湿地土壤水源（精选3篇）
湿地土壤水源 篇1
摘要：湿地是陆生以及水生生态系统中具有多功能的过渡性生态系统, 能够涵养水源, 保护生物多样性, 湿地是“地球之肾”。当前世界水资源短缺现象日益严重, 水环境的恶化也比较严重, 湿地作为比较独特的生态系统, 对于促进水土保持, 实现水源的涵养有着十分重要的作用, 因此应积极促进湿地土壤水源涵养功能的实现。本文根据天津地区的湿地, 对湿地土壤水源涵养功能进行分析和研究。
关键词：湿地土壤水源,涵养功能
土壤除了能够为生物生存提供良好的环境, 还能够利用土壤孔隙、土壤与地下水之间的联系实现水源涵养。土壤水源涵养功能一般情况下只是土壤蓄水。湿地土壤也有一定的水源涵养功能, 能够调节水分分布, 从而实现对供水、干旱等灾害的抵御, 保护湿地生态系统实现多样化的发展, 促进生态服务功能的发挥。湿地土壤水源涵养功能有助于促进湿地水循环以及生态系统功能的发挥, 避免出现湿地退化的问题。水源涵养功能也是生态系统服务功能中的重要内容, 水源涵养能够保证人们对水资源的需求。
1影响湿地土壤蓄水能力的因素
土壤的蓄水能力其实是受到可蓄水土壤层的厚度以及其单位蓄水能力的影响。单位土壤厚度的蓄水能力会受到土壤性质的制约, 还有土壤孔隙、粒径、土壤结构、容重、水分以及有机质等因素的影响[1], 这些都会关系到土壤的持水性。
1.1土壤的孔隙
水在土壤中的储存主要是通过土壤孔隙, 土壤的孔隙容易受到外界因素的影响, 非毛管孔隙相比于毛管孔隙更加敏感, 非毛管孔隙比较复杂, 孔隙会受到生物、物理以及化学因素的影响, 植被是影响非毛管孔隙生长、寿命等的决定性因素。非毛管孔隙不仅能够形成根系, 还能够为形成孔隙的动、微生物提供基础, 落叶以及枯枝能够促进大孔隙的稳定发展。植物根系的死亡以及生长都会产生大孔隙, 会对植物以及环境产生影响。森林土壤中植物根孔会随着深度的加大而逐渐降低。湿地中的水分胁迫程度不高, 湿地植物的地下根茎能够形成比较强大的根孔体系。
1.2粒径、土壤结构
土壤颗粒以及结构之间有孔隙, 颗粒是土壤构成的重要要素, 主要分为3个级别, 有沙粒、粉粒、粘粒[2], 这是按直径由大到小进行划分的。如果土壤的粗沙粒含量比较多, 蓄水的孔隙较大, 水分比较容易流失, 对于水源的涵养是极为不利的。粘粒较多, 蓄水能力也比较弱。
土壤结构的改变会影响土壤的孔隙以及非毛管孔隙度。土壤结构主要是由土壤的有机质、粘粒、生物因素等影响的[3]。土壤侵蚀会对土壤的粒径以及结构产生影响, 使土壤的蓄水能力降低。
1.3水分含量
土壤的蓄水能力在很大程度上是受到自然含水量影响, 含水量低的土壤, 其蓄水能力更强。土壤中的水分含量会受到降水、气温因素的影响, 如果气温升高, 水分就会蒸发, 有些冬季饱和的土壤在夏季有很强的蓄水能力。在雨季, 由于降水量比较大, 土壤处于饱和的状态, 蓄水能力就会比较差。
1.4有机质
土壤中的有机质能够对其持水性产生影响, 进而影响土壤结构, 湿地土壤中的有机质比较高。有机质含量比较高时, 增加有机质的含量能够促进任何土壤持水能力的提升, 有机质含量较低时, 增加有机质含量会使沙质土壤的持水性提升。湿地环境中, 土壤中的有机质能够实现良好的积累, 使湿地的蓄水能力达到提升。土壤中的有机质含量是要受到有机质的数量以及分解平衡性影响的, 湿地土壤的通气性是比较差的, 不利于有机质的分解, 因此湿地中的有机质含量要比较高。
2土壤涵养水源的机制
