晋西黄土区不同土地利用类型对土壤水分的影响

为明确不同土地利用类型对土壤水分的影响,采用土钻法在2019年和2020年4—10月定期对晋西黄土区人工油松林地、荒草地、农地0—10 m土层的含水量进行了观测研究。结果表明:(1)人工油松林地0—10 m土层的蓄水量为1281.13 mm,荒草地为1712.85 mm,农地为1804.77 mm。油松林地较荒草地和农地多消耗431.72,523.64 mm的水分,且多消耗的土壤水分主要来源于深层土壤。(2)3个土地利用类型0—10 m土层含水量的垂直变化可以划分为土壤水分剧烈变化层、弱变化层和稳定变化层,各层的含水量随时间的变化也不尽相同。(3)油松林根系的直接吸水深度为5.4 m,影响深度可达10 m土层以下,农作物的吸水深度为4.2 m,影响深度可达8 m土层以下。对研究区内地势平坦、交通便利的地方可种植农作物,促进当地农业经济建设;而针对油松林地土壤含水量低的现象,可采取适当水分管理措施降低林地耗水。

晋西黄土区切沟对其上方集水区内土壤水分的影响

为掌握黄土高原切沟对其上方集水区内土壤水分的影响,选取晋西黄土区典型切沟上方的集水区为研究对象,采用土钻法定期测量0—10 m土层的土壤水分,探讨集水区内不同地貌部位的土壤水分状况。结果表明:(1)集水区内土壤水分状况受距离切沟远近和地貌部位的共同影响。(2)集水区内距离切沟1 m处的蓄水量显著低于距离切沟3,6 m处的蓄水量(P<0.05),集水区内洼地的蓄水量大于坡面。(3)集水区内6个采样点浅层含水量随时间变化剧烈,深层含水量随时间变化小。(4)切沟对其上方集水区内土壤水分的水平影响距离为1~3 m,距切沟1 m处,影响深度最深可达7 m,距切沟3 m处,影响深度为2 m。在未来开展切沟治理中,建议在距离切沟1 m范围内密植低耗水的耐旱灌木或草本,利用密植的植物增加地面糙率,降低水流流速,并利用植物根系网络土体,增加抗冲性,从而起到防治切沟溯源侵蚀。

晋西黄土区退耕还林后土壤入渗特征及土壤质量评价

为研究晋西黄土区退耕还林后不同植被覆盖下土壤的入渗特征及土壤质量评价,采用野外双环入渗法测定土壤的入渗特征,并测定不同地类土壤的容重、孔隙度、有机质、全氮等指标,使用相关性分析研究不同类型植被覆盖下土壤的入渗性能及其与土壤理化性质的相关关系,并将各地类的土壤理化性质进行主成分分析。结果表明:(1)植被类型对于土壤渗透速率影响较大,表现为天然次生林>刺槐×油松混交林>刺槐纯林>油松纯林>灌木林地>苹果园地>荒草地>农田(玉米地)。(2)退耕还林后,不同植被类型的土壤理化性质差异显著(P<0.05),随着森林逐渐恢复,土壤容重下降,孔隙度及有机质等含量增加,土壤理化性质得以改善,入渗性能也有明显提高。土壤入渗特征与总孔隙度、非毛管孔隙度、有机质和全氮含量呈极显著正相关(P<0.01),与容重呈极显著负相关(P<0.01),与速效磷呈显著负相关(P<0.05)。(3)综合土壤入渗性能和土壤理化性质作为土壤评价指标,晋西黄土区退耕还林后不同植被类型土壤质量从高到低依次为次生林>刺槐×油松混交林>刺槐纯林>油松纯林>灌木林地>苹果园地>荒草地>农田。

晋西黄土区土地利用方式对土壤C:N:P化学计量特征及土壤理化性质的影响

为了阐明不同土地利用方式对土壤理化性质和生态化学计量特征的影响,以晋西黄土区典型人工混交林地、刺槐纯林地、经济林地、农田、荒草地为研究对象,测定了0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm、40~50 cm、50~60 cm土层的容重、孔隙度以及有机质(TC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量,分析土地利用方式与土壤理化性质及生态化学计量特征的关系,以期为土地资源的合理利用与生态服务功能提供依据。结果表明:(1)人工混交林地、刺槐纯林地、经济林地的容重(1.17 g·cm^(-3)、1.19 g·cm^(-3)、1.20 g·cm-3)显著小于农田(1.31 g·cm-3)和荒草地(1.38 g·cm^(-3)),刺槐纯林地TC和TN含量最大(9.94 g·kg^(-1)、0.88 g·kg^(-1)),农田最小(7.26 g·kg^(-1)、0.63 g·kg^(-1)),TP无差异(P>0.05)。随着土层深度的增加,容重逐渐增大,孔隙度逐渐减小,TC和TN逐渐减小,TP保持相对稳定。(2)人工混交林地、刺槐纯林地、经济林地的C:P(25.69、20.51、19.41)和N:P(2.23、1.82、1.58)大于农田(18.57、1.62),C:P和N:P随土层深度的增加而减小,C:N保持稳定。(3)C:N与总孔隙度正相关(P<0.05),C:P和N:P与土壤容重极显著负相关(P<0.01),与总孔隙度、非毛管孔隙度、TC、TN、C:N显著正相关(P<0.05)。通过各土地利用方式的土壤理化性质比较,林地的土壤养分状况显著高于农田,尤其以人工混交林地效果最佳,退耕还林有助于提高土壤质量。因此,在退耕还林还草过程中应多注意树种之间的搭配,而避免大面积营造单一林种。

晋西黄土区刺槐林密度对林下植物多样性及土壤理化性质的影响

林下植物多样性和土壤理化性质是反映水土保持林稳定性和生长力的关键指标。研究晋西黄土区蔡家川流域内5种林分密度(900、1075、1450、1850和2325株·hm^(-2))刺槐林林下植物多样性、土壤理化性质及其之间的相关性,以期为晋西黄土区刺槐林的高质量发展和可持续经营管理提供依据。结果表明:随着刺槐林林分密度的增大,平均树高和胸径逐渐减小。灌木层和草本层的Margalef、Simpson和Shannon指数均呈现出先增大后减小的趋势,在1850株·hm^(-2)时达到峰值;灌木层以杠柳(Periploca sepium)为优势种(重要值为40.01),草本层以细裂叶莲蒿(Artemisia gmelinii)为优势种(重要值为41.03);0~60 cm土层的容重随着刺槐林林分密度的增大呈现出先减小后增大的趋势,以1850株·hm^(-2)的容重最小(1.19 g·cm-3),孔隙度、有机质和全氮含量随着刺槐林林分密度的增大先增加后减少,在1850株·hm^(-2)时最高;不同密度刺槐林内灌木层和草本层的优势度、多样性指数与土壤容重呈负相关(P<0.05),与毛管孔隙度和有机质含量呈极显著正相关(P<0.01),均匀度指数与总孔隙度和毛管孔隙度呈正相关(P<0.05);根据主成分分析,不同密度刺槐林综合得分排名为1850株·hm^(-2)(0.772)、1075株·hm^(-2)(0.354)、1450株·hm^(-2)(0.001)、2325株·hm^(-2)(-0.012)和900株·hm^(-2)(-1.115)。林分密度过大或过小都限制刺槐林的可持续发展,密度为1850株·hm^(-2)更利于林下植被的生长和土壤养分的积累。