不同林分配置对土壤水分物理性质的影响

doi:10.16036/j.issn.1000-2650.2021.03.013

摘要/Abstract

摘要： 【目的】探讨不同林分配置对土壤水分物理性质的影响,以期为人工林的可持续经营与管理提供理论依据。【方法】以西柳沟3种造林树种纯林与混交林土壤水分物理性质为研究对象,采用常规方法对0~30 cm土层土壤含水量、土壤容重、土壤孔隙度和土壤崩解量进行测定,并构建土壤崩解量与土壤水分物理性质的回归模型。【结果】①不同林分配置的土壤容重和土壤孔隙度差异显著。沙棘×柠条、山桃×柠条、沙柳×柠条混交林相较于山杏、油松纯林能够显著降低土壤容重,增加土壤总孔隙度、非毛管孔隙度和毛管孔隙度。②不同林分配置的土壤含水量和崩解量差异显著。沙柳×柠条、油松×柠条、山桃×柠条混交林相较于山杏、柠条纯林能够显著增加土壤含水量,减小土壤崩解量。③不同林分配置未能改变土壤性质垂直分布特性,土壤孔隙度、崩解量随土层深度增加而降低,土壤容重、含水量随土层深度增加而增加。④本研究通过岭回归分析得到土壤崩解量与土壤含水量、容重、毛管孔隙度的方程：Y（土壤崩解量）=0.033 8-0.004 9X₁（土壤含水量）+0.071 6X₂（土壤容重）-0.000 2X₃（土壤毛管孔隙度）,且上述3个变量可以解释因变量的85.37%。【结论】相较于山杏、油松、柠条纯林,沙棘×柠条、山桃×柠条、沙柳×柠条、油松×柠条等混交林更有利于改善土壤水分物理性质,提高水源涵养能力。

关键词: 西柳沟, 林分配置模式, 土壤水分物理性质, 岭回归

Abstract: 【Objective】 In order to study and discuss the impacts of different forest-stand configurations over soil-moisture physical properties, expecting to provide a certain theoretical foundation for subsequent sustainable operations and management for artificial forests. 【Method】 By taking the soil-moisture physical properties existing in 3 types of pure stands of forest planting species and mixed forests in Xiliugou as research objects, with the adoption of conventional methods, soil-moisture content, soil-bulk density, soil porosity, and soil collapse within the depth range of 0-30 cm were measured. Then, a regression model was established to present physical properties in both soil disintegration and soil moisture. 【Result】 ①There were significant differences in soil bulk density and soil porosity among different forest-stand configurations. Compared with the pure forests of Armeniaca sibirica and Pinus tabulaeformis, the mixed forests of Hippophae rhamnoides×Caragana korshinskii, Prunus dacidiana×Caragana korshinskii, Salix cheilophila×Caragana korshinskii can significantly reduce soil bulk density and increase soil total porosity, non-capillary porosity, and capillary porosity.②The different forest-stand configurations can also change soil moisture content and disintegration amount. The mixed forests of Salix cheilophila×Caragana korshinskii, Pinus tabulaeformis×Caragana korshinskii, Prunus dacidiana×Caragana korshinskii can significantly increase soil water content and reduce soil disintegration compared with pure Armeniaca sibirica and Caragana korshinskii forest.③However, this configuration failed to change the vertical distribution characteristics of soil properties. On one hand, both soil porosity and disintegration amount gradually decreased with an increase in the soil depth. On the other hand, soil-bulk density and water content also increased with the increase of soil depth. ④According to ridge regression analysis, the regression equation between soil disintegration and soil water content, capacity, and capillary porosity was obtained: Y (soil disintegration) =0.033 8-0.004 8X₁ (soil water content)+0.071 6X₂ (soil bulk density)-0.000 2X₃ (soil capillary porosity), in which the above 3 variables can better explain 85.37% of the above dependent variable. 【Conclusion】 Compared with pure forests of Armeniaca sibirica, Pinus tabulaeformis and Caragana korshinskii, mixed forests of Hippophae rhamnoides×Caragana korshinskii, Prunus dacidiana×Caragana korshinskii, Salix cheilophila×Caragana korshinskii, Pinus tabulaeformis×Caragana korshinskii, etc. are more conducive to improving the physical properties of soil moisture and improving water conservation ability.