由于土壤的孔隙能够使水分在其中储存、保持以及运转, 所以土壤能够涵养水源。一开始, 主要是依靠吸附力, 水分才能够存在与土壤中, 随着水分的增多, 多余的水分会受到毛管力的影响形成毛管力, 之外的水分受到重力作用变成重力水。土壤中水分含量的增多, 会是使水势减少, 从而构成水分特征曲线[4], 在一定程度上反映着土壤的持水性。如果出现降水, 土壤中的水分会留出一些, 田地间的持水量能够存在与土壤中, 但是重力水要流出来, 从而形成径流, 实现涵养水源。
孔隙方面来讲, 土壤中的水分主要是存在与孔隙中, 按照大小可以分为毛管孔隙和非毛管孔隙。土壤中水分的储存主要有2种, 吸持储存;滞留存储。吸持储存是在毛管孔隙中出现的, 由于毛管力的作用, 水分存在与毛管孔隙中不能够融入到水的径流和变动中[5]。滞留存储是存在于非毛管孔隙, 在重力水的作用下暂时储存在其中, 如果出现降水、径流停止后就会受到重力的影响从土壤中留出, 还有可能深入到比较深的土壤中。这2种储水的方式有着不同的水文生态功能。毛管孔隙中的持水量能够反应出其为植被提供水分的能力, 而非毛管孔隙则是将土壤水源涵养以及减弱洪水的能力反应出来。
3湿地土壤水源涵养功能的发展
湿地中土壤的水源涵养功能虽然已经在很早之前就被人们所关注和认识, 但是湿地土壤水源涵养的系统化研究还存在着不足。在一些湿地土壤蓄水能力的研究中, 蓄水空间与地表水库容是等同的, 土壤中的蓄水能力经常被人们忽视, 湿地的蓄水能力认识并不到位。所以需要在湿地的蓄水能力研究中, 应将土壤纳入其中, 实现系统化的分析与研究, 明确湿地土壤的蓄水能力, 蓄水能力对于湿地水循环的调节、保证生态系统稳定性的能力, 以及湿地中特殊水文条件对于土壤蓄水能力的影响等进行分析和研究。
现阶段, 人们对土壤蓄水能力的研究主要是以森林生态系统为主, 相比于森林生态系统, 湿地土壤受水文条件的影响更加明显, 湿地受到周期或者非周期性的水淹, 土壤中的水分也会在长、短期中处于饱和情况[6], 从而影响土壤的蓄水能力。湿地的地下水位是比较浅的, 地下水会影响到蓄水有效的土壤层厚度, 因此森林生态系统中土壤蓄水能力的研究其实并不适应湿地土壤蓄水能力的研究, 因此需要针对性的对湿地生态系统中的土壤蓄水能力进行分析和研究, 促进湿地土壤水源涵养功能的实现。
当前, 人们对湿地的认识逐渐提升, 湿地的开发利用也逐渐加强, 很多湿地开发成农田或工业用地, 这使得土壤的性质发生了改变, 也在一定程度上影响着土壤的蓄水能力, 但是目前土地利用对于湿地土壤水源涵养功能的影响研究还不足, 应积极进行分析和研究, 明确其影响机制以及恢复的措施, 实现湿地的科学管理。
4结束语
湿地土壤的水源涵养功能主要是通过土壤中的孔隙实现的, 湿地土壤水源涵养其实就是土壤蓄水, 吸收降水以及径流, 是多个水文效应的综合体现。湿地是城市之肺, 能够涵养水源, 当前天津地区已经开始引进新的水源, 使湿地周边的环境得以恢复, 改善湿地的土壤, 充分发挥其自然生态功能, 实现水源涵养的全面实现, 满足人们对水资源的需要, 促进社会实现良好的发展。
参考文献
[1]谢亚军, 谢永宏, 陈心胜, 李峰.湿地土壤水源涵养功能研究进展[J].湿地科学, 2012 (01) :109-115.
[2]马维伟, 王辉, 王修华, 王元峰, 赵赫然.甘南尕海不同湿地类型土壤物理特性及其水源涵养功能[J].水土保持学报, 2012 (04) :194-198, 220.
[3]吕磊, 文仕知, 张新文, 张满君, 彭尔卿.生态公益林林地土壤水源涵养功能研究[J].湖南林业科技, 2011 (04) :22-26.
[4]熊远清, 吴鹏飞, 张洪芝, 崔丽巍, 何先进.若尔盖湿地退化过程中土壤水源涵养功能[J].生态学报, 2011 (19) :5780-5788.
