不同植被恢復(fù)模式下礦區(qū)廢棄地土壤水分物理性質(zhì)

以國(guó)家自然科學(xué)基金為依托建立模擬實(shí)驗(yàn)區(qū),探究不同施工機(jī)械和碾壓次數(shù)下的土壤物理指標(biāo)(壓實(shí)度、容重、孔隙度、含水量、電導(dǎo)率和溫度)的變化。研究結(jié)果表明:隨土層深度的增加,壓實(shí)度、容重和電導(dǎo)率逐漸遞增,孔隙度、含水量和溫度逐漸遞減;隨碾壓次數(shù)的增加,壓實(shí)度和容重逐漸遞增,孔隙度逐漸遞減,土壤含水量、電導(dǎo)率和溫度先增加后降低,其中使用自卸汽車時(shí),3次碾壓指標(biāo)值最高,使用履帶式推土機(jī)時(shí),5次碾壓指標(biāo)值最高,而使用履帶式推土機(jī)的處理效果要好于使用自卸汽車;通過(guò)對(duì)各處理與對(duì)照間的擬合度分析發(fā)現(xiàn),使用履帶式推土機(jī)碾壓5次的土壤中各指標(biāo)與對(duì)照擬合度最高,表明采用\"履帶式推土機(jī)×碾壓5次\"的組合,復(fù)墾土壤中物理性質(zhì)與正常土壤最為接近。

為了解植被混凝土生態(tài)修復(fù)對(duì)土壤微生物特征的影響,測(cè)定了狗牙根、高羊茅、紫花苜蓿等幾種不同植被恢復(fù)模式下土壤物理化學(xué)生物特征。結(jié)果表明:植被恢復(fù)后,土壤有機(jī)質(zhì),全氮、速效氮、微生物量碳氮升高。不同植被恢復(fù)模式對(duì)土壤改善作用不同,對(duì)有機(jī)碳、微生物量碳改善作用大小順序?yàn)楦哐蛎?gt;狗牙根>紫花苜蓿,對(duì)全氮、速效氮、微生物量氮改善作用大小依次為紫花苜蓿>高羊茅>狗牙根。植被混凝土恢復(fù)后,土壤呼吸強(qiáng)度升高而土壤微生物代謝熵降低。相關(guān)性分析表明微生物量碳、氮與土壤呼吸強(qiáng)度、土壤養(yǎng)分相關(guān)性密切,顯然土壤微生物可以作為評(píng)價(jià)基材質(zhì)量的生物學(xué)指標(biāo)。

當(dāng)前,在我國(guó)建立和執(zhí)行最嚴(yán)格的生態(tài)保護(hù)制度,淘汰落后和過(guò)剩產(chǎn)能的倒逼形勢(shì)下,建筑骨料行業(yè)到了轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵時(shí)刻。加強(qiáng)依法辦礦,科學(xué)開(kāi)采,恢復(fù)和治理礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境,修復(fù)礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng),體現(xiàn)企業(yè)社會(huì)責(zé)任,成為建筑骨料礦山建設(shè)綠色礦山的核心關(guān)鍵。針對(duì)建筑骨料礦山現(xiàn)狀特點(diǎn)和功能分區(qū),提出了各功能區(qū)植被恢復(fù)技術(shù)模式,旨在為建筑骨料礦山建設(shè)綠色礦山提供技術(shù)支撐。

在黃土丘陵溝壑區(qū)燕溝流域,于2002~2006年定位監(jiān)測(cè)不同類型土地不同坡位、坡向的土壤含水量,對(duì)土壤含水量的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行了系統(tǒng)分析。結(jié)果表明:不同土地類型的土壤含水量差異明顯,壩地最高,平均19.83%,川臺(tái)地次之,平均17.21%,梯田平均16.34%,坡地最低,平均15.04%,土壤含水量與年降雨量呈正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.68;土壤含水量月變化動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)\"單谷\"曲線,7月份最低;不同坡位的土壤含水量變化趨勢(shì)為隨坡位升高,土壤水分含量遞減;不同坡向的土壤含水量變化趨勢(shì)為陰坡>陽(yáng)坡。

