黄土丘陵沟壑区微地形对土壤水分及生物量的影响

黄土丘陵沟壑区坡面内地表的起伏形成微地形,而按照微地形进行植被配置已经成为黄土丘陵沟壑区生态恢复建设的重要方向。采用样方调查与随机采样的方法,调查陕西省吴起县合家沟流域微地形及坡面生物量,并用探针式TDR测定土壤含水量。结果表明,随着土层深度的增加,各类微地形土壤水分的变异系数有减小的趋势,而0—60cm土层,陡坎的土壤水分变异系数最大,塌陷的最小;各微地形土壤水分顺序为:塌陷>缓台>切沟底>浅沟底>原状坡>陡坎;各类微地形及原状坡内生物量从大到小的排序为塌陷>切沟>浅沟>原状坡>缓台>陡坎,且微地形生物量与0—60cm土层土壤水分变异系数呈负相关性。     

陕北黄土坡面微地形土壤物理性质研究

陕北黄土坡面由于侵蚀等原因使坡面不平整,形成了各种微地形,造成了土壤物理性质的差异。对黄土高原丘陵沟壑区的微地形土壤物理性质进行了调查分析。结果表明,研究区内5种微地形与原状坡相比较,塌陷、切沟、浅沟、缓台的土壤物理性状均有所提高,而陡坎的各项性能比原状坡有所降低,主要表现在0—20cm土壤。土壤容重在0—20cm由大到小的顺序为：原状坡〉陡坎〉缓台〉浅沟〉切沟〉塌陷。土壤含水量、最大持水量、田间持水量和毛管持水量表现出比较一致的变化趋势,塌陷、缓台、切沟和浅沟这4种微地形孔隙和水分状况均高于原状坡和陡坎。土壤的总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度的变化趋势和土壤持水性能的变化趋势一致。通过对5种微地形物理性质进行灰色关联度分析发现,其灰色关联度由大到小的顺序为：塌陷〉切沟〉浅沟〉缓台〉陡坎〉原状坡。     

陕北黄土极陡坡土壤水分对微地形的响应

土壤水分是陕北半干旱黄土区植被生长最主要的限制因子,然而受坡面微地形的影响,黄土坡面土壤水分存在异质性,从而影响林草植被精准配置。为此,本研究通过对黄土高原5类陡坡微地形土壤含水量(0~180 cm土层)的定位监测数据,分析研究不同降水年型条件下土壤水分的变化特征及其对微地形的响应。结果表明:1)降水年型对微地形土壤水分时空变化均有影响,枯水年切沟底土壤含水率季节变化平缓,雨季前下降趋势缓慢,雨季后增长趋势滞后;而丰水年切沟底土壤水分的变化呈V型变化;缓台、浅沟、塌陷和陡坎4种微地形枯水年土壤水分季节变化一致,呈M型变化;而丰水年土壤水分季节变化呈W型,2个最低值出现在5月和11月。2)垂直方向上塌陷、原状坡、陡坎土壤水分自上而下呈先减小后增大的趋势,缓台、浅沟、缓坡呈先增大后减小的趋势,黄土陡坡中的切沟底土壤水分含量最高。3)缓台、陡坎、原状坡的土壤水分速变层和活跃层在丰水年消失,在枯水年深度下移;塌陷、切沟、浅沟、和缓坡土壤水分速变层和活跃层在枯水年均下移。     

