ai/knowledge_base/agriculture/content/中国生态系统定位观测与研究数据集.森林生态系统卷.山西...

序言
前言
第一章 引言
1.1 台站简介
吉县定位站自1978年建站以来，先后承担了国家科技攻关项目、国家重大基础研究计划课题、国家自然科学基金课题、国际合作项目、农业科技成果转化基金项目、退耕还林还草工程科技支撑项目、国家林业局重点课题等各类科技项目50余项，积累了大量的科技资料，特别是流域水文泥沙过程资料及小气候资料和森林植被定位观测资料长达20多年。长期科学研究已取得了大量成果，其中5项成果已获得国家科技进步二等奖，成果获省部级科技进步一等奖3项、二等奖2项、三等奖3项。出版学术专著10余部，发表科技论文200余篇。提出和完善了林业生态工程技术体系，并得到广泛地应用推广。吉县站已成为我国林业生态建设工程科技支撑的重要试验示范基地，是水土保持和荒漠化防治教育部重点实验室的野外基地，是北京林业大学人才培养的最重要的野外教学科研基地之一。
图1-1 国家生态系统野外观测研究站网络布局分区图
图1-2 蔡家川流域植被
图1-3 人工刺槐林
图1-4 蔡家川流域DEM
图1-5 吉县站径流观测
吉县站具有完善的基础设施，在吉县人民政府及有关部门的大力支持下，1997年，北京林业大学对本站土地获得具有70年的土地使用权。山西吉县定位站拥有固定试验区2处，定位观测试验与生活办公区总面积为7342.82m2，其中房屋建筑面积为1382.2m2（蔡家川基地原有143.2m2，新建试验楼198m2，红旗林场石山湾村1041.9m2）。本站水、电、路、通讯齐备，食宿条件良好，可供100多人在此开展研究工作。
1.2 研究方向和研究内容
吉县站地处水土流失严重、生态环境脆弱、植被稀少、水资源短缺的黄土高原地区，因此，吉县站的研究主要针对当地的主要生态环境问题展开，旨在解决植被恢复与重建、水土流失治理、生态环境改善中的关键问题，同时监测、研究与评价植被恢复与重建等人类活动对水、土、气、生等生态要素的影响。
吉县站的主要研究方向为：
（1）落叶阔叶林植被结构及其演替过程：主要研究天然次生林结构与演替规律、人工林草生态系统结构及其演替过程、防护林生态系统经营与健康维护等；
（2）嵌套流域森林水文过程：主要研究不同土地利用/覆盖小流域产水产沙过程、嵌套流域水沙形成及其输移过程、林草植被对水沙运动过程的影响及尺度辨析与转换、森林生态系统水沙物质循环与能量平衡、林草植被水土保持与生态效益监测与评价等；
（3）土壤侵蚀及生态修复过程：主要研究不同土地利用/覆盖水土流失过程监测、林地水分环境容量及水量平衡、林草植被空间配置机理、退化生态系统植被恢复与重建及其演替过程、农林复合系统配置及可持续经营机理等。
吉县站的主要研究内容有：
（1）不同尺度下森林植被对水文过程和径流的调控机理；
（2）黄土高原防护林体系优化空间配置及稳定林分结构设计技术研究；
（3）黄土区植被恢复与演替；
（4）黄土区困难立地造林技术；
（5）黄土区复合农林业景观格局分析及结构优化技术研究；
（6）黄土区农林复合系统种间关系调控技术研究；
（7）黄土高原土壤侵蚀规律研究。
1.3 研究成果
以吉县站为依托取得的研究成果主要集中于黄土区水土流失规律、流域水沙过程、森林植被恢复与重建、森林植被与水沙关系、森林植被水土保持效益、森林生态等方面。主要成果有：
（1）黄土高原立地条件类型划分和适地适树；
（2）黄土高原水土保持林体系综合效益评价；
（3）“三北”地区防护林体系生态效益评价；
（4）黄土高原抗旱造林技术；
（5）昕水河流域生态经济型防护林体系建设模式；
（6）黄土高原主要水土保持灌木；
（7）黄土高原小流域水土保持环境影响评价；
（8）黄土高原林木根系固土作用；
（9）黄土高原与华北土石山区防护林体系综合配套技术；
（10）黄河中游黄土丘陵沟壑区水土保持型植被建设综合技术。
以上研究成果共获得家科技进步二等奖5项，省部级科技进步一等奖3项、二等奖2项、三等奖3项。
通过定位监测与研究，吉县站共出版了以《防护林体系综合效益研究与评价》、《黄土区退耕还林可持续经营技术》等10余部，在林业科学、生态学报等刊物发表论文200余篇。
长期以来依托吉县站的科学研究条件培养了大量的博士后、博士、硕士和本科生，自1980年以来，依托本站培养出站博士后5名、博士20余名、硕士50余名、大学生数百名。其中1篇博士论文被评为北京林业大学优秀博士论文。
1.4 合作交流
建站以来，吉县站已与美国、德国、日本、奥地利等国开展了合作研究。每年都有国外专家、学者来访，出国进修、合作研究、考察或参加国际会议可达几十人次。
图1-6 维也纳农业大学Maik教授来站
图1-7 日本大学阿部教授及学生来站
图1-8 日本森林综合研究所真岛教授来站
第二章 数据资源目录
2.1 生物数据资源目录
数据集名称：植物名录
数据集摘要：关于站区植被的调查数据
数据集时间范围：2002年
数据集名称：乔木层、灌木层生物量和生产量
数据集摘要：关于站区主要人工林的立地、整地等造林基本情况，现状密度、生物量、材积、生产量，不同密度对刺槐、油松林树高胸径生长影响等的调查数据，胸径（地径）与生物量的关系式。人工林天然林（含灌木）的植物群落乔灌木层各植物种的胸径、高度、郁闭度、覆盖度、生物量等的调查数据
数据集时间范围：1978—2004年
数据集名称：乔木层植物种组成
数据集摘要：关于植物群落乔木层各种乔木的胸径、高度、生活型、生物量等的调查数据
数据集时间范围：2002—2004年
数据集名称：灌草层植物种组成
数据集摘要：关于植物群落灌木层和草本层各种植物的高度、多度和盖度等的调查数据
数据集时间范围：2002—2004年
数据集名称：主要树种热量值
数据集摘要：关于植物群落灌木层和草本层各种植物的高度、多度和盖度等的调查数据
数据集时间范围：1987年
2.2 土壤数据资源目录
2.2.1 土壤理化性质
数据集名称：吉县红旗林场土壤理化性质
数据集摘要：吉县红旗林场站区不同地类土壤理化性质调查与分析数据
数据集时间范围：1981—1982年
数据集名称：吉县红旗林场土壤理化性质
数据集摘要：吉县红旗林场站区不同地类土壤理化性质调查与分析数据
数据集时间范围：1987年
数据集名称：吉县红旗林场岳家湾小流域不同整地工程的土壤物理性质
数据集摘要：吉县红旗林场岳家湾小流域不同整地工程的土壤物理性质调查与分析数据
数据集时间范围：1989—1990年
数据集名称：吉县红旗林场土壤剖面物理性质
数据集摘要：吉县红旗林场土壤物理剖面性质调查与分析数据
数据集时间范围：1991年
数据集名称：吉县红旗林场土壤理化性质
数据集摘要：吉县红旗林场站区不同地类土壤理化性质调查与分析数据
数据集时间范围：1995年
数据集名称：吉县蔡家川林场土壤理化性质
数据集摘要：吉县蔡家川林场站区不同地类土壤理化性质调查与分析数据
数据集时间范围：1991年，1995年，2006年
数据集名称：吉县东城不同果农复合系统土壤理化性质
数据集摘要：吉县东城不同果农复合系统土壤理化性质调查与分析数据
数据集时间范围：2006年
2.2.2 土壤水分入渗
数据集名称：吉县红旗林场不同地类土壤入渗
数据集摘要：吉县红旗林场站区不同地类土壤入渗监测与分析数据
数据集时间范围：1987年
数据集名称：吉县红旗林场岳家湾小流域不同整地工程的土壤入渗
数据集摘要：吉县红旗林场岳家湾小流域不同整地工程的土壤入渗监测与分析数据
数据集时间范围：1989—1990年
数据集名称：吉县蔡家川林场不同地类土壤入渗
数据集摘要：吉县蔡家川林场不同地类人工降雨土壤入渗监测数据
数据集时间范围：2004年
2.2.3 土壤水分
数据集名称：吉县红旗林场土壤水分
数据集摘要：吉县红旗林场站区不同地类土壤水分调查与分析数据
数据集时间范围：1982年，1987年
数据集名称：吉县红旗林场残塬旱作梯田土壤水分
数据集摘要：吉县红旗林场站区残塬旱作梯田土壤水分调查与分析数据
数据集时间范围：1987—1989年
数据集名称：吉县红旗林场土壤水分
数据集摘要：吉县红旗林场站区不同地类土壤理化性质调查与分析数据
数据集时间范围：1981—1982年
数据集名称：吉县红旗林场岳家湾小流域不同整地工程的土壤水分
数据集摘要：吉县红旗林场岳家湾小流域不同整地工程的土壤水分监测与分析数据
数据集时间范围：1989—1990年
数据集名称：吉县红旗林场不同林分土壤水分
数据集摘要：吉县红旗林场不同林分土壤水分监测与分析数据
数据集时间范围：1998年
数据集名称：吉县蔡家川林场有林地与无林地土壤水分
数据集摘要：吉县蔡家川林场站区有林地与无林地土壤水分监测调查与分析数据
数据集时间范围：1998年
数据集名称：吉县蔡家川林场不同地类土壤水分
