黄土丘陵区侵蚀环境不同坡面及坡位土壤理化特征研究

研究了黄土丘陵区纸坊沟流域阴阳坡面及不同坡位土壤水分、物理和养分特征,结果表明,与坡顶距离越远,表层土壤含水量由小变大。阴坡蒸发量小,土壤含水量较大。容重阴坡<阳坡,距坡顶越远,土壤容重、非活性孔度越小,孔隙比、活性孔度越大,同一坡向阳坡随土层加深土壤容重增大,阴坡表层土壤容重增加幅度较下层小,容重在剖面趋于均化。阴坡对土壤的改善优于阳坡,有利于植被生长。表层土壤全氮含量阴坡>阳坡,且随土层加深而减少。全氮和有机质在坡中下部累积。全磷在不同坡向和坡位变化不明显。速效钾在各坡位变化幅度较小且阴坡>阳坡。阴阳坡土壤各养分有向表层富集的趋势。坡面土壤容重与土壤孔隙比、活性孔度、毛管含水量和有机质呈极显著负相关,与土壤非活性孔度和表层土壤含水量呈显著正相关,土壤有机质和土壤全氮、速效钾呈极显著正相关。在对坡面进行植被恢复时,需结合坡面土壤变化规律,因地制宜,合理利用和开发土地资源,促进植被恢复演替。     

黄土丘陵区侵蚀环境不同坡面及坡位土壤理化特征研究

研究了黄土丘陵区纸坊沟流域阴阳坡面及不同坡位土壤水分、物理和养分特征,结果表明,与坡顶距离越远,表层土壤含水量由小变大。阴坡蒸发量小,土壤含水量较大。容重阴坡〈阳坡,距坡顶越远,土壤容重、非活性孔度越小,孔隙比、活性孔度越大,同一坡向阳坡随土层加深土壤容重增大,阴坡表层土壤容重增加幅度较下层小,容重在剖面趋于均化。阴坡对土壤的改善优于阳坡,有利于植被生长。表层土壤全氮含量阴坡〉阳坡,且随土层加深而减少。全氮和有机质在坡中下部累积。全磷在不同坡向和坡位变化不明显。速效钾在各坡位变化幅度较小且阴坡〉阳坡。阴阳坡土壤各养分有向表层富集的趋势。坡面土壤容重与土壤孔隙比、活性孔度、毛管含水量和有机质呈极显著负相关,与土壤非活性孔度和表层土壤含水量呈显著正相关,土壤有机质和土壤全氮、速效钾呈极显著正相关。在对坡面进行植被恢复时,需结合坡面土壤变化规律,因地制宜,合理利用和开发土地资源,促进植被恢复演替。     

阴阳坡植物功能性状与环境因子的变化特征

植物性状反映了植物对生长环境的响应和适应,将环境、植物个体和生态系统结构、过程与功能联系起来,研究植物功能性状特征及其随坡向梯度的变化规律,对认识不同环境梯度下植物群落的形成及其对环境的适应机制具有重要意义.以高寒草甸植被为研究对象,测定了阴阳坡植物功能性状和土壤元素含量.结果表明:阳坡阴坡不同生境的土壤含水量、土壤全磷含量和有机质含量的变化均为阳坡＜阴坡;土壤全氮含量在阳坡阴坡的变化不明显,而土壤氮磷比和pH值的变化均为阳坡＞阴坡.阴阳坡上的植物功能性状除叶片氮含量变化不明显外,其它如叶片磷含量和比叶面积均表现出阴坡＞阳坡,而叶片氮磷比则是阴坡显著小于阳坡.植物功能性状随坡向的规律性变化,反映了高寒草甸植被群落构建过程中环境对植被的筛选效应.相关分析表明:阴阳坡土壤含水量和土壤养分是影响植物功能性状的重要因子,其中土壤含水量为主导因子.     

