土壤干化的水文生态效应

应用土壤-植被-大气传输模型(SVAT-model)——CoupModel,对黄土丘陵沟壑区农地(马铃薯)、林地(刺槐林)、采伐迹地(刺槐被砍伐)和荒草地(天然灌草)的土壤水分变化进行了模拟。分析了不同植被覆盖条件下土壤干化程度、气候干旱和植被耗水对土壤干化的贡献率以及土壤干化的水文生态效应。研究结果表明:农地不存在土壤干化现象,刺槐林地、采伐迹地和荒草地均存在明显的土壤干层,以刺槐林地最为严重;气候干旱和植被过度耗水对土壤干化的贡献率分别为70.74%和29.26%,气候干旱是导致土壤干化的主要原因;土壤干化可以导致土壤剖面水分交换深度变浅,土壤剖面水分的移动性变差,使土壤水库丧失77.58%~93.55%的调节能力,形成土壤水分循环的隔离层,增加植被生长对年度降水的依赖性。总之,土壤干化恶化了陆地土壤水文循环环境,影响植被的正常生长,不利于黄土丘陵沟壑区的生态环境建设。     

吴旗县不同植被类型土壤干层特征分析

吴旗县位于黄土高原暖温带半干旱地区,由于降雨量较少以及地表的蒸发和植物的蒸腾,使土壤水亏损严重,部分植被下的土壤中出现了土壤干层。为了系统比较不同植被类型下土壤干层特点,通过对吴旗不同植被0～9.0m土壤水分的实地测量和分析,得出以下结论:除农地外,其它植被类型下都不同程度的存在着土壤干层,干层严重程度,林地大于灌木林地,灌木林地大于草地;草地存在临时干层和永久干层,永久干层深度可以达到4.0m。测量当时,灌木林没有临时干层,存在永久干层,深度3.0～8.4m;杏树林不存在临时干层,油松林临时干层则很严重,杏树林和油松林永久干层深度分别在8.0m和9.0m以上。临时干层的出现取决于降水的补充,因此可能与采样时间有关。通过对吴旗县土壤干层的分析可以为进一步研究土壤干层和植被建设提供借鉴。     

黄土高原人工林草地“土壤干层”问题初探

“土壤干层”是黄土高原一种特殊的土壤水文现象。依据调查资料,分析了“土壤干层”特征、成因、危害和树草种特点,认为“土壤干层”不是黄土高原恢复植被的必然产物,但是“土壤干层”的不良影响是严重而持久的,应给予高度重视。现有人工植被虽然有“土壤干层”,但在保持水土、促进天然植被恢复和演替方面仍然具有极为重要的意义。     

青海湖南侧江西沟土壤水分研究

根据含水量和粒度测定,对青藏高原东部的青海湖南侧土壤水分含量特征、土壤干层与草原发育的适宜性和土壤水库等问题进行了研究。结果表明,青海湖南侧土壤含水量随深度增加呈现减小的趋势,在土壤1.0 m左右深度以下有长期性土壤干层发育;从上向下土壤干层发育强度呈现加重趋势,由轻度干层变为中度干层,这主要与气候暖干化和降水量少有关。虽然该区丰水年土壤剖面上部的水分明显升高,但还没有使土壤干层中的水分得到全部恢复。青海湖南侧土壤是与黄土相似的粉沙土,但该区土层较薄,土壤水库的调蓄能力较小。土壤干层的发育和较弱的土壤蓄水能力指示该区不适于植树造林,适宜发展消耗水分较少的草原植被。     

黄土高原土壤干层评定指标的改进及分级标准

土壤干层是黄土高原普遍存在的特殊土壤水文现象,研究其现状、成因、防治、调控措施等对科学认识区域植被承载力、土地生产力以及低效林草改造和可持续植被建设等有重要理论与生产指导意义,而合理通用评判指标与分级标准是开展土壤干层研究的基础。目前黄土高原土壤干层尚无统一评判指标与分级标准,给区域土壤干层研究带来困难。本文在已有研究成果的基础上,提出用土壤有效水饱和度/不饱和度作为土壤干层评判指标,并给出其分级标准。该评判指标计算简单,具通用性和可比性,可望成为土壤干层的通用评判指标。     

黄土高原土壤干层研究述评

从土壤干层的定义及土壤干层形成的气候、土壤、植被和人为因素等4个方面综述了黄土高原土壤干层研究的现状和问题,并指出了需要进一步加强的研究领域.     

