海拔梯度,土壤容重总均值、总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度变化范围分别为:0.58—1.10g/cm~3、57.00%—72.47%、53.33%—67.59%和3.20%—4.87%。饱和含水率、毛管含水率、渗透性具有相同规律,均为3800、3400m处最大,3200m和3600m处最小,4000—4600m居中,田间持水率随海拔梯度变化呈M型波动性趋势。(3)土壤物理性质具有较强的空间异质性,各指标间有明显的空间自相关现象。土壤物理性质各指标在不同土层和海拔间有较明显的差异性,人为干扰也是导致土壤物理性质空间异质性的重要原因。(4)总体上,色季拉山表层土壤(0—10cm)物理结构优于深层次(10—30cm)土壤;3200m和3600m处最差,4000—4600m居中,3400—3800m最佳。研究结果提示,以色季拉山为代表的藏东南原始森林地带,土壤结构脆弱,为保持水土,应防止旅游和森林生产经营的过度开发。     

兴安落叶松林火烧迹地土壤理化性质驱动因子

探索火烧迹地土壤理化性质的驱动因子是解释生态系统响应火干扰机制的重要组成部分。旨在分析兴安落叶松林火烧迹地土壤理化性质的决定因子,深入认识火干扰在北方森林生态系统所扮演的角色,为北方森林火烧迹地火后恢复、林业可持续发展提供科学支持和理论依据。以过火后1 a的兴安落叶松林火烧迹地为研究对象,设置了不同火烈度和立地条件的火烧迹地及对照研究样地共计35块。在每个研究样地记录了树种、胸径、存活状态等乔木数据,测量了坡向、坡位、坡度、海拔等地形数据,利用植被变化情况量化了火烈度。分别采集了0—5 cm和5—10 cm的土壤样品并测定其9种理化指标,对比了过火与未过火样地这些土壤理化指标的差异。然后,分析了各土壤理化指标与火烈度量化结果的关联趋势,比较了火烈度、地形和乔木因子对火烧迹地土壤理化性质的影响程度。与对照样地相比,火干扰提升了土壤理化指标观测值的离散程度,显著提高了0—5 cm土壤含水率(MC)(P<0.05)和5—10 cm土壤MC、总氮(TN)、总有机碳(TOC)含量(P<0.05)。土壤理化性质与火烈度有明显关联趋势的并不多,观察到0—5 cm土壤MC随火烈度指数的增加...     

兴安落叶松林火烧迹地土壤有效磷与土壤微生物生物量磷时空演变特征

野火是大兴安岭活跃的生态干扰因子,显著影响火烧迹地土壤有效磷(AP, Available Phosphorus)和土壤微生物生物量磷(MBP, Microbial Biomass Phosphorus),本文旨在了解兴安落叶松林火烧迹地AP、MBP的时空演变特征,并在此基础上探究两者间的偶联机制。采用“以空间换时间”的研究方法,于大兴安岭塔河地区兴安落叶松林火烧迹地选取实验样地,于未过火兴安落叶松林选取对照样地,踏查每个样地的海拔、坡度、坡向、坡位信息,测定火烧迹地土壤AP、MBP含量,分析兴安落叶松林火烧迹地AP与MBP的时空演变特征。火干扰后,火烧迹地土壤AP、MBP含量均随恢复时间表现出先减少后增加的趋势,恢复初期火烧迹地MBP含量显著低于未过火样地,AP含量显著高于未过火样地(P<0.05);不同海拔火烧迹地AP、MBP含量差异显著(P<0.05),不同海拔未过火样地AP、MBP含量均无显著差异(P>0.05)。火烧迹地土壤MBP、AP的随机森林回归模型的模型总解释度约为84%,而未过火样地的模型总解释度约为60%,两个模型均达到了极显著水平(P<0.0...     