数据集摘要：吉县蔡家川林场站区不同地类土壤水分监测调查与分析数据
数据集时间范围：1998—2000年，2001—2004年
数据集名称：吉县蔡家川林场不同地类土壤水分
数据集摘要：吉县蔡家川林场站区不同地类土壤水分TDR监测数据
数据集时间范围：2005—2006年
数据集名称：吉县东城不同果农复合系统土壤水分
数据集摘要：吉县东城不同果农复合系统土壤土壤水分监测数据
数据集时间范围：2006年
2.3 水分数据资源目录
数据集名称：自然降雨条件下林冠截留
数据集摘要：关于在红旗林场马连滩作业区对油松林、刺槐林、油松+刺槐混交林、虎榛子灌木林和沙棘灌木林等5种林分类型的林内降雨量观测数据
数据集时间范围：1988—1990年
数据集名称：枯落物截留降水
数据集摘要：关于在红旗林场马连滩作业区对油松林、刺槐林、虎榛子灌木林和沙棘灌木林等4种林分类型的林内枯落物截留降水量观测数据以及不同地类枯落物厚度和枯落物最大持水量观测数据
数据集时间范围：1992—1994年
数据集名称：土壤入渗
数据集摘要：关于在红旗林场马连滩作业区对人工降雨条件下不同密度的油松、刺槐林地的土壤入渗观测数据
数据集时间范围：2001年
数据集名称：产流产沙
数据集摘要：关于在红旗林场马连滩作业区对自然降雨和人工降雨条件下观测的降雨量数据以及不同林地产流产沙的观测数据
数据集时间范围：1988—2001年
数据集名称：小流域降雨径流
数据集摘要：关于对红旗林场小流域降雨量和洪水径流的观测数据以及对蔡家川小流域降雨径流的观测数据
数据集时间范围：1988—2006年
数据集名称：水质
数据集摘要：关于在清水河流域对河流单项水质指标的观测数据；马连滩作业区对不同土地利用类型的流域洪水径流的水质测定和林内降雨水质效应的观测数据以及蔡家川小流域对不同土地利用类型的径流小区的径流水质观测数据
数据集时间范围：1987—1989年
2.4 气象数据资源目录
数据集名称：温度
数据集摘要：关于在吉县红旗林场马连滩作业区石山湾和蔡家川流域闫家社北京林业大学科研基地气象点的温度观测数据
数据集时间范围：1991—2003年
数据集名称：湿度
数据集摘要：关于在吉县红旗林场马连滩作业区石山湾和蔡家川流域闫家社北京林业大学科研基地气象点的湿度观测数据
数据集时间范围：1991—2003年
数据集名称：气压
数据集摘要：关于在红旗林场马连滩作业区石山湾气象观测点的气压观测数据
数据集时间范围：1993—1999年
数据集名称：降水
数据集摘要：关于在吉县红旗林场马连滩作业区石山湾和蔡家川流域闫家社北京林业大学科研基地气象点的降水观测数据
数据集时间范围：1978—2005年
数据集名称：风速
数据集摘要：关于在吉县红旗林场马连滩作业区石山湾气象观测点的风速观测数据
数据集时间范围：1993—1996年
数据集名称：地表温度
数据集摘要：关于在吉县红旗林场马连滩作业区石山湾气象观测点的地表温度观测数据
数据集时间范围：1989—1999年
数据集名称：辐射
数据集摘要：关于在吉县红旗林场马连滩作业区石山湾气象观测点的太阳辐射观测数据
数据集时间范围：1988—1994年
第三章 观测场和采样地
3.1 概述
山西吉县站设有4个观测场，32个采样地，长期定位观测的森林类型有油松林、刺槐林、次生林3种森林类型（表3-1），各个观测场和采样地的空间位置图见图3-1和图3-2。
表3-1 山西吉县森林站观测场、观测点一览表
中国生态系统定位观测与研究数据集.森林生态系统卷.山西吉县站：1978～2006
中国生态系统定位观测与研究数据集.森林生态系统卷.山西吉县站：1978～2006
其中，主试验区蔡家川流域上游（最高海拔为1600m）为土石山区，植被为天然次生林植被；流域中下游为黄土丘陵沟壑地貌，以人工造林形成的防护林及封山育林形成的天然次生林草植被和农田生态系统为主。众所周知，我国黄土高原的河流大多数发源于土石山区，植被以天然次林植被为主，而其中下游为黄土所覆盖，生态系统类型以农田生态系统及人工林生态系统或封育形成的天然林草植被生态系统为主，其中坡地农田水土流失严重。因此，蔡家川流域对黄土高原较大尺度的流域具有极好的代表性。
3.2 观测场介绍
3.2.1 综合气象要素观测场（编号：1）
在红旗林场试验区和蔡家川流域内各设定了气象站1个，分别代表吉县黄土残塬沟壑类型区和黄土梁状丘陵沟壑类型区。气象站常年观测太阳辐射、温度湿度、风速风向、土壤温度、土壤湿度、水面蒸发等基本气象数据，气象观测是一项最基础的观测项目，其数据可以为在吉县站内开展的各项研究提供基础数据。
2006新设立的3个综合观测场情况介绍如下。
3.2.2 刺槐林综合观测场（编号：2）
观测场于2006年建立，观测面积为20m×40m，样地位于东径110°45′32″，北纬36°16′25″，观测内容包括生物、水分和土壤数据。乔木层物种2种，刺槐占绝对优势，平均胸径9.1cm，平均树高7.6m，郁闭度0.85；灌木层物种数2种，优势种1种，优势种平均高度1.5m，盖度43%；草本层物种数9种，优势种3种，优势种平均高度0.35m，盖度25%。草本层的主要植物组成是铁杆蒿、细叶苔草、胡枝子。人为活动较少。
地貌特征为黄土丘陵梁峁坡，海拔1143.5m，坡度2°，坡向北坡，坡位中。土壤母质为黄土，根据全国第二次土壤普查结果土壤碳酸盐褐土，侵蚀中等。
观测场观测及采样地包括：
（1）综合观测场土壤生物采样地；
（2）综合观测场土壤物理性采样地；
（3）综合观测场烘干法采样地；
（4）综合观测场穿透降水采样地；
（5）综合观测场树干径流采样地；
（6）综合观测场枯枝落叶含水量采样地；
（7）综合观测场土壤水分采样地。
生物监测内容主要包括：
（1）生境要素：植物群落名称，群落高度，水分状况，动物活动，人类活动，生长/演替特征；
（2）乔木层每木调查：胸径，高度，生活型，生物量；
（3）乔木、灌木、草本层物种组成：株数/多度，平均高度，平均胸径，盖度，生活型，生物量，地上地下部总干重（草本层）；
（4）树种的更新状况：平均高度，平均基径；
（5）群落特征：分层特征，层间植物状况，叶面积指数；
（6）凋落物各部分干重；
（7）乔灌草物候：出芽期，展叶期，首花期，盛花期，结果期，枯黄期等；
（8）优势植物和凋落物元素含量与能值：全碳，全氮，全磷，全钾，全硫，全钙，全镁，热值。
3.2.3 油松林综合观测场（编号：3）
油松观测场于2006年建立，观测面积为20m×40m，样地位于东径110°45′32″，北纬36°16′25″，观测内容包括生物、水分和土壤数据。乔木层物种2种，油松占绝对优势，平均胸径9.1cm，平均树高7.6m，郁闭度0.85；灌木层物种数2种，优势种1种，优势种平均高度1.5m，盖度43%；草本层物种数9种，优势种3种，优势种平均高度0.35m，盖度25%。草本层的主要植物组成是铁杆蒿、细叶苔草、胡枝子。人为活动较少。
地貌特征为黄土丘陵梁峁坡，海拔1143.5m，坡度2°，坡向北坡，坡位中。土壤母质为黄土，根据全国第二次土壤普查土壤碳酸盐褐土，侵蚀中等。
观测场观测及采样地包括：
（1）综合观测场土壤生物采样地；
（2）综合观测场土壤物理性采样地；
（3）综合观测场烘干法采样地；
（4）综合观测场穿透降水采样地；
（5）综合观测场树干径流采样地；
（6）综合观测场枯枝落叶含水量采样地；
（7）综合观测场土壤水分采样地。
生物监测内容主要包括：
（1）生境要素：植物群落名称，群落高度，水分状况，动物活动，人类活动，生长/演替特征；
（2）乔木层每木调查：胸径，高度，生活型，生物量；
（3）乔木、灌木、草本层物种组成：株数/多度，平均高度，平均胸径，盖度，生活型，生物量，地上地下部总干重（草本层）；
（4）树种的更新状况：平均高度，平均基径；
（5）群落特征：分层特征，层间植物状况，叶面积指数；
（6）凋落物各部分干重；
（7）乔灌草物候：出芽期，展叶期，首花期，盛花期，结果期，枯黄期等；
（8）优势植物和凋落物元素含量与能值：全碳，全氮，全磷，全钾，全硫，全钙，全镁，热值。
3.2.4次生林综合观测场（编号：4）
观测场于2006年建立，观测面积为40m×40m，样地位于东经110°43′46″，北纬36°16′3″，观测内容包括生物、水分和土壤数据。乔木层物种2种，山杨、辽东栎，郁闭度0.7。优势树种为山杨，平均胸径为6.5cm，平均树高为7.5m，树龄20a，密度约1655株/hm2。辽东栎平均胸径为5cm，平均树高为5.5m，林分密度为300株/hm2。
灌木有12种，优势种3种，平均高度为1.8m，平均基径为2cm，2625丛/hm2；盖度43%；草本层物种数15种，优势种3种，优势种平均高度0.35m，盖度50%。人为活动较少。
