低效林改造对土壤理化性质及水源涵养功能的影响

2005年、2007年将从辽宁引进的大果沙棘种植在西宁市樟脑山。2016年对该地的大果沙棘人工林的生长状况进行了调查,并对林内土壤的理化性质进行分析,以探索大果沙棘人工林对土壤生态效应的影响。结果表明:不同地形中,生长势平地>洼地>坡地;对于理化性质,11年生大果沙棘人工林通透性>9年生,11年生大果沙棘人工林中土壤肥力和养分优于9年生大果沙棘人工林;不同地形中,平地的理化性质优于洼地和坡地,平地更适于大果沙棘生长,更易成林;不同品种中,对于土壤理化性质的影响不明显。因此,选择适宜的种植条件,生长时间越长对于土壤性质改良的效果越好。

为了解人工低产林改造对土壤理化性质的影响,于2010年9月-2011年8月对甘肃定西华家岭生态恢复区4个人工低产林改造后的混交林和1个杨树纯林、1个荒草坡对照点的土壤主要理化性质进行了研究。结果表明,杨树纯林的土壤有机质、总n和总p含量均处于较低水平,分别低于荒草坡10.98、0.78、0.10g/kg;低产林改造后,土壤含水量、有机质和总n含量均有所升高,且随着改造时间的延长呈现出明显的增加趋势。改造8、18、25、31a的混交林土壤含水量分别高出杨树纯林2.01、7.79、11.38、12.07个百分点,有机质含量分别高出2.96、15.23、20.80、24.96g/kg,总n含量分别高出0.41、1.02、1.48、1.96g/kg;总p含量在改造初期有所增加,后期维持稳定,改造8、18、25a的混交林总p含量分别高出杨树纯林0.02、0.06、0.10g/kg,改造31a和25a的混交林总p含量相等;低产林改造后土壤ph值略有降低。结果显示,人工低产林改造大大改善了该区土壤环境质量,有利于该区生态环境的恢复重建。

通过2年田间定位试验,研究了采用"田"字型明沟排水措施对冷浸田土壤理化性质及产量的影响。结果表明,与不开排水沟的对照处理相比,明沟排水处理土壤密度降低11.0%,总孔隙度和通气孔隙度分别增加6.0%和19.0%,移栽后10d和37d土壤温度增加1.3℃和1.9℃;2011年晚造和2012年早造易氧化有机质增加11.0%和15.0%,有效穗数提高7.6%和4.3%,结实率提高2.2%和1.2%,产量提高1494和1225.5kg/hm2。

为改善山美水库库周林地土质,提升水源涵养林的生态功能,通过对库周湿地松和桉树人工林采用不同疏伐方式套种阔叶树,监测不同改造模式对林地土壤理化性质的影响。结果表明:(1)湿地松择伐套种阔叶树后,0～20cm土层,各模式土壤孔隙度、全氮、全磷、有机质、速效磷、速效钾含量显著高于湿地松纯林,且套种了闽粤栲的改造模式改善效果较好；20～40cm土层,除了套种闽粤栲和杨梅的改造模式对土壤孔隙度和养分含量改良效果较好,其他模式总体上差异不显著。(2)桉树林皆伐后,除了套种马占相思和枫香的改造模式林地各层土壤的孔隙度及n、p、k养分元素和有机质显著高于桉树纯林外,其他模式差异总体上不显著。(3)桉树林择伐套种马占相思和枫香改造模式林地各层土壤的全p、有机质、水解n含量显著高于桉树林皆伐套种马占相思和枫香的改造模式。

利用当地温泉水对露天栽培的泽香葡萄自果实转色期开始,分别进行2次、4次、6次的灌溉,每周1次,以灌清水为对照,研究温泉水灌溉对葡萄果实品质和土壤理化性质的影响。结果表明,随着温泉水灌溉次数的增多,葡萄的可溶性固形物含量及香气总量呈增加趋势,酸度有下降趋势,成熟期提前1周以上。以灌溉6次的效果最明显,果实的可溶性固形物含量比对照高1.49个百分点,挥发性香气物质含量增加52.4%,可滴定酸含量减少8.96%。温泉水灌溉后,土壤ph值,水溶性盐分含量,cl~-、so_4~(2-)含量均无明显上升。当地温泉水资源具有开发潜力。