Key words: Xiliugou, forest allocation mode, soil-moisture physical properties, ridge regression

中图分类号:

S714.2

徐雅洁, 郭月峰, 姚云峰, 祁伟, 王鑫, 刘晓宇. 不同林分配置对土壤水分物理性质的影响[J]. 四川农业大学学报, 2021, 39(3): 370-377.

XU Yajie, GUO Yuefeng, YAO Yunfeng, QI Wei, WANG Xin, LIU Xiaoyu. Effect of Different Forest-Stand Configuration on Soil-Moisture Physical Properties[J]. Journal of Sichuan Agricultural University, 2021, 39(3): 370-377.

参考文献

[1] 景贯阳, 邸利, 王安民, 等. 甘肃泾川不同林龄人工刺槐林的土壤水分-物理特性及渗透性研究[J]. 四川农业大学学报, 2017, 35(2): 193-198.
[2] 吴昊, 马昕昕, 肖楠楠, 等. 土壤物理性质对秦岭松栎林建群种形态及物种多样性的影响[J]. 土壤, 2020, 52(5): 1068-1075.
[3] 胡婵娟, 郭雷. 植被恢复的生态效应研究进展[J]. 生态环境学报, 2012, 21(9): 1640-1646.
[4] 尤誉杰, 王懿祥, 张华锋, 等. 不同人为干扰措施对天然次生灌丛土壤肥力及蓄水能力的影响[J]. 生态学报, 2018, 38(3): 1097-1105.
[5] 何斌, 黄承标, 秦武明, 等. 不同植被恢复类型对土壤性质和水源涵养功能的影响[J]. 水土保持学报, 2009, 23(2): 71-74.
[6] 程唱, 贺康宁, 俞国峰, 等. 干旱半干旱区不同林型人工林水源涵养能力比较研究[J]. 生态学报, 2021, 41(5): 1-12.
[7] 李永涛, 李宗泰, 王振猛, 等. 滨海盐碱区不同林龄柽柳人工林土壤水分物理性质差异性[J]. 东北林业大学学报, 2018, 46(9): 75-79.
[8] 赵振磊, 李传荣, 许景伟, 等. 黄河三角洲不同刺槐混交林的土壤持水能力[J]. 水土保持学报, 2012, 26(3): 222-226.
[9] 王颖, 杨新兵. 冀北山地6种林分类型土壤水分-物理性质变化[J]. 水土保持研究, 2017, 24(3): 108-112.
[10] 王富, 甄宝艳, 董智, 等. 坝上地区退耕还林地土壤水文生态特征[J]. 中国水土保持科学, 2010, 8(4): 61-66.
[11] 王普庆, 侯素珍. 西柳沟丘陵区土壤组成及对流域产沙的影响[J]. 人民黄河, 2020, 42(2): 1-4.
[12] 杨吉山, 史学建, 侯素珍, 等. 2016年“8·17”暴雨西柳沟土壤侵蚀产沙量分析[J]. 人民黄河, 2020, 42(1): 82-85, 90.
[13] 冉大川, 张栋, 焦鹏, 等. 西柳沟流域近期水沙变化归因分析[J]. 干旱区资源与环境, 2016, 30(5): 143-149.
[14] 冉大川, 张栋, 董飞飞, 等. 西柳沟流域近期水沙关系变化特征分析[J]. 人民黄河, 2015, 37(12): 1-5.
[15] 党倩楠, 王进鑫, 姚丽霞, 等. 干旱荒漠区煤矸石山覆土区土壤水分物理性质的空间异质性[J]. 应用生态学报, 2021, 32(1): 281-288.
[16] 孟凡旭, 王树森, 秦富仓, 等. 残塬沟壑区不同果农复合模式对土壤理化性质及水源涵养功能的影响[J]. 水土保持学报, 2020, 34(5): 192-199.
