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。     

陕北黄土区阳坡微地形土壤水分特征研究

采用定点动态监测的方法对陕西省吴起县合沟流域内的阳坡微地形土壤含水量进行了对比研究。结果表明:(1)微地形土壤水分的季节变化滞后于降雨的季节变化,其对土壤含水量的影响旱季大于雨季;(2)在0—180 cm土层中,随着土层深度的增加,微地形土壤含水量呈增加的趋势,变异系数减小;(3)微地形不同土层的土壤含水量具有差异,在0—20 cm土层,所有微地形土壤含水量均大于对照坡面,土壤含水量呈现:缓台>塌陷>切沟>陡坎>浅沟;20—80 cm土层土壤含水量则表现为:切沟>缓台>塌陷>陡坎>浅沟>坡面;80—180 cm土层中,土壤含水量最大的是缓台,坡面、浅沟、切沟土壤含水量相差不多,陡坎土壤含水量比坡面略小,塌陷土壤含水量最小。     

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。     

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.     

陕北黄土区缓台土壤水分空间变异性

陕北黄土区坡面微地形土壤水分的空间变异性分析对近自然植被恢复具有重要意义。对不同规模的缓台微地形土壤水分数据进行了测定和分析。结果表明:(1)面积大小不同的缓台土壤水分有着明显的差异,总体呈面积越大水分条件越好的趋势。(2)土壤水分变异系数在0—60cm土层深度呈现:小规模缓台(100m2)大规模缓台(1 000m2)中规模缓台(100~1 000m2)的规律,并且随着土层的加深,缓台土壤水分变异系数有减小的趋势。(3)在大规模缓台的内部,土壤水分在纵坡向上的变异系数要高于横坡向。通过对大规模缓台内部0—60cm土壤水分数据做地统计学分析,球状模型被选为最优的半方差理论模型。由克里格插值生成的土壤水分分布图表明,在缓台与其上部陡坎微地形连接处的土壤水分条件要优于缓台其它部位的水分条件。     

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(68.94g/kg,60.71g/kg,62.77g/kg),显著高于其他微地形和原状坡,坡顶处最小(22.58g/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(11.88g/kg,12.56g/kg,11.67g/kg),塌陷、巨石背阴处较小(9.39g/kg,9.69g/kg)。(4)碱解氮含量在U形沟、塌陷和巨石背阴处最大(6.87mg/kg,6.54mg/kg,5.93mg/kg),显著高于其他微地形及原状坡,坡顶处最小(3.75mg/kg)。U形沟处速效磷含量最大(3.55mg/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(1.27mg/kg)。速效钾含量在坡顶、陡坎达到最大(60.09mg/kg,58.27mg/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。     

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。     

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%。     

黄土高寒区小流域土壤水分空间变异与环境影响因子

针对区域流域尺度上土壤水分在地形、植被等要素协同作用下的空间异质性规律以及响应机制研究较少,以青海大通典型人工林小流域为研究对象,自坡脚向上延3个坡向（阴坡、半阴坡、阳坡）呈放射状选取3条样线带布设样点,采用统计学分析、主成分分析和冗余分析等方法研究生长季初末时期0—20,20—40,40—60,60—80,80—100 cm各层土壤水分空间变异特征,以及各环境因子（海拔、植被高度、植被冠幅、地上生物量、草本丰富度、草本盖度、枯落物干重）对其影响规律。结果表明：生长季末水分均值、最值均大于生长季初,各坡向体积含水率最值、均值均表现为阴坡>半阴坡>阳坡,各土层呈中等变异（10%阳坡>阴坡,在末期表现为阳坡>半阴坡>阴坡;水分采样点间隔在初期应在36.50~448.90 m,末期应在18.30~552.40 m;冗余分析结果显示,海拔是影响青海高寒区土壤水分异质性的主控因素,解释率为35.3%（p<0.01）,草本丰富度次之,解释率为26.1%（p<0.01）,植被高度与植被冠幅也有显著影响。研究结果可为青海黄土高寒区退耕还林小流域生态水文过程研究以及后续植被恢复提供数据与理论参考。     

黄土高原丘陵区不同植被恢复方式下土壤水分特征——以桥子沟流域为例

为研究黄土高原丘陵沟壑区不同植被恢复方式下的土壤水分特征,以天水典型对比小流域——桥子西沟(自然恢复的荒草地)和桥子东沟(人工恢复的刺槐林地)为例,基于2流域5-8月0～ 100 cm深度土壤质量含水量和氢氧同位素浓度,定量分析不同植被恢复方式下降水和坡向对土壤水分影响.结果表明:以刺槐林地为主的流域土壤含水量低于以荒草地为主的流域(16.72％)约3.70％,对降水量的响应较弱,各土层含水量变异系数较高.土壤水分存在临界变化深度,刺槐林地为主的流域在10 cm以下含水量趋于稳定,最大蒸发深度为55 cm,荒草地为主的流域在30 cm以下含水量开始增加,最大蒸发深度为30 cm.两流域含水量均遵循阴坡＞半阴坡＞半阳坡,δo18的分布不符合这一规律.以刺槐林地为主的流域含水量随坡向变化较小,而以荒草地为主的流域受坡向影响较大,坡向对土壤水分的影响受植被因子的制约.以自然恢复荒草地为主的恢复方式可以较好的增加土壤水库蓄水量,有利于流域生态的可持续发展.     