[5]万鹏, 王庆安, 李昭阳, 张翔, 佘红英.根据土壤蓄水能力探讨若尔盖重要生态服务功能区的水源涵养功能[J].四川环境, 2011 (05) :121-123.
[6]白杨, 初东, 田良, 冯宇, 张哲.武汉城市圈的水源涵养功能重要性评价研究[J].地球信息科学学报, 2014 (02) :233-241.
湿地土壤水源 篇2
会同毛竹林土壤水源涵养功能研究
对同一母岩、同一土壤类型上杉木纯林、毛竹杉木混交林、毛竹纯林3种植被类型的土壤水源涵养能力的`分析结果表明:毛竹杉木混交林涵养水源能力最强 ,土壤层贮水量达1 181.44 t/hm2,比杉木纯林大81.08%,比毛竹林大11.81%.对毛竹林不同的测树因子及地理因子的比较分析表明:平均胸径、平均高和剖面深度对毛竹林水源涵养能力的影响存在显著性差别.
作 者：汤腾方 易贤军 TANG Teng-fang YI Xian-jun 作者单位：中南林业科技大学,林学院,湖南,长沙,410004刊 名：中国水土保持 PKU英文刊名：SOIL AND WATER CONSERVATION IN CHINA年，卷(期)：2010“”(5)分类号：S714关键词：毛竹 非毛管孔隙度 土壤物理性质 水源涵养 会同县
湿地土壤水源 篇3
赣江是江西的“母亲河”是重要的工业和生活用水的水源河,开展源头涵养林的基础性研究对指导水源涵养林的建设,保证江西省母亲河及城市群的用水具有重要的作用。 湿地松是我国南方丘陵地区最主要的造林树种之一［5］。 本文以赣江源自然保护区样地林场,不同密度的湿地松为研究对象,对现有4 种不同密度湿地松林土壤物理性质和持水特性进行研究,旨在对赣江源自然保护区的水源涵养林建设提供参考。
1 研究区概况
位于江西省石城县横江镇洋地管理区,距县城约60 km。 自然保护区规划面积16 500 hm2,其中核心区面积1 500 hm2,缓冲区面积6 700 hm2,实验区面积8300 hm2。 试验地在样地林场进行,林场地处东径116°05′46″,北纬25°57′47″。属中亚热带潮湿天气。年均温18.1 ℃,年降水量1 919.6 mm。 林地土壤为红壤和黄壤,呈酸性或微酸性,森林覆盖率可达90%,主要是湿地松(Pinus elliottii)、马尾松(Pinus massoniana)、杉木(Cunninghamia lanceolata)等树种。
2 研究方法
2.1 样地设置
本密度试验选用4 种不同密度: Ⅰ 2 450 株/hm2,Ⅱ 2 125 株/hm2,Ⅲ 2 000 株/hm2,Ⅳ 1 625 株/hm2。 在湿地松林分中设置了12 块20 m×20 m的标准样地, 其中1 号、7 号和2 号样地树种株数98 株,满足密度试验的Ⅰ类型;Ⅱ密度类型:12 号、5 号和6号样地株数86 株;Ⅲ 密度类型:9 号、4 号和11 号样地株数80 株;Ⅳ 密度类型:10 号、8 号和3 号样地株数65 株。 试验地湿地松为1985 年造林,湿地松林中有杉木幼林。调查样地内树种组成、树高和胸径,不同密度湿地松人工林标准样地本底调查见表1。
2.2 取样
在每个样地内分别在样地对角线取两点,挖取土壤剖面,用环刀、铝盒、土袋采集0~20 cm,20~40 cm和40~60 cm不同层次的原状土和土样,每土层采环刀原状土3 个,铝盒3 个。
2.3 土壤物理性质
土壤含水量的测定采用质量法测定土壤质量含水率和容积湿度含水率［6］。
计算公式分别为: 质量湿度(质量%)=(M2-m)/m;式中,m为烘干土质量(g);M2为湿土质量(g)。 容积湿度(容重%)=质量湿度(质量%)×土壤密度(g/cm3)/水的密度(g/cm3)。
土壤物理性质的测定: 用环刀法测定土壤容重、最大持水量、毛管持水量、非毛管持水量、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、总孔隙度,根据环刀饱和原状土浸水后置干沙上不同时间的质量,计算土壤持水量［7］。
