黄土丘陵沟壑区抵抗土壤侵蚀的植物群落结构特征

黄土丘陵沟壑区水土流失严重,植被是防治水土流失的最有效和最根本措施。植物群落在垂直方向上由不同植被层组成,不同层具有不同的水土保持作用。因此,恢复具有合理结构与有效盖度的植被是控制该区水土流失、改善生态环境的根本途径。鉴于此,采用结构化植被因子指数(Cs)分析了不同群落的结构特征,并结合不同群落土壤侵蚀量的实测数据,探明了能够抵抗土壤侵蚀的群落结构特征。研究结果表明:不同水文年群落能有效抵抗土壤侵蚀的Cs值有明显差异,暴雨年份植物群落有效减少土壤侵蚀所需的Cs值较高。演替早期群落及人工林群落未表现出较强的减蚀能力,当Cs分别大于20%和30%左右,且草本层和枯落层盖度较大时,土壤侵蚀强度小于2 500t/(km~2·a),为轻度侵蚀。演替中、后期群落及自然乔、灌群落Cs分别大于30%和36%,且近地面的灌木、草本层及贴地面的枯落层中至少有一层盖度较大时,可有效减少土壤侵蚀,尤其在暴雨年份,禾本科植物群落及自然乔、灌群落能有效控制土壤侵蚀。当Cs分别大于38%和30%~40%,且近地面至少有一层盖度较大时,土壤侵蚀强度小于黄土高原地区允许土壤流失量[1 000t/(km~2·a)]。     

元谋干热河谷优势乡土草群落水土保持效益研究

通过在金沙江元谋干热河谷不同坡度径流小区内人工构建优势乡土草群落,研究了自然降雨对不同坡度径流小区产流量和泥沙量的影响。结果表明:不同径流小区产流量和土壤侵蚀模数与降雨量呈正相关,与植被盖度呈负相关;种植处理与对照CK差异显著,且小区坡度越大越显著;降雨利用率随坡度增加而减少,而且乡土草植被群落盖度越大小区降雨利用率越高。通过构建乡土草群落能有效地降低水土流失,增加降雨利用率,且随着坡度增大,水土流失治理效果越明显。     

黄土丘陵区典型植被枯落物持水性能空间变化特征

为探讨黄土高原退耕还林还草后植被枯落物层的水土保持和水源涵养功能,在黄土丘陵区以多年平均降雨量梯度为样线,从南到北依次选择了7个调查点,研究了黄土丘陵区典型乔木、灌木和草本群落枯落物蓄积量、持水量、吸水速率和有效拦蓄量变化情况。结果表明:(1)各植物群落枯落物蓄积量从南到北逐渐减少,且乔木(440.54~840.07g/m2)灌木(105.94~217.88g/m2)草本(12.23~67.64g/m2);(2)从南到北,乔木、灌木和草本枯落物最大持水量分别从3 151.09g/m2,557.13g/m2和152.62g/m2减小到1 710.88g/m2,290.34g/m2和44.31g/m2;而乔木、草本和灌木的最大吸湿比分别为4.57,4.49和3.75,受植被物种的影响枯落物最大吸湿比无显著的空间变化特征;(3)不同植被枯落物吸水速率随时间的变化过程比较相似,在0~0.25h内吸水速率最大,0.25~0.5h迅速降低,6h后变化较小,乔木和灌木枯落物持水量6h后基本达到最大持水量,草本群落12h后达到最大值,24h时各群落枯落物吸水速率基本为0,持水量达到饱和,枯落物持水量和持水速率受植被类型影响显著,但空间变化规律不明显;(4)枯落物有效拦蓄量表现为乔木(15.79t/hm2)灌木(2.86t/hm2)草本(0.72t/hm2),且从南到北呈减小趋势。     

黄土丘陵区生态修复地不同抗侵蚀植物的消长变化过程

依据黄土丘陵区生态修复过程中植被演替阶段与植物生长型,将抗侵蚀植物分为一年生草本植物,多年生根茎禾草植物,多年生根蘖性草本和半灌木植物、灌木植物和乔木植物5类.一年生草本植物、多年生根茎禾草植物适应土壤侵蚀环境的能力比较强,同时具有一定程度的防止土壤侵蚀的作用;灌木和乔木植物适应土壤侵蚀环境的能力比较弱,而防止土壤侵蚀的作用很强;多年生草本和半灌木植物适应土壤侵蚀环境的能力适中,而防止土壤侵蚀作用的能力优于一年生草本和多年生根茎禾草群落,但不及乔灌木群落.并提出了在天然草本植被恢复的基础上进行人工造林的相关建议.     