对大通县水源涵养保护区内的低效灌木林及白桦疏林地实施低效林分改造示范,通过补植一定数量的青海云杉乔木树种,建立完善的乔灌草立体复合林分结构。结果表明:低效灌木林及白桦疏林地通过增加林冠层乔木树种比例,在完善林分结构的同时,有效提高了林冠的截留作用,明显降低地表径流；枯枝落叶层持水性能增强；土壤物理性质改善,容重降低,孔隙度增大,持水性能增强。林区综合水源涵养功能得到更好发挥。

为了分析咸水灌溉的可行性,试验于衡水市开展连续多年的大田定位咸水灌溉试验。以2012年棉花生长季为例,研究采用不同矿化度咸水灌溉后,不同灌水技术对土壤理化性状、土壤酶活性和棉花产量的影响。结果表明,咸水畦灌和沟畦轮灌均造成土壤积盐,其中沟畦轮灌处理在沟灌时的脱盐效果比畦灌处理好。随灌溉水矿化度的增加,0-20cm土层的土壤盐度、容重和ph表现出增加的趋势;畦灌处理的土壤盐度和ph整体高于相应的沟畦轮灌处理,但土壤容重较低。畦灌处理的土壤有机质含量在试验初期和结束时分别比相应的沟畦轮灌处理高8.9%~16.0%和13.8%~19.4%。2种处理土壤转化酶的恢复能力表现最强,脲酶相对稳定;在相同的土壤盐度水平下,畦灌处理的土壤酶活性整体高于沟畦轮灌处理。随土壤盐度的增加,畦灌处理的籽棉产量先增加后减少,而沟畦轮灌处理线性降低。当土壤盐度低于0.8ds/m时,畦灌处理的籽棉产量高于沟畦轮灌处理,反之则低。由以上分析可知,咸水灌溉导致土壤积盐、土壤酶活性受抑、ph和表层土壤容重增加;与畦灌相比,沟畦轮灌处理的土壤盐度水平更低,且具有更好的脱盐效果,但是因种植方式差异导致耕层土壤容重增加,有机质含量和土壤酶活性降低,籽棉产量低于畦灌处理。

为探讨不同植被类型与沙地土壤理化性质的影响,对我国辽西北沙地不同植被类型下土壤容重、土壤养分、水分含量进行了测定和分析。结果表明:辽西北沙地8种典型植被类型土壤容重大小依次为荒草地>油松纯林>弃耕地>樟子松林>山杏林>榆树疏林>松杨混交林>杨树纯林;沙地经过人工固定后土壤的养分含量发生了变化,土壤有机质含量和全氮含量有不同程度的提高,全磷、全钾则有不同程度的下降。在雨季,针叶树林地土壤含水量高于其他植被类型,农业弃耕地在7月份和10月份中土壤表层含水量较高,山杏林地在不同时期含水量均表现为最低。

主要研究集约经营和粗放经营这2种措施对竹林土壤理化性质的影响,研究结果表明,集约经营措施下竹林土壤容重小于粗放经营,且均随着土层深度的增加而增加;集约经营和粗放经营2种经营措施下竹林非毛管孔隙度为:6.83%、5.66%,毛管孔隙度为:44.95%、40.12%,总孔隙度为:51.11%、45.33%;集约经营措施下土壤毛管持水量、最大持水量、最小持水量分别是粗放经营的1.06、1.02、1.15倍;集约经营措施的有机碳含量是粗放经营措施的1.07倍,全氮含量则是1.18倍。通过研究表明,集约经营措施对土壤的物理化学性质有一定改善,可适用于竹林培育,以获得更高的经济效益。

不同林型内土壤的理化性质存在差异,柞树林内土壤结构疏松,渗透能力强,土壤物理性质最好,其次为红松林,杂木林内最差,10～20cm土层深度渗透速率仅为0.57mm.min-1。从化学性质来看,阔叶树种土壤中养分含量较针叶林高,比较而言,柞树林内土壤各养分含量比杂木林内高。作为针叶树种的红松林土壤内,其速效养分含量较其他林型高。