黄土区坡面尺度不同植被类型土壤饱和导水率 剖面分布及影响因素

土壤饱和导水率(K_s)是影响水、溶质运移过程和水文模型模拟精度的重要参数,了解坡面尺度下不同植被类型K_s的剖面分布与影响因素有助于更好地理解土壤水文过程及其调控机制。本研究通过测定典型黄土区坡面尺度不同植被类型下12个土壤剖面(0～200 cm)的K_s及土壤基本性质,分析了不同坡向间及同一坡向内随植被类型变化土壤K_s的剖面分布特征及其影响因素。结果表明:不同植被类型下土壤K_s首先随着土壤深度的增加而减小,而后呈增大趋势。东北坡林地、西坡草地和林地剖面上层(0～20 cm)的平均土壤K_s(K_(s-average))均显著高于剖面下层(20～200 cm)(P0.05)。同一坡向内不同植被类型及不同坡向间相同植被类型0～20 cm土层的K_(s-average)没有显著差异(P0.05);而由于土壤质地和有机质含量的差异,20～200 cm土层的K_(s-average)表现为同一坡向内东北坡草地显著高于林地(P0.05),不同坡向间东北坡草地和林地分别显著高于西坡草地和林地(P0.05)。六道沟小流域不同植被类型下土壤K_s与容重、黏粒含量、粉粒含量呈极显著负相关(P0.001),与毛管孔隙度、饱和含水量、砂粒以及有机质含量(西坡草地除外)呈显著正相关(P0.05)。影响六道沟小流域K_s剖面分布的因素可由土壤持水特性(49.36%)、质地(24.98%)和养分含量(13.92%) 3个主成分贡献。本研究利用多元逐步回归分析获得了以容重、土壤质地和有机质为输入因子的土壤K_s传递函数(R~2=0.60～0.86,P0.001),可为典型黄土区坡面尺度土壤K_s的模拟和预测提供参考。     

宁南黄土丘陵区坡向、坡位对苜蓿地土壤含水量时空变异的影响

为了探讨坡向、坡位对苜蓿地土壤含水量的影响程度,在宁南黄土丘陵区,采用时域反射仪TDR对不同坡向、坡位种植的7 a生苜蓿地土壤体积含水量进行了分层动态监测,分析结果表明:(1)种植苜蓿7 a后,土壤旱化显现,土壤水分明显分为补水期与耗水期,3-7月属于耗水期,8-10月为补水期;(2)各坡向苜蓿地旱化最为严重的土层深度也不同,西坡(阴坡)为40-60 cm,南坡苜蓿地旱化最为严重的土层为80-100 cm,东坡(阳坡)为100-120 cm;西坡(阴坡)0-180 cm土壤平均含水量最高(13.8%).其次为南坡苜蓿地,东坡(阳坡)最低(12.8%).(3)受降水再分配影响,上、中、下坡0-180 cm平均土壤含水量变化趋势为:下坡(13.69%)>中坡(13.61%)>上坡(12.29%);土壤含水量最为活跃的0-100 cm范围内,相同层土壤含水量相比,CK>下坡>上坡>中坡.这说明种植苜蓿多年后土壤出现旱化现象,且坡位越高,土壤旱化越严重.     

黄土区大型露天煤矿复垦排土场植被恢复立地类型划分——以安太堡露天煤矿为例

露天开采对土地破坏严重,立地条件复杂。只有综合环境因素与植被生态习性,针对不同的立地类型进行植被配置与管护才能达到对矿区生态修复的目的。为此以安太堡露天煤矿西排土场为研究对象,选定58个样点,在样点10 m×10 m范围内对海拔、坡向、坡位、坡度、坡型、覆土基质、覆土厚度、土壤容重、土壤含水量、有机质含量、全氮含量、植被类型组合、归一化植被指数（NDVI）、地面非均匀沉降、河流动能指数、地形起伏度,共18个立地因子进行调查。分析排土场立地条件及特征,运用SPSS聚类分析法对样点进行立地类型划分。最终划分为平台、边坡2个立地小区;平台小区化分为9个立地类型组、13个立地类型,边坡小区化分为9个立地类型组、20个立地类型。研究结果可以为排土场立地改良、植被恢复与维护及生态系统恢复提供依据。     