滇中三种典型人工林群落结构与土壤侵蚀关系研究

以云南松，直干桉，直干桉－黑荆三种人工森群落对象，对不同植物群落结构与土壤侵蚀的关系进行了研究，结果表明，在三种人工林群落中，直干桉－黑荆混交林群落和云南松植物群落具有较强的控制径流和土壤侵蚀的能力，直干桉人工林群落控制能力较差，在相同坡度和降雨条件下，有机质含量，乔木层盖度，树冠截留量，建群种平均材积，枯落物凋落量，水稳性团粒百分比等因子数值大，土壤侵蚀量小，乔木树种的生物学特征特性也有差异。     

模拟降雨下林下覆被结构对产流产沙过程的影响

植被具有良好的水土保持效益,深入了解覆被结构特征与产流产沙关系是研究植被防蚀功能的基础。以鄂中地区典型森林植被为对象,通过人工模拟降雨试验研究5种覆被结构(灌木、草本、枯落物、灌木+草本、灌木+草本+枯落物)和侵蚀性降雨(60,90,120 mm/h)对坡面侵蚀产沙过程的影响。结果表明:(1)坡面产流率、产沙率随降雨时间先迅速增大,后缓慢增大,最后达到稳定趋势。降雨强度是坡面侵蚀产沙的主导因素,与产流时间、产流率和产沙率呈显著正相关关系(p＜0.01)。(2)在有/无枯落物存在的情况下,植被覆盖度、植株密度分别是坡面产流产沙的主要影响因素。径流含沙量在不同覆被结构覆盖下表现为:草本＞灌木＞枯落物＞灌木+草本＞灌草枯。(3)结构特征参数对产流产沙影响的优先等级为覆盖度、生物量、植株密度、多样性指标,即水平结构＞竖直结构＞物种组成＞空间格局。研究结果旨在揭示覆被结构对坡面侵蚀产沙的作用机理,为南方林地土壤侵蚀模型的构建提供科学参考。     

陕北黄土区山杏林下草本层植物群落特征研究

根据陕西省吴起县不同立地类型25龄以上山杏人工纯林和山杏沙棘混交林林下草本层植被调查数据,采用时空互代的方法,探讨了在不同立地山杏林下草本层植物群落演替方向及其生态恢复效果.结果表明,阴向缓坡、阴向陡坡和阳向缓坡山杏纯林下草本层由铁杆蒿、达乌里胡枝子群落演替到大披针苔草或铁杆蒿、大披针苔草群落,群落整体由旱生型向中生型转变,盖度和生物量增大,多样性略有降低,呈正向演替;且山杏-沙棘混交林下草本层上述指标均优于纯林.而在阳向缓坡山杏林下由星毛委陵菜、铁杆蒿群落演替到甘草、大披针苔草群落,群落整体向旱生型转变,多样性、盖度、生物量均随林龄增加显著降低,呈逆行演替.建议在阴向缓坡、阴向陡坡及阳向缓坡配置山杏这类低耗水,生长慢乔木树种,其中与沙棘等乡土灌木树种混交的模式更优;在阳向陡坡以营造生长速度适中的灌木林或自然恢复草地植被为宜.     

