河北坝上植被恢复措施对土壤性质的影响

从土壤理化性质变化的角度探讨了不同植被恢复措施对当地土壤环境的影响。在河北坝上康保县选取了退耕还林还草、草地围栏封育、草地植树造林等15组样地,对每组样地进行了土样采集分析。结果表明:不同植被恢复措施均能不同程度地改善土壤性质。植被恢复区土壤团聚体稳定性增强,土壤孔隙增多,土壤容重减小;过度放牧则使土壤更加紧实;较高覆盖度荒地和草地能减少地表蒸发,使土壤含水量增加,乔木本身需水量大,发达的表层土壤根系会降低土壤水分;较高植被覆盖度能有效减弱土壤风蚀,但乔木林下植被稀疏、地表裸露和灌木林带间距过宽则会加剧风蚀。在不考虑施肥影响的情况下,植被恢复能不同程度增加土壤有机质、全N和全P含量,且对0—10cm土壤层的增加效果大于10—20cm土壤层;耕地由于施肥的影响,退耕后的区域土壤全N和全P含量有所下降。研究表明,对于改善土壤环境,退耕还荒草地、草地围栏封育是当地相对较好的植被恢复措施;灌木林地由于是当地物种,应该多加栽培,但需调整结构,也可结合乔木林种植,增大林下植被盖度,增强防风保土效果。     

沙尘暴期间和田地区主要地表类型土壤风蚀量研究

为明确和田地区沙尘来源,本试验于2004年对和田主要地表类型起尘量进行了测定。结果表明：①不同地表类型的输沙量从大到小总趋势为：弃耕地、荒漠与农区过渡带、沙漠边缘活动沙丘输沙量最多,乡村道路次之,而覆膜棉田与苜蓿地输沙量较少;②从塔克拉玛干沙漠到各地表类型,随着与沙漠间距扩大,输沙量满足于指数曲线形势下降,到400 m处输沙量已从原来的30 g/cm^2下降到1 g/cm^2,400 m之后各地表类型输沙量变化不大;③在有植被覆盖条件下,覆膜棉田和苜蓿地上风口处输沙量多于下风口,随着采样器高度增加输沙量呈增加趋势;而弃耕地、荒漠与农区过渡带、乡村道路和沙漠边缘活动沙丘在近地表20 cm处输沙量较大,随高度增加而减少。弃耕地、荒漠与农区过渡带、活动沙丘以及乡村道路的风蚀危害程度严重是和田地区沙尘天气的主要尘源。建议通过恢复弃耕地;有计划的对荒漠与农区过渡带采取保护和封育措施,保护天然沙生植被,禁止放牧及合理开垦;在农田扩大冬小麦、多年生牧草等冬春绿色覆盖作物种植,实行保护性耕作制;对乡村道路实现硬化等措施来减少土壤风蚀及沙尘暴的危害。     

不同草地建植模式对荒坡地土壤风蚀及理化性质的影响

荒坡地土壤贫瘠、植被稀疏,冬春季风蚀沙化严重,试验在密云水库库区荒坡地构建不同生态草地建植模式,研究草地建植对土壤理化性质改善作用和土壤风蚀防治效果,结果表明,生态草地建植当年地上生物量达2 246.9kg/hm2以上,越年后明显增加,可达5 941.6kg/hm2;生态草地建植可使荒坡地地表粗糙度增加1.7～14.5倍,土壤风蚀减少44.9%～75.1%,其中,草地雀麦+扁穗冰草建植模式地表粗糙度增加效果最佳,且不同建植模式土壤风蚀防治效果顺序为草地雀麦+扁穗冰草建植模式>草地雀麦+老芒麦建植模式>披碱草建植模式>草地雀麦+草木樨草建植模式>草地雀麦建植模式;同时,荒坡地生态草地建植可以降低土壤容重,增加总孔隙度,改善土壤物理性质,其中,草地雀麦+老芒麦草地建植1a,可使土壤容重降低8.7%,总孔隙度增加16.1%,荒坡地草地建植还可增加土壤有机质,降低土壤pH值,提高速效氮含量,草地雀麦+老芒麦建植模式与草地雀麦建植模式构建1a,土壤速效氮增加75.4%～79.1%。     

