安太堡矿区在不同类型结皮影响下土壤水分的变化规律

通过对安太堡矿区不同类型结皮覆盖下不同深度土壤含水量的野外动态监测和实验室测定,研究了不同类型结皮与土壤水因子之间的相互影响关系。实验结果表明:第一,生物结皮可以增加表层土壤持水力但对深层土壤持水力几乎没有影响;第二,土壤含水量在不同类型结皮的影响下,随着土层深度的增加,生物结皮表现为先下降后升高的趋势,物理结皮则是表现为一直升高的趋势;第三,在不同类型结皮影响下不同土层土壤水分含量日动态变化受到土壤水分蒸发、深层土壤水和大气凝结水补给的影响。     

极端降雨事件下生物结皮-土壤呼吸对温度的响应

以腾格里沙漠东南缘天然植被区藓类结皮和藻-地衣结皮-土壤为研究对象,利用开顶式生长室,采用Li-8150系统连续测定一次极端降雨事件下生物结皮-土壤呼吸的变化,分析温度对生物结皮-土壤呼吸的影响.结果表明:两种类型生物结皮-土壤呼吸的日变化均呈现为单峰曲线,生物结皮-土壤呼吸速率的最大值出现在12:00-14:00,最小值出现在00:00-2:00.增温对两种类型生物结皮-土壤呼吸具有抑制作用.极端降雨事件下,采用日平均值拟合土壤温度与生物结皮-土壤呼吸间的关系不能正确反映二者间的关系,采用小时平均值拟合土壤温度与生物结皮-土壤呼吸间的关系更为恰当,二者呈显著的线性正相关关系.     

毛乌素沙地南缘4种灌木生长季水分利用来源分析

为提升毛乌素沙地防风固沙植被体系的稳定性,利用氢氧稳定同位素法,对不同类型(油蒿、羊柴、紫穗槐、沙地柏)固沙灌木生长季潜在水分来源及水分利用特征进行研究。结果表明:(1)不同类型固沙植被恢复区土壤水分含量具有较大差异,生长旺季显著高于其他两时期。在生长季初期和生长旺季,土壤水分含量随土层深度的增加表现出先增加后减少的趋势,而生长季末期土壤含水量随着土层的增加变化不明显或有所减少;(2)不同类型固沙植被恢复区土壤水和植物样中δD值差异明显,表层土壤水中δD值较集中,而深层土壤水中其含量之间差异比较大;(3)植物水分利用来源和比例的分析表明,油蒿生长季水分利用来源比较均匀,在生长旺盛期偏重于利用浅表层土壤水;紫穗槐和沙地柏主要利用深层土壤水;羊柴对深层和浅层土壤水分均有利用。为避免固沙植物水分利用之间发生竞争,紫穗槐和沙地柏不宜混合搭配,而油蒿和上述两个植物之间可以考虑进行混合搭配。     

不同降雨条件下天然次生林水文过程动态分析

以中亚热带天然次生常绿阔叶林(以下简称天然次生林)生态系统为对象,研究了不同降雨强度下森林生态系统的水文过程。结果表明:(1)降雨前期土壤水分条件对天然次生林 集水区径流影响显著。在前期土壤水分干燥至中等湿润的条件下,天然次生林集水区径流最大值滞后于降雨峰值5~7 h;在前期土壤水分湿润的条件下,天然次生林集水区径流最大 值滞后于降雨峰值缩减为1 h。(2)不同层次土壤含水量差异显著。5 cm土层含水量最低,其次为20 cm和50 cm两个层次的含水量,10 cm土层含水量在各层次中最高。(3)不同降雨强 度下,各层次土壤最大含水量出现的时间与降雨量最大值出现时间差异显著,在降雨前期土壤水分干燥至中等湿润的条件下,两者达到最大值的时间间隔为2~6 h; 在前期土壤水分湿 润的条件下,两者达到最大值的时间一致。     