黄土丘陵区不同植被类型对水土流失的影响

通过对3种草本、3种灌木、3种乔木植被类型的小区径流资料分析研究,结果表明就减少径流损失作用而言,灌木作用最为明显,草本次之,乔木最差;就减少土壤侵蚀作用而言,灌木作用最为明显,乔木次之,草本最差;草本、灌木、乔木植被类型的年土壤侵蚀量和3种植被类型中的草本盖度表现出相反的趋势,即草本盖度越高的草本、灌木或乔木植被类型,年土壤侵蚀量越低。     

陕北黄土区不同地形自然恢复的植物多样性

以陕北吴旗县自然恢复15年的合沟流域为例,探究植被在自然恢复过程中的群落结构和植物多样性特征,为半干旱黄土区人工林草植被构建提供科学依据.实验采用样方法,从地貌部位、坡向及坡度3个方面对研究区植物群落结构和植物多样性进行调查分析.结果表明:1)合沟流域自然恢复15年后仍以草本群落为主,地带性植被类型是铁杆蒿+长芒草群落;2)先锋乔木和灌木已经出现在沟底和切沟、塌陷地、缓台等土壤水分条件较好的坡面微地形中;3)植物多样性在地貌部位上从大到小的顺序依次是梁峁坡、梁峁顶、沟坡和沟底,随坡向的大小顺序是阴坡＞半阳坡＞半阴坡＞阳坡,随坡度的增大呈现先减小后增大再减小的“S”形变化,在32°处取得最大值.建议在人工植被建设的过程中,沟底和水分条件好的坡面微地形可以适当配置乔木和灌木,而阳坡陡坡以保护和恢复草本植物为主.     

重庆四面山林下典型植被对水分截留的影响

为探究西南地区林下植被与水分运移的定量关系,研究林下植被对水分截留的影响,在重庆四面山选取草珊瑚(Sarcandra glabra Nakai)、杜茎山(Maesa japonica Moritzi)、常山(Orixa japonica Thunb)3种典型常见灌木,采用人工模拟降雨方法分别研究了单株灌木、枯落物截留特征以及灌木和枯落物组合结构的截留特征。结果表明:(1)单株灌木、枯落物、灌木和枯落物组合结构对降雨的截留过程大致分为3个阶段,即快速截留阶段、饱和稳定阶段和降雨结束滞后冠滴雨阶段;(2)3种典型灌木草珊瑚、杜茎山、常山的截留量均随降雨强度的增大呈先增大后减小的规律;(3)枯落物最大截留量与降雨强度呈正相关关系,枯落物单位面积质量与枯落物平均最大、最小截留量间呈正相关关系;(4)与单株灌木和枯落物各自截留状况相比,灌木和枯落物组合结构最大截留量与降雨强度呈正相关关系,且快速截留阶段历时较长、最大截留量也较大。在雨强为35mm/h时,草珊瑚、杜茎山和其枯落物组合结构最大截留量大于灌木和枯落物各自最大截留量之和,常山和其枯落物组合结构最大截留量小于常山和其枯落物各自的最大截留量之和,在雨强为70,95mm/h时各组合结构最大截留量小于单株灌木和枯落物单独的最大截留量之和。林下灌木和枯落物在水分运移过程中均扮演了重要角色,其中枯落物对水分截留的贡献更大。因此,合理进行林下植被构建与配置能有效截留水分,对减少林地土壤侵蚀有一定的积极作用。     

黄土丘陵沟壑区退耕还林工程对植被恢复影响的研究--以陕西吴旗县为例

在对吴旗县乔木林、灌木林和草原群落野外调查的基础上，对其植被恢复及植被恢复与水土流失的关系进行了定量分析，结果表明，在吴旗县这样的自然地理条件下，通过退耕还林、封山禁牧，植被完全可以得到恢复，完全可以控制水土流失的发生。在自然恢复初期，植物群落将以草原地带性植被为主，并可以恢复到稳定阶段。三种植被群落在植物多样性方面差异并不大，草原群落的物种多样性和群落均匀度要略小于乔木林和灌木林群落。     