地貌特征为黄土高原土石山区，海拔1060m，坡度30°，北向坡，坡位中。根据全国第二次土壤普查结果土壤山地褐土，侵蚀中等。
生物监测内容主要包括：
（1）生境要素：植物群落名称，群落高度，水分状况，动物活动，人类活动，生长/演替特征；
（2）乔木层每木调查：胸径，高度，生活型，生物量；
（3）乔木、灌木、草本层物种组成：株数/多度，平均高度，平均胸径，盖度，生活型，生物量，地上地下部总干重（草本层）；
（4）树种的更新状况：平均高度，平均基径；
（5）群落特征：分层特征，层间植物状况，叶面积指数；
（6）凋落物各部分干重；
（7）乔灌草物候：出芽期，展叶期，首花期，盛花期，结果期，枯黄期等；
（8）优势植物和凋落物元素含量与能值：全碳，全氮，全磷，全钾，全硫，全钙，全镁，热值。
3.3 采样地
3.3.1 生物要素采样地
3.3.1.1 红旗林场马连滩作业区人工林样地
红旗林场马连滩作业区位于山西吉县城东南15km处的马连滩村，属于黄土残塬沟壑区地貌，1959年建立了红旗林场，开始营造人工林，主要人工林是刺槐和油松。
该研究区样地最早建立于1978年，主要是人工油松林、人工刺槐林，天然灌木样地有虎榛子林、沙棘林、黄刺玫等。海拔在850～1300m之间。
研究及观测项目包括：
（1）土壤生物采样地；
（2）观测场土壤物理性采样地；
（3）观测场烘干法采样地；
（4）观测场穿透降水采样地；
（5）观测场树干径流采样地；
（6）观测场土壤水分采样地。
3.3.1.2 蔡家川流域样地
蔡家川研究区地理位置为110°37′E，36°40′N，南距吉县县城30km，流域出口有国道209线通过，并在东南约3km线相交，东距临汾100km。属于典型黄土丘陵区地貌。
蔡家川直接汇入昕水河，为黄河二级支流，流域面积40.14km2。流域海拔1050～1100m，年。研究区为天然次生林，试验林郁闭度0.7，密度约1655株/hm2，优势树种为山杨，平均胸径为6.5cm，平均树高为7.5m，树龄20a。
受气候、土壤条件和人为活动的影响，流域森林覆盖率为72%，在流域上游和中游阴坡分布着天然次生林，流域中游和下游是近几十年来人工营造的大片油松、刺槐、侧柏和果树，长势良好。研究及观测项目包括：
（1）综合观测场土壤生物采样地；
（2）综合观测场土壤物理性采样地；
（3）综合观测场烘干法采样地；
（4）综合观测场穿透降水采样地；
（5）综合观测场树干径流采样地；
（6）观测场地表产生径流泥沙采样地。
3.3.2 土壤要素采样地
3.3.2.1 固定采样地
土壤采样以三个综合观测场为主（综合观测场描述见上）。在3个综合观测场内，根据土壤剖面发生层次分层，取样方法为S形取样，取样后混合用四分法取样品，装入土壤袋，带回实验室分析。其中固定采样点的描述如下：
（1）东杨家峁油松林采样地（JXBZH01），见表3-2；
表3-2 土壤固定采样地基本信息
（2）东杨家峁刺槐林采样地（JXBZH02），见表3-2；
（3）冯家疙瘩天然次生林（JXBZH03），见表3-2。
3.3.2.2 临时采样地
1981—1982年，在吉县红旗林场对不同地类的土壤理化性质进行了调查。采样点数量23。土壤容重、孔隙度用环刀法测定，每土层重复2～3次；土壤机械组成用比重计法测定；土壤有机质用重铬酸钾—硫酸氢化法测定；土壤全氮用氨复合电极法测定；土壤全磷用钼蓝比色法测定；土壤速效磷用NaHCO3溶液处理，钼蓝比色法测定；土壤速钾用火焰光度计法测定；土壤CaCO3含量用气量法测定；土壤pH用酸度计（甘汞—玻璃电极法）测定。
1987年，在吉县红旗林场进行了土壤理化性质调查。试验选择了包括林地、农地和荒草地在内的具有一定代表性的19块标准地，其中林地13块，农地4块，荒草地2块。每个标准地选有代表性的两个土壤剖面，深1m左右，在剖面上分层取样，0～10cm，20～40cm，40～80cm用环刀取土测定土壤物理性质，土壤化学性质与物理性质同时同点取样，室内做化学分析。
1989—1990年在吉县红旗林场所辖的岳家湾小流域对不同整地工程的土壤物理性质进行了观测。试验区整地工程的种类有水平梯田、水平阶、隔坡反坡梯田、鱼鳞坑和穴坑几种局部整地方法。土壤采样用土钻取土，烘干称重法测定。
1991年在吉县红旗林场石山湾周边的人工林、草地、农地和相距约40km的蔡家川流域内的次生林内对土壤剖面形态进行了调查。以梁、峁为调查地段，海拔1200～1300m。根据坡向、坡位、土地利用等，选定了14个调查地点。调查依据日本国有林野外调查方法进行，描述了不同土层范围内的形态特征，但未对土壤的层次加以命名。土样是用容积400ml、500ml环刀采集的原状土。对孔隙组成的分析，PF0～3.2范围内，对400ml的环刀用空气加压法测定，大于PF3.2对50ml环刀适用氮气加压法进行测定。
1995年7～8月在红旗林场的石山湾对不同地类的土壤物理性质进行了调查。共测定样地7块，土壤采样用土钻取土，烘干称重法测定。
1991年在吉县的北京林业大学科研试验场的周边地区9个样地对土壤性质进行了调查。试验的pH用pH计测定，盐基置换量（CEC）及置换性Ca、Mg、Na、K，用Schoollenberger法测定。提取液中的N用MRK型氮素、蛋白质测定装置进行蒸馏测定，用原子吸收分光光度法分别测定各置换性元素。对于水溶性Ca、Mg、Na、K采取的方法是，将样品与水按1∶50的比例混合搅拌，取提取液用原子吸光光度法定量测定。全Fe、Al、Ca、Mg、Na、K的测定，是将样品置于钛福炉，以微波进行分解，对提取液用原子吸收分光光度法定量测定。游离氧化铁依照Tamm法和Mehra-Jackson法，对提取液用原子吸光光度法定量测定。
1995年在吉县蔡家川流域对有代表性的16个类型（不同树种、不同位置、不同坡向）的林下土壤物理性质进行了调查。
2006年在山西吉县森林生态系统国家野外观测研究站对土壤理化性质进行了调查分析。共采取了3块样地的不同层次土样9个，进行了常规的物理化学性质测定。
2006年在吉县东城对不同果农复合系统的土壤养分进行了调查。在黄土坡面以幼年期（4年生）与成年期（9年生）两个不同林龄和缓坡（10°）与陡坡（20°）两个不同坡度选设4块隔坡水平沟果粮复合系统标准地，苹果为红富士苹果，农作物为小麦，各样地作物品种相同，经营水平一致。在每块样地选两棵条件相当的标准木作为研究对象。在标准木所在的水平沟坎下距林带0.5倍平均树高处即坎下0.5H（坎下农田边），坎上距林带0.5倍平均树高处即坎上0.5H（坎上农田边）、坎上距林带1倍平均树高处即坎上1H处及隔坡水平沟内株间分别挖1m×1m×1m的调查样方，每个样方分5层，即0～20cm、20～40cm、40～60cm、60～80cm和80～100cm5层，每层分径级测根系参数。对每个调查样方每层的上、中、下部分别取土样带回实验室进行土壤理化性质的分析检验，确定不同土层土壤养分含量。
3.3.3 水分要素观测样地
3.3.3.1 红旗林场马连滩作业区林内降雨观测样地基本情况（表3-3）
表3-3 林内降雨观测样地基本情况
3.3.3.2 红旗林场马连滩作业区林内枯落物截留降雨观测样地基本情况（表3-4）
表3-4 枯落物截留降雨观测样地基本情况
3.3.3.3 红旗林场马连滩作业区不同密度的油松、刺槐林地基本情况（表3-5）
表3-5 不同密度的油松、刺槐林地基本情况
表3-5 不同密度的油松、刺槐林地基本情况（续）-1
3.3.3.4 红旗林场马连滩作业区不同林地坡面径流泥沙观测场基本情况（表3-6）
表3-6 不同林地坡面径流泥沙观测场基本情况
3.3.3.5 红旗林场马连滩作业区不同林分径流小区基本情况（表3-7）
表3-7 不同林分径流小区基本情况
3.3.3.6 红旗林场小流域基本情况（表3-8）
表3-8 红旗林场小流域基本情况
3.3.3.7 蔡家川小流域基本情况（表3-9）
表3-9 蔡家川小流域基本情况
3.3.4 气象要素观测场地
1988—1990年在红旗林场马连滩作业区刺槐林、油松林的林内外布设了小气候对比观测点，对不同水土保持林进行了小气候效益的研究。1991年分别在油松林和刺槐林内建设了8m高和12m高的观测塔，开始了水土保持林的小气候观测。观测林分总面积为8.7hm2，其中刺槐林占83%，油松林占17%。刺槐林位于的阳坡，油松林位于阴坡。林分状况见表3-10。
表3-10 小气候观测场林分状况
第四章 生物监测数据
4.1 植物名录
2002年，在蔡家川流域由样地调查法调查的植物名录（表4-1，朱清科，魏天兴等）。
表4-1 蔡家川流域植物种名录
表4-1 蔡家川流域植物种名录（续）-1
表4-1 蔡家川流域植物种名录（续）-2
表4-1 蔡家川流域植物种名录（续）-3
4.2 乔木层、灌木层生物量和生产量
4.2.1 1978年红旗林场马连滩样地调查数据