對(duì)海倫市紅光農(nóng)場(chǎng)純大豆模式、分別復(fù)合種植7a和3a的落葉松-大豆復(fù)合模式及楊樹(shù)-大豆復(fù)合模式的土壤物理性質(zhì)進(jìn)行了分析,結(jié)果表明:(1)各模式容重都有隨土壤層次的加深而增大的趨勢(shì),種植3a的落葉松-大豆模式、楊樹(shù)-大豆復(fù)合模式與純大豆模式相比,前者能夠降低20~30cm、40~50cm土層土壤的容重,后者能夠降低0~20cm土層土壤的容重;復(fù)合7a的模式中,楊樹(shù)-大豆模式可以明顯降低各土層土壤容重,隨著復(fù)合年限的延長(zhǎng),落葉松-大豆模式和楊樹(shù)-大豆模式20~50cm、20~40cm土層土壤容重變化明顯。(2)復(fù)合3a的模式與純大豆模式相比,土壤孔隙度基本無(wú)明顯變化;復(fù)合7a的2種模式中,楊樹(shù)-大豆模式毛管孔隙度和總孔隙度分別高出純大豆模式6.31%和6.94%,并且楊樹(shù)-大豆模式土壤孔隙度均明顯低于落葉松-大豆模式,隨著復(fù)合年限的延長(zhǎng),2種模式土壤孔隙度基本無(wú)明顯變化。

于2005—2008年5—9月,利用中子水分儀對(duì)科爾沁沙地的流動(dòng)沙丘、固定沙丘和沙質(zhì)草地的不同深度(0—160cm)的土壤水分進(jìn)行了為期4a的定期觀測(cè)。采用方差分析和多重比較等方法,并采用變異系數(shù)對(duì)土壤水分的時(shí)空變異進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,可將土壤水分剖面的變化劃分為3層:土壤水分劇變層(0—40cm),穩(wěn)定層(41—130cm),活躍層(131—160cm)。在0—40cm土壤層,3種類型沙地土壤水分表現(xiàn)為隨深度增加而增加,在41—130cm土壤層則隨深度增加而減小,而在131—160cm土壤層流動(dòng)沙丘表現(xiàn)為繼續(xù)減小,但其它兩種沙地的土壤水分則隨深度增加而增加。同時(shí)土壤水分變異系數(shù)表現(xiàn)為:流動(dòng)沙丘>固定沙丘>沙質(zhì)草地。土壤水分在不同月份的變化表現(xiàn)為:7月>8月>6月>9月>5月,各月之間總體上差異性顯著;各類型沙地土壤水分的年變化為:固定沙丘總體表現(xiàn)出逐年減小的趨勢(shì),沙質(zhì)草地有變化但差異不大,而流動(dòng)沙丘則隨降雨的變化而變化。

應(yīng)用群落物種多樣性特征值和生物量分析了福建海岸帶不同防沙工程措施中沙地植被的兩種恢復(fù)過(guò)程,即網(wǎng)格草地恢復(fù):厚藤群落,鬣刺+海邊月見(jiàn)草+海濱蟛蜞菊群落,鬣刺+厚藤+海濱蟛蜞菊群落;平臺(tái)草地恢復(fù):絹毛飄拂草+海邊月見(jiàn)草+厚藤群落,丁葵草+厚藤+海濱蟛蜞菊群落,矮生苔草+絹毛飄拂草+馬纓丹群落。生活型為匍匐草本或草質(zhì)藤本的物種較其它生活型的物種能更好的適應(yīng)海岸帶沙地環(huán)境。兩恢復(fù)過(guò)程中,植被的群落物種豐富度和多樣性指數(shù)都表現(xiàn)為先增大后減小的n形變化趨勢(shì)。在網(wǎng)格草地恢復(fù)中,網(wǎng)格設(shè)置與匍匐草本厚藤促進(jìn)了物理環(huán)境的改善,并為后期定居者創(chuàng)造了較好的定居條件,而在平臺(tái)草地恢復(fù)初期,化學(xué)材料與黏土混和平臺(tái)的設(shè)置提高了下墊面穩(wěn)定性,使近緣防護(hù)林內(nèi)的草地物種得以成功定居和繁殖。海岸防沙工程為先鋒種的定居提供了優(yōu)越的下墊面條件,促進(jìn)了組成的多元化和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化,使土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量增加,ph值明顯降低,并對(duì)海岸帶沙地植被生物量的積累起到了促進(jìn)作用,因此采用工程方式恢復(fù)海岸帶沙地植被,對(duì)于海岸帶退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)有著重要意義。