不同初始含水率下粘质土壤的入渗过程

土壤入渗是降雨渗入土体形成土壤水的基本水文过程,土壤渗透能力影响着地表径流和土壤侵蚀强度。土壤初始含水量决定了入渗初期的土水势,是影响土壤入渗过程的重要因素。利用环刀法,观测了三峡库区林地和草地的土壤入渗过程,对比分析了不同初始含水率下土壤入渗率和常用入渗模型的适宜性。结果表明,随土壤初始含水率的增大,林地和草地下土壤初始入渗率减小,入渗趋于稳定所需时间缩短,累积入渗量和稳定入渗率增大。土壤含水率为12%的林地初始入渗率为8.95 mm/min,是含水率40%林地初始入渗率的4倍,但1h累积入渗量仅是含水率40%林地的2/3。有机质含量丰富的草地土壤入渗过程对初始含水率的敏感性较弱,干湿草地相比较入渗参数的差异不如林地明显。随时间的延长,土壤入渗率逐渐降低,入渗曲线渐趋平缓,最小二乘法拟合结果显示Horton模型对林地和草地下土壤入渗过程的拟合效果较好,且模型参数具有物理意义,是分析和预测三峡库区林草覆盖下土壤入渗过程的适宜模型。     

火烧对古尔班通古特沙漠土壤养分和土壤酶活性的影响

以古尔班通古特沙漠2016年6月意外火烧事件为背景,对比分析火烧和未火烧样地区不同土壤深度化学性质、土壤酶活性的变化特征,为全面评估火烧对温带荒漠生态系统的影响提供土壤学依据。结果表明:火烧样地和对照样地土壤养分含量和酶活性总体上均表现为上层土壤(0—5 cm)大于下层土壤(5—10 cm),仅土壤氧化酶(过氧化氢酶)活性表现为下层土壤大于上层土壤。同时,火烧和土壤深度存在交互效应,火烧对土壤特性的影响受土壤深度的限制。土壤化学性质受火烧的影响主要表现在0—5 cm土壤层,尤其是速效养分在火烧之后有显著增加趋势。火烧对5—10 cm土壤层土壤化学性质无显著影响。火烧后,硝态氮(NO3-N)含量显著下降,铵态氮(NH4-N)含量上升。土壤水解酶、氧化酶活性在火烧之后降低,具体表现为,蔗糖酶、脲酶、β-葡萄糖苷酶活性在0—5 cm和5—10 cm土壤层均极显著下降,而碱性磷酸酶活性仅在0—5 cm土壤层显著下降。过氧化氢酶活性则在5—10 cm土壤层活性显著下降。表明上层土壤水解酶活性对火烧干扰较为敏感,氧化酶活性在火烧干扰下相对稳定。从各土层土壤酶活性的变化特征来看,火烧对水解酶活性的影响随土壤深度增加而降低,而氧化酶则呈现相反的趋势。总体而言,火烧显著提高了古尔班通古特沙漠土壤速效养分的含量,降低了土壤酶活性,不同土壤酶对火烧响应的敏感程度不同。为深入评估火烧干扰对温带荒漠生态系统的影响提供一定理论依据。     

大兴安岭不同火烧年限森林凋落物和土壤C、N、P化学计量特征

测定大兴安岭林区不同火烧年限(火后4、14、40、70和120年内未火烧)、不同坡度(坡地、平地)凋落物和土壤C、N、P含量及其化学计量比,分析火烧对凋落物和土壤养分的长期影响及两者之间的关系.结果表明: 不同火烧年限凋落物和土壤C、N、P化学计量特征差异显著,凋落物C含量变化不大.凋落物N、P含量随火烧年限的增加而增加,在火后4和14年较低,在火后40年恢复到对照(未火烧)水平.凋落物C∶N和C∶P值随火烧年限增加而下降,N∶P值则呈上升趋势.土壤C、N、P含量及其比值随土层深度增加而降低.坡地土壤C含量随火烧年限增加而增加,在火后70年显著高于对照,在平地差异不显著.火烧年限和坡度的交互作用影响土壤P含量和C∶P值.坡地土壤P含量在火后4年高于对照,而平地在火后40年高于对照;坡地C∶P值在火后14年达到对照水平,而平地与对照差异不显著.冗余分析表明,有机质层土壤的坡度效应大于年限效应,矿质层土壤主要受年限效应影响.火后4和14年凋落物及土壤养分含量低于对照,随着火烧年限的增加,植被生长迅速同时凋落物分解加快,凋落物质量及土壤养分质量不断提高,在火后40年恢复到未火烧水平,趋于稳定状态.     