杞麓湖流域生态安全性及在各因子中的变化特征

以杞麓湖流域主要生态环境问题为出发点,利用综合指数法、熵值法和GIS技术,选取坡度、海拔、植被覆盖度、土地覆盖类型、距水体距离、距其他建设用地距离、距居民点距离、距道路距离8个生态安全评价指标,对流域生态安全进行了评价,并分析了各单因子对生态安全影响的空间变化特征与形成机理。结果表明:（1）杞麓湖流域平均生态安全指数为2.59,生态安全以较低安全为主,占流域总面积的36.33%,中度安全和不安全次之,分别占流域总面积的23.36%和22.53%,高度安全面积最少,仅占17.77%。较低安全区主要分布在西北部、东南部和西南部,应加强对这些地区的生态保护建设;（2）通过对流域生态安全性及在各因子中的变化特征研究,表明在坡度较小和海拔较低区域以较低安全为主;有林地主要以高度安全为主,建设用地区不安全面积比例最大;距其他建设用地距离、距居民点距离和距道路距离越近生态不安全区面积越大,生态安全性越低;（3）流域生态安全性受多种因素综合影响,各因子间存在相互促进与相互抑制关系,植被覆盖度、土地覆盖类型、距其他建设用地距离、距居民点距离和距离道路远近因子对流域生态安全性有较大影响。     

西北干旱荒漠区典型露天煤矿不同下垫面风沙流特征

为揭示西北干旱荒漠区露天煤矿风蚀特征，选取该区域内具备代表性的典型露天矿区，对其不同场地下垫面进行分析，通过野外实地监测，分析了矿区不同下垫面风沙流特征。研究结果显示：随高度增加，块石植被低覆盖干燥（RLd）下垫面风沙流输沙量垂向特征表现为先依次递减后增加，其余下垫面则总体表现为随高度增加而减少；0.2 m为风沙流的主要输移层，砾石覆盖度、植被覆盖度与地表湿润度的增加，会有效降低风沙流水平通量。近地表土壤结构受大型机械循环作业活动变的疏松、风蚀物质粒径减小，同时因自身地表干燥，研究区近地表土壤风蚀可蚀性增加；水平通量在风季时期因人为干扰作用，沙尘加快了运移。在车工机械的影响下，矿内生产活跃区下垫面风沙流空间结构特征较其他下垫面出现向高层偏移的现象，主要开采区域风蚀程度严重，且人为干扰程度越强，偏移现象越明显。矿区周边沙地下垫面水平通量较大，地表可风蚀性质较强，受研究区盛行风及人为采矿导致地表凹陷等因素影响，该区域是矿区大粒径风蚀物质的主要来源地。因地表湿润度与植被覆盖度的增加，部分下垫面风沙流结构最优关系式为指数函数的形式，表现为随高度增加输沙量变化较急剧，其余下垫面风沙流结构最优关系式函数类型为幂函数。矿内主要开采活跃区下垫面的输移物质主要为极细粉沙，且主要粒径组风蚀物影响范围超过1.5 m，是造成露天矿区能见度下降的主要原因。研究成果可为西北干旱荒漠区露天矿区沙害防治提供理论依据和科技支撑。     

植被对土壤风蚀影响的风洞实验研究

利用风洞模拟实验,系统研究了植被覆盖对土壤风蚀的影响。结果表明,临界侵蚀风速与植被盖度之间、风速与土壤风蚀发生的临界植被盖度之间均为非线性正相关关系;植被盖度与空气动力学粗糙度、摩阻速率之间具有良好的相关性;植被覆盖条件下空气动力学粗糙度和摩阻速率的增大对土壤风蚀具有显著的影响。     

西北风蚀区植被覆盖对土壤风蚀动态的影响

以甘肃酒泉地区种植1~4年的甘草(Glycyrrhiza uralensis Fiach)耕地和裸地(CK)为研究对象,通过测定其地表粗糙度、土壤含水率、风蚀量、地上生物量等指标,探索甘草植被对地表风蚀的影响,以及抗风蚀的内在机理。结果表明:在整个风蚀季节,样地风蚀表现为:秋末冬初风蚀较大、冬季较小,春季又增强的"U"型曲线模式;随着生长年限的增加,甘草地上生物量显著提高,甘草地表粗糙度和表层(0-5cm)土壤含水率分别比裸地提高12~55倍和27%~148%,而其土壤风蚀量较裸地下降10%~78%。甘草植被减少土壤风蚀主要通过甘草地上枯枝落叶覆盖地表,造成地表粗糙度和表层土壤含水率增大,相应地减弱了风对地表的直接吹蚀,提高了地表砂粒的起动风速,从而使得种植甘草耕地的抗风蚀能力显著提高。     