4.2.1.1 不同密度刺槐树高生长的影响（表4-2）。
表4-2 不同密度刺槐树高生长量
标准地面积400m2，标准地设于梁峁坡中下部，海拔高1200m，坡向东，坡度8°，土壤为黄绵土。
4.2.1.2 不同密度刺槐胸径生长量数据（表4-3）。
表4-3 不同密度刺槐人工林胸径生长
吉县地区刺槐人工林面积现为4.8hm2，于红旗林场在相同立地条件下，刺槐林经过1次和2次间伐现保留密度不同的林分，采用标准地法，选择标准木进行树干解析及其生长量进行对比分析（表4-3，表4-4，《吉县国营红旗林场研究资料汇集》 p17）。
表4-4 不同密度刺槐材积生长量
4.2.1.3 材积连年/平均生长量（表4-4）。

4.2.2 1981年红旗林场马连滩样地调查数据
1981年4～11月，1982年4～7月，在吉县红旗林场马连滩作业区，调查范围为1354.86hm2，样地为刺槐纯林，大小以包括刺槐株树100株以上，调查内容包括每木检尺、每样地测量5株优势木树高，树干解析，并调查地形部位、坡向、坡度、海拔高、主要地被物及土壤坡面调查（表4-5，朱金兆，其中59～64号样地为刘尽忱、王彦辉调查）。
表4-5 刺槐人工林样地调查表
表4-5 刺槐人工林样地调查表（续）-1
表4-5 刺槐人工林样地调查表（续）-2
4.2.3 1986—1990年红旗林场马连滩样地调查数据
4.2.3.1 刺槐人工林
不同立地刺槐人工林分单株生物量（W）与胸径（D）的关系式为：W=aDb，或W=abD。调查刺槐单株生物量94株，回归计算得到（《水土保持林体系综合效益研究与评价》）：
W全区=0.1799*2.359D R=0.9809
W阳坡=4466.8359*1.2106D R=0.9009
W阴坡=4921.5285*1.2081D R=0.8861
表4-6 刺槐树高生长量
表4-7 刺槐胸径生长量总表
表4-8 刺槐材积生长量总表
表4-8 刺槐材积生长量总表（续）-1
根据外业调查刺槐人工林标准地165块，单株生物量100株，解析木59株，整理计算得到：HT、D、N、W、V和v、w的实测值，编制了该区刺槐单株材积表和单株生物量表。
表4-9 刺槐标准地按HT高价分组统计表
表4-9 刺槐标准地按HT高价分组统计表（续）-1
表4-9 刺槐标准地按HT高价分组统计表（续）-2
表4-9 刺槐标准地按HT高价分组统计表（续）-3
图4-1 1988年红旗林场马连滩样地人工刺槐林生物量密度控制图
图4-2 1988年红旗林场马连滩样地人工刺槐林材积密度控制图
4.2.3.2 油松人工林资料
1988年，将87块油松人工林标准地，以上层高HT为标准，按1m进阶，查出各标准株单材积v，生物量w，并计算出单产材积v和单产生物量w（表4-10，图4-3，图4-4，资料来源：孙立达，朱金兆主编《水土保持林体系综合效益研究与评价》p94，表4.2.16）。
表4-10 油松人工林单株材积、生物量及单位面积材积和生物量
表4-10 油松人工林单株材积、生物量及单位面积材积和生物量（续）-1
表4-10 油松人工林单株材积、生物量及单位面积材积和生物量（续）-2
图4-3 1988年红旗林场马连滩样地人工油松林生物量密度控制图
图4-4 1988年红旗林场马连滩样地人工油松林材积密度控制图
油松单株一元材积表由65株油松标准木解析得到树高H、胸径D和实测材积v实测，得出v～D成指数关系：
v=0.00022648D2.13195425
4.2.3.3 沙棘资料
依据黄土残塬沟壑区地形条件划分了9个立地类型，然后设置样方对沙棘林的生长状况进行调查，结果见表4-11。沙棘也可与其他树种一起组成为建群种或优势种的植物群落，见表4-12。
表4-11 不同立地条件类型下沙棘的分布
表4-12 沙棘群丛情况一览表
地茎与地上生物量的相关分析由散点图地径（D）与地上部分生物量（W）呈幂函数关系W=aDb，经计算得出：
a=74.91，b=1.97 W=74.91D1.97
式中 W——地上部分生物量（干重），g
D——地径（cm）
R=0.905
样本数n=123
4.2.3.4 虎榛子资料
虎榛子灌丛主要分布在阴坡、半阴坡，在半阳坡也有分布。在不同立地条件下，在虎榛子灌丛中共设置了35个样方，样方面积为1×1m2，见表4-13。在地径、高、冠幅三个因子中，以地径与地上生物量的关系最为显著，亦呈幂函数形式，相关分析结果为：W上=52.48d2.28。
表4-13 虎榛子样方生物量
表4-13 虎榛子样方生物量（续）-1
4.2.3.5 其他灌木生物量
西嘴封禁流域，人为活动时间少，且封禁的时间较长一些。1988年，在此选择了一个封禁小流域，设置了16个小样方，调查了各个坡度坡位的生物量，见表4-14。
表4-14 西嘴灌木生物量情况表
4.2.3.6 不同坡向植被资料
表4-15 半阳坡树种分布情况
表4-16 半阴坡树种分布情况
4.2.3.7 主要植物群落资料
表4-17 不同立地沙棘分布情况
表4-18 沙棘群丛内沙棘的分布情况
表4-19 虎榛子群丛内虎榛子分布情况
表4-20 山杨群丛样方调查情况汇总表
表4-21 不同植物群落生物量表
4.2.4 1995年蔡家川流域生物样地调查数据
4.2.4.1 蔡家川次生林区主要植物生长情况表
表4-22 沙棘生长情况表（样线+样方）
表4-23 黄刺玫生长情况表（样线+样方）
表4-24 虎榛子生长情况表（样方）
表4-25 山杨生长情况表（样地调查结果）
4.2.4.2 蔡家川生境样线技术测定统计表
表4-26 阳坡生境样线技术测定
表4-27 半阳坡生境样线技术测定
4.2.5 2002年蔡家川流域生物样地调查数据
4.2.5.1 森林调查观测点植物群落乔灌木各植物种调查表
表4-28 森林调查观测点植物群落乔灌木各植物种调查表
4.2.5.2 森林调查观测点植物群落乔灌木各植物生物量调查表
表4-29 森林调查观测点植物群落乔灌木各植物生物量调查表
4.2.6 2002—2004年蔡家川流域生物样地调查数据
4.2.6.1 森林调查观测点生境要素调查表

4.2.6.2 2002—2004年蔡家川流域森林调查观测点植物群落（乔木）各植物种调查（汇总表）
表4-31 2002—2004年蔡家川流域森林调查观测点植物群落（乔木）各植物种调查（汇总表）
表4-31 2002—2004年蔡家川流域森林调查观测点植物群落（乔木）各植物种调查（汇总表）（续）-1
表4-31 2002—2004年蔡家川流域森林调查观测点植物群落（乔木）各植物种调查（汇总表）（续）-2
表4-31 2002—2004年蔡家川流域森林调查观测点植物群落（乔木）各植物种调查（汇总表）（续）-3
4.2.6.3 2002—2004年蔡家川流域森林调查观测点植物群落（灌草）各植物种调查表（汇总）
表4-32 2002年蔡家川流域各样地灌草植物数据
表4-32 2002年蔡家川流域各样地灌草植物数据（续）-1
表4-32 2002年蔡家川流域各样地灌草植物数据（续）-2
表4-32 2002年蔡家川流域各样地灌草植物数据（续）-3
表4-32 2002年蔡家川流域各样地灌草植物数据（续）-4
表4-32 2002年蔡家川流域各样地灌草植物数据（续）-5
表4-32 2002年蔡家川流域各样地灌草植物数据（续）-6
表4-32 2002年蔡家川流域各样地灌草植物数据（续）-6
表4-32 2002年蔡家川流域各样地灌草植物数据（续）-7
表4-32 2002年蔡家川流域各样地灌草植物数据（续）-8
表4-32 2002年蔡家川流域各样地灌草植物数据（续）-9
表4-32 2002年蔡家川流域各样地灌草植物数据（续）-10
表4-32 2002年蔡家川流域各样地灌草植物数据（续）-11
4.2.6.4 2002年森林调查观测点生物量调查表
表4-33 2002年森林调查观测点生物量调查表
表4-33 2002年森林调查观测点生物量调查表（续）-1
表4-33 2002年森林调查观测点生物量调查表（续）-2
4.2.6.5 2002年森林调查观测点植物群落灌草植物生物量调查表
表4-34 2002年森林调查观测点植物群落灌草植物生物量调查表
表4-34 2002年森林调查观测点植物群落灌草植物生物量调查表（续）-1
4.3 乔木层植物种组成
4.3.1 2002年森林调查观测点植物群落乔木各植物种调查表
表4-35 森林调查观测点植物群落乔木各植物种调查表
表4-35 森林调查观测点植物群落乔木各植物种调查表（续）-1
表4-35 森林调查观测点植物群落乔木各植物种调查表（续）-2
表4-35 森林调查观测点植物群落乔木各植物种调查表（续）-3
表4-35 森林调查观测点植物群落乔木各植物种调查表（续）-4