基于GIS的崩岗分布及坡向选择性验证

由于坡向划分与提取方法各不相同,因此无法对崩岗的坡向分布规律进行验证和量化。将广东省五华县油田镇1:1万地形图数字化,提取行政边界、崩岗范围和等高线,确定坡向划分的2分法、3分法和8分法,利用ArcGIS和人工2种方法计算油田镇每个崩岗的坡向和面积,重新统计已有研究中各坡向的崩岗数量和面积。结果表明:1)采用GIS和人工2种方法计算的油田镇各坡向崩岗数量和面积存在误差,但崩岗分布均是阳坡多于阴坡,南坡多于北坡。2分法中阳坡崩岗占66.5%;3分法中阳坡占45.0%,阴坡占16.9%;8分法中南坡占13.8%,北坡占1.3%。油田镇土地面积阴坡多于阳坡,北坡多于南坡;油田镇崩岗的坡向选择性与坡向提取和划分方法、土地面积的坡向分布无关。2)统一坡向划分方法后,已有研究的数据表明崩岗分布存在坡向选择性,崩岗数量和面积均为阳坡显著多于阴坡(P0.05),南坡和西南坡多于北坡。2分法中阳坡崩岗占70.3%,阴坡占29.7%;3分法中阳坡占53.5%,阴坡占19.4%;8分法中南坡占20.7%,西南坡占20.2%,北坡占5.2%,实现了崩岗坡向分布的数值定量。     

坡面和坡向对遂渝铁路岩石边坡创面人工土壤植被恢复的影响

针对采用客土喷播人工土壤进行植被恢复的铁路边坡,对铁路边坡岩石创面人工土壤植被的盖度、高度、根深、根幅、地上生物量、地下生物量和多样性指数在不同坡位、坡向的空间变异性进行了观测研究.结果表明,铁路边坡植被盖度在不同坡位之间存在明显差异,表现为坡下(87%)>坡上(31%)>坡中(19%).铁路边坡坡位对植被的盖度、高度、Pielou均匀度指数有显著影响,但对根深、根幅、地上生物量、地下生物量、Marglef丰富度指数和Simpson多样性指数的影响不显著.铁路边坡坡向对植物群落的Pielou均匀度指数有显著影响,表现为西坡>北坡>南坡>东坡,但对Simpson多样性指数、Marglef丰富度指数以及植被的盖度、高度、平均根深、根幅、地上生物量、地下生物量的影响均不显著.     

宁南黄土丘陵区荒坡地土壤水分分布与运行特征

用土钻法连续5年对荒坡地不同坡向、坡位的土壤水分进行了定位测定,表明不同坡向土壤水分差异显著,南坡和北坡相比,0～2m土层北坡含水量高,但1～2m土层南坡比北坡土壤含水量高。荒坡地耗水深度南坡2.3m,北坡1.3m。坡地蒸散平均305～335mm,其中90%来自大气降水。     