土壤持水性能各指标的计算公式如下。 土壤最大持水量Wt=10000Pt·h(t/hm2);土壤非毛管持水量Wo =10000Po·h (t/hm2); 土壤毛管持水量Wc =10000Pc·h(t/hm2)。 式中,Pt为土壤总孔隙度(t/hm2);Po为土壤非毛管孔隙度(%);Pc为土壤毛管孔隙度(%);h为土层厚度(m)［7］。
3 结果与分析
3.1 不同密度针叶林土壤容重和孔隙度
土壤容重是反映土壤的透水性和通气性,也是表征土壤质量的一个重要参数,孔隙度是反映土壤持水量性能的重要数据,是土壤中养分、水分、空气和微生物迁移通道和活动场所,影响土壤透水性、通气性和根系穿插的难易程度［8］。
从表2 结果看出。 土壤容重随土层深度的增加而变大, 不同密度湿地松林下0~20 cm土层容重小于20~40 cm土层,不同土层土壤容重的变化幅度为0.75~1.36 g/cm3。 不同密度湿地松林下土壤容重由大到小的排列顺序为1 625 株/hm2(1.24 g/cm3)>2 000株/hm2(1.14 g/cm3)>2 500 株/hm2(0.98 g/cm3)>2125株/hm2(0.95 g/cm3)。 其中,湿地松密度1 625 株/hm2土壤容重较大为1.24 g/cm3。由此说明,林分密度增大或减小,土壤容重变化为减小的趋势。 林分密度的不同造成林木的生长发育、地下根系及枯落物分解状况存在一定的差异,导致土壤容重有所不同。 土壤毛管孔隙蓄存的水分供树木根系吸收或土壤蒸散,而非毛管孔隙为水分蓄存提供了空间。 土壤毛管空隙越大,土壤持蓄水能力越强。 由表1 可以看出,土壤的孔隙度随着土层的加深亦相应减小。 4 种密度下湿地松林分不同土层的土壤孔隙度变化幅度为43.83% ~68.75%, 不同密度湿地松林下的土壤平均总孔隙度由大到小的变化顺序为:64.55% (2 500 株/hm2) >61.69% (2 125 株/hm2) >51.71% (2 000 株/hm2) >47.68%(1 625 株/hm2)。 土壤毛管空隙亦与土壤总孔隙度具有相同的趋势。
3.2 土壤水源涵养功能
表3 所示不同密度湿地松的土壤持水量。 土壤储蓄的水分总量取决于土壤质地、 土壤层厚度、容重、 毛管孔隙度和非毛管空隙等物理因素。 不同密度林分类型的土壤平均最大持水量、平均毛管持水量和平均非毛管持水量相对大小依次为2 500株/hm2(1 300.39、 909.10、 392.29 t/hm2)>2 125 株/hm2(1 226.16 、 903.97、 322.19 t/hm2) > 2 000 株/hm2(1 077.72、795.07、282.66 t/hm2)>1 625 株/hm2(1 017.22、811.38、205.84 t/hm2)。
林地土壤是水分储存库。 土壤的蓄水能力是评价森林涵养水源、调节水循环的重要指标之一［9］。 不同土壤层次的持水量表现为上层大于下层,尤其是非毛管持水量。 密度2 500 株/hm2的湿地松林下土壤非毛管空隙持水量大于其它3 种密度。 这主要是因为密度相对大的林分枯落物储量较高,枯落物分解成腐殖质,有利于土壤团聚体和毛管空隙的形成。 根系在土壤中的分布程度和密集层度是造成土壤不同层次之间持水量存在差异的原因之一。 密度相对大的林分, 树种间可相互抵消根系分泌和代谢产生的负影响,有利于根的伸展可形成庞大的根系,使林地土壤得到更多的孔隙。
3.3 不同密度湿地松土壤持水过程
将土壤环刀原状土经浸水饱和后,置干沙上自然下渗,经不同时间间隔测定各个时段的含水量,分析剖面土壤在自然状态下的水分移动规律。 由图可以看出,2 500 株/hm2土层具有较高的持水量,而1 625 株/hm2含水量相对较差。 另外,持水量曲线在近2 h时水分呈现拐点(图1),即饱和土在2 h内水下渗较快,8 h后快速下渗,曲线快速下滑。 说明不同密度林分对拦截降水和土壤持水有积极作用,反映出林地土壤质地较轻,水分下渗较快。
通过对不同密度湿地松林下土壤持水量与时间的关系进行拟合,不同时间段持水量的变化规律以指数函数回归Y=a·e-bx拟合效果较好, 相关系数R2达到显著水平(R2>0.72)。
4 结论与建议