Effects of precipitation, soil water content and soil crust on artificial Haloxylon ammodendron forest

Based on the large-scale survey and positioning observation of Haloxylon ammodendron forest with various ages growing under different site conditions in Shajingzi region at the downstream of Shiyang river, this paper studied the effects of ecological factors such as precipitation, soil water content and soil crust on the artificial H. ammodendron population and communities. Results show that H. ammodendron is restricted by the maximum threshold of precipitation, 180 mm, rather than by the minimum threshold of precipitation. Soil water content is the essential ecological factor affecting artificial H. ammodendron forest. H. ammodendron dies when water content in aeolian sandy soil is less than 0.824%, degenerates when water content is between 0.824% and 1.30%, and grows normally when water content is above 1.30%. The growth of H. ammodendron, restricted by soil water content, aggravates the loss of soil water. Soil water content reduced to 1.3% 8 years after afforestation of H. ammodendron, reduced to less than the wilting coefficient 14 years later, but increased to 1.30% 30 years later when the remaining H. ammodendron population grew normally. Soil crust restricts rainwater infiltration, which will result in soil drought and accelerate degeneration of artificial H. ammodendron forest. Soil water content will increase gradually with undermined soil crust. Compared with bare mobile sand dunes, soil crust has significantly changed the composition and quantity of species in H. ammodendron forest.     

枝条覆盖对半干旱黄土丘陵区平茬柠条林地土壤水分的影响

为了研究枝条覆盖对林地土壤水分的影响,提高土壤水分利用效率。2013年5—9月,以半干旱黄土丘陵区平茬柠条林为对象,采用中子水分仪对未覆盖和枝条覆盖林地土壤水分进行定位观测,研究了枝条覆盖对林地土壤水分的影响。研究期间共观测到降雨28次,总降雨量达495.9 mm。未覆盖和覆盖林地降雨补给量与降雨量之间均呈极显著正相关关系。枝条覆盖使林地降水入渗补给系数由0.50增加至0.70,明显提高了林地次降水补给量和入渗深度。覆盖林地各月土壤水分消耗量均高于对照林地,整个生长季,前者比后者多消耗了37.56 mm土壤水分,仅相当于所增加的降雨补给量的1/3。在丰水年,覆盖一直表现出对林地土壤水分的正效应,剖面0—260 cm范围内土壤水分条件有明显改善。     

冬季火如何影响川西亚高山草地植物群落?

虽然火后土壤理化性质、微生物特性与植物群落结构之间的关系已经被大量报道, 但迄今为止, 火影响植物群落结构的具体途径依然存在较大争议。该文以可持续管理草地生态系统为目的, 试图揭示冬季火影响川西亚高山草地生态系统的植物群落结构的具体途径, 提出了“火通过改造土壤环境来影响植物群落结构和多样性”的假设。在对比火烧区域和未火烧区域土壤的理化性质、微生物特性和植物群落结构的基础上, 联合非度量多维尺度分析和结构方程模型, 模拟了5种可能改变植物群落的主要途径。结果表明, 相对于冬季火的直接作用而言, 川西亚高山草地火后植物群落结构的塑造主要依赖于火对土壤微生物特性的改变, 且该假设途径具有最佳的模拟效果。这暗示了土壤微生物的死亡和繁殖是改变火后土壤理化性质和植物群落结构的重要途径。土壤作为一个整体环境, 其微生物生命代谢活动在调控火后土壤生物化学循环(特别是氮循环过程)中所扮演的角色有待进一步的研究。     

山地果园集雨-壤中防渗对水分入渗、分布和利用率的影响

集雨-壤中防渗技术是在起垄覆膜垄沟覆草技术的基础上提出的一项新技术.为了探讨集雨-壤中防渗技术在陕北黄土丘陵区山地果园的应用效果,在米脂县党塔苹果科技示范基地山地红富士苹果园布设对照(CK)、黄绵土夯实防渗(L_1)、红黏土防渗(R_1)、红黏土夯实防渗(R_2)4种处理,测定了不同防渗层类型的土壤容重、稳渗率以及不同处理的土壤水分、果实品质、产量和水分利用率.结果表明:红黏土夯实防渗层防渗效果最好,其土壤容重(1.61g·cm^-3)最高,持水量最低,稳定入渗率(0.02 mm·min^-1)最小,采用Kostiakov经验公式方程能很好地模拟不同防渗处理水分入渗特征.在整个苹果生长季节,不同防渗处理均能提高集雨沟下0~60 cm土层的土壤含水量,其中,R_2的含水量始终最高,在旱季可以达到苹果树生长发育适宜的含水量标准;壤中防渗处理60 cm土层以下20~30 cm范围内存在一个明显的"低湿层",但低湿层至200 cm土层的土壤含水量变化趋势较为稳定,较CK略有增加;集雨-壤中防渗处理能够提高果实产量和水分利用率、改善品质.其中,R_2处理的产量比CK提高了19.2%,优果率提高了26.5%,水分利用效率提高了24.5%.建议陕北黄土丘陵区山地苹果生产中大力推广集雨-壤中防渗技术.     