陕北黄土坡面微地形土壤化学性质

由于侵蚀等原因使陕北黄土坡面不平整形成了各种微地形,造成了土壤化学性质的差异。通过对黄土区自然恢复状态下的微地形土壤化学性质进行调查,分析不同微地形之间的土壤异质性。结果表明:1)研究区内5种微地形与原状坡相比相对土壤化学性质均有一定改善,土壤有机质质量分数表现为塌陷微地形最高,切沟、缓台和浅沟微地形居中,原状坡和陡坎微地形最低;2)全效养分中,全效氮的质量分数与有机质质量分数规律一致,而全效磷和全效钾的质量分数差异较小;3)速效养分中,缓台、切沟、塌陷微地形中3种速效养分的质量分数较高,而陡坎微地形速效养分质量分数比较低;4)土壤阳离子交换量随土层深入而减小,在5种微地形中顺序为浅沟>塌陷>切沟>原状坡>缓台>陡坎,pH值和碳酸钙质量分数在5种微地形中差异较小;5)通过对5种微地形和原状坡的3个土层的土壤化学性质进行灰色关联分析,发现塌陷和缓台微地形的关联度最高,而原状坡和陡坎微地形最低。     

黄土高原干旱阳坡微地形土壤水分特征研究

黄土高原地区坡面内地表的起伏形成微地形,利用其土壤含水量的差异来提高植被成活率已经成为黄土高原生态恢复建设的重要方向.采用探针式TDR对陕西省吴起县合家沟流域内的微地形及其相应原状坡的土壤含水量进行测定.结果表明,微地形对土壤含水量有显著影响,阳坡各微地形土壤水分顺序为:塌陷>切沟底>缓台>浅沟底>原状坡>陡坎.0-20cm土层土壤水分变异系数最大的是切沟底为405,最小的是缓台仅0.226,阴坡原状坡各层的变异系数均小于阳坡的微地形.最后指出黄土高原地区植被恢复建设时,在按传统立地类型划分原则所确定的植被恢复单元内,还应该按照微地形的水分特征有区别地配置植被类型.     

陕北黄土区植被特征对坡面微地形的响应

为掌握陕北黄土区不同植被特征对坡面微地形的响应,以陕西省吴起县合沟流域半阴、半阳2个坡向的原状坡及其5种微地形为研究对象,分析对比不同坡向各类微地形的物种组成、草本生物量、植被盖度及植物多样性特征.结果表明:1)各类微地形植物群落的物种组成、植被盖度、草本生物量及植物多样性指数多优于原状坡,其中切沟和塌陷的植被状况最优,其次为浅沟和缓台,陡坎最差;2)各类微地形植物群落的Simpson指数与Shannon-Wiener指数变化趋势一致,均为切沟＞塌陷＞缓台＞浅沟＞陡坎＞原状坡,其中切沟和塌陷的植物群落所处的自然演替阶段高于其他微地形;3)经过15年自然恢复,半阳坡形成以星毛委陵菜、赖草等多年生草本植物为优势种的植物群落,半阴坡形成以铁杆蒿、茭蒿等地带性多年生草本植物为优势种的植物群落,半阴坡各类微地形植物群落的物种组成状况、草本生物量、植被盖度以及植物多样性特征指数均优于半阳坡.掌握不同微地形植被配置的差异,有助于提高陕北黄土区植被恢复措施的有效性和持续性.     

黄土区退耕封育草地微生境土壤水分变化规律

干旱、半干旱地区土壤水分亏缺是影响植被恢复与重建的限制性因子,探讨不同微生境0—60 cm土层土壤含水量的变化规律对指导植被恢复具有重要现实意义。按照机械布点原则,采用烘干法测定了土壤含水量。分析结果表明,（1）0—60 cm土层土壤含水量平均值表现为：半阴坡〉半阳坡〉阳坡;（2）同坡向不同微生境类型（峁坡坡面、峁坡坡面浅沟、峁坡坡面小切沟、大切沟沟底、大切沟阳坡或半阳坡、大切沟阴坡或半阴坡、沟坡坡面）之间0—60 cm土层土壤含水量差异极显著,其含水量的大小主要取决于局部地形和植被生长状况,局部小地形主要影响降水和日照的再分配,植被主要影响降水截留和蒸腾;（3）根据含水量的大小,将3个坡向21个微生境类型划分为3个类群,其含水量依次为11.68%,8.68%和5.77%。     