4.3.2 2003年森林调查观测点植物群落乔木各植物种调查表
表4-36 2003年森林调查观测点植物群落乔木各植物种调查表
表4-36 2003年森林调查观测点植物群落乔木各植物种调查表（续）-1
4.3.3 2004年森林调查观测点植物群落乔木各植物种调查表
表4-37 森林调查观测点植物群落乔木各植物种调查表
表4-37 森林调查观测点植物群落乔木各植物种调查表（续）-1
4.4 灌草层植物种组成
4.4.1 2002年森林调查观测点植物群落灌草各植物种调查表

4.4.2 2003年森林调查观测点植物群落灌木各植物种调查表
表4-39 2004年森林调查观测点植物群落灌木各植物种调查表
表4-39 2004年森林调查观测点植物群落灌木各植物种调查表（续）-1
表4-39 2004年森林调查观测点植物群落灌木各植物种调查表（续）-2
表4-39 2004年森林调查观测点植物群落灌木各植物种调查表（续）-3
表4-39 2004年森林调查观测点植物群落灌木各植物种调查表（续）-4
表4-39 2004年森林调查观测点植物群落灌木各植物种调查表（续）-5
表4-39 2004年森林调查观测点植物群落灌木各植物种调查表（续）-6
表4-39 2004年森林调查观测点植物群落灌木各植物种调查表（续）-7
表4-39 2004年森林调查观测点植物群落灌木各植物种调查表（续）-8
4.4.3 2004年森林调查观测点植物群落各草本植物种调查表
表4-40 2004年森林调查观测点植物群落各草本植物种调查表
表4-40 2004年森林调查观测点植物群落各草本植物种调查表（续）-1
表4-40 2004年森林调查观测点植物群落各草本植物种调查表（续）-2
表4-40 2004年森林调查观测点植物群落各草本植物种调查表（续）-3
表4-40 2004年森林调查观测点植物群落各草本植物种调查表（续）-4
表4-40 2004年森林调查观测点植物群落各草本植物种调查表（续）-5
表4-40 2004年森林调查观测点植物群落各草本植物种调查表（续）-6
表4-40 2004年森林调查观测点植物群落各草本植物种调查表（续）-7
表4-40 2004年森林调查观测点植物群落各草本植物种调查表（续）-8
表4-40 2004年森林调查观测点植物群落各草本植物种调查表（续）-9
表4-40 2004年森林调查观测点植物群落各草本植物种调查表（续）-10
表4-40 2004年森林调查观测点植物群落各草本植物种调查表（续）-11
表4-40 2004年森林调查观测点植物群落各草本植物种调查表（续）-12
表4-40 2004年森林调查观测点植物群落各草本植物种调查表（续）-13
4.5 主要树种热量值
1987年在红旗林场马连滩作业区，选择代表性样地109块，样地大小为400m2，采用燃烧法，树干解析并得到标准木解析树高、胸径、材积生长量总表。然后根据特定方式，计算出各植物种的热量值（表4-42，资料来源：孙立达，朱金兆主编 《水土保持林体系综合效益研究与评价》）。
表4-41 主要树种热量值
表4-41 主要树种热量值（续）-1
第五章 土壤监测数据
5.1 土壤理化性质
5.1.1 吉县红旗林场观测点
5.1.1.1 1981—1982年不同地类土壤理化性质调查
1981—1982年，在吉县红旗林场对不同地类的土壤理化性质进行了调查。土壤容重、孔隙度用环刀法测定，每土层重复2～3次；土壤机械组成用比重计法测定；土壤有机质用重铬酸钾—硫酸氢化法测定；土壤全氮用氨复合电极法测定；土壤全磷用钼兰比色法测定；土壤速效磷用NaHCO3溶液处理，钼兰比色法测定；土壤速钾用火焰光度计法测定；土壤CaCO3含量用气量法测定；土壤pH用酸度计（甘汞—玻璃电极法）测定（表5-1～表5-3，朱金兆）。
表5-1 各样地基本情况调查
表5-2 不同地类土壤物理性质调查
表5-2 不同地类土壤物理性质调查（续）-1
表5-3 不同地类土壤养分调查
表5-3 不同地类土壤养分调查（续）-1
5.1.1.2 1987年不同地类土壤理化性质调查
1987年4～10月，在吉县红旗林场进行了土壤理化性质调查。试验选择了包括林地、农地和荒草地在内的具有一定代表性的19块标准地，其中林地13块，农地4块，荒草地2块。每个标准地选有代表性的两个土壤剖面，深1m左右，在剖面上分层取样，0～10cm，20～40cm，40～80cm用环刀取土测定土壤物理性质，土壤化学性质与物理性质同时同点取样，室内做化学分析（表5-4～表5-11，王庆国）。
表5-4 各标准地基本情况调查
表5-4 各标准地基本情况调查（续）-1
表5-5 不同地类土壤物理性质
表5-5 不同地类土壤物理性质（续）-1
表5-6 不同地类土壤化学性质
表5-6 不同地类土壤化学性质（续）-1
表5-7 不同地类土壤容重
表5-8 不同地类土壤总孔隙度
表5-9 不同地类土壤非毛管孔隙度
表5-10 不同地类土壤塑限、流限、塑性指数
表5-11 不同地类土壤有机质含量
5.1.1.3 1989—1990年不同整地工程土壤物理性质调查
1989—1990年在吉县红旗林场所辖的岳家湾小流域对不同整地工程的土壤物理性质进行了观测。试验区整地工程的种类有水平梯田、水平阶、隔坡反坡梯田、鱼鳞坑和穴坑几种局部整地方法（表5-12至表5-20，张志强）。
表5-12 各标准地基本情况调查
表5-12 各标准地基本情况调查（续）-1
表5-13 隔坡反坡梯田整地土壤物理性质
表5-13 隔坡反坡梯田整地土壤物理性质（续）-1
表5-14 水平梯田整地土壤物理性质
表5-14 水平梯田整地土壤物理性质（续）-1
表5-15 水平梯田整地宽度对土壤物理性质的影响
表5-16 水平阶整地土壤物理性质
表5-16 水平阶整地土壤物理性质（续）-1
表5-17 鱼鳞、穴状整地及荒坡土壤物理性质
表5-18 不同整地方法以及荒坡土壤物理性质
表5-18 不同整地方法以及荒坡土壤物理性质（续）-1
5.1.1.4 1991年不同地类土壤物理性质调查
1991年在吉县红旗林场石山湾周边的人工林、草地、农地和相距约40km的蔡家川流域内的次生林内对土壤剖面形态进行了调查。以梁、峁为调查地段，海拔1200～1300m。根据坡向、坡位、土地利用等，选定了14个调查地点。调查依据日本国有林野外调查方法进行，描述了不同土层范围内的形态特征，但未对土壤的层次加以命名。土样是用容积400ml、500ml环刀采集的原状土。对孔隙组成的分析，PF0～3.2范围内，对400ml的环刀用空气加压法测定，＞PF3.2对50ml环刀适用氮气加压法进行测定（表5-19，图5-1～图5-20，佐藤俊等）。
表5-19 各样地基本情况调查
表5-19 各样地基本情况调查（续）-1
图5-1 土壤的三相组成
图5-2 土壤的三相组成
图5-3 土壤的三相组成
图5-4 土壤的三相组成
图5-5 土壤的三相组成
图5-6 土壤剖面（No.1）模式图
图5-7 土壤剖面（No.2）模式图
图5-8 土壤剖面（No.9）模式图
图5-9 土壤剖面（No.10）模式图
图5-10 土壤剖面（No.11）模式图
图5-11 土壤剖面（No.13）模式图
图5-12 土壤剖面（No.12）模式图
图5-13 土壤剖面（No.14）模式图
图5-14 土壤剖面（No.15）模式图
图5-15 土壤剖面（No.16）模式图
图5-16 土壤剖面（No.17）模式图
图5-17 土壤剖面（No.18）模式图
图5-18 土壤剖面（No.19）模式图
图5-19 土壤剖面（No.20）模式图
图5-20 土壤剖面（No.21）模式图
5.1.1.5 1995年不同地类土壤物理性质调查
1995年7月至8月在红旗林场的石山湾对不同地类的土壤物理性质进行了调查（表5-20～表5-21，魏天兴）。
表5-20 各标准地基本情况调查
表5-21 各标地土壤物理性质表[1]
表5-21 各标地土壤物理性质表（续）-1
表5-21 各标地土壤物理性质表（续）-2
5.1.2 吉县蔡家川流域观测点
5.1.2.1 1991年不同地类土壤化学性质调查
1991年在吉县的北京林业大学科研试验场的周边地区对土壤性质进行了调查。试验的pH用pH计测定，盐基置换量（CEC）及置换性Ca、Mg、Na、K，用Schoollenberger法测定。提取液中的N用MRK型氮素、蛋白质测定装置进行蒸馏测定，用院子吸收分光光度法分别测定各置换性元素。对于水溶性Ca、Mg、Na、K采取的方法是，将样品与水按1∶50的比例混合搅拌，取提取液用原子吸光光度法定量测定。全Fe、Al、Ca、Mg、Na、K的测定，是将样品置于钛福炉，以微波进行分解，对提取液用原子吸收分光光度法定量测定。游离氧化铁依照Tamm法和Mehra-Jackson法，对提取液用原子吸光光度法定量测定（表5-22～表5-26，山家富美子等）。