鄂尔多斯高原灌丛化草地恢复机制解析

为澄清严重灌丛化草地能否自然恢复的争论性问题,从灌草植物水分利用与土壤水分变化的角度分析了鄂尔多斯高原油蒿灌丛化草地的恢复过程。结果表明,油蒿灌丛化草地围封后油蒿地上生物量由最高的231.7g/m²下降至9.3 g/m²,而长芒草生物量则由0上升至137.6 g/m²;0～10 cm根系生物量显著增加,10 cm～20 cm根系显著减少,灌丛化草地恢复为长芒草为主的草地的趋势明显。随灌丛化草地恢复,表层土壤细粒物质增加,降雨向土壤深层入渗减少,表层土壤含水量增加。固定沙地油蒿群落油蒿5月和9月主要水分来源为浅层土壤水,7月主要利用深层土壤水;长芒草主要利用浅层土壤水。固定沙地长芒草群落油蒿5月和9月主要利用中层土壤水,油蒿7月主要利用深层土壤水;长芒草主要利用浅层土壤水。抗氧化酶和渗透调节物质分析显示长芒草的耐旱性高于油蒿。灌草植物水分利用差异与不同土层土壤水分变化是灌丛化草地恢复的关键驱动因素。     

科尔沁沙地放牧恢复过程中生物结皮对土壤酶活性的影响

对科尔沁沙地不同样地生物结皮的理化性质以及土壤酶活性进行了研究,结果表明:①围封不同放牧梯度恢复样地和未围封放牧样地藓结皮的含水量、结皮厚度及有机质含量显著高于藻结皮(P＜0.05),而pH值却低于藻结皮,说明藓结皮较藻结皮能更好地改善土壤理化性质;②中度、轻度放牧恢复样地藻结皮和藓结皮的4种酶活性均大于重牧区,说明适度放牧可以增加土壤的酶活性;③除多酚氧化酶外,脲酶、蛋白酶和转化酶均随土壤深度的增加而出现降低趋势,且结皮层土壤酶含量和层下土壤酶含量有显著差异(P＜0.05),藓结皮脲酶、蛋白酶与转化酶的活性均大于藻结皮,其差异性与放牧强度有关.     

章古台沙地人工乔木林地土壤水分垂直变化分析

通过土钻法对章古台沙地不同乔木植被定位监测,分析土壤水分变化情况.得出结果:不同乔木林类型的土壤含水量在不同时期各不相同.土壤水分的季节性变化是降雨和植物生长共同作用的结果.在雨季,200cm土层土壤含水量最小的是油松林地,雨季土壤含水量为2.7%     

科尔沁沙地放牧干扰恢复过程中植被组成和生物结皮微生物数量的变化

通过对科尔沁沙地禁牧10年后自然恢复状况的调查和实验分析,得出以下结论:(1)不同放牧强度自然恢复过程中,样地维管植物明显呈现出由一年生植物组成向多年生植物组成过渡的特点,盖度表现为轻牧恢复区(L)、中牧恢复区(M)、重牧恢复区(H)的盖度显著高于对照恢复区(C)、未围封放牧区(N)(P＜0.05);各处理样地生物结皮中苔藓植物和藻类植物的组成变化不大,但盖度表现为:苔藓结皮 L＞M＞H＞C＞N 区,藻结皮C＞H＞M＞L＞N区.(2)围封各恢复区(L、M、H)和未围封放牧区(N)藓结皮的含水量、结皮厚度及有机质含量方面显著高于藻结皮的(P＜0.05),而pH值却低于藻结皮的.(3)围封各恢复区微生物的数量显著高于未围封放牧区的(P＜0.05),在围封各恢复区内不论是藻结皮还是藓结皮,细菌、自身固氮菌和放线菌的数量在中度放牧恢复区数值最大,重度放牧恢复区的数量最少,两者差异达到显著水平(P＜0.05).(4)藻结皮、藓结皮微生物数量都随土壤深度的增加而呈降低的趋势,0～3 cm层的与3～5、5～10、10～20 cm三层的有显著差异(P＜0.05),藓结皮层及下层土壤微生物的数量要明显高于藻结皮层及下层土壤的.     