延河流域极端暴雨下侵蚀产沙特征野外观测分析

针对黄土高原目前侵蚀环境明显改善条件下能否经受得住极端暴雨事件的考验及可能出现的问题,该文依据在延河6个典型小流域的植被调查及土壤侵蚀监测结果,分析了2013年极端暴雨条件下延河流域不同尺度的侵蚀产沙特征。结果表明,天然乔木(辽东栎和三角槭)植被的平均侵蚀强度1 000 t/km~2,自然灌木植被在1 118.1~1 161.2 t/km~2之间,演替中后期的草本植被在1 245.2~1 827.8 t/km~2之间,而演替中前期的草本植被在3 087.6~4 408.4 t/km~2之间;人工灌木林(2 119.7~2 183.9 t/km~2)比人工乔木林(2 625.7~5 149.6 t/km~2)具有较强的减蚀能力。坡面良好的植被覆盖能有效抵御暴雨侵蚀,小流域坡面平均侵蚀强度基本2 500 t/km~2;但滑坡侵蚀占主导地位,占各小流域侵蚀总量的49.0%~88.5%,特别是距暴雨中心较近流域的南部2个小流域的滑坡侵蚀可达7 290.3和7 424.9 t/km~2左右。不同小流域内有6.4%~18.3%的侵蚀量淤积在沟道里;延河甘谷驿以上不同河段的淤积量为13.2~145.2万t,平均占总侵蚀产沙量的15%。延河甘谷驿控制区的侵蚀产沙强度变化在2 326.7~7 774.4 t/km~2之间,其中强度为5 000~8 000 t/km~2的面积占59.3%。因此,加强沟间地径流蓄排措施,减轻坡面径流下沟对沟坡重力侵蚀的影响,是土壤侵蚀研究与防治中值得重视的问题。     

南方红壤区不同植被措施坡面的水土流失特征

植被是南方红壤区水土流失治理的主要措施,为了研究不同的植被措施对坡面产流产沙的影响,以及对坡面侵蚀的抑制效果,在福建省长汀县选择乔灌草、灌草、草本、农作物、乔灌、封山育林、经济林等各植被措施下的标准径流小区,通过观测各种植被措施坡面的产流产沙情况,分析比较各小区的水土流失特征。结果表明植被能较好地调控坡面地表径流和土壤侵蚀。不同植被措施下坡面产流产沙分异规律明显,相对裸地,盖度高的乔灌草、灌草、草本等措施的水土流失量最小,水土保持效果最为明显。在不同的降雨量条件下,不同植被措施的坡面水土流失情况也表现出显著的差异。因此,在未来南方红壤植被恢复与生态环境建设过程中,通过各种植被治理措施的逐步实施,对改善当地的生态环境和水土流失的防治具有重要的意义。     

南方红壤区植被结构类型与降雨模式对林下水土流失的影响

植被和降雨是水土流失的关键因素,探究二者对水土流失的影响对开展水土保持具有重要意义。该研究基于鹰潭红壤生态试验站5种植被结构类型的径流小区2016-2018年93次降雨、径流、泥沙观测资料以及各小区植被结构参数,利用自组织映射(self-organizing maps,SOM)方法,根据雨量、历时、60 min最大雨强、平均雨强、降雨集中性等特征指标划分降雨模式,研究了不同降雨模式和植被结构类型的水土流失特征,并采用冗余分析(RDA)定量研究降雨与植被对林下水土流失的影响。结果表明,SOM方法能客观识别红壤区4种典型侵蚀降雨模式,R_Ⅲ模式(短历时、大雨强、雨量集中)是造成水土流失的主要降雨模式,R_Ⅳ模式(多雨量、大雨强、长历时)最具侵蚀性破坏力;植被结构类型显著影响水土流失,水土保持功能从大到小依次为:灌草混交林、草地、低灌林、乔木林、高灌林。RDA分析表明,降雨模式与植被结构类型能够改变降雨、植被对水土流失的影响,随着降雨模式由弱到强转变,植被的水土保持功能逐渐减小,降雨影响增强,水土流失由植被主控演变为平衡控制、降雨主控;随着植被结构类型由近地表植被向灌木、乔木的变化,植被的调节能力减小,降雨影响增强。     

高速公路边坡植物群落的水土保持效应

营造何种植物群落进行高速公路边坡生态恢复,以达到保水固土、维持边坡稳定已成为高速公路边坡生态恢复亟待解决的问题。在思小高速公路边坡进行的生态恢复试验结果表明:林冠层、灌草层、枯枝落叶层均有保水固土和维持坡面稳定的作用,且乔木、灌木和草本植物在整个植物群落中均有不可替代的作用。草本植物早期生长快,对防止初期的土壤侵蚀、减少水土流失效果好;豆科灌木植物具有固氮作用,改良土壤效果好,乡土灌木适应性强,能促进群落顺向演替;乔木可防风固沙、保持水土、维持边坡的稳固,对边坡生态恢复的作用明显。乔灌草群落保持水土的能力要强于灌草群落和草本植物群落,故在高速公路边坡的生态恢复中,应营造合理的乔灌草植物群落。     