黄土塬区不同土地利用方式土壤水分消耗与补给变化特征

对黄土塬区不同土地利用方式下2012年3—10月7龄果园(挂果初期)、17龄果园(盛果期)、小麦地、玉米地土壤水文状况进行分析,结果显示,0—600 cm试验土层7龄果园土壤贮水量最高,其次为玉米地、小麦地,17龄果园最低,且不同土地利用方式下贮水量随着降水量的变化而上下波动,但其变化滞后于降水。不同土地利用方式均表现为随土壤深度增加土壤含水量变异程度减弱的特征,且其土壤剖面的水分含量变化存在季节变异。农田和7龄果园中不存在土壤干燥化现象,而17龄果园土壤剖面存在较厚的干燥化土层,其分布深度为320—600 cm。不同的土地利用方式的土壤水分的消耗和补充深度有较大差异,17龄果园消耗深度为500 cm,补充深度为200 cm;7龄果园、玉米地和小麦地消耗深度分别为200、300 cm和300 cm,且补充深度均超过了测定的土壤深度,大于600 cm。     

黄河三角洲林草复合系统土壤水盐分布特征及其边界效应

以国土部土地利用山东无棣科学观测野外基地白蜡-香花槐混交林×紫花苜蓿林草复合系统为对象,研究了0~40 cm土层土壤的水盐分布特征,并通过游动分割窗技术分析了系统内水盐边界效应.结果表明:白蜡-香花槐混交林×紫花苜蓿林草复合系统内土壤水盐含量在水平方向上分布不均衡,越靠近表层,水平方向土壤含水量变异程度越大,而土壤含盐量变异程度越小.以混交林带为分界线,其两侧土壤水盐含量均有相同变化规律:随离林带距离的推近,在0~10 cm土层,含水量先降低再升高,含盐量平缓波动;在10~ 20 cm土层,含水量下降-平缓-下降,含盐量先上升后下降;在20~40 cm土层,含水量平缓波动,含盐量持续升高.林草复合系统内土壤水盐含量均随土层深度的增加而显著升高.林草复合系统土壤中除HCO3^-、K^+外,其余各离子含量与总盐含量呈相同变化规律,相关性大小为Na^+>Cl^->SO4^2->Mg2+>Ca^2+.游动分割窗技术表明,南北走向林草复合系统中,土壤水分的主要竞争区域为林带东侧2.5至林带西侧2m区域;土壤盐分在距林带1.0 m范围内受林带主导影响,距林带1.0~3.0 m范围内受林带及紫花苜蓿的共同影响.     

黄土高原雨水集聚深层入渗(RWCI)系统下山地果园土壤水分时空变异特征

水资源短缺是影响黄土高原雨养农业发展的关键性因素,雨水资源开发是缓解该地区水资源短缺的有效措施.本研究利用管式 TDR 系统监测21年红富士老果园0～300 cm土层土壤含水率变化,分析了雨水集聚深层入渗(RWCI)系统下黄土高原旱作山地果园土壤水分时空分布特征.结果表明: RWCI系统能够显著增加果园土壤含水率,特别是40～80 cm土层(土壤含水率低值区)土壤含水率,在该区域,不同设计深度(40、60和80 cm)RWCI处理(RWCI₄₀、RWCI₆₀和RWCI₈₀)年均土壤含水率分别较鱼鳞坑(CK)处理提高75.3%、85.4%和62.4%,分别较裸露坡地(BS)处理提高39.2%、47.2%和29.1%.RWCI₄₀、RWCI₆₀和RWCI₈₀处理土壤水分入渗最大深度分别为80、120和180 cm,显著深于CK处理(60 cm),其中土壤水分变化幅度最大的土层分别主要发生在0～60、0～100和0～120 cm.在果树整个生育期内,RWCI处理土壤平均含水率(0～300 cm)以RWCI₈₀处理最大,其次是RWCI₄₀和RWCI₆₀处理.总体来看,RWCI系统是黄土高原实现雨水资源化和农业高效用水的有效措施.