黄土高原陡坡地不同植被类型及恢复过程对径流泥沙的影响

[目的]探究不同植被类型及其恢复过程对陡坡地水土流失的影响差异,寻找可以更好地控制陡坡地水土流失的植被类型,进而为黄土高原流域生态环境治理提供理论指导。[方法]基于黄土高塬沟壑区王东沟流域坡地9种不同植被类型的径流小区14 a(2008—2021年)的降雨、LAI和径流泥沙数据,采用单因素方差分析和线性回归分析的方法,研究了不同植被类型的径流泥沙随植被恢复的变化。[结果]不同植被类型减少径流泥沙效果存在差异,侧柏林多年地表径流和土壤侵蚀模数显著高于其他植被类型(p<0.05),其余8种植被间不存在显著差异(p>0.05),白羊草与沙棘林的平均值较低。随着植被恢复,各植被LAI逐渐提高,地表径流与土壤流失显著降低,但不同植被类型表现出的递减规律具有差异,在2021年,白羊草、沙棘、沙棘×刺槐和刺槐林的地表径流和土壤侵蚀模数低于其他植被类型。各植被类型的地表径流与土壤侵蚀模数均符合线性关系(p<0.01),函数系数代表单位径流导致的土壤流失,反映了植被控制土壤侵蚀的能力,白羊草的效果最佳。[结论]草、灌及其混交林的植被恢复措施较纯乔木林可以更好地控制黄土高原陡坡地的水土流失。

晋陕蒙地区土壤质地重构对土壤水力性质的影响

[目的]探究晋陕蒙地区土壤质地重构对土壤水力性质的影响,评价砒砂岩不同添加量对砂黄土的改良效果,为该区沙化土地修复工作提供理论依据。[方法]将砒砂岩与砂黄土按照不同配比进行重构,研究其饱和导水率、土壤水分特征曲线、土壤有效持水量等指标。[结果]①随着砒砂岩比例的增加(0%~100%),重构土中砂粒(0.05~2 mm)含量下降8.1%~33.5%,粉粒(0.002~0.05 mm)和黏粒(<0.002 mm)含量分别增加5.2%~21.0%,2.9%~12.5%。当砒砂岩与砂黄土比例达到75∶25时,重构土壤质地由砂壤土转变为壤土;当砒砂岩与砂黄土按照25∶75比例混合时,该处理在10℃时的K s为4.07×10^(-6) m/s,与黄土高原地区典型的黄绵土田间自然状态下的K s值相近;②砒砂岩添加量对土壤水分特征曲线的影响主要在高吸力段,当砒砂岩与砂黄土的比例为25∶75时,土壤水分有效性相对较高;③随着砒砂岩含量增加土壤保水性能呈现上升趋势,砒砂岩的添加比例越高,重构土壤饱和含水量(θs)和残余含水量(θr)越大。[结论]砒砂岩与砂黄土按25∶75比例重构(土壤容重1.41 g/cm^(3))土壤有效持水量显著高于其他处理,是晋陕蒙地区土壤改良的有效方法。

不同土地利用方式下表层土壤稳定入渗速率的时间变化

[目的]研究土壤稳定入渗速率(f c)的时间变化规律对土壤剖面水分运动和溶质运移的影响,为流域水文循环模型研究提供理论支持。[方法]以中国科学院长武黄土高原农业生态试验站附近典型的土地利用类型为研究对象,利用双环入渗法采集玉米地、苹果园和刺槐林地2021年4—10月的f c值。[结果]①f_(c)值空间分布的最大相关距离是7.12 m;②土壤容重与f c值呈显著负相关,而土壤初始含水量与f c值无显著相关性(p>0.05);③4—5月各土地利用类型的f c值随时间增加而增加;6—10月,各土地利用类型的f c值随时间的变化特征存在差异,表现为玉米地随时间的增加先增加后下降,苹果园随时间的增加而增大,刺槐林随时间的增加先增大后趋于稳定。方差分析表明,不同土地利用类型的f c值受时间影响显著(p<0.05)。[结论]观测期内,受耕作、降雨、根系活动与土壤干湿交替变化以及枯枝落叶层的影响,不同土地利用方式下f c值的时间变化规律不同。

基于双孔隙模型研究刺槐林地和苹果地水量平衡要素的差异性

[目的]明晰刺槐林地和苹果园水量平衡要素的动态变化和差异,可为生态可持续发展提供理论指导。[方法]利用Hydrus-1D中的双孔隙模型和标定的参数模拟了2012—2021年刺槐林地和苹果地的水量平衡各要素的动态变化过程。[结果]优化期和验证期Hydrus-1D中双孔模型的R^(2)分别为0.61,0.76,RMSE分别为0.026,0.048 cm^(3)/cm^(3),模拟期水量平衡误差分别为0.18%和0.04%;刺槐林地与苹果地的蒸腾量分别为(372±70)mm和(320±34)mm,蒸发量为(256±44)mm和(288±36)mm,土壤储水量变化量为(-0.61±96)mm和(-3.26±87)mm,深层渗漏量为(34±45)mm和(59±48)mm。[结论]该模型可以较好地模拟刺槐林地和苹果地的水量平衡要素的动态变化;相比于与苹果地,刺槐林地的蒸腾量偏大,蒸发量和深层渗漏量偏小,ΔS的波动更为明显。

黄土高塬沟壑区陡坡地典型植被不同恢复年限土壤物理性质比较研究——以陕西长武王东沟为例

为了解黄土丘陵沟壑区陡坡地植被恢复对土壤物理性质的影响,以黄土高原王东沟小流域为研究区域,对比分析草地、灌木、乔木纯林、乔灌混交林和乔木混交林在不同恢复年限时0~40cm土层土壤性质的变化特征。结果表明,植被恢复18年后,相比灌木、乔木纯林,混交林的植被生长状况更好;各样地的土壤有机质含量提高了7.3%~97.9%,其中油松*刺槐、刺槐*沙棘两个混交林效果最显著,分别提高了97.9%和89.4%。相比2014年,2021年时油松、油松*刺槐样地0~40cm土层的土壤容重分别降低了7.5%、13.4%,总孔隙度分别增加了6.4%和13.1%;油松、油松*刺槐、油松*沙棘样地0~40cm土层土壤持水性改善效果最佳,分别提升了7.7%、2.2%、5.3%;油松*刺槐样地0~40cm的土壤饱和导水率提高效果最好,增幅达146.8%。因此研究建议该区的植被恢复应以混交林为主。

土壤-刺槐系统水流阻力对水分胁迫的响应

为探究土壤-刺槐系统水流阻力对水分胁迫的响应情况,通过盆栽试验方法设置8个水分梯度(田间持水量的30%~100%),研究了两年生刺槐在生长季内的蒸腾速率、根水势、叶水势及土壤-刺槐系统水流阻力等的变化。结果表明:(1)刺槐蒸腾速率、根水势及叶水势随水分含量的增加表现出先增大后保持稳定的趋势。蒸腾速率在30%~70%的田间持水量范围随水分含量的增加而迅速增大,根、叶水势在30%~50%的田间持水量范围增长最快,此后基本稳定;(2)土壤阻力、根系总阻力、植物传导阻力及叶-气阻力均随水分含量的增加而减小,均在30%~50%的田间持水量范围减小最快,其在生长季内大小为7月>10月>8月>9月;(3)土壤-刺槐系统总阻力的变化趋势与叶-气阻力相近,是由于叶-气阻力占总阻力的96.0%以上,并对总阻力的调节起主导作用。根据我们的研究结果推测刺槐在大于50%田间持水量范围,可保持健康、可持续生长。