河北平山片麻岩山区微地形表层土壤养分异质性分析

以河北平山片麻岩山区7种微地形（坡顶、塌陷、巨石背阴、缓台、陡坎、谷坡、U形沟）及原状坡的表层土壤养分测定数据为基础,对比分析不同微地形及原状坡之间表层土壤养分的异质性,为片麻岩山区植被恢复提供科学依据。结果表明:（1）微地形、坡向、风化层厚度均影响了表层土壤养分的变化,而微地形是引起这种变化的主要因子。（2）微地形的表层土壤养分特征多数优于原状坡。其中,U形沟、塌陷和巨石背阴处有机质含量最大（68.94 g/kg,60.71 g/kg,62.77 g/kg）,显著高于其他微地形和原状坡,坡顶处最小（22.58 g/kg）。（3）全氮与全磷含量规律基本一致,都在U形沟、塌陷和巨石背阴处最大,缓台和坡顶处较小。全钾含量在坡顶、陡坎、谷坡处最大（11.88 g/kg,12.56 g/kg,11.67 g/kg）,塌陷、巨石背阴处较小（9.39 g/kg,9.69 g/kg）。（4）碱解氮含量在U形沟、塌陷和巨石背阴处最大（6.87 mg/kg,6.54 mg/kg,5.93 mg/kg）,显著高于其他微地形及原状坡,坡顶处最小（3.75 mg/kg）。U形沟处速效磷含量最大（3.55 mg/kg）,塌陷、巨石背阴、陡坎和谷坡次之,这5种微地形显著高于坡顶和原状坡,坡顶处最小（1.27 mg/kg）。速效钾含量在坡顶、陡坎达到最大（60.09 mg/kg,58.27 mg/kg）,这2种微地形显著高于其他微地形和原状坡。（5）通过对7种微地形和原状坡的3个坡向的表层土壤养分进行灰色关联分析,得出U形沟、塌陷和巨石背阴的土壤养分条件最好,坡顶和原状坡的土壤养分条件最差。     

黄土半干旱丘陵区陡坡地土壤水分空间变异性研究

通过对黄土半干旱丘陵区陡坡坡地土壤水分变异规律研究，阐明陡坡坡面土壤水分变化特征，0～200 cm土层内土壤含水量垂直变化呈高—低—高趋势；陡坡土壤水分沿坡顶向下变化总趋势是先增加后持平或减小；在坡面有浅沟微地形存在的情况下，虽然纵向和横向坡位对坡面土壤水分分布均存在影响，但纵向坡位的影响要较横向显著；地统计学对有浅沟微地形存在的陡坡坡面土壤水分变异特征不能进行很好地描述。     

陕北黄土区浅沟土壤水分空间分布特征

以陕北黄土区吴起县合沟流域浅沟土壤水分为研究对象,通过对研究区不同深度、不同坡向、不同坡位的浅沟土壤水分空间分布特征进行研究。结果表明:(1)根据浅沟与原状坡油松生长量关系,将浅沟划分为深浅沟(40 cm≤浅沟深度)和浅浅沟(20 cm≤浅沟深度40 cm);(2)研究区浅沟土壤水分高于原状坡;浅沟土壤水分在0—60 cm土层聚集,原状坡则在0—40 cm土层聚集;(3)浅沟不同土层土壤水分变异程度不同,阳坡土壤水分变异性较阴坡小;20—60 cm土层中,浅沟土壤水分变异系数较大,土壤水分较活跃,其他土层变异系数较小,土壤水分较稳定;(4)不同坡位、不同坡向和不同深度的浅沟土壤水分存在显著差异;在浅浅沟中,土壤水分表现为下坡位上坡位中坡位;深浅沟则为上坡位下坡位中坡位;在浅沟内,阴坡在中、下坡位土壤水分显著高于阳坡,阳坡上坡位土壤水分则高于阴坡;原状坡阴坡土壤水分显著高于阳坡。     