表5-22 样地及土壤剖面基本情况
表5-23 pH、CEC以及置换性Ca、Mg、Na、K的含量
表5-24 Ca、Mg、Na、K的全量、置换性及水溶性含量
表5-25 Ca、Mg、Na、K的置换性含量、水溶性含量与其全量的比值
表5-25 Ca、Mg、Na、K的置换性含量、水溶性含量与其全量的比值（续）-1
表5-26 不同形态铁的含量
5.1.2.2 1995年不同地类土壤物理性质调查
1995年在吉县蔡家川流域对有代表性的几个类型（不同树种、不同位置、不同坡向）的林下土壤物理性质进行了调查（表5-27～表5-28，魏天兴）。
表5-27 样地基本情况调查
表5-27 样地基本情况调查（续）-1
表5-28 各样地土壤物理性质调查
表5-28 各样地土壤物理性质调查（续）-1
5.1.2.3 2006年不同地类土壤理化性质调查
2006-7-8～2007-2-12在山西吉县森林生态系统国家野外观测研究站对土壤理化性质进行了调查分析（表5-29～表5-38，毕华兴）。
表5-29 土壤理化性质监测总体情况
表5-30 油松林地0～10cm土层土壤理化性质
表5-31 油松林地10～30cm土层土壤理化性质
表5-32 油松林地＞30cm土层土壤理化性质
表5-33 刺槐林地0～10cm土层土壤理化性质
表5-34 刺槐林地10～30cm土层土壤理化性质
表5-35 刺槐林地＞30cm土层土壤理化性质
表5-36 次生林地0～10cm土层土壤理化性质
表5-37 次生林地10～30cm土层土壤理化性质
表5-38 次生林地＞30cm土层土壤理化性质
5.1.3 吉县东城观测点
5.1.3.1 2006年吉县不同果农复合系统土壤理化性质调查
2006年在吉县东城对不同果农复合系统的土壤养分进行了调查。在黄土坡面以幼年期（4年生）与成年期（9年生）2个不同林龄和缓坡（10°）与陡坡（20°）2个不同坡度选设4块隔坡水平沟果粮复合系统标准地，苹果为红富士苹果，农作物为小麦，各样地作物品种相同，经营水平一致。在每块样地选两棵条件相当的标准木作为研究对象。在标准木所在的水平沟坎下距林带0.5倍平均树高处即坎下0.5H（坎下农田边），坎上距林带0.5倍平均树高处即坎上0.5H（坎上农田边）、坎上距林带1倍平均树高处即坎上1H处及隔坡水平沟内株间分别挖1m×1m×1m的调查样方，每个样方分5层，即0～20cm、20～40cm、40～60cm、60～80cm和80～100cm五层，每层分径级测根系参数。对每个调查样方每层的上、中、下部分别取土样带回实验室进行土壤理化性质的分析检验，确定不同土层土壤养分含量（表5-39～表5-41，李洁）。
表5-39 果农复合各标准地基本情况
表5-40 幼龄苹果土壤养分分布特征
表5-41 成龄苹果土壤养分分布特征
表5-41 成龄苹果土壤养分分布特征（续）-1
5.2 土壤入渗
5.2.1 吉县红旗林场观测点
5.2.1.1 1987年不同地类土壤入渗调查
1987年4月至10月，在山西吉县红旗林场进行了土壤入渗调查。选择了包括林地、农地和荒草地的具有一定代表性的19块标准地，其中林地13块，农地4块，荒草地2块。试验对北京林业大学水保系设计的针头式人工模拟降雨器进行了改进，测定多次不同雨强条件下的土壤入渗与土壤流失，共在19块标准地上做了61次人工降雨实验，据实验结果选择有代表性的实验绘出了土壤入渗曲线（图5-21～图5-27，各标准地基本情况见表5-4，王庆国）。
图5-21 阳坡林地（标地号为5）入渗曲线
图5-22 半阳坡林地（标地号为11）入渗曲线
图5-23 阴坡林地（标地号为12）入渗曲线
图5-24 半阴坡林地（标地号为13）入渗曲线
图5-25 半阴坡耕地（标地号为15）入渗曲线
图5-26 梯田、农地（标地号为16）入渗曲线
图5-27 半阴坡荒草地（标地号为18）入渗曲线
5.2.1.2 1989—1990年不同整地工程土壤入渗调查
1989—1990年在吉县红旗林场所辖的岳家湾小流域对不同整地工程进行了土壤入渗试验，试验采用双环入渗仪器。试验区整地工程的种类有水平梯田、水平阶、隔坡反坡梯田、鱼鳞坑和穴坑几种局部整地方法（表5-42，各标准地基本情况见表5-12，张志强）。
表5-42 不同整地工程土壤入渗
表5-42 不同整地工程土壤入渗（续）-1
5.2.2 吉县蔡家川流域观测点
5.2.2.1 2004年在吉县蔡家川流域采用人工降雨机对土壤入渗进行测定的结果见表5-43～5-52。
表5-43 不同立地条件土壤入渗
表5-43 不同立地条件土壤入渗（续）-1
表5-44 土壤机械组成对稳定入渗速率的影响
表5-45 土壤容重对土壤入渗的影响
表5-46 土壤水稳性团粒对土壤入渗的影响
表5-47 土壤初始含水量对产流时间、稳定入渗速率及平均入渗速率的影响
表5-48 土壤初始含水量对水分入渗深度的影响
表5-49 坡度对土壤入渗的影响
表5-50 坡位对土壤入渗的影响
表5-51 坡向对土壤入渗的影响
表5-52 不同地类的土壤入渗
5.3 土壤水分
5.3.1 吉县红旗林场观测点
5.3.1.1 1982年不同造林立地条件下的土壤水分观测
1982年，在吉县红旗林场对不同造林立地条件的土壤水分进行了观测。在各个初划立地类型上用人为选样的方法布置样地，选择有代表性的地段，每一类型布设2～3个样地，坡面上按上、中、下顺坡布置，梁顶、残塬及沟底在中间及两边横山脊线或合水线方向布设。样地要求土壤植被、土地利用状况均匀一致，基本无小地形变化，样地大小为5m×10m。
试验用烘干法测定土壤水分，春旱期间（4～6月）一般每隔10天测定一次，其余季节一般每隔1个月测定1次。每次测定重复两次，用土钻取土深度为1米，分别在距地表20cm、40cm、60cm、80cm、100cm处取土，钻孔水平间距要求大于50cm。盛土铝盒用1/100拉链天枰称重，烘干箱温度控制在105℃，烘至恒重（表5-53～表5-54，朱金兆）。
表5-53 样地基本情况调查
表5-53 样地基本情况调查（续）-1
表5-54 不同地类土壤水分（1982-04～1982-06）
表5-54 不同地类土壤水分（1982-04～1982-06）（续）-1
5.3.1.2 1987年不同地类土壤水分观测
1987年4月至10月，在吉县红旗林场进行了土壤水分观测。每周测定一次土壤水分含量，用烘干法测定，取土分0～10cm，10～20cm，20～40cm三层。试验选择了包括林地、农地和荒草地的具有一定代表性的19块标准地，其中林地13块，农地4块，荒草地2块（表5-55～表5-56，各标准地基本情况见表5-4，王庆国）。
表5-55 各标准地土壤水分（198704～198710）
表5-55 各标准地土壤水分（198704～198710）（续）-1
表5-56 各标准地不同坡向土壤水分动态变化（1987-04～1987-10）
5.3.1.3 1987—1989年残塬旱作梯田土壤水分观测
1987—1989年，在吉县红旗林场马莲滩残塬旱作梯田上进行了土壤水分观测。每年从4月至10月每月3次（间隔10天）分别测定所选标准地和试验地土壤含水量。测定深度为160cm，每20cm为一个测定层次。每一块标准地都按切土部位和填土部位分别进行观测，坡耕地按坡上部和坡下部进行观测，用烘干法。土壤水分测定采用土钻取土，每一测定层重复三次。
黄土残塬沟壑区耕地分布的特点是塬边、塬面多为水平梯田，沟坡多为坡耕地。由于塬面较大，且平缓，所以老梯田多为人工建筑，梯田边埂多为垂直形式，一般为1.0～1.5m高。根据当地梯田的类型，共选择了9块田面宽度不同和坡向不同的梯田和坡耕地作为标准地，进行土壤水分动态规律的定位观测（表5-57至表5-59，姚云峰）。
表5-57 标准地基本情况
表5-57 标准地基本情况（续）-1
表5-58 各标准地土壤水分含量（1988年）
表5-59 各标准地土壤垂直水分年平均值（1988年）
5.3.1.4 1989—1990年不同整地工程土壤水分观测
1989—1990年在吉县红旗林场所辖的岳家湾小流域进行了土壤水分观测。土壤水分测定采用烘干法。具体取土时间为每月的1日、11日和21日（取土时间间隔为10天），每块标准地分上、中、下三个部位各取一个重复，取土剖面分为四层0～20cm，20～40cm，40～60cm，60～80cm。取土时间为1989-04-01到1989-10-11，1990-04-01到1990-10-11。试验区整地工程的种类有水平梯田、水平阶、隔坡反坡梯田、鱼鳞坑和穴坑几种局部整地方法（表5-60～表5-61，标准地基本情况见表5-12，张志强）。
表5-60 土壤干旱季节不同整地工程土壤剖面含水率（阴坡，1990）