三峡山地不同坡位土壤水分的时序变化研究

土壤水分是维持森林生态系统可持续的重要因子,降水作为土壤水分最主要的补给来源,定量认识两者的关系对深入了解土壤水分入渗及产流汇流等生态水文效应和区域水平衡至关重要.该文采用时间序列法分析了2018年—2019 年三峡山地大老岭林区典型小流域土壤含水量和降水之间的相关关系,结果表明：1) 研究区降水过程无显著自相关性,而土壤含水量呈现高度自相关性,且随时间尺度缩小不断增强;2) 降水量与土壤水分含量同消同涨,两者之间存在协相关关系,月尺度上土壤含水量与降水相关性较弱,日尺度上二者相关性呈明显的“单锋型”,小时尺度上降水序列和土壤水分序列相关性在降雨事件发生后2～4 h最显著;降雨72 h后,各深度土层相关系数差异明显减小.3) 在不同时间尺度下,不同深度土层土壤含水量与降水的协相关性变化趋势表现出较强的一致性,随土壤深度增加,土壤含水量与降水的相关性降低,且水分变化对降雨滞后性增加.4) 不同坡位土壤水分与降水的协相关性差异显著.坡下土壤含水量对降水的响应强烈,而坡上两者相关系数偏低.5) 土壤水分序列与降水序列协相关性在不同时间尺度有所差异,小时尺度和天尺度两者协相关性较为显著且均随着时间推移呈先增大后减小的特征,而月尺度两者相关性则表现为随滞后时间距增加而单调递减趋势.     

北京山区松栎混交群落的植物水分来源研究

为探究北京山区典型植物的水分竞争关系,通过测定雨季松栎混交群落内5种植物(栓皮栎、油松、荆条、构树、小叶鼠李)的枝条水及不同水源的氢氧同位素值和土壤含水量,利用多元线性混合模型(Iso-source模型)分析了不同植物对不同水源的利用比例.结果表明:栓皮栎主要利用60~100cm深层土壤水,利用比例为55.7%;油松的主要水分利用来源于表层0~20cm土壤水分,水分利用比例占所有水分来源的2/3;林下灌木荆条主要水分来源也为表层0~20cm的土壤水分,利用比例为50.27%;构树对各水分来源的利用较均匀;小叶鼠李主要对40~100cm的深层土壤水分利用较多,水分利用比例达到70%以上.栓皮栎、小叶鼠李倾向于利用深层土壤水,油松、荆条倾向于利用表层土壤水.因此,栓皮栎、油松、构树三者可以形成松栎混交林,以减少植物群落在水分来源中存在的竞争;而油松与荆条、栓皮栎与小叶鼠李水分竞争较大,不易混交.     

毛乌素沙地南缘沙区不同类型地表水分特征曲线测定与分析

为探明不同类型地表(裸沙、浅灰色藻类结皮、黑褐色藻类结皮和藓类结皮)的持水性能,采用砂性漏斗法对毛乌素沙地南缘沙区不同类型地表表层[(0~5)cm]土壤水分特征曲线进行了测定;并用v-G模型进行拟合。结果表明:1不同类型地表持水性能有差异,持水性能由弱到强依次是裸沙、浅灰色藻类结皮、黑褐色藻类结皮和藓类结皮,不同类型生物结皮样地持水性能分别是裸沙的1.3、1.7和2倍,不同类型生物结皮的持水性随结皮的发育呈增加的趋势;2不同类型地表土壤水分特征曲线呈"S"型分布,不同类型地表吸湿过程较脱湿过程具有显著的滞后性;3用v-G模型对测定结果进行拟合,拟合系数均小于0.009,拟合度高,表明该模型适用于此地区土壤,可用于模拟水分特征曲线;研究结果有助于全面了解生物结皮的水文效应,为受损系统的生态修复过程具有现实意义。     