砒砂岩-黄土沟谷土壤含水量的时空变化

以晋、陕、蒙交界地区常见的砒砂岩-黄土丘陵沟谷为研究对象,分别于2005年7月和lO月对沟谷不同部位土壤含水量进行了测定.结果表明,其时空变化特征明显.(1)沟谷不同部位土壤平均含水量大小为7月份:沟谷底部14.44%,阳坡顶部9.29%,阴坡顶部9.01%,阴坡中部8.25%,阳坡中部6.36%;10月份:沟谷底部9.96%,阴坡顶部9.81%,阳坡中部9.48%,阴坡中部9.09%,阳坡顶部8.06%.(2)砒砂岩平均含水量季节变幅小,属稳定型;黄土及有冲积层的黄土平均含水量季节变化较大,属波动型.(3)在砒砂岩剖面上,泥岩含水量显著大于砂岩,砒砂岩坡面平缓的地段贮水能力比陡的地段大.(4)在黄土剖面上,明显出现土壤干层现象,在夏季、秋季降雨较少的情况下,土壤水分会严重降低,土壤水分处于负补偿状态,土壤干层距地表更深.在半干旱地区的砒砂岩-黄土丘陵沟壑区,黄土剖面土壤干层的发生是一个自然现象,随降雨量的多寡,呈消长状态.     

干旱阳坡半阳坡微地形土壤水分分布研究

采用固定点动态监测的方法,对黄土丘陵区吴起县合家沟流域阳坡和半阳坡各微地形土壤水分进行了对比研究.结果表明,微地形对土壤含水量具有显著影响,阳坡各微地形土壤水分顺序为:切沟>平缓坡>切沟沟头>陡坡>极陡坡;半阳坡各微地形土壤水分顺序为:平缓坡>浅沟>陡坡>极陡坡.0-20 cm土层土壤水分变异系数最大的是切沟,最小的是切沟沟头.最后指出在植被恢复过程中,应根据不同微地形的土壤水分分布特征,结合"适地适树,适林适草"的植被恢复原则,合理配置乔、灌、草的营建模式.     

黄土丘陵沟壑区土壤水分垂直分布研究

以黄土丘陵沟壑区燕沟流域为研究对象,对流域内2006年不同类型土壤水分垂直变化进行了分析.结果表明,在实验设计条件下,不同层次的土壤水分变幅较大,坝地、梯田和坡地各层土壤含水量变化与降雨量的季节性变化呈现出较一致的趋势,而苹果地除0-100 cm外,100-200 cm随着降雨量的季节性变化出现较大波动;不同类型土地的土壤含水量变化程度不同,同一类型土地的土壤含水量变化幅度也有差异,10 cm处土壤含水量变异系数最大,随着土层深度的增加变异系数逐渐递减.根据土壤含水量变异系数分析,将不同类型土壤含水量垂直变化划分为速变层、活跃层、次活跃层和相对稳定层4个层次;并建立了不同类型土地各层土壤含水量变异系数回归方程.     

黄土高原水蚀风蚀交错带沟岸灌木林地土壤水分变化

选择黄土高原水蚀风蚀交错带典型切沟，采用人工取样和中子仪测定研究了柠条坡地不同坡位土壤水分变化，明确了切沟对沟岸柠条林地土壤水分的影响范围，建立了土壤储水量与距沟沿不同距离之间的关系。结果表明：在黄土高原雨季(7～10月)，天然降水对柠条坡地下位的补给深度达到了220 cm，对坡地上位和中位的补给深度分别为180 cm和160 cm。在土壤剖面200 cm深度范围内，坡下位土壤水分含量始终高于坡上位和坡中位，200 cm深度以下，坡地上、中、下位土壤水分趋于一致。切沟对柠条林地土壤水分影响水平宽度达到3～4 m，垂直深度达到6 m以下。沟岸柠条坡地距沟沿不同距离土壤剖面储水量与沟沿距离间的关系可以用线性函数来表达。研究沟岸地距沟沿不同距离的土壤水分变化规律对沟岸地植被的恢复具有重要的科学意义。     

