黑茶山油松人工林林地土壤水分特征.pdf
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1、2023 年 6 月Soil moisture Characteristics of Pinus Tabulaeformis Plantation in Heicha MountainLi Weizhen渊National Forest Administration Brueau of Heicha Mountain袁Lvliang袁Shanxi 033000袁China冤Abstract:The northwest of Shanxi Province is a key area for vegetation restoration because of its fragileecologi
2、cal environment and serious soil erosion.As an important measure of ecological reconstruction in thisregion袁artificial forest attracts much attention.In this study袁the characteristics of soil moisture change in theforestland of Pinus tabulaeformis袁the main afforestation species in northwest Shanxi P
3、rovince袁were taken as thebreakthrough point.Through soil profile excavation and location test袁the soil moisture change rule and infiltrationcharacteristics of different artificial forest were studied.The results showed that:渊1冤the soil bulk density increasedwith the increase of depth曰渊2冤The earlier
4、the planting time of artificial forest袁the soil water storage capacity offorest land showed an increasing trend.渊3冤The soil water infiltration capacity of Pinus tabulaeformis plantation inthe lower altitude area is higher袁which is beneficial to improve the forest water use efficiency.Keywords:Northw
5、estShanxi曰Pinustabulaeformisplantation曰Waterstorage曰Infiltration阴 生态建设在干旱和半干旱地区,土壤水分是生态重建的主要限制性因子之一1。土壤水分受气候和下垫面因素的影响,具有明显的地带性和周期性2。有关黄土高原对土壤水分的研究较多,高思远3基于对晋西黄土区典型人工林地土壤含水量的长时间序列观测,定量分析了晋西黄土区不同植被类型的土壤水分动态变化。赵丹阳4以晋西黄土区 5 种典型林地土壤为研究对象,对其土壤水分年内时空变化进行了试验研究;土壤水分是黄土高原植被恢复与生态环境重建的决定因子。王云强等人5利用网格布点,在黄土高原小流域
6、中 73 个样点,对 0500 cm 的土壤水分的空间异质性进行了研究,结果表明土壤水分在水平和垂直方向都表现出明显的空间异质性,受到土地利用方式、植被类型、地形要素、土壤质地等多因素综合影响。强大宏等6以鄂尔多斯市煤矿复垦区沙棘人工林为研究对象,开展了不同林龄的中国沙棘和大果沙棘人工林土壤水分时空分布特征研究,结果表明煤矿复垦区沙棘林地土壤水分差异较大,生产中需要根据具体的林龄、树木品种和土壤空间差异,采取适宜的水分管理措施。郭湘宇7采用不同取样技术,并运用了示踪技术,结合地统计方法,研究了黄河流域不同土地利用类型土壤干层的空间分异及主黑茶山油松人工林林地土壤水分特征李卫珍(山西省黑茶山国有
7、林管理局,山西 吕梁 033000)摘要:晋西北生态环境脆弱,水土流失严重,为山西省植被恢复重点区域。人工林作为该区生态重建的重要举措而备受关注。本研究以晋西北主要造林树种油松林地土壤水分变化特征为切入点,通过开挖土壤剖面,定位试验,研究不同人工林林地土壤水分变化规律及入渗特征。结果表明:(1)林地土壤容重随深度增加而增大;(2)人工林建植时间越早,林地土壤储水量能力越大;(3)较低海拔地区的油松人工林林地土壤水分入渗能力较高,对于提高林地水分利用效率有利。关键词:晋西北油松人工林储水量入渗中图分类号:S714文献标识码:C文章编号:1008-0120(2023)02-0023-05收稿日期:
8、2023-05-19第 2 期2023 年 6 月Soil and Water Conservation Science and Technology in Shanxi山西水土保持科技No.2Jun.2023窑23窑2023 年第 2 期山西水土保持科技控因子等方面。白晓8借助 Hydrus-1D 模型,以黄土高原典型黄土区为研究区域,表明人工引种高耗水植被会引起深层土壤干燥化,威胁恢复生态系统健康和可持续性。尽管不同学者在不同区域,采用不同方法,在不同尺度等方面对土壤水分开展了多种研究,但也必须指出,土壤水分异质性、土壤水分运动机制、土壤水分(低基质势)对植被生长的有效性等方面的研究以及土
9、壤水分测定方法的准确性、便利性等方面仍存在诸多问题需要解决9。近 20 a 来,晋西北开展了大规模的生态重建,取得了明显的成就。生态重建对于减轻区域水土流失、改善生态环境、改良土壤结构及美化人居环境起到了不可替代的作用。据不完全统计,油松作为晋西北人工栽植的主要乔木树种,在生态重建中发挥了突出的作用。以往的研究着重于不同土地利用方式或不同植被类型对于林地土壤水分的影响。本研究针对晋西北近 20 a 来大面积种植人工油松林,并获得较大的生态建设成果的基础上,根据实际情况选择单一树种、不同林龄和不同立地条件下黑茶山人工油松林地土壤水分变化为研究对象,采用定位测验方法,对林地土壤容重、储水量及入渗进
10、行测定,分析不同林龄油松林地土壤水分在时间和空间上的动态变化,以期为该区域油松林的经营管护和水资源的有效利用提供科学依据。1研究区概况研究区位于吕梁市岚县石桥林场,地属黄河流域。该林场为黑茶山国有林管理局下属基层林场之一;为温带大陆性季风气候区,多年平均气温 35益,无霜期 105135 d;多年平均降水量约 450 mm,多集中于 7-9 月。海拔 1 0001 550 m,地势较高,气候寒冷,生长期短,气温、降水等垂直变化明显。春旱和秋霜为影响林木栽植、越冬的主要自然灾害。境内变质岩广泛分布,新生界松散土壤覆盖面甚广。林地主要土壤类型为棕壤和褐土。主要植被类型包括乔木树种油松、云杉、侧柏、
11、山西杨、山杨、辽东栎、山桃等;灌木树种黄刺玫、杠柳、荆条等,草本主要有冰草、黄花蒿等。2研究方法选择不同造林时间、不同海拔和坡向的油松人工林地作为土壤水分监测样地。样地面积 20 m伊20 m;样地基本信息见表 1。表 员油松人工林样地基本情况(1)土壤容重和含水量测定在不同的油松林样地内,开挖土壤剖面,用环刀(100 cm3)分层采样(重复 3 次),采集层次分别为0-20 cm、20-40 cm、40-60 cm、60-80cm、80-100 cm、100-120 cm。现场称重(天平感量为 0.1 g)并记录,将环刀及其内土壤一起带回实验室后,采用烘干法测定土壤容重和含水量。土壤容重计算
12、公式采用籽=(m1-m2)/v式中:籽土壤容重(g/cm3);m1环刀及其内土壤干重(g);m2环刀重(g);V环刀容积(cm3)。土壤储水量计算公式采用Wi=兹i伊hi式中:hi土层厚度(cm);兹蚤各土层的土壤体积含水量(豫)。兹蚤越兹m伊籽其中 兹m为质量含水量:兹m越(m3原m4)/m4,式中:m3为湿土质量(g),m4为干土质量(g)。土层总储水量 W(mm)为各层土壤储水量之和,即:W越移Wi。(2)土壤水分入渗测定采用双环(高 30 cm,内径 10 cm,外径 20 cm)法测定土壤水分入渗,即在固定样地内选择 3 个具有代表性的样点,测定样点的初始土壤含水率后,将双环压入土体
13、内,双环高出土壤表面 5 cm 为止。将水同时倒入内环和外环中,并分别保持约 1 cm 的水深。内环加入 1 cm 水后使用秒表记录入渗时间;当环内水位下降 0.5 cm 后再次加水至 1 cm,保持水分入渗时间记录的连续性;直至 3 次入渗率接近时,方停止入渗测验。林地类型样地代号海拔/m坡度/(毅)坡向/(毅)林龄/a林分密度/(株 hm-2)郁闭度/(%)栽植时间/a人工油松林GY1 1360 20-22 阳坡111 6500.52017GY2 1420 18-22 阴坡111 6500.552017ZY1 1380 14-20 阳坡171 6500.62011ZY2 1310 15-1
14、9 阴坡171 6500.652011DY1 1220 18-20 阳坡211 6500.72007DY2 1220 15-17 阴坡211 6500.752007窑24窑2023 年 6 月李卫珍 黑茶山油松人工林林地土壤水分特征3结果与分析3.1不同林地土壤容重变化分析林地的土壤水分变化受成土母质、气候和植被及人类活动等综合影响,表现出不同程度的时空变异性10,是评估林地土壤蓄持水分性能和水土保持能力的重要依据。其中,土壤容重是评价林地土壤结构优劣及其储水能力高低的重要指标。林地土壤紧实,容重偏大,则会导致降水不能及时下渗,产生较多地表径流,诱发林地土壤侵蚀;同时也会造成油松对当季降水的利
15、用效率下降等后果。相反,林地土壤疏松,容重偏小,则在林地内形成地表径流的机会减少,更多的水分会蓄存至土体内部,供油松及其林下植物利用,从而提高了水分利用效率。不同人工油松林地土壤容重平均值大小顺序为GY1(1.46 g/cm3)ZY1(1.42 g/cm3)GY2(1.37 g/cm3)DY1(1.34 g/cm3)ZY2(1.31 g/cm3)DY2(1.30 g/cm3);不同人工油松林地的土壤容重分布存在较大的空间异质性(表 2)。从土层深度来看,随着土层加深,土壤容重存在明显的增大趋势;结合不同造林年份,尤其在 GY1 和 GY2 两个较高海拔地带,土壤剖面开挖较为困难,甚至因为砾石存
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