湘北紅壤丘崗區(qū)旱地土壤水分性質(zhì)與變化規(guī)律的研究

湘北紅壤丘崗區(qū)旱地土壤水分性質(zhì)與變化規(guī)律的研究

在黃土高原甘肅省涇川縣,采用根鉆法對(duì)刺槐(robiniapseudoacacia)林地的細(xì)根和土壤水分進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)查。結(jié)果表明:刺槐林地0～150cm土層是樹(shù)木細(xì)根的主要分布層,有87%以上的細(xì)根表面積分布。刺槐細(xì)根表面積垂直分布與剖面土壤水分間呈顯著正相關(guān)(p4月>6月>8月,刺槐細(xì)根表面積的動(dòng)態(tài)變化為4月>6月>8月>10月。刺槐細(xì)根表面積動(dòng)態(tài)與土壤含水量的季節(jié)動(dòng)態(tài)不完全一致?？傮w上刺槐細(xì)根表面積季節(jié)動(dòng)態(tài)與林地土壤含水量的相關(guān)性不顯著。

根據(jù)土壤物理性質(zhì)測(cè)定和水分定位觀測(cè)結(jié)果,結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂?、作物生育特點(diǎn),將黃泛平原粗砂潮土土壤水分垂直性分布劃分為:速變層(0～40cm),活躍層(40～100cm)和穩(wěn)定層(100cm以下);將土壤水分季節(jié)性動(dòng)態(tài)劃分成:強(qiáng)烈騰發(fā)期、補(bǔ)充下淋期、緩慢消耗期和相對(duì)穩(wěn)定期

利用li-6400xt便攜式光合儀,在灌水周期內(nèi)測(cè)定了8種不同水分條件下九里香(murrayaexotical.)葉片光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、胞間co2體積分?jǐn)?shù)及水分利用效率等生理參數(shù)的光響應(yīng)過(guò)程,探討了維持九里香較高光合速率和水分利用效率的適宜土壤水分及光照強(qiáng)度范圍。結(jié)果表明:光輻射強(qiáng)度和土壤濕度對(duì)九里香葉片光合特性有十分顯著的影響,九里香在土壤體積含水量29.80%(相對(duì)含水量89.40%)時(shí)光合速率達(dá)到最大值。當(dāng)土壤水分條件適宜時(shí),光強(qiáng)在400～1600μmol.m-2.s-1范圍內(nèi),九里香光合速率較高。適宜九里香生長(zhǎng)的土壤濕度范圍(具有較高的光合速率和水分利用效率)為土壤體積含水量21.30%～29.80%(相對(duì)含水量64.53%～89.40%)。九里香永久萎蔫的最低土壤濕度為土壤體積含水量10.60%(相對(duì)含水量32.11%)。

試論礦區(qū)的植被恢復(fù)與水土保持

以大田縣鐵礦廢棄地為對(duì)象,研究了鐵礦廢棄地不同修復(fù)模式土壤重金屬元素cu、zn、pb、ni和cr的污染情況,并進(jìn)行土壤重金屬元素污染等級(jí)評(píng)價(jià)。結(jié)果表明:(1)不同修復(fù)模式土壤cu、zn、pb和cr重金屬元素均超過(guò)相應(yīng)福建土壤背景值,其中pb含量超過(guò)國(guó)家土壤背景值。(2)cu和zn極顯著相關(guān),表明cu和zn具有一定的同源性。(3)不同恢復(fù)模式土壤重金屬綜合評(píng)價(jià)值排序?yàn)閞0>r1>r2>r3>r4>ck。(4)從單因子污染指數(shù)來(lái)看,pb元素污染指數(shù)最高,其次為zn元素,其他3種元素污染較小。r0和r1模式屬重度污染；r2和r3模式屬輕度污染；r4模式屬警戒；ck模式屬安全。