采用短期室内中水灌溉土柱模拟和长期中水灌溉区大田定位调查,对中水灌溉后对植物体内营养元素、毒害离子以及重金属的增减变化进行对比分析。结果表明,与清水对照相比,中水灌溉使绿地土壤ph值降低,土壤有机质含量增加,孔隙度增大,容重及田间持水量减小;全氮、全磷含量随土层厚度的增加而呈减少的趋势;碱解氮、有效磷和速效钾含量增加且与清水对照之间差异显著(p<0.05);盐离子在土壤中得以积累,含量增加;毒害离子和重金属含量呈增大或减少的趋势,与不同离子种类有关,但其含量极少,累积效应变化缓慢,且由于自然降水等因素的稀释和植物、土壤微生物等因素的吸收及降解,一般不会造成对土壤的污染及对植物的生长胁迫。

为探索生物炭短期施用对滴灌春小麦产量及土壤肥力的影响,本试验通过田间试验对土壤容重、养分及春小麦产量等进行了研究,并利用主成分分析将14个单项指标转化为4个相对独立的综合指标,对各处理提高小麦产量和土壤肥力的能力进行了综合评价。结果表明,与不施肥相比,生物炭对土壤肥力的影响不显著。通过主成分分析,处理np+b6的综合评价值最大,为0.805,说明处理np+b6在短期内提高土壤肥力和小麦产量的能力最强。

在人工刺槐林改造更新定位观测区，通过对土壤剖面测试分析，结果表明：改造更新后的林地土壤，容重变小，孔隙度增大，液相率提高，通过透及保水能力增强。同时土壤ｐｈ值降低，全ｎ、有效ｐ和阳离子交换量明显提高，但速效ｋ含量略有下降。

采用野外典型抽样调查和室内分析测定相结合的方法,选取黄河三角洲重度退化刺槐林的4种改造方式,即棉田、白蜡林、白蜡+刺槐(混交林)、白蜡+棉花(农林间作),以未改造的重度退化刺槐林地作为对照,对改造5a后的土壤酶活性、土壤容重、孔隙度、盐碱状况及养分含量进行了测定分析。结果表明:(1)4种改造方式都不同程度地增加了土壤磷酸酶、脲酶活性,降低了多酚氧化酶活性。过氧化物酶虽有增加趋势,但差异不显著。多酚氧化酶和脲酶活性排序均为:混交林>白蜡林>农林间作>棉田;混交林、农林间作、白蜡林、棉田改造方式下的磷酸酶活性分别是对照的3.5,3.2,1.7,1.6倍。(2)改造林地的土壤容重、含盐量均表现降低趋势,其均值大小均表现为:混交林<农林间作<白蜡林<棉田,分别比对照下降14.5%,12.3%,9.0%,7.7%和35.3%,27.9%,13.2%,7.4%;总孔隙度表现为增大趋势,棉田、白蜡林改造方式表现出一定的增碱负效应。(3)改造后土壤养分增加显著,土壤有机质及有效n,p,k总体表现为混交林改造方式下最高,农林间作高于白蜡林,棉田波动较大。混交林和农林间作改造方式对土壤酶活性及理化性质的总体改善效果较好,建议作为重度退化刺槐林的主要改造方式进行推广。

通过对乐昌含笑和杉木人工林生物量和土壤肥力的调查,进行乐昌含笑人工林培肥土壤和涵养水源功能的研究,结果表明:营造乐昌含笑人工林后林地土壤水稳性团聚体含量增加,团聚体的稳定性增强,容重降低,总孔隙度增加,林地土壤结构、孔隙和养分状况得到不同程度的改善,乐昌含笑人工林具有比杉木林更好的培肥土壤功能;乐昌含笑叶的最大持水率明显高于杉木叶,其林分地上部分最大持水量是杉木林的1.14倍,同时由于乐昌含笑林土壤结构及孔隙状况的改善,林地蓄水能力增强,使得乐昌含笑人工林表现出比杉木林更好的水源涵养功能。

现代热裂解工艺生产的生物炭为粉状颗粒。生物炭通常含碳40~75%,含少量矿物质和挥发有机化合物,呈碱性,不易为微生物分解。生物炭的多孔性、巨大表面积及羧基基团赋予生物炭强吸附能力,具有较大的离子交换量(cec)。生物炭的理化性质决定其在土壤中的效应。本研究基于生物炭国内外研究现状进行阐述和总结,进而丰富生物炭的理论研究。