芦苇型水陆交错带苇田退化及利用对土壤水分的影响

针对白洋淀水陆交错带芦苇退化及芦苇地改造状况，研究了健康、不健康芦苇地及经苇地改造的玉米地土壤水含量状况，并选择了玉米地、人工林、玉米一人工林及芦苇地4种主要的土地利用类型，研究了不同土地利用类型的土壤水分状况．结果表明健康苇地不同剖面层次土壤含水量均高于不健康苇地，经过不同种植方式后，在0～100cm的土层四种不同土地利用类型土壤含水量变化趋势不同，芦苇在保持湿地土壤水分方面具有较好的能力．     

生物土壤结皮光合固碳活性对水热因子的响应

为了明确植被恢复区生物土壤结皮光合固碳活性对水热因子的响应,以露天煤矿排土场两种生物土壤结皮(藓结皮和藻结皮)为材料,通过人工气候室控制温度和水分,采用Li-6400(簇状叶室)光合仪研究生物土壤结皮光合固碳活性对9个温度、6个模拟降水量水平的响应.结果表明:藓类结皮光合固碳活性显著高于藻类结皮,温度和水分均显著影响生物土壤结皮光合固碳活性,温度、水分及结皮类型三者之间的交互效应也显著影响生物土壤结皮光合固碳活性.藓类和藻类结皮光合固碳活性的最适温度分别为20~25、15~20℃,最适降水量均为2 mm.     

植物篱技术对表层土壤水分的影响

通过研究黄花菜处理组(T1)及对照组(CK)间土壤的含水量,探求植物篱技术对表层土壤水分的影响.结果表明:各对照组之间土壤含水量差异不显著,而经过黄花菜植物篱技术处理之后的土壤含水量有所增加;各处理组的坡面在次降雨条件下产生细沟侵蚀的时间不同,发生细沟侵蚀的时间对照组要晚于黄花菜植物篱处理组.从坡上至坡下表层0～5cm土壤的临界含水量有逐渐增加的趋势.     

宁夏盐池县封育区沙地浅层土壤水分时空特征分析

以宁夏中部干旱带盐池县封育沙地为例,利用GPS定位,采用定位监测的方法,以自然状态下的流动沙地为对照,对不同封育年限的封育沙地的土壤水分时空特征进行分析.结果表明,不同类型封育沙地的土壤水分含量随着土层深度而变化,一般为表层土壤含水量均较低,随着土壤深度的增加,土壤含水量先增大后降低.土壤水分变异系数随着土层深度的增加均呈现出降低的趋势,土壤水分含量由大到小依次为流动沙地,封育2 a沙地,封育4 a沙地,人工恢复沙地.同时,根据生长季初末土壤含水量的变化特征,土壤水分的年内变化规律表现为流动沙地和封育2 a沙地的土壤水分为积累型,封育4 a沙地的土壤水分近似于平衡型,而人工恢复沙地的土壤水分则是消耗型.这主要是降水入渗补给和蒸腾蒸发两个相反过程相互制约的结果.     

黄土山地典型覆被类型对土壤水分运动的影响

黄土高原山区土地覆被发生了巨大变化,为研究退耕还林后,覆被类型对黄土高原土壤水分的影响,对典型覆被类型的山区土地开展了不同季节土壤含水率变化监测研究.结果表明,不同深度土壤水分随季节发生了较大的变化,而相同季节不同的覆被类型对降水入渗及土壤水运动也有极大影响,且对土壤水分有效性有显著影响.植树造林有利于林地0～3m土壤水的补给,但仍会出现土壤干层,且下部土壤水的补给明显受到该干层的影响.覆被类型不同,土壤水分的变化趋势不同,当土壤水分改变后,又反作用于植被.土壤水与植被之间存在一个平衡状态,当平衡状态被打破时,直接影响植被的生长,而影响土壤水分的运动.     