不同人工植物配置对排土场边坡水土流失的影响

[目的]揭示人工植被配置对露天矿排土场边坡水土流失的影响,为半干旱地区露天矿区排土场边坡水土流失控制提供依据。[方法]以不同植物配置和对照(未治理)边坡为研究区,于2014年和2015年的5—10月,对边坡径流和土壤侵蚀量与降雨量的关系进行了统计学分析。[结果](1)控制坡面径流。乔灌草和灌草配置是较好选择,其坡面径流仅为对照的42.9%和52.6%,二者无显著性差异。(2)控制边坡土壤侵蚀。3种植物配置措施都与对照区存在显著性差异,其土壤侵蚀量仅为对照区的2.3%~6.7%。日降雨量与坡面径流和土壤侵蚀量之间都存在显著线性关系。[结论]不同植被配置对边坡侵蚀控制优于径流深,与对照区相比侵蚀量减少93%以上,而径流深仅减少了28%~57%。     

不同植被类型对降雨径流和泥沙的影响

植被对控制水土流失、调节气候、减缓径流、削减洪峰有特别重要的作用。本文通过对乔木型、乔灌混交型、灌木型不同植被降水径流及泥沙观测,分析了不同植被类型对降水径流及泥沙的影响,为水土流失治理采用生物措施提供科学依据。     

基于RUSLE的北洛河上游流域侵蚀产沙模拟研究

以RS、GIS和RUSLE模型结合SEDD模型,分析了退耕还林前后北洛河上游流域1990年、2000年和2010年土壤侵蚀强度和产沙量的时空变化特征。结果表明:3个时期年平均土壤侵蚀模数分别为18189.72,7 408.93,2 857.76t/(km~2·a),年均输沙模数分别为14 093.31,5 997.65,2 394.37t/(km~2·a),均呈减小趋势。3个时期的土壤侵蚀量在地形上的分布表现出趋同性,即高程上均在1 475~1 575m内平均侵蚀模数和侵蚀量表现出最大值。随着坡度增加,平均侵蚀模数增加,流域内75%以上的侵蚀量均来自于坡度15°区域。3个时期平均侵蚀模数均遵循阳坡半阳坡半阴坡阴坡的规律。研究为该区域生态环境建设效益评价及水土资源合理利用提供有益信息。     

六盘山森林土壤种子库与植被演替过程

以六盘山森林植被为研究对象,通过20多年的森林土壤种子库变化与植被演替过程的试验研究,分析了8种森林群落类型的不同生长年限、生长坡位、枯枝落叶层和土壤深度对土壤种子库形成过程的影响。结果表明:六盘山森林群落不同生长坡位,土壤种子库的储量坡中部>坡下部>坡上部;不同层次土壤种子库,枯枝落叶层远高于0-15 cm深土层,8种森林群落类型排序为华北落叶松林>油松林>华山松林>辽东栎林>山杨林>白桦林>灌丛>草地;土壤种子库储量高峰期,不同群落有显著差异,华山松林和油松林在林龄的30~40年,华北落叶松林在20年,辽东栎林、山杨林、白桦林在15~20年,灌丛和草地在10~20年,其森林群落生长年限与土壤种子库储量变化趋势呈拟合曲线,符合指数方程,相关性极为显著;土壤种子库物种组成丰富,草本和灌木植物远高于乔木树种,乔木树种仅有3~5种,但多数为外来入侵种,而在每一类型中出现频率最高的草地植物多为蒿类,灌木植物为柔毛绣线菊和沙棘,乔木为辽东栎树种。因此,在六盘山林区植被自然更新与合理演替的驱动种和先锋种草地植物为蒿类,灌木植物为柔毛绣线菊和沙棘,乔木为辽东栎,其次是华北落叶松、油松和华山松。