人工降雨条件下植被覆盖对黄土坡面养分随径流泥沙迁移影响的试验研究

植被覆盖可有效保护地表,抑制产流产沙过程,进而影响坡面养分迁移过程。选取黄土高原典型白羊草和铁杆蒿草地,通过人工模拟降雨试验(雨强60 mm/h,历时60 min,坡度15°),研究植被不同盖度下(10%,20%,30%,45%,60%,80%)坡面径流、泥沙养分特征。结果表明:(1)土壤有机质、全氮和全磷含量均随植被盖度增加呈线性增加(R~2≥0.63),相对于铁杆蒿样地,白羊草样地土壤有机质和全磷含量分别增加28.8%～107.1%和10.6%～25.0%,全氮含量减少2.6%～42.5%。(2)径流中有机质、全氮和全磷浓度随植被盖度的增加而减少0.6%～63.7%,但种间差异不显著(P0.05)。径流中有机质、全氮和全磷量随植被盖度的增加显著降低1.9%～83.9%,且当植被盖度≥20%时,白羊草样地径流中有机质、全氮和全磷的量较铁杆蒿分别显著减少28.4%～66.4%,10.7%～55.8%和3.3%～64.7%。(3)泥沙中有机质、全氮和全磷的量随植被盖度的增加减幅为-59.5%～65.1%,平均减少5.8%,其泥沙中养分的含量白羊草总体低于铁杆蒿。白羊草和铁杆蒿泥沙有机质、全氮和全磷的量随盖度增加分别呈指数函数(R~2≥0.78)和先增后减的下降趋势,其泥沙中养分的量显著减少69.9%～99.3%。(4)白羊草和铁杆蒿样地径流泥沙中有机质、全氮和全磷总量随植被盖度增加分别呈指数函数(R~2≥0.53)和先增后减的下降趋势,且当植被盖度≥45%时,白羊草有机质、全氮和全磷总量较铁杆蒿样地分别减少33.7%～71.8%,50.1%～53.6%和48.1%～64.3%。(5)白羊草和铁杆蒿样地泥沙中有机质、全氮和全磷富集比随盖度的增加呈线性降低(R~2≥0.56)。2种植被土壤有机质和全磷主要随泥沙迁移为主,土壤全氮主要以径流迁移为主。研究成果为植被覆盖影响坡面养分迁移机制提供理论参考。     

陕西省土壤有机质含量及其与影响因素的关系

[目的]分析陕西省土壤有机质空间分布特征及其影响因素,并揭示土壤有机质与地形、植被类型、气候和土壤其他属性的关系,为该区土壤碳汇(碳源)功能变化研究提供科学基础。[方法]通过采集陕西省12个样区不同植被类型和地形条件下的85个表层土壤样品,并利用SPSS 16.0中的K-means聚类和Canoco 4.5软件中的冗余(RDA)方法进行分析。[结果]土壤有机质浓度在2~6级之间;并表现为由南至北,由西至东大致呈降低趋势;在各样区,最大值是最小值的1.89~14.84倍;同一样区不同样地土壤有机质含量等级不同;各影响因素中,除经度和无霜期的影响不显著外,其他各环境因子的影响均显著,退耕年限和植被类型的影响最大,坡度和坡向的影响程度较低,且交互影响作用明显。[结论]除农地转变为果园外,农地退耕能够显著提高土壤有机质含量,并随着恢复年限的延长,有机质含量增加日益显著,生态系统逐渐由碳源转变为碳汇。     

农牧交错带缓坡丘陵区土壤风蚀研究——以内蒙古后山地区为例

土壤风蚀与风、土壤粒径组成和地表植被覆盖度有关,在农牧交错带缓坡丘陵区,风蚀是很严重的自然灾害。通过在有风的天气对丘陵不同坡向和坡位的风速和风蚀量以及土壤粒径进行测定和分析,得出丘陵不同部位受侵蚀大小是坡顶大于北坡、北坡大于南坡。该项研究为控制缓坡丘陵土壤风蚀提供了理论支持。     

南方红壤侵蚀区芒萁生长特征及其对环境因子的响应

采用样方法,调查了福建省长汀县红壤侵蚀区马尾松林下芒萁的生物量、覆盖度和高度生长特征,并与地形、土壤养分和土壤侵蚀强度等环境因子进行相关性分析.结果表明,不同坡向上的芒萁生物量差异较为明显,其中位于东坡的样地生物量最大(1 967.65 g/m2),位于南坡的生物量最小(1 230.28 g/m2).各样地的芒萁覆盖度和高度随着坡位的升高而逐渐降低.芒萁总生物量、覆盖度和高度与有机质和全氮呈显著的正相关性.土壤侵蚀程度与芒萁的生物量、覆盖度和高度都达到极显著的负相关性.该地区芒萁的生长主要受侵蚀程度、土壤有机质和全氮等因素的影响.芒萁对控制水土保持有着重要的作用,因而可作为南方红壤侵蚀区水土保持与生态修复的先锋植被.     