[17] 张恒硕, 查同刚, 张晓霞. 晋西黄土区退耕年限对土壤物理性质的影响[J]. 北京林业大学学报, 2020, 42(6): 123-133.
[18] 李焱秋, 戴全厚, 任青青, 等. 喀斯特浅层裂隙土壤垂向渗透性及影响因素[J]. 水土保持学报, 2020, 34(3): 150-155.
[19] 刘丹露, 赵媛, 丁树文, 等. 花岗岩剖面土壤崩解特性与初始含水率的关系[J]. 中国水土保持科学, 2016, 14(2): 17-22.
[20] 高慧雅, 王鑫鑫, 张爱军. Origin 2020软件在单因素方差分析中的绘图应用[J]. 科技资讯, 2020, 18(36): 4-6.
[21] 王飞, 孙嘉聪, 沈丹. 多重共线性问题的岭回归实例[J]. 数学学习与研究, 2019(20): 132-134.
[22] 李梦茹, 张春梅, 杨英超. 基于岭回归的山东省城镇化对碳排放的影响分析[J]. 时代经贸, 2020(1): 102-103.
[23] HOERL A E, KENNARD R W.Ridge regression: biased estimation for nonorthogonal problems[J]. Technometrics, 1970, 12(1): 55-67.
[24] 张晓东, 苏辰, 段梦杰. 基于近红外光谱岭回归的甜椒氮素检测试验[J]. 排灌机械工程学报, 2019, 37(1): 86-92.
[25] 王月玲, 许浩, 马璠, 等. 宁南黄土区典型地土壤抗冲性及相关物理性质[J]. 水土保持研究, 2021, 28(1): 37-43.
[26] 施重阳, 卫安江, 徐昕, 等. 江西省生态公益林主要林分类型土壤水分的物理性质[J]. 江苏农业科学, 2019, 47(19): 171-175.
[27] 丁访军, 王兵, 钟洪明, 等. 赤水河下游不同林地类型土壤物理特性及其水源涵养功能[J]. 水土保持学报, 2009, 23(3): 179-183.
[28] 王利, 于立忠, 张金鑫, 等. 浑河上游水源地不同林型水源涵养功能分析[J]. 水土保持学报, 2015, 29(3): 249-155.
[29] 冯宇, 彭培好, 刘贤安, 等. 官司河流域不同林分枯落物水源涵养与土壤磁化率[J]. 四川农业大学学报, 2018, 36(5): 633-639.
[30] 罗梦娇, 艾宁, 刘长海, 等. 半干旱黄土区不同植被类型对土壤水分的影响[J]. 四川农业大学学报, 2019, 37(2): 177-184.
[31] 陈莉莉, 王得祥, 于飞, 等. 林分密度对土壤水分理化性质的影响[J]. 东北林业大学学报, 2013, 41(8): 61-64.
[32] 于法展, 张忠启, 陈龙乾, 等. 江西庐山自然保护区不同林地水源涵养功能研究[J]. 水土保持研究, 2014, 21(5): 255-259.
[33] 李敬王, 陈林, 史东梅, 等. 紫色土崩解特性对容重和含水率的响应特征[J]. 水土保持学报, 2019, 33(2): 68-72.
[34] 谷天峰, 袁亮, 胡炜, 等. 黑方台黄土崩解性试验研究[J]. 水文地质工程地质, 2017, 44(4): 62-70.
[35] 郭琦, 王新杰. 不同混交模式杉木人工林林下植被生物量与土壤物理性质的研究[J]. 中国林业科技大学学报, 2014, 34(5): 69-74.
[36] 芳菲, 秦富仓, 李龙, 等. 阴山北麓不同林分类型土壤持水性能研究[J]. 中国农业科技导报, 2020, 22(2): 140-148.