植被退化是威胁黑河源流区生态安全的重要因素,结合黑河流域综合治理工程,围栏封育措施对黑河源流区土壤理化性质的影响进行研究,以期为黑河流域生态治理提供技术支持。

【目的】研究近自然化改造下杉木人工林物种多样性和土壤理化性质的相关关系及其动态变化,探究改造后林下植被—土壤系统之间的相互影响关系,评估人工经营措施对杉木人工林群落的生态影响,为该区未来杉木人工林可持续经营提供科学依据。【方法】以中国林业科学研究院热带林业实验中心3种不同经营模式的杉木近自然改造林分和未经改造的杉木人工纯林作为对照,分析林下灌木和草本群落物种组成、植物多样性水平和土壤理化性质差异及其之间的相关性。【结果】改造后灌木层和草本层的丰富度、shannon-wiener指数、simpson指数和均匀度指数均高于未改造纯林。土壤理化指标在不同经营模式下变化特征不同,土壤含水量、有机质、全氮、全钾和速效钾含量受采伐影响明显(p<0.05),均为改造样地大于对照样地,其中有机质含量最高,达56.68g/kg。土壤含水量、土壤密度与草本植物多样性表现出一定的相关性,而与灌木层多样性指数无显著相关性；有机质与灌木层的shannon-wiener指数和丰富度指数均呈现显著正相关(p<0.05),与草本无显著相关性；ph值与灌草层多样性指数均无显著相关性。【结论】改造后杉木人工林土壤全氮、全磷、全钾、速效钾有机质和含水量与林下灌草多样性指数的相关性最为密切,建议采伐后保留450～600株/hm~2配合林下30～40株阔叶树种补植作为该区域经营指标参考,并重视经营措施下的人工林林下植被多样性与土壤理化性质产生的相互关系。

我国林业正处在历史性变革和转正时期,根据科学发展观的要求,转变林业增长方式,低效林改造破不容缓。本文对改造技术进行分析。

为研究侵蚀红壤区生态系统恢复过程中土壤理化性质分布特征,通过选取红壤侵蚀区罗汉松、玉兰、红枫、茶花、梅花、竹柏6种植被下土壤为研究对象,分析其土壤理化性质。结果表明:(1)土壤容重与最大持水量、毛管持水量、最小田间持水量、非毛管孔隙、总孔隙均达到显著或极显著水平的负相关关系。茶花土壤容重最大,土壤孔隙、持水能力较差,梅花、竹柏土壤容重较小,土壤孔隙、持水能力较好；(2)土壤ph介于4.60～5.20,呈酸性。竹柏土壤ph最小,酸性最强,梅花0～20cm土层土壤ph最大,酸性较弱；(3)植被对土壤养分具有表聚作用。土壤有机质含量为2.27～20.02g·kg~(-1)。全氮与有机质含量呈极显著正相关,玉兰土壤磷素含量较高,速效钾主要集中在表层土壤；(4)土壤综合肥力指标值分析结果表明,玉兰植被下土壤质量最高,恢复效果最好。不同植被下土壤理化性质表现出明显的差异性,玉兰是改良土壤结构、提升土壤肥力的优势植被品种。

根据大屏嶂森林公园的自然地理条件,按照树种生物学特性,选择、组合配置造林树种,采用科学造林和保持现有绿化环境逐渐过渡的方法,把目前树种相对单一、结构简单、景观单调的马占相思林、桉树林改造为具有多树种、多景观色彩、多功能的与现有树种阔叶混交的林分,达到优化大屏嶂森林公园生态环境和景观质量的目的。

采用定点定位方法进行人工生态群落对茶园土壤物理化学特性的影响研究。结果表明:人工生态群落能改善茶园土壤的物理化学性质。人工生态群落茶园土壤物理性状上下土层含水量分别较单纯茶园提高36.57%和13.50%,毛管持水量分别较单纯茶园提高28.2%和7.2%,从而增强土壤抗干旱能力,总孔隙度较单纯茶园高,容重较纯茶园低。茶园土壤营养元素分布表现为0～20cm的人工生态群落茶园>纯茶园的,而20～40cm纯茶园>人工生态群落茶园,表明人工生态群落茶园土壤营养元素有向上富集的趋势,对表层土的肥力水平有提高作用。另外本文还探讨了人工生态群落茶园土壤水热平衡作用,土壤生物信息等特征。