不同种植模式各土层理化性状研究

对湖北省孝感市郊15个农田土壤进行取样,测定了两个土层即表层土壤(0~20 cm)和亚表层土壤(20~40 cm)的p H值、碱解氮、全磷、速效磷、有效钾的含量,并对两层土壤的肥力状况进行分析比较。结果表明,孝感市郊农田表层土壤p H值为微酸性到酸性;碱解氮含量为41.28~63.89 mg/kg,处于中等水平;表层土壤全磷高达620.48~1164.68 mg/kg,旱田速效磷含量较高,为73.84~181.42mg/kg,能够满足植株生长需求,水田速效磷含量为22.94~48.61 mg/kg,部分水田土壤供磷不足;有效钾含量只有11.56~40.59 mg/kg,处于较低水平。两土层间p H值、碱解氮、有效钾含量均达到显著差异水平。不同种植模式土壤的表层土壤速效磷含量均显著高于亚表层速效磷含量,但旱田土层间的速效磷含量变幅高达2.1,远远大于水田层间速效磷含量比1.2。旱田表层土壤全磷含量均显著高于亚表层,而水田中表层土壤的全磷含量却显著低于亚表层含量。     

降雨对秸秆还田玉米地土壤水分空间变异性的影响

基于TDR测量的黑土区玉米地土壤水分,应用多重分形等理论研究土壤水分空间变异特征对降雨的响应.结果表明:降雨前后土壤水分均为中等变异;相对于降雨前,降雨后不同土层土壤水分空间相关范围、空间相关程度和空间变异程度随时间的变化特征有所差异;降雨前后0～20cm土层空间变异性主要由其低值造成,其他土层主要由其高值引起;降雨前与降雨后第一天土壤水分的多尺度相关程度,小于与降雨后第二天的多尺度相关程度;与降雨前土壤水分空间相关范围、空间相关程度、空间变异程度及相邻土层土壤水分多尺度相关程度随土层深度增加的变化特征相比,除降雨后第一天空间变异程度、第二天空间相关范围的变化特征与降雨前不同外,降雨后第一天和第二天其他上述特征参数的变化特征与降雨前相同.     

防护林对库布其沙漠土壤理化性质的影响

结合野外采样和室内分析,对库布其8种防护林0~100 cm的土壤水分和0~60 cm的土壤养分进行分析.0~100 cm土壤水分随着土层深度逐渐增加,土层和防护林类型均对土壤水分有极显著影响,8种防护林样地的土壤水分从大到小依次为:旱柳+小美旱扬旱柳沙枣+沙柳沙枣速生杨速生杨+羊柴拧条羊柴.对0~60 cm的土壤养分分析表明,土层对7个土壤养分指标均无显著影响,表土层0~10 cm土壤养分高于10~60 cm土层的,表现出土壤养分的表聚效应.防护林类型对7个土壤养分指标均有极显著影响,柠条和旱柳样地中土壤养分较高,羊柴样地中土壤养分相对较低.结果表明:旱柳、旱柳+小美旱杨和柠条等防护林对土壤的改良作用较好,土壤有较好的水分和养分条件,林下草本植被的物种多样性和盖度都较高,羊柴和速生杨防护林表明对流沙的改良作用较差,土壤水分和养分较低,林下草本植物的物种多样性和盖度均较低.     

降雨因素对土壤表面结皮发育的影响

为研究降雨因素在土壤表面结皮发育过程中的作用,结合物理模型实验方法和基于物理概念的水文响应数值模拟,以土壤表面的饱和水力传导系数Ks值作为评价指标,研究分析了雨强和累积降雨量两个降雨因素对结皮发育程度的影响。结果显示:Ks值随累积降雨量的增加而减小,且在累积降雨量较小时,Ks的减小速度更快,约为后期速度的23倍;最终累积降雨量近似的情况下,雨强较大时Ks更容易达到一稳定值;在降雨过程中,雨强与Ks的关系前后不一致。研究结果表明:降雨过程中结皮发育是个复杂的动态变化过程。