以河北平山縣崗南鎮(zhèn)低山丘陵區(qū)為研究對(duì)象,分析不同土層、坡位及坡向的土壤水分特征。結(jié)果表明:土壤水分滲透速率隨著時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸降低,最后達(dá)到穩(wěn)滲。土壤質(zhì)地大部分為多礫質(zhì),土壤總孔隙度在37.53%~48.12%之間,陽(yáng)坡絕大部分是毛管孔隙。不同坡位>0.25mm土壤團(tuán)聚體含量,坡下明顯高于坡上,不同坡向>0.25mm的團(tuán)聚體呈現(xiàn):半陰坡>陰坡>陽(yáng)坡,且隨土層加深含量增加。土壤容重,陰坡>陽(yáng)坡>半陰坡。土壤蓄水能力,陰坡優(yōu)于陽(yáng)坡;20~40cm的中層土壤蓄水能力優(yōu)于其它土層。

含碎石土壤水分入滲試驗(yàn)研究——采用一維積水垂直入滲法測(cè)定含碎石土壤的入滲過(guò)程，分析碎石含量和碎石組成對(duì)土壤水分運(yùn)動(dòng)影響。對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用kostiakov入滲公式擬合，得出反映入滲速率的擬合參數(shù)比值與土石比成冪函數(shù)關(guān)系；采用簡(jiǎn)略的philip垂直入滲方程冪級(jí)...

采用模擬機(jī)械壓實(shí)土壤的方法進(jìn)行5種載荷的土壤壓實(shí)試驗(yàn),測(cè)定不同深度處土壤水分的值,并與壓前土壤水分進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明:增大載荷和增加壓實(shí)次數(shù)都會(huì)使土壤水分損失,最大可使水分損失23.1%;壓實(shí)對(duì)一定的土壤層(25cm以內(nèi))的水分損失影響顯著,并且模擬載荷在200kg以內(nèi)對(duì)土壤的水分損失影響比較大。

土壤水分是制約黃土丘陵區(qū)生態(tài)建設(shè)和土地可持續(xù)利用的關(guān)鍵因子,認(rèn)識(shí)不同土地利用類型的土壤水分狀況對(duì)該地區(qū)植被恢復(fù)和土地資源的有效利用具有重要的理論和實(shí)際意義.本研究采用ec-5土壤水分傳感器,對(duì)黃土高原園則溝流域坡耕地、梯田、棗園和草地生長(zhǎng)季內(nèi)（5—10月）0～160cm土壤剖面含水量進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè),探討這4種典型土地利用類型的土壤水分變化特征.結(jié)果表明：在降水常態(tài)年和干旱年,不同土地利用方式土壤水分的季節(jié)變化、蓄水特征及垂直分布均存在差異.在2015年干旱年,梯田表現(xiàn)出良好的蓄水保墑效果,0～60cm土層生長(zhǎng)季平均土壤含水量分別比坡耕地、棗園和草地高2.6%、4.2%、1.8%（p〈0.05）,0～160cm土層儲(chǔ)水量分別比坡耕地、棗園和草地高43.90、32.08、18.69mm.在2014年常態(tài)年,棗園0～60cm土層生長(zhǎng)季平均土壤含水量分別比坡耕地、梯田和草地低2.9%、3.8%、4.5%（p〈0.05）;在干旱年,0～160cm土層有效水儲(chǔ)量?jī)H占土壤總儲(chǔ)水量的35.0%.不同土地利用方式下均是表層（0～20cm）與中層（20～100cm）土壤水分的灰色關(guān)聯(lián)度較大,且土壤水分變化態(tài)勢(shì)的相似程度表現(xiàn)為梯田〉草地〉坡耕地〉棗園.對(duì)于試驗(yàn)區(qū)內(nèi)的坡耕地,可考慮改造為梯田,以提高雨水資源的有效利用、促進(jìn)生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè);而針對(duì)黃土丘陵區(qū)旱作棗園土壤缺水嚴(yán)重的現(xiàn)象,需采取適當(dāng)水分管理措施以降低棗樹(shù)自身耗水和其他無(wú)效耗水,實(shí)現(xiàn)棗園可持續(xù)發(fā)展.