黄土高原土壤干层评定指标的改进及分级标准

土壤干层是黄土高原普遍存在的特殊土壤水文现象,研究其现状、成因、防治、调控措施等对科学认识区域植被承载力、土地生产力以及低效林草改造和可持续植被建设等有重要理论与生产指导意义,而合理通用评判指标与分级标准是开展土壤干层研究的基础。目前黄土高原土壤干层尚无统一评判指标与分级标准,给区域土壤干层研究带来困难。本文在已有研究成果的基础上,提出用土壤有效水饱和度/不饱和度作为土壤干层评判指标,并给出其分级标准。该评判指标计算简单,具通用性和可比性,可望成为土壤干层的通用评判指标。     

延安试区土壤干层现状分析

近年来,以林草地地力衰退为特征的人工林草地土壤退化日趋严重,其中以土壤水分严重亏缺为特征的土壤干化现象愈益引起了人们的重视。土壤干化的直接后果是形成土壤干层,导致土壤退化,植物生长速率减缓,群落衰败以至大片死亡,严重地威胁到中国中北方地区特别是黄土高原地区生态环境的建设。因此,研究和解决土壤干层问题已成为黄土高原植被建设的迫切任务。根据现有土壤水分资料,初步分析了延安试区植被下的土壤干层现状,对不     

黄土区坡面尺度不同植被类型下土壤干层的空间分布

为掌握坡面尺度不同植被类型土壤干层特征,对一典型坡面干层空间分布进行了研究。结果表明:13a杏树地和25a柠条地干层厚度分别在0～400和280～400cm之间,杏树地不同坡位处干层分布有明显差异;在坡面垂直方向上,25a柠条地较13a杏树地土壤水分亏缺严重。而水平方向,13a杏树地干层分布表现为明显的片状和斑块状分布特征,同时呈现出从北至南沿坡面逐渐递减,干层分布受植被,降水、坡位、微地形等因素共同作用。相比之下,25a柠条地干层分布结构性较为单一,干层厚度在381～400cm的面积分布较广且连在一起,表现出由植被控制的分布格局。相关结果可为黄土区土壤干层调控提供参考。     

黄土高原土壤旱化研究综述

由于半干旱区降水稀少、植被过度耗水、土壤水分蒸发强烈导致土壤长期严重缺水,形成干层。土壤干层一旦形成,极难恢复,并将严重制约该地区的生态发展与经济建设。对土壤干层形成的原因进行了分析,并综述了土壤干层的定义、量化评价方法以及土壤旱化缓解的研究进展,指出当前土壤干燥化定量评价研究中的不足。建议今后应将基于影响植物生长的土壤旱化定量评价指标的建立作为研究方向,并加强基于土壤水分安全承载下的植被构建强度研究,以避免人为加剧土壤旱化的趋势。     

Soil erosion and hydrological response to land abandonment in a central inland area of Portugal

This paper analyses the effects of land abandonment on runoff and sediment yield in a central inland area of Portugal. Rainfall simulation experiments were performed in areas of traditional land use (land cultivated with cereals) with various types of soil plant cover associated with the period of abandonment (4–5 years, 15–20 years and 30–40 years) in two different seasons, namely under very dry conditions and after a long wet period. Statistical analysis showed a notable difference between the cultivated soils and those abandoned for a long period of time, which included appreciable vegetation recovery, higher organic matter content and negligible overland flow and soil loss. Cereal cultivation, in particular ploughing, is a very negative land management practice, due to the high runoff and soil loss. Within 4–5 years a crust develops over abandoned soils with sparse herbaceous plant cover, particularly after a dry season, which enhances runoff and sediment yield. In scrubland and oak plots, although marked water repellency was registered at the end of a dry, warm season, its influence seems to be irrelevant in terms of overland flow and erosion yield. The major factor in controlling overland flow and reducing soil erosion rates appears to be the role played by vegetation in protecting the soil surface and supplying organic carbon to the top layer. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

黄土高原丘陵沟壑区生态用水资源利用研究

对黄土高原丘陵沟壑区不同植被地连续10a的试验调查发现,人工草地和沙棘、油松林地土壤水分在长系列年内变化上基本一致,1m土层含水量处于100～140mm,生长期土壤水分基本上处于亏缺状态;而荒坡草地土壤含水量年内均比人工草地高约40mm,土壤水分一直处于适宜、稳定的水平。林地沙棘和油松均表现出适应该地气候特点的生长的状况,但从土壤水文循环状况看,土壤水分长时期处于亏缺状态不利于植被的再生长和生态效益的发挥。径流试验研究表明,人工草地、油松林地年内平均径流深分别为1.45mm和1.27mm,径流系数为0.08和0.07;荒坡草地和沙棘林地在年内基本上不发生大的径流,且多为清流。因此,植被恢复在治理措施上应当注重植被的自然修复和保护,并充分利用径流资源补充土壤水分,使其朝着利于植被生长的方向发展。     