荒漠草原植物多样性分布格局对微地形尺度环境变化的响应

采用地统计学方法,以荒漠草原自由放牧草地3种典型"覆沙—侵蚀"微地形地貌为对象,研究不同微地形地貌区域草地植物多样性分布格局对土壤养分、地表枯落物和羊粪量、地表微高程等环境因子的响应。结果表明:微地形坡面面积比例70%,地表微高程变化属中等变异强度(CV1),表层土壤粗沙粒含量为80%,植被盖度为20%时,地表枯落物、土壤全磷和全氮、地表微高程深刻影响着植物多样性空间异质性分布格局。微地形坡面面积比例为50%,地表微高程变化属强度变异(CV1),表层土壤粗沙粒含量为70%,植被盖度40%时,土壤全磷、地表微高程显著影响植物多样性分布格局特征。荒漠草原风蚀作用形成的"覆沙—侵蚀"微地形地貌引起各非生物要素在空间上的重新分配作用,显著影响植物群落多样性的空间异质性特征。不同微地形地貌特征约束条件下,植物多样性分布格局是各非生物要素共同作用的结果,但对不同环境要素的响应程度存在较大差异,这种差异性很可能与放牧干扰强度存在密切相关性。     

北京市保护性耕作防治土壤风蚀的效果研究

对北京市昌平区耕地少耕、残茬覆盖防治风蚀效果的试验研究结果表明:与传统的秋翻耕地相比,少耕、残茬覆盖能够减小农田土壤风蚀量,尤其对减小18m/s以上大风侵蚀效果显著。秋翻地风蚀量是留茬地风蚀量的几倍甚至几十倍,残茬量对风蚀量的影响有一临界值,当地表覆盖的残茬量达到这个数值时风蚀量即明显减小。土壤中大粒径团聚体含量的增加能够减小风蚀量。我国北方雨水量较少的地区,降雨后形成地表结皮,如果结皮后长时间不再降雨导致地表干燥和土块少,反而会使风蚀量增大。土壤含水率和地表残茬覆盖共同影响着土壤的风蚀量。     

风沙土开垦中的风蚀研究

针对以往对土壤风蚀与土地开垦的关系缺乏定量研究，本文以野外实地采集的风沙土样为实验材料，对土地开垦过程中影响风蚀的两个主要因素－地表破坏与植被破坏分别进行风洞实验，结果表明，土壤风蚀率随地表破坏率的增大呈二次幂函数增加；随植被盖度的减少呈指数增加。综合地表破坏及植被盖度对土壤风蚀的影响，最后得出，土壤风蚀率随土地开垦率的增大呈指数增大。在此基础上提出了风沙土开垦中，有效地防止土壤风蚀需要掌握的临界     

干枯植被覆盖对公路沿线地表风沙流结构的影响

[目的] 以内蒙古S105草原公路沿线地表为研究对象,探讨挟沙风作用下干枯植被覆盖度对风沙流结构的影响,旨在为防治公路两侧土壤风蚀提供理论参考依据。[方法] 采用风洞模拟试验,在0%,20%,40%和50%覆盖度水平下测定输沙率。[结果] 在挟沙风作用下,输沙率随干枯植被覆盖度的增大而递减,最大输沙率点的高度层不断上升。覆盖度为0%时,输沙率随高度的增加呈指数函数规律降低;覆盖度为20%,40%和50%时,输沙率随高度的增加呈递减→递增→递减→趋于平缓的变化规律;在85 mm高度以下符合多项式函数关系,85 mm高度以上符合指数函数关系。随覆盖度的增大总输沙量递减,最大抗风蚀效率达65.73%。[结论] 干枯植被覆盖显著影响地表风沙流结构,可削弱挟沙风侵蚀力,是抑制公路沿线地表土壤风蚀沙化的有效措施。     

半干旱草原潜在土壤风力侵蚀空间格局研究

中国绝大多数的干旱半干旱地区遭受着严重的风力侵蚀。风蚀可导致土壤流失、肥力下降,最终导致土地荒漠化。半干旱草原区的荒漠化问题日益突出,由此带来的沙尘暴等灾害天气增多,给人们的生产生活带来诸多不便。从影响土壤风力侵蚀的风速、干燥度、植被盖度、地形起伏度、土壤可蚀性以及放牧压力6个方面出发,借助GIS技术,通过主成分分析研究半干旱草原区达茂旗土壤风力侵蚀的空间分布格局。结果表明:达茂旗潜在土壤风力侵蚀指数由南向北呈高—低—高趋势。达茂旗北部地区土壤风蚀主要受风速、干燥度和植被指数影响;中部地区风力侵蚀主要受地形起伏度的影响,地形起伏对风的消减作用增强,使得风力降低,加之该地区土壤可蚀性和干燥度相对较低,风力侵蚀指数低;南部土壤风力侵蚀主要受放牧压力影响,春季正是牧草返青季节,植被盖度低,且牲畜密度相对较大,放牧对草场的压力大,土壤风力侵蚀严重。风力侵蚀各影响因子的时空异质性是导致半干旱草原风力侵蚀空间异质性的主要原因。干旱草原风力侵蚀空间异质性的主要影响因素是风速、干燥度和植被指数,其次受地形和土壤可蚀性的影响,而放牧压力是半干旱草原区土壤风力侵蚀的主要人为因素之一。     