汶川地震灾区植被覆盖度变化与地形因子的关系

[目的]分析植被覆盖度变化与高程、坡度、坡向3种地形因子关系,为汶川地震灾区环境监测及修复、水土保持、灾害评估与防治等工作提供一定依据。[方法]通过构建汶川地震灾区像元二分模型估算植被覆盖度,分析植被覆盖度与地形因子之间的关系。[结果]高程小于3 000m的各高程带、各坡度带中平均植被覆盖度、高植被覆盖度减少,低植被覆盖度增加的比例均与高程、坡度呈负相关。高程低于500m,500~1 000m区域和坡度小于5°的区域其植被受地震影响大,恢复周期更长,截至2015年5月,尚未达到震前水平。各坡向区平均植被覆盖度,高、中、低植被覆盖度比例变化趋势较为一致,无明显差异,东、南、东南、北方向各等级植被覆盖度比例已达到震前水平。[结论]植被覆盖度与地形因子之间关系密切,植被覆盖的动态监测可以从地形变化出发。     

黄土丘陵区典型峁坡土壤侵蚀空间分异特征

选择黄土高原丘陵沟壑区典型峁坡,采用137 Cs示踪技术,通过对不同坡向和坡位土样137 Cs含量的测定,分析了峁坡137 Cs空间分布特征及土壤侵蚀的空间分异。结果表明,不同坡向峁坡侵蚀差异明显,各坡向平均侵蚀速率大小依次为:北坡西南坡东北坡西坡西北坡南坡东南坡东坡,各坡向侵蚀强度均表现为强度侵蚀;峁坡各坡向不同坡位的侵蚀差异也非常明显,坡下部侵蚀量最大,坡面中上部次之。侵蚀速率顺坡呈波动变化趋势,且侵蚀强度表现为中度、强度以及极强度侵蚀,以强度侵蚀为主。     

西宁盆地黄土区荷载条件下植被护坡力学效应

为探讨西宁盆地黄土区边坡在荷载条件下植物根系对边坡稳定性的影响,该项研究以西宁盆地西山长岭沟流域为试验区,在自建边坡上种植草本植物垂穗披碱草(Elymus nutans)和灌木植物柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii),通过在边坡坡顶施加载荷,边坡坡面布设位移计与土压力盒的方式,监测荷载条件下边坡坡面土体位移与土压力变化;在此基础上,对边坡植被根-土复合体开展剪切试验,分析荷载条件下边坡坡面不同位置处根-土复合体抗剪强度及其变化特征。试验结果表明:在坡顶荷载条件下,在边坡相同位置处的根-土复合体粘聚力c值均大于施加载荷前;3种植物边坡的根-土复合体粘聚力c值均大于相同条件的未种植素土边坡;在荷载条件下,组合植被边坡的坡面土体位移量显著小于单一植被边坡和素土边坡,组合植被边坡在竖直和水平方向的位移量与草本植被边坡相比减小1.60~1.77 mm,与灌木植被边坡相比减小3.78和4.11 mm,与素土边坡相比减小7.39和6.29 mm。研究结果对防治高寒半干旱地区坡面水土流失、浅层滑坡等地质灾害,具有参考价值和指导意义。     

农牧交错带缓坡丘陵土壤水分空间分布特征--以内蒙古后山为例

通过对内蒙古农牧交错带缓坡丘陵区不同部位和深度处土壤水分的观测和分析 ,发现 :农牧交错带缓坡丘陵的土壤水分分布受坡度、坡向、坡位、植被类型等因素的影响 ,表现出一定的空间变异特性。在坡度为 3°～4°的缓坡丘陵上 ,土壤水分以阳坡 (南坡 )为最高 ,阴坡 (北坡 )次之 ,顶部最低。不同部位因贮水量不同造成植物生物量存在差异 ,顶部的生物量小于南北坡的生物量。同时发现 ,不同部位土壤中有干土层出现 ,不同季节干层深浅不同。     