表5-61 土壤干旱季节不同整地工程土壤剖面含水率（阳坡，1990）
5.3.1.5 1989—1991年不同林分土壤水分观测
1989年4月至12月，1990年4月至11月，1991年4月至10月在吉县红旗林场对不同林分的土壤水分进行了观测（表5-62至表5-74，张建军）。
表5-62 观测点基本情况
表5-62 观测点基本情况（续）-1
表5-63 样地1土壤含水量
表5-64 样地24土壤含水量
表5-64 样地24土壤含水量（续）-1
表5-65 样地5土壤含水量
表5-66 样地6土壤含水量
表5-66 样地6土壤含水量（续）-1
表5-67 样地21土壤含水量
表5-68 样地23土壤含水量
表5-69 样地27土壤含水量
表5-70 样地9土壤含水量（只有1989年）
表5-71 样地33土壤含水量（只有1989年）
表5-72 样地20土壤含水量
表5-73 样地30土壤含水量
表5-74 样地40土壤含水量（只有1989年）
5.3.1.6 1998年不同林分土壤水分观测
1998年8月至10月，在吉县红旗林场的石山湾对不同林分的土壤水分进行了观测（表5-75～表5-79，魏天兴）。
表5-75 部分样地基本情况
表5-75 部分样地基本情况（续）-1
表5-76 土壤水分——石山湾（1998-08-14～1998-08-15）
表5-77 石山湾铁塔刺槐3米剖面土壤水分（1998-08-16）
表5-78 土壤水分——石山湾（1998-09-16）
表5-78 土壤水分——石山湾（1998-09-16）（续）-1
表5-79 土壤水分——石山湾（1998-10-03）
5.3.2 吉县蔡家川流域观测点
5.3.2.1 1998年有林沟与无林沟不同部位土壤水分观测
1998年在吉县蔡家川流域对有林沟和无林沟的不同部位的土壤含水量进行了调查（表5-80，魏天兴）。
表5-80 切沟土壤含水量调查（1998年）
5.3.2.2 1998—1999年不同地类土壤水分观测
1998—1999年在吉县蔡家川流域对土壤水分进行了观测。在西杨家峁南坡选择No.1，No.2，No.3，No.4进行处理，在西杨家峁西坡选择No.5，No.6，No.7进行处理。试验从4月到10月每隔10天取土一次，从各采集点用土钻在土壤的0～20cm、20～40cm、40～60cm、60～80cm、80～100cm五层取土，每土层取样本三个进行试验和分析（表5-81～表5-113，魏天兴）。
表5-81 西杨家峁样地基本情况
表5-82 蔡家川流域实验地土壤水分（1998年）
表5-83 秀家山不同林地株间、行间土壤水分调查表（1998-06-11）
表5-84 土壤水分（1998-06-20）
表5-85 土壤水分（1998-07-04）
表5-86 土壤水分（1998-07 -12）
表5-87 土壤水分（1998-07-20）
表5-88 土壤水分（1998-08-11）
表5-88 土壤水分（1998-08-11）（续）-1
表5-89 土壤水分（1998-08-26）
表5-90 土壤水分（1998-09-03）
表5-91 土壤水分（1998-09-10）
表5-92 土壤水分（1998-09-22）
表5-93 土壤水分（1998-10-01）
表5-93 土壤水分（1998-10-01）（续）-1
表5-94 土壤水分（1998-10-12）
表5-95 1999年蔡家川基地侧柏盆栽试验土壤水分
表5-96 1999年蔡家川基地刺槐盆栽试验土壤水分
表5-96 1999年蔡家川基地刺槐盆栽试验土壤水分（续）-1
表5-97 1999年蔡家川基地杏树盆栽试验土壤水分
表5-98 1999年蔡家川基地梨树盆栽试验土壤水分
表5-99 1999年秀家山东南坡侧柏林土壤水分
表5-99 1999年秀家山东南坡侧柏林土壤水分（续）-1
表5-100 1999年秀家山东坡刺槐林土壤水分
表5-101 1999年西杨家峁南坡刺槐林土壤水分
表5-102 1999年西杨家峁南坡草地土壤水分
表5-102 1999年西杨家峁南坡草地土壤水分（续）-1
表5-103 1999年西杨家峁南坡刺槐林土壤水分
表5-104 1999年西杨家峁南坡草地土壤水分
表5-105 1999年西杨家峁西坡刺槐林土壤水分
表5-106 1999年No.1标地草地土壤水分
表5-107 1999年No.2标地草地土壤水分
表5-108 1999年No.3标地草地土壤水分
表5-109 1999年No.1标地刺槐林土壤水分
表5-110 1999年No.2标地刺槐林土壤水分
表5-111 1999年No.3标地刺槐林土壤水分
表5-112 1999年No.4标地刺槐林土壤水分
表5-113 1999年梨园上南坡刺槐林土壤水分
5.3.2.3 2000年不同地类土壤水分观测
2000年在吉县蔡家川流域采用烘干称重法对不同地类的土壤水分进行了观测（表5-114～表5-115，朱清科）。
表5-114 2000年各样地基本情况
表5-115 各样地土壤含水量（2000年）
表5-115 各样地土壤含水量（2000年）（续）-1
5.3.2.4 2002年不同地类土壤水分观测
2002年在吉县蔡家川流域采用烘干称重法对不同地类的土壤水分进行了观测（表5-116～表5-117，朱清科）。
表5-116 2002年样地基本情况
表5-117 2002年各样地土壤含水量
表5-117 2002年各样地土壤含水量（续）-1
表5-117 2002年各样地土壤含水量（续）-2
表5-117 2002年各样地土壤含水量（续）-3
表5-117 2002年各样地土壤含水量（续）-4
5.3.2.5 2003年不同地类土壤水分观测
2003年在吉县蔡家川流域采用烘干称重法对不同地类的土壤水分进行了观测（表5-118～表5-119，朱清科）。
表5-118 2003年样地基本情况
表5-119 2003年各样地土壤含水量
表5-119 2003年各样地土壤含水量（续）-1
表5-119 2003年各样地土壤含水量（续）-2
表5-119 2003年各样地土壤含水量（续）-3
5.3.2.6 2004年不同地类土壤水分观测
2004年在吉县蔡家川流域采用烘干称重法对不同地类的土壤水分进行了观测（表5-120至表5-121，朱清科）。
表5-120 2004年各样地基本情况
表5-120 2004年各样地基本情况（续）-1
表5-121 2004年各标地土壤含水量
表5-121 2004年各标地土壤含水量（续）-1
5.3.2.7 2005—2006年不同地类土壤水分观测
2005—2006年，在吉县蔡家川流域对不同地类的土壤水分进行了观测。试验用TDR（TR1ME-FM）测定土壤水分（表5-122～表5-124，毕华兴）。
表5-122 各标地基本情况
表5-123 吉县各标地土壤水分含量（2005年）
表5-123 吉县各标地土壤水分含量（2005年）（续）-1
表5-123 吉县各标地土壤水分含量（2005年）（续）-2
表5-123 吉县各标地土壤水分含量（2005年）（续）-3
表5-123 吉县各标地土壤水分含量（2005年）（续）-4
表5-123 吉县各标地土壤水分含量（2005年）（续）-5
表5-123 吉县各标地土壤水分含量（2005年）（续）-6
表5-123 吉县各标地土壤水分含量（2005年）（续）-7
表5-123 吉县各标地土壤水分含量（2005年）（续）-8
表5-123 吉县各标地土壤水分含量（2005年）（续）-9
表5-124 吉县各标地土壤水分含量（2006年）
表5-124 吉县各标地土壤水分含量（2006年）（续）-1
表5-124 吉县各标地土壤水分含量（2006年）（续）-2
表5-124 吉县各标地土壤水分含量（2006年）（续）-3
表5-124 吉县各标地土壤水分含量（2006年）（续）-4
表5-124 吉县各标地土壤水分含量（2006年）（续）-5
表5-124 吉县各标地土壤水分含量（2006年）（续）-6
表5-124 吉县各标地土壤水分含量（2006年）（续）-7
表5-124 吉县各标地土壤水分含量（2006年）（续）-8
表5-124 吉县各标地土壤水分含量（2006年）（续）-9
表5-124 吉县各标地土壤水分含量（2006年）（续）-10
表5-124 吉县各标地土壤水分含量（2006年）（续）-11
表5-124 吉县各标地土壤水分含量（2006年）（续）-12
5.3.3 吉县东城观测点