黄土丘陵缓坡风沙区不同土地利用类型土壤水分变化特征

为研究黄土丘陵缓坡风沙区不同土地利用类型下的土壤水分变化规律,采用时域反射仪TDR在山西省五寨县分别对玉米农地、柠条林地、苜蓿草地0-100 cm土层进行连续3年的土壤水分观测,掌握不同土地利用类型土壤含水量的季节变化规律和垂直分布特征。结果表明:(1)农林草地土壤水分随时间的变化曲线基本呈"M"形分布,三者季节变化规律相似,但土壤含水量差异达到极显著水平(P<0.01),表现为苜蓿草地>柠条林地>玉米农地;(2)玉米农地与柠条林地土壤含水量随土层深度的增加呈"S"形分布,苜蓿草地的变化趋势与两者完全相反,玉米农地仅土壤表层0-20 cm含水量与降水存在显著相关性,柠条林地和苜蓿草地0-60 cm土壤含水量均与降水显著相关;(3)土壤含水量具有明显的垂直分布特征,在0-100 cm土层层中,随着土层深度的增加,玉米农地CV先逐渐降低后保持稳定,柠条林地CV始终持续降低,苜蓿草地CV先呈现波动变化后明显降低,三者整体表现为表层土壤含水量变异系数大于深层;(4)0-100 cm范围内,玉米农地的土壤层自上而下依次可划分为速变层、活跃层2个层次,柠条林地和苜蓿草地的土壤层划分为速变层、活跃层和次活跃层3个层次。本研究结果表明林地和草地在涵养土壤水分方面优于农田,林地和草地为黄土丘陵缓坡风沙区适宜的土地利用方式,为该区域土壤水分管理及水土资源的合理开发利用提供理论依据。     

东北黑土区丘陵漫岗夏季坡面土壤水分差异分析

在7月雨季过后,用TDR在典型黑土区小流域做土壤水分调查。结果显示:小流域坡面从下部到上部,表层10 cm土壤水分含量变化幅度最大。在深度上,表层10 cm水分含量最低,0~30 cm内由上到下水分迅速增加,从30 cm以下到100 cm趋于稳定。坡面3个部分中,在表层10 cm水分含量下部最高,中部次之,上部最低;20 cm土层水分含量上中下3部分相差无几,而在30 cm以下到100 cm,土壤水分含量由高到低基本上是上部、下部和中部。坡面上的林带在相同条件下土壤含水量显著低于豆地,但因为宽度只有10 m左右,从变化趋势来看其影响深度仅在1 m以内。沟底林带地势低,表层水分较高,因宽度大而影响深度要超过1 m。麦地和豆地相比,土壤水分含量较低。     

干热河谷冲沟沟床土壤水分时空分异特征

为探究干热河谷冲沟沟床土壤水分时空分异特征,选取了元谋干热河谷1条典型冲沟,对其不同分段(沟头、上游、中游、下游)下10,20,30,40,60,100 cm土层的土壤水分开展定位监测。结果表明：(1)沟床不同分段各土层(除100 cm土层外)含水量整体变化趋势一致,均表现为明显的干湿季特征;湿季(5—10月)土壤水分相对较高(7.64%～28.91%),受降雨影响大;干季(11—次年4月)则长期处于较低水平(6.11%～11.97%)。(2)沟床土壤水分从沟头至下游沿程变化在干湿季有明显差异,湿季表现为先减小后增加,下游(17.36%)显著高于沟头(15.46%)和上游(12.19%);干季则是先减小后增加再减小,沟头(10.64%)显著高于上游(6.74%)和下游(9.10%)。不同土层深度上,浅层(10—20 cm)和深层(60—100 cm)土壤水分含量在干湿季均较高,水分最小值出现在30—60 cm土层,其中干季30 cm土层水分亏缺严重。(3)沟床土壤水分最高日期通常出现在7日内累积降雨达76.1 mm以上的年最大降雨月当月;最低日期通常出现在持续无降雨条件下,如干季末期,...