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晋西黄土区退耕年限对土壤孔隙度等物理性质的影响

刘俊廷 张建军 孙若修 李梁

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晋西黄土区退耕年限对土壤孔隙度等物理性质的影响

    作者简介: 刘俊廷。主要研究方向:土壤生态。Email:1079313528@qq.com 地址:100083北京市海淀区清华东路35号北京林业大学水土保持学院.
    通讯作者: 张建军,博士,博士生导师。主要研究方向:水土保持、植被恢复、生态效益评价、森林水文。Email:zhangjianjun@bjfu.edu.cn 地址:同上. 
  • 中图分类号: S718. 5; Q948. 1

Effects of the conversion time of cropland into forestry on soil physical properties in loess area of western Shanxi Province of northern China

  • 摘要: 目的 通过分析不同退耕年限林地土壤物理性质的变化,探讨退耕还林工程对土壤物理性质的改良作用。方法 以晋西黄土区不同退耕年限的荒草地、纯林地、混交林地为研究对象、以农地为对照,通过野外调查,研究了退耕年限对土壤密度、孔隙度、毛管孔隙度等土壤物理性质的影响。结果 退耕地土壤密度随土层深度的加深显著增加,0 ~ 60 cm土层平均密度分别为:农地(1.38 g/cm3) > 荒草地(1.27 g/cm3) > 纯林地(1.20 g/cm3) > 混交林地(1.18 g/cm3),退耕还林后纯林地、混交林地与农地、草地的土壤密度差异显著(P < 0.05);土壤密度随退耕年限的增加逐渐减小,退耕23年后基本稳定在1.16 g/cm3,退耕还林对表层土壤密度的改良效果最好,且随着土层深度的增加,这种改良效果逐渐减弱。土壤总孔隙度随退耕年限的增加呈波动性增加,并逐渐趋于稳定。表层(0 ~ 20 cm)孔隙度最大(50.8% ~ 57.6%),且在退耕5 ~ 10年内孔隙度变化最大,退耕25年后孔隙度基本稳定在55.61%左右。0 ~ 60 cm土层的孔隙度为混交林地(53.67%) > 林地(52.87%) > 农地(47.82%) > 荒草地(45.97%)。退耕后形成的纯林地、混交林地与农地、草地的孔隙度差异显著(P < 0.05),纯林地与混交林地孔隙度差异不显著(P > 0.05)。土壤毛管孔隙度随退耕年限的增加呈显著增加趋势。混交林地、纯林地毛管孔隙度分别为51.21%和50.37%,与农地的毛管孔隙度(45.62%)显著差异。结论 退耕还林工程能明显改善土壤物理性质,且混交林对土壤改良效果好于纯林。
  • 图 1  样地位置图

    Figure 1.  Location of the research sites

    图 2  不同土层深度土壤密度随退耕年限变化情况

    Figure 2.  Variation of soil bulk density with the increasing conversion time among different soil layers

    图 3  不同地类在不同土层深度土壤密度的变化情况

    Figure 3.  Variations of soil bulk density with the increasing soil depth on different vegetation types

    图 4  不同土层深度土壤总孔隙度随退耕年限变化情况

    Figure 4.  Variations of total soil porosity with increasing conversion time among different soil layer depths

    图 5  不同地类在不同土层深度土壤总孔隙度的变化情况

    Figure 5.  Variations of total soil porosity with the increasing soil depth on different vegetation types

    图 6  不同土层深度土壤毛管孔隙度随退耕年限变化情况

    Figure 6.  Variations of soil capillary porosity with the increasing conversion time among different soil layer depths

    图 7  不同地类在不同土层深度毛管孔隙度的变化情况

    Figure 7.  Variations of soil capillary porosity with the increasing soil depth on different vegetation types

    表 1  样地基本信息表

    Table 1.  Basic information of the research sites

    植被类型
    Vegetation type
    海拔
    Altitude/m
    坡度
    Slope/(°)
    坡向
    Aspect
    胸径
    DBH/cm
    树高
    Tree height/m
    密度/(株·hm− 2
    Density/
    (tree·ha− 1)
    林龄/a
    Stand age/year
    郁闭度
    Canopy density/%
    草地 Grassland 1 077 13 阳坡 Sunny slope
    农地 Farmland 933 6 阴坡 Shady slope
    农地 Farmland 974 5 半阴坡 Semi-shady slope
    农地 Farmland 930 14 半阴坡 Semi-shady slope
    侧柏 Platycladus orientalis 1 085 18 阳坡 Sunny slope 9.14 5.11 1 423 6 85
    刺槐 Robinia pseudoacacia 1 005 23 阳坡 Sunny slope 9.24 4.66 1 094 5 75
    刺槐 Robinia pseudoacacia 1 032 22 阴坡 Sunny slope 14.32 8.31 1 049 9 80
    刺槐 Robinia pseudoacacia 1 083 27 半阴坡 Semi-shady slope 13.76 7.64 1 125 10 70
    刺槐 Robinia pseudoacacia 1 120 32 半阴坡 Semi-shady slope 16.24 6.89 1 426 12 65
    刺槐 Robinia pseudoacacia 1 078 22 阳坡 Sunny slope 18.78 9.12 1 560 16 85
    刺槐 Robinia pseudoacacia 1 179 22 半阴坡 Semi-shady slope 20.17 10.86 1 746 17 75
    刺槐 Robinia pseudoacacia 1 056 22 半阴坡 Semi-shady slope 25.60 8.75 1 555 19 60
    刺槐 Robinia pseudoacacia 1 008 20 半阴坡 Semi-shady slope 19.81 7.90 1 330 21 75
    刺槐 Robinia pseudoacacia 1 210 30 阳坡 Sunny slope 38.62 11.51 1 333 26 70
    刺槐 Robinia pseudoacacia 1 160 27 阳坡 Sunny slope 36.52 12.20 1 323 28 80
    油松 Pinus tabuliformis 988 20 阴坡 Shady slope 8.62 4.71 1 382 4 70
    油松 Pinus tabuliformis 1 204 24 阳坡 Sunny slope 12.45 6.87 1 432 7 70
    油松 Pinus tabuliformis 1 160 23 阴坡 Shady slope 10.67 6.52 1 222 8 85
    油松 Pinus tabuliformis 1 134 24 阳坡 Sunny slope 17.29 7.45 1 356 11 75
    油松 Pinus tabuliformis 1 120 24 半阴坡 Semi-shady slope 13.29 9.47 1 733 15 80
    油松 × 刺槐
    Pinus tabuliformis ×
    Robinia pseudoacacia
    1 098 25 阴坡 Shady slope 16.56 8.82 1 666 13 75
    油松 × 刺槐
    Pinus tabuliformis ×
    Robinia pseudoacacia
    1 120 26 阳坡 Sunny slope 15.82 7.32 1 453 14 85
    油松 × 刺槐
    Pinus tabuliformis ×
    Robinia pseudoacacia
    1 124 15 半阳坡 Semi-sunny slope 16.80 9.80 900 20 70
    油松 × 刺槐
    Pinus tabuliformis ×
    Robinia pseudoacacia
    1 113 15 阴坡 Shady slope 24.34 9.10 1 052 24 85
    刺槐 × 侧柏
    Robinia pseudoacacia ×
    Platycladus orientalis
    1 134 28 阴坡 Shady slope 26.46 12.65 1 666 18 70
    刺槐 × 侧柏
    Robinia pseudoacacia ×
    Platycladus orientalis
    1 140 29 半阴坡 Semi-shady slope 22.66 11.86 1 562 23 85
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