（1）2006年不同果农复合类型土壤水分观测2006年在吉县东城对不同果农复合系统的土壤水分进行了调查。在黄土坡面以幼年期（4年生）与成年期（9年生）两个不同林龄和缓坡（10°）与陡坡（20°）2个不同坡度选设4块隔坡水平沟果粮复合系统标准地，苹果为红富士苹果，农作物为小麦，各样地作物品种相同，经营水平一致。在每块样地选两课条件相当的标准木作为研究对象。在标准木所在的水平沟坎下距林带0.5倍平均树高处即砍下0.5H（砍下农田边），坎上距林带0.5倍平均树高处即坎上0.5H（坎上农田边）、坎上距林带1倍平均树高处即坎上1H处及隔坡水平沟内株间分别挖1m×1m×1m的调查样方，每个样方分5层，即0～20cm、20～40cm、40～60cm、60～80cm和80～100cm五层，每层分径级测根系参数。同时，在每个调查样方每层的上、中、下部分别取土样，然后均匀混合，用烘干称重法计算各层土壤的含水量，最后对两棵标准木的各层、各剖面的土壤含水量求平均值，代表该复合类型的土壤水分分布特征（表5-125，果农复合标准地基本情况同表5-39，李洁）。
表5-125 各果农复合系统果农界面土壤水分
第六章 水分监测数据
6.1 自然降雨条件下林冠截留
1988—1990年5月至10月在红旗林场马连滩作业区内采用林内集雨槽法测定了油松林、刺槐林、油松+刺槐混交林、虎榛子灌木林和沙棘灌木林等5种林分类型的林内降雨量（表6-1，表6-2，张建军等）。
表6-1 林内降雨观测样地基本情况表
表6-2 1988—1990年5月至10月各观测样地林内降水量与林冠平均截留量表
6.2 枯落物截留降水
6.2.1 自然降雨条件下林内枯落物截留降雨量测定
1992—1994年5～10月在红旗林场马连滩作业区内采用林内枯落物截留槽法测定了油松林、刺槐林、虎榛子灌木林和沙棘灌木林等4种林分类型的林内枯落物截留降水量（表6-3至表6-7，魏天兴等）。
表6-3 自然降雨条件下林内枯落物截留降雨观测样地基本情况表
表6-4 1992—1994年不同雨量级的枯落物平均截留量和截留率
表6-5 1992年枯落物截留率月变化及年截留量表
表6-6 1993年枯枝落叶物截留率月变化及年截留量表
表6-7 1994年枯枝落叶物截留率月变化及年截留量表
6.2.2 枯落物最大持水量
枯落物最大持水量采用浸泡法测定（表6-8）。
表6-8 不同地类枯落物厚度和枯落物最大持水量测定表
6.3 土壤入渗
人工降雨条件下土壤入渗
2001年在红旗林场马连滩作业区采用人工降雨器测定了不同密度的油松、刺槐林地土壤入渗 （表6-9、表6-10，张建军等）。
表6-9 不同密度的油松、刺槐林地基本情况表
表6-10 人工降雨条件下不同密度的油松、刺槐林地土壤入渗测定表
6.4 产流产沙
6.4.1 红旗林场作业区降雨
1988—1999年在红旗林场马连滩作业区采用自记雨量计测定的降雨量数据（表6-11，表6-12，魏天兴等）。
表6-11 吉县1988—1999年降雨量和侵蚀性降雨量数据
表6-12 吉县1988—1998年月平均降雨量及各级降雨量平均值
6.4.2 人工降雨条件下不同林地的产流产沙
1989年在红旗林场马连滩作业区采用人工降雨器测定了不同林地的产流产沙（表6-8，表6-13，余新晓等）。
表6-13 人工降雨条件下不同林地产流产沙表
6.4.3 人工降雨条件下不同密度林分产流产沙
2001年在红旗林场马连滩作业区采用人工降雨器测定了不同密度的油松、刺槐林地产流产沙（表6-9，表6-14，张建军等）。
表6-14 人工降雨条件下不同密度林分的产流产沙表
6.4.4 自然降雨条件下不同林地的坡面径流观测
1988年在红旗林场马连滩作业区采用坡面径流小区测定了不同林地的坡面径流过程（表6-15，图6-1，贺康宁等）。
表6-15 不同林地坡面径流泥沙观测场基本情况表
图6-1 1988-08-14不同林地坡面径流泥沙观测场降水过程、径流累积过程曲线
6.4.5 不同林分场降雨产流、产沙
1993年在红旗林场马连滩作业区采用坡面径流小区测定了的不同林分的场降雨条件下的产流、产沙（表6-16至表6-18，张建军等）。
表6-16 不同林分径流小区基本情况
表6-17 1993年不同林分场降雨产流统计表
表6-18 1993年不同林分场降雨产沙统计表
6.5 小流域降雨径流
6.5.1 马连滩作业区
（1） 小流域降雨量及洪水径流数据
1988—1989年在红旗林场马连滩作业区采用三角形量水槽测定了小流域的径流（表6-19至表6-21，张建军等）。
表6-19 红旗林场小流域基本情况表
表6-20 1988—1989年红旗林场小流域降雨量及洪水径流数据表
表6-21 1988—1989年红旗林场小流域降雨量及洪水径流数据表
6.5.2 蔡家川流域
（1） 蔡家川小流域场暴雨径流深
1994—1995年在蔡家川采用量水堰法测定的小流域场暴雨径流深（表6-22至表6-24，毕华兴等）。
表6-22 1994年小流域基本情况表
表6-23 1994年小流域场暴雨径流深结果表
表6-24 1995年小流域场暴雨径流深结果表
（2） 不同森林覆盖率的径流观测
2001—2002年在蔡家川采用量水堰测定了不同森林覆盖率的径流量（表6-25，表6-26，张晓明等）。
表6-25 2001年不同森林覆盖率的径流观测结果表
表6-26 2002年不同森林覆盖率的径流观测结果表
（3） 蔡家川小流域雨季径流量汇总
2004—2006年在蔡家川小流域采用量水堰法测定的径流量汇总表（表6-27，表6-28，张建军等）。
表6-27 2004年蔡家川小流域基本情况调查表
表6-28 2004—2006年蔡家川小流域雨季径流量汇总表
（4） 蔡家川小流域场降雨径流数据
2004—2006年在蔡家川小流域采用量水堰法测定的场降雨径流数据（表6-29至表6-31，张建军等）。
表6-29 2004年蔡家川小流域场降雨径流数据表
表6-29 2004年蔡家川小流域场降雨径流数据表（续）-1
表6-30 2005年蔡家川小流域场降雨径流数据表
表6-30 2005年蔡家川小流域场降雨径流数据表（续）-1
表6-31 2006年蔡家川小流域场降雨径流数据表
表6-31 2006年蔡家川小流域场降雨径流数据表（续）-1
表6-31 2006年蔡家川小流域场降雨径流数据表（续）-2
（5） 蔡家川小流域逐日降雨径流数据
2004—2006年在蔡家川小流域采用量水堰法测定的逐日降雨径流数据（表6-32至表6-34，张建军等）。
表6-32 2004年蔡家川小流域逐日降雨径流数据表
表6-32 2004年蔡家川小流域逐日降雨径流数据表（续）-1
表6-32 2004年蔡家川小流域逐日降雨径流数据表（续）-2
表6-32 2004年蔡家川小流域逐日降雨径流数据表（续）-3
表6-33 2005年蔡家川小流域逐日降雨径流数据表
表6-33 2005年蔡家川小流域逐日降雨径流数据表（续）-1
表6-33 2005年蔡家川小流域逐日降雨径流数据表（续）-2
表6-33 2005年蔡家川小流域逐日降雨径流数据表（续）-3
表6-34 2006年蔡家川小流域逐日降雨径流数据表
表6-34 2006年蔡家川小流域逐日降雨径流数据表（续）-1
表6-34 2006年蔡家川小流域逐日降雨径流数据表（续）-2
表6-34 2006年蔡家川小流域逐日降雨径流数据表（续）-3
表6-34 2006年蔡家川小流域逐日降雨径流数据表（续）-4
表6-34 2006年蔡家川小流域逐日降雨径流数据表（续）-5
6.6 水质
6.6.1 清水河流域
河流单项水质指标测定
1987-07-01和1987-07-09在曹井、马家河、吉县小流域进行水质测定。曹井、马家河是清水河流域的两条支流，吉县是清水河流域的主流。1日的测验是在前期降水少的条件下进行的，9日的测验是在降雨条件下进行的（表6-35，表6-36，吴斌等）。
表6-35 河流单项水质指标测定值
表6-36 河流单项水质指标测定值
6.6.2 马连滩作业区
（1） 不同土地利用类型的流域洪水径流的水质测定
1989-07-23在暴雨条件下对面积较大的庙沟I和木家岭I流域的径流水质进行了测定（表6-19，表6-37，表6-38，吴斌等）。
表6-37 天然降雨及小流域单项水质指标测定值
表6-38 小流域单项水质指标比较
（2） 林内降雨水质效应1989年在同一场自然降雨的前后两个时段内对不同林木类型的林内降雨水质进行了测定。降雨Ⅰ指这场降雨的前时段，降雨Ⅱ即为后时段（表6-39，表6-40，吴斌等）。
表6-39 林内穿透雨水水质单项指标测定值
表6-40 林内穿透雨水水质单项指标测定值
6.6.3 蔡家川流域
不同土地利用类型的径流小区的径流水质测定
1989年对不同土地利用类型的径流小区的径流水质进行了测定（表6-41，表6-42，吴斌等）。
表6-41 天然降雨及小区径流单项水质指标测定值
表6-42 天然降雨及小区径流单项水质指标测定值