Wind tunnel test and Cs tracing study on wind erosion of several soils in Tibet

The soils of alpine meadows and alpine grassland steppes, aeolian soils, coarse-grained soils, and farm soils cultivated from alpine grasslands in Tibet are typical soils that are suffering from different degrees of soil erosion by wind. Based on field investigations, wind tunnel experiments, and a ¹³⁷Cs trace study, this work tested the erodibility of these soils by wind, simulated the protective functions of natural vegetation and the accelerative effects of damage by livestock, woodcutting, and cultivation on erosion, and estimated erosion rates from 1963 to 2001. The results indicated that alpine meadows have the strongest resistance to wind erosion, and that undamaged alpine meadow soils generally sustain only weak or no wind erosion. Alpine grassland steppes with good vegetation cover and little damage by humans exhibit good resistance to wind erosion and suffered from only slight erosion. However, soil erodibility increased remarkably in response to serious disturbance by livestock and woodcutting; wind erosion reached 33.03 t ha⁻¹ year⁻¹. The erodibility of semi-stabilized aeolian soil and mobile aeolian soil was highest, at 52.17 and 56.4 t ha⁻¹ year⁻¹, respectively. The mean erosion rates of coarse-grained soil with various levels of vegetation coverage and of farm soil were intermediate, at 45.85 and 51.33 t ha⁻¹ year⁻¹, respectively. Restricting livestock, woodcutting, and excessive grassland cultivation are the keys to controlling wind erosion in Tibet. In agricultural regions, taking protective cultivation and management to enhance surface roughness is a useful way to control wind erosion.     

The vegetation cover dynamics (1982–2006) in different erosion regions of the Yellow River Basin,China

Vegetation significantly influences human health in the Yellow River basin and the plant cover is vulnerable to people. Typical types of erosion in the Yellow River basin include that caused by water, wind and freeze–thaw. In this paper, vegetation cover change from 1982 to 2006 was studied for a number of different erosion regions. The Global Inventory Monitoring and Modeling Studies Normalized Difference Vegetation Index (GIMMS NDVI) data were employed, while climatic data were also used for analysis of other influencing factors. It was shown that: (1) generally the vegetation cover in different erosion regions displayed similar increasing trends; (2) spatially the vegetation cover was highest in the water erosion region, the second highest was in the freeze–thaw region and the lowest in the wind erosion region; and (3) vegetation cover in the Yellow River basin is influenced by climate factors, especially by temperature. In water erosion regions, the temporal change of vegetation cover seemed complicated by comprehensive climatic and human influences. In wind erosion regions, the vegetation cover had close relations to precipitation. In freeze–thaw erosion regions, the vegetation cover was primarily altered by temperature. In all the three erosion regions, significant change of the vegetation cover occurred from 2000 just after the ‘Grain for Green’ (GFG) programme was implemented throughout China. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

内蒙古希拉穆仁草原风蚀水平观测研究

近年来,草原由于遭受不合理利用而严重退化、沙化,风蚀愈加严重。采用集沙仪和移动式风洞模拟相结合的方法,对位于阴山北麓中部的希拉穆仁草原风蚀特征进行了连续6 a的观测研究。结果表明:(1)植被是控制风蚀的决定性因素,并且植被高度对风蚀的抑制作用强于植被盖度。(2)研究区风蚀模数在围封初期很高,达到1313.7 t/(km²·a),随着植被的改善,草原风蚀逐年下降。(3)风蚀物以细沙粒为主,含量占60%以上。该地区每风蚀1000 kg土壤,同时就损失15 kg有机质,227 g速效氮,262 g速效磷和120 g速效钾,肥力损失量惊人。保护基本草原,恢复退化草地,是防治草地风蚀的最根本途径。     