淮北平原砂姜黑土区砂姜的空间分布及其驱动因素

砂姜黑土的典型特征就是土体内含有“砂姜”。基于经典统计学及地统计学方法,研究了淮北平原砂姜黑土区东西（河南上蔡到安徽泗县）及南北（河南鹿邑到安徽怀远）两条典型样带0～100 cm土层内砂姜含量分布及0～20 cm土壤性质、地形因子和气候特征。结果表明：（1）东西样带内从西向东、南北样带内从北向南,砂姜含量逐渐增多,埋深也逐渐变浅;（2）两条样带砂姜含量随土层的加深呈增加的趋势,而极大值出现在20～60cm土层,砂姜以2～5mm粒级的占比最大（40%～44%）;(3)相关分析表明砂姜含量与蒙脱石组成比例（r=0.321,P <0.01）、年均降水量（r=0.416,P <0.01）、年均温度（r=0.369,P <0.01）呈正相关,而与土壤全钙（r=–0.279,P <0.05）、高程（r=–0.387,P <0.01）、年均蒸发量（r=–0.392,P<0.01）呈负相关。可见,淮北平原砂姜含量受地形、气候条件和土壤性质等因素的共同作用,形成了“西低东高,北低南高”空间分布格局。     

苹果主产区土壤养分空间分布特征及其影响因素——以陕西省礼泉县为例

客观、定量化分析土壤养分空间异质性及其影响因素,可为作物精准施肥提供科学依据。本研究以陕西省礼泉县苹果产区为研究区,基于“S”形的样点布设法采集果园0~40 cm土层的土壤样品,运用地统计学和GIS研究了土壤有机质、碱解氮、速效钾和有效磷4种养分的预测精度,并通过交叉验证和相对预测误差确定最优预测模型,绘制果园土壤养分空间分布图,综合分析土壤养分空间分布特征,及结合相关性分析和多元线性回归分析,探讨土壤养分的影响因素及其权重。结果表明:1在最佳变异函数理论模型下,普通克里格法对果区土壤碱解氮的预测精度高,协同克里格对其他3种养分的预测精度高。2土壤有机质的空间分布格局是由骏马-阡东和建陵-昭陵一带向中部递减;赵镇至史德镇的东部为碱解氮的高值区,分别向东、北和西南递减;速效钾的高值区主要分布在研究区南部,北部大多数地区钾含量偏低;有效磷的高值区分布在烽火和骏马镇、石潭-昭陵镇一线。3有机质与地形因子具有显著相关性,碱解氮受NDVI、土壤类型和地形因子的影响,速效钾与当地坡度、坡向具有显著相关性,但有效磷与三大类因子的相关性不显著。     

Fire and aspect induced differences on the erodibility and hydrology of soils at La Costera, Valencia, southeast Spain

This paper presents measurements of soil aggregation parameters and rainfall simulation experiments from areas of Mediterranean scrubland vegetation in La Costera district, in the southern part of Valencia Province, Spain. Data were obtained using a portable rainfall simulator and from laboratory studies of aggregate stability, using the water-drop test and ultrasonic dispersion methods. Three locations were chosen to enable the influences of aspect and the post-fire recovery time of the vegetation on soil erosion and hydrology to be investigated. The slopes studied were (a) a north-facing slope burnt ten years before the experiment, (b) a south-facing slope burnt at the same time, and (c) a north facing slope, burnt two years before the experiment, similar to slope “a” in terms of its basic characteristics. The experiments demonstrate the importance of both wildfires and aspect on hydrological and erosional soil surface processes.The north facing slope at La Costera (slope a) has a higher aggregate stability than the corresponding south facing slope (slope b). The recently burnt north facing slope (c) is intermediate in terms of aggregation, but has the most erodible soils because of the lower infiltration rates and the low vegetation and litter cover. Nevertheless, for the slopes burnt ten years previously, the south-facing slope is more erodible than the north-facing one.The results suggest that the forest fire ten years ago did not produce a persistent degradation of the ecosystem, only higher soil and water losses during the first years following the fire. A southern aspect, where vegetation recovery rates are slower and the hydraulic stress is higher, favours the development of soils with a relatively low aggregate stability.