通過(guò)對(duì)涇川縣城關(guān)鄉(xiāng)的坡改梯研究,結(jié)果表明:裸地土壤水分變化受降雨影響較大,在不同時(shí)段表現(xiàn)形式不同。隨著土壤剖面深度的增加,土壤水分受氣候影響特別是降水波動(dòng)的影響逐漸減少,隨著季節(jié)變化的特點(diǎn)增強(qiáng)。坡向與坡位對(duì)裸地土壤水分有著較大影響。從坡向看,陰坡向梯田土壤水分全年平均值比坡地高,陽(yáng)坡向則是坡地比梯田高。從坡位看,土壤水分變化是坡上部>坡中部>坡下部。作物地生育期土壤水分隨著作物生長(zhǎng)發(fā)育的加快而迅速下降,梯田與坡地的差異也逐步增大,作物收獲后進(jìn)入蓄墑期,土壤水分的差異又逐步縮小,梯田甚至超過(guò)坡地,特別是夏作物小麥,胡麻地土壤水分的變化大于秋作物洋芋,而且梯田大于坡地。梯田與坡地土壤水分橫斷面分布不一樣,坡地是中間低,兩邊高,水分分布呈\"v\"字形,而梯田是坎下高,坎邊低,水分分布呈階梯式\"～\"。

減緩、減輕干旱的發(fā)生與危害是三峽庫(kù)區(qū)坡耕地持續(xù)利用的關(guān)鍵。在坡度15°標(biāo)準(zhǔn)徑流小區(qū),以聚土壟作和農(nóng)林復(fù)合為基本方法,營(yíng)建坡耕地糧經(jīng)果復(fù)合壟作模式,并對(duì)模式的土壤水分狀況進(jìn)行了長(zhǎng)期定位觀測(cè)。2002~2005連續(xù)4年試驗(yàn)結(jié)果表明,糧經(jīng)果復(fù)合壟作能有效改善坡耕地土壤結(jié)構(gòu),利于土壤保持適宜的透水性和持水性,土壤有效庫(kù)容擴(kuò)大了145.2m3/hm2;同時(shí),增加了土壤貯水,提高了貯水利用率,尤其是底層貯水利用率,比較平作對(duì)照,貯水庫(kù)容和貯水利用率分別增大了5.73%、5.32%;此外,壟溝攔蓄了地表徑流,減少?gòu)搅鲹p失達(dá)74.18%~95.81%,有利于降水入滲補(bǔ)給及旱季底墑的保護(hù)。

為探討不同植被類型與沙地土壤理化性質(zhì)的影響,對(duì)我國(guó)遼西北沙地不同植被類型下土壤容重、土壤養(yǎng)分、水分含量進(jìn)行了測(cè)定和分析。結(jié)果表明:遼西北沙地8種典型植被類型土壤容重大小依次為荒草地>油松純林>棄耕地>樟子松林>山杏林>榆樹(shù)疏林>松楊混交林>楊樹(shù)純林;沙地經(jīng)過(guò)人工固定后土壤的養(yǎng)分含量發(fā)生了變化,土壤有機(jī)質(zhì)含量和全氮含量有不同程度的提高,全磷、全鉀則有不同程度的下降。在雨季,針葉樹(shù)林地土壤含水量高于其他植被類型,農(nóng)業(yè)棄耕地在7月份和10月份中土壤表層含水量較高,山杏林地在不同時(shí)期含水量均表現(xiàn)為最低。

將采煤沉陷地表土、心土和黃河泥沙按不同復(fù)配比構(gòu)成新土壤。通過(guò)壓力膜法測(cè)定新土壤的水分特征曲線,并采用gardner模型進(jìn)行曲線擬合。結(jié)果表明:gardner模型對(duì)各組水分特征曲線的擬合結(jié)果良好；各組水分特征曲線呈現(xiàn)低吸力段陡直、高吸力段緩平的特征。同時(shí)根據(jù)各組比水容重出現(xiàn)10-4數(shù)量級(jí)的先后順序,對(duì)各組復(fù)配土壤在低、中、高3個(gè)吸力段下的當(dāng)量孔徑比進(jìn)行對(duì)比分析。