西汉水流域典型林草地侵蚀特征分析

为了说明西汉水流域典型林草地的侵蚀特征,为农业工程和流域治理提供依据,采用137Cs土壤侵蚀核素示踪技术,按野外采样、核素检测、模型计算三步开展研究。结果表明,6个本底区域的137Cs面积活度为1 600～2 402 Bq/m2,平均值为2 022 Bq/m2;本底区域和未扰动的林草地,剖面核素活度随深度呈指数递减分布;采样荒草地为轻度侵蚀,林地为沉积或无明显流失,退耕还林用地为中度侵蚀;侵蚀强度：林草地＜荒草地＜退耕还林用地;对于同坡面的不同坡位,侵蚀强度：坡面上部＞中部＞下部;植被发育程度影响侵蚀量的大小,对于同一土地利用类型,通常植被覆盖度越高,侵蚀速率越小,反之侵蚀速率越大。     

黄河源区高寒退化草地鼠丘对土壤风蚀作用的影响

为阐明高寒草地鼠丘土壤风蚀特征和规律,以青海省河南县退化草地区域内的鼠丘为研究对象,采用野外人工模拟风力侵蚀试验方法,对不同风速条件下鼠丘大小、形状、土壤含水量及含根量对土壤风蚀作用的影响进行了研究。结果表明:高寒草地鼠丘土壤的风蚀量随着风速的增加而增加,风速从6 m/s逐步增加到12 m/s时,鼠丘土壤流失量增加1.22～1.79倍,且土壤流失量与风速和鼠丘大小呈正比。同等条件下,鼠丘形状不同时其土壤风蚀量也不同,3种类型的鼠丘土壤风蚀量的大小依次为半球型>凸凹型>平缓型,其中半球型鼠丘土壤流失量比凸凹型和平缓型鼠丘分别增加了35.5%,92.6%,且侵蚀前5 min是土壤风蚀速率最敏感的时期。土壤流失量随植被根系和土壤含水量的增加而减小,说明鼠丘内的植被根系以及土壤含水量对土壤风蚀量具有抑制作用,是鼠丘土壤风蚀的重要抗蚀因子。     

黑龙江省西部风蚀荒漠化特性与防治技术

通过对黑龙江省西部风蚀荒漠化特性的研究,得出在粗糙度(Z0)为0.41cm,0-5cm土壤含水量为3.76%条件下,距地面2m和0.5m的起沙风速分别为6.04m/s和4.69m/s。地表植被盖度与风蚀强度呈负相关关系,盖度越大,风蚀强度越小。在防治技术研究中,轻度风蚀采取植物措施与栽培措施相结合的办法;中度风蚀区采用复合式沙障治理流动式沙丘,网格沙障治理固定沙丘的防治技术研究;重度风蚀区则根据不同类型不同荒漠化程度,采取"前挡后拉",行列式沙障等防治技术,防治效果明显。     

天然灌草植被防治土壤风蚀机理

通过对毛乌素沙地不同下垫面上风速、地表粗糙度、临界起沙风速、风沙流结构的观测,发现植被覆盖可以有效防止地表风蚀。植被盖度为40％的固定沙地近地表0．2m高度平均风速比流动沙地降低43％,侵蚀风的持续时数降低85％,临界起沙风速提高70％,地表粗糙度提高180倍;当风沙流速度相同时,20％覆盖度的半同定沙地较流动沙地可平均降低输沙62．33％;而植被盖度为40％的同定沙地较流动沙地可平均降低输沙93．07％。实验证明,单株植物同样可以降低风速。疏透结构和透风结构的单株沙蒿分别可以使植株后0．5m高度的风速较植株前方平沙地同高度的风速下降59．4％和19．8％。     

东北黑土区农田土壤风蚀的影响因素及其数量关系

为明确东北黑土区农田土壤风蚀的主要影响因素,通过室内模拟试验,对比分析了黑土在不同风速(5~14m/s)、土壤含水量(2%~11%)以及秸秆覆盖率(0~80%)下的风蚀速率差异,进而分析了风蚀速率与各因素之间的数量关系。结果表明,黑土起沙风速略大于5m/s,其风蚀速率随风速增大呈指数增加,风速14m/s(含水量2%)时的风蚀速率比8m/s时增加了11.6~42.7倍。黑土风蚀速率随土壤含水量升高呈先增加后降低趋势;在土壤含水量小于5%时随含水量升高而逐渐增加,至含水量5%时达到峰值并逐渐降低,至含水量11%时接近零。秸秆覆盖显著降低了黑土风蚀速率,二者成近似指数函数关系;秸秆覆盖率20%(含水量2%)时的风蚀速率比无覆盖减少了72.6%~92.3%,但秸秆覆盖率由20%增加至80%(含水量2%)后风蚀速率仅降低了0.02~1.20g/(m2·s),幅度有限。研究表明,风速、土壤含水量以及秸秆覆盖率均可显著影响东北黑土区农田土壤风蚀速率,其权重依次为风速土壤含水量秸秆覆盖率。