不同密度湿地松林分0~20 cm土层密度小于20~40 cm土层,土壤容重随土壤深度增加而变大,其变化幅度为0.71~1.35 g/cm3。 不同密度湿地松的土壤容重由大到小的排列顺序为:1 625 株/hm2(1.24 g cm3)>2 000 株/hm2(1.14 g/cm3)>2 500 株/hm2(0.98 g cm3)>2 125 株/hm2(0.95 g/cm3)。
4 种密度下湿地松林分不同土层的土壤孔隙度变化幅度为43.83%~68.75%,不同密度湿地松林下的土壤平均总孔隙度由大到小的变化顺序为:64.55%(2 500 株/ hm2) > 61 . 69 % ( 2 125 株/ hm2) > 51 . 71 %(2 000 株/hm2)>47.68%(1 625 株/hm2)。
不同密度林分类型的土壤平均最大持水量、平均毛管持水量和平均非毛管持水量相对大小依次为2 500 株/hm2(1 300.39、909.10、392.29 t/hm2)>2 125株/hm2(1 226.16、903.97、322.19 t·hm-2)>2 000 株/hm2( 1 077 . 72 、 795 . 07 、 282 . 66 t / hm2) > 1 625 株/ hm2(1 017.22、811.38、205.84 t/hm2)。
不同密度湿地松土壤持水量与时间的变化规律符合指数函数回归方程Y=a·e-bx。 持水量曲线在近2h时水分呈现拐点,即饱和土在2 h内水下渗较快,8h后快速下渗,曲线快速下滑,说明不同密度林分对拦截降水和土壤持水有积极作用,反映出林地土壤质地较轻,水分下渗较快。
从水源涵养角度出发, 在赣江源流域水源区,相对大的密度能提高土壤毛管和非毛管孔隙度, 改善土壤物理性质,提高土壤蓄水能力,对维护赣江源水利资源有着积极的作用。 建议应对现有针叶纯林,调整阔叶与针叶林树种结构,形成针阔混交、复层、异龄林结构,以达到稳定的水源涵养功能并发挥良好的生态效益。
摘要：对赣江源不同密度30年生湿地松人工林土壤物理性质和持水性能进行了研究。结果表明:不同密度湿地松林下土壤容重随土壤深度增加而变大,土壤孔隙度变化幅度为43.83%~68.75%。不同密度林分类型的土壤平均最大持水量、平均毛管持水量和平均非毛管持水量相对大小依次为2 500株/hm2(1 300.39、909.10、392.29 t/hm2)>2 125株/hm2(1 226.16、903.97、322.19 t/hm2)>2 000株/hm2(1 077.72、795.07、282.66 t/hm2)>1 625株/hm2(1 017.22、811.38、205.84 t/hm2)。土壤持水量与时间的变化规律符合指数函数回归方程Y=a·e-bx。
关键词：湿地松,不同密度,水源涵养,土壤持水量
参考文献
[1]顾宇书,邢兆凯,韩友志,等.浑河上游4种典型水源林土壤物理性质及水源涵养功能[J].东北林业大学学报,2013,41(1):37-41.
[2]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):179-184.
[3]王贵霞,李传荣,许景伟,等.沙质海岸5种植被类型土壤物理性质及其水源涵养功能[J].水土保持学报,2005,19(3):160-164.
[4]李文影,满秀玲,张阳武.不同林龄白桦次生林土壤特性及其水源涵养功能[J].中国水土保持科学,2009,7(5):63-69.
[5]肖兴翠,李志辉,唐作钧,等.林分密度对湿地松人工林养分循环速率和利用效率的影响[J].生态学杂志,2013,32(11):2871-2880.
[6]国家标准局,GB7833-7847森林土壤分析法(第二分册):森林土壤物理分析[S].北京:中国标准出版社,1987.
[7]顾宇书,邢兆凯,韩友志,等.浑河上游4种典型水源土壤物理性质及其水源涵养功能[J].东北林业大学学报,2013,41(1):37-41.
[8]范志伟,杨章旗.不同密度马尾松人工林水源涵养能力的比较[J].广西林业科学,2012,41(1):19-22.