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。     

全风化花岗岩管沟回填土坡面侵蚀影响因素及交互作用

为了查明全风化花岗岩地区输油气管道作业边坡坡面水土流失问题,通过野外典型边坡边界条件测量、坡面侵蚀特征冲沟沟深、冲沟截面积数据采集、岩土体取样测试,并结合室内模型降雨试验等方法。结果表明：降雨、坡长、坡度、汇水面积、岩土体特性5种因素均影响全风化花岗岩管沟回填土坡面侵蚀。产沙率和产流率随着降雨强度的增大而增大。坡长、坡度、汇水面积与冲沟沟深和冲沟截面积呈正相关关系,且随着坡长、坡度、汇水面积的增大,冲沟沟深和冲沟截面积也在增大。通过取样测试发现,原状土与回填土的颗粒组成相对含量具有较大差异,初始回填土粒度级配为良好土。降雨冲刷初期回填土坡面径流主要携带粉粒和黏粒。5年回填土相对于原状土,孔隙率增加到原来的1.13倍,土体渗透系数增大1个数量级,饱和状态下黏聚力降低为原状土的67.6%,内摩擦角降低为原状土的87.5%。通过查明全风化花岗岩管沟回填土坡面侵蚀影响因素及其作用,为后续的边坡治理提供依据。     

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,...     

马尾松人工林地浅沟表层土壤颗粒的空间分布特征

为研究马尾松林地浅沟侵蚀对地表特征的影响,选取南方红壤区马尾松人工林地发育完整的浅沟为研究对象,采用野外调查与室内试验分析相结合的方法,研究浅沟表层(0—5cm)土壤颗粒分布的空间差异性。结果表明:(1)研究区内表层土壤颗粒中石砾含量较高,约占78.68%,土壤为多砾质沙土,土壤水蚀使得浅沟表层土壤粗化。(2)浅沟不同部位间表层土壤颗粒分布差异明显,其中石砾含量表现为沟底沟坡沟缘,沟底的石砾含量极显著小于沟坡和沟缘的含量(P0.01);极粗砂、中粗砂、细砂粒、粉粒和黏粒含量均表现为沟底沟坡沟缘,且沟底的含量均极显著大于沟坡和沟缘的含量(P0.01);而沟坡和沟缘土壤颗粒含量差异不显著(P0.05)。(3)沿沟长方向从沟头到沟口,沟底表层土壤中粗颗粒含量呈减小趋势,细颗粒含量呈增大趋势;而沟坡和沟缘趋势正好相反,说明在浅沟沟底中上部主要为侵蚀作用,而在中下部主要为沉积作用。(4)不同粒级土壤颗粒含量最优半方差函数理论模型均为高斯模型,土壤颗粒含量的块金系数最大仅为0.36%,远小于25%,不同粒级土壤颗粒含量表现出强烈的空间自相关性。本研究可为南方红壤区人工林地土壤侵蚀治理提供理论支持。     

水土保持措施对坡耕地土壤养分时空变异影响

以水保林地、水平梯田及地埂植物带组成的水土保持措施体系和无水保措施布置坡耕地为研究对象,结合传统统计分析和ArcGIS地统计分析方法,研究不同深度土壤养分随时间及空间(垂直和水平)变化特征。结果表明,(1)所选研究区内土壤有机质、全氮、全磷和有效磷含量均随着土层深度的增加而降低,同一坡位高度,有水土保持措施坡耕地土壤养分含量比无措施坡耕地高,且土壤养分在垂直方向上相对均匀分布。(2)从各水土保持措施对不同深度土壤养分含量的影响来看,在水土保持体系内,0~15 cm和15~30 cm土壤有机质含量依次为:水保林地>水平梯田>地埂植物带,全氮、全磷和有效磷含量依次为:地埂植物带>水平梯田>水保林地。在无措施对照区,土壤有机质、全氮和有效磷含量两层次均顺坡逐渐增高,而全磷两层次分布均呈:中坡位无措施区>下坡位无措施区>上坡位无措施区。不同深度土壤有机质、全氮、全磷和有效磷含量均随月份变化先增加后损失,但其变化程度因水土保持措施不同而不同。(3)经统计分析表明,水土保持措施区0~15 cm土壤有机质和全氮变异系数大于无措施对照区,但土壤全磷和有效磷变异系数正好相反;无措施对照区15~30 cm土壤有机质、全氮、全磷和有效磷变异系数大于水土保持措施区。水土保持措施与不同深度土壤养分之间均呈极显著正相关关系,0~15 cm和15~30 cm土壤全氮和有效磷之间均呈显著正相关,而0~15 cm和15~30 cm其他各指标关系间均呈极显著正相关关系。