中子探测仪在林地土壤水分研究中的应用

<正> 目前对土壤水分的研究可以分为两大类:一类是空间变异性问题,即对同一时刻不同位置的土壤水分特征值进行估计,另一类是时间变化问题,即对同一位置不同时刻的土壤水分特征值进行研究。 自1952年Gardner和Kirkham开创性地应用中子探测仪测定土壤水分的变化之后,中子探测仪成为比较通用的野外原状土壤含水量的探测仪器。该仪器能较准确地探测出土壤水分的时间变化过程,因此使得从短期内土壤水分平衡的角度来推算蒸发散量成为可能。 对于土壤性质的空间变异性研究,从本世纪初就已开始,特别是60年代以后,这方面的研究已进一步深入化。研究者们希望了解土壤特征参数在什么条件下才     

坡地开垦的径流泥沙响应

Land use and land cover change is a key driver of environmental change. To investigate the runoff and erosion responses to frequent land use change on the steep lands in the Three Gorges area, China, a rainfall simulation experiment was conducted in plots randomly selected at a Sloping Land Conversion Program site with three soil surface conditions: existing vegetation cover, vegetation removal, and freshly hoed. Simulated rainfall was applied at intensities of 60 (low), 90 (medium), and 120 mm h 1 (high) in each plot. The results indicated that vegetation removal and hoeing significantly changed runoff generation. The proportion of subsurface runoff in the total runoff decreased from 30.3% to 6.2% after vegetation removal. In the hoed plots, the subsurface runoff comprised 29.1% of the total runoff under low-intensity rainfall simulation and the proportion rapidly decreased with increasing rainfall intensity. Vegetation removal and tillage also significantly increased soil erosion. The average soil erosion rates from the vegetation removal and hoed plots were 3.0 and 10.2 times larger than that in the existing vegetation cover plots, respectively. These identified that both the runoff generation mechanism and soil erosion changed as a consequence of altering land use on steep lands. Thus, conservation practices with maximum vegetation cover and minimum tillage should be used to reduce surface runoff and soil erosion on steep lands.     

南方花岗岩红壤区不同土地利用类型坡地产流与侵蚀产沙研究

基于自然坡面径流小区,分析了南方花岗岩红壤区5种典型土地利用下坡面地表径流与侵蚀产沙规律.结果表明,不同地类地表径流与侵蚀产沙分异规律明显.裸露荒地、坡耕地、早地和疏林地的地表径流分别是典型林分林地的1 354.9%,1 099.9%,712.3%和285.4%;不同地类土壤侵蚀强度排序为裸露荒地＞坡耕地＞旱地＞疏林地＞典型林分林地,说明植被能较好地调蓄地表径流和减少侵蚀产沙.在不同降雨强度和雨型条件下,不同土地利用的坡面产流与侵蚀产沙也表现出显著的差异.裸露荒地、坡耕地、旱地、疏林地是研究区主要的侵蚀产沙地类.基于径流小区次降雨条件下径流和侵蚀产沙观测资料,建立了不同地类坡面径流与侵蚀产沙的回归方程.     

晋西北不同植被类型土壤水分时空变化特征

[目的]对晋西北黄土丘陵区不同植被类型不同季节土壤水分的动态进行研究,为今后该区域植被建设过程中选择适宜的树种提供理论依据。[方法]以山西省岢岚县西北黄土丘陵区不同类型植被和撂荒地为研究对象,以当地3类有代表性的植被(乔木类小叶杨林、灌木类沙棘林及撂荒地)为研究对象,系统地对旱季(4月)和雨季(9月)不同植被剖面土壤水分含量动态变化规律进行分析。[结果]各林地旱、雨季的土壤水分含量9月均明显大于4月,从土壤表层到600cm深处呈现出先增加后减少再增加的变化趋势;而干燥化程度由强到弱依次表现为:小叶杨>沙棘>撂荒地;将3种不同植被类型在0—600cm深度的土壤水分利用情况分为3个层次:土壤水分的微弱利用层、利用层(过渡层)和稳定层(调节层)。[结论]晋西北黄土丘陵区在恢复重建植被的过程中,要调整土地利用利用结构,改善乔木、灌木和草的比例,实现植被的多样化,建立合理类型的混交林和复层林,分配好种群密度,构建一个相对平衡的植物群落,保证植物耗水和环境供水处于平稳的状态。     

金沙江干热河谷封禁管护坡面的产流产沙特征

运用坡面径流泥沙小区定位观测方法,2003年雨季对金沙江元谋干热河谷水土流失封禁管护措施的坡面产流产沙特征进行了对比研究。结果显示,封禁管护措施有较好的调节径流和减少土壤流失的作用,其产流量比干扰荒草地减少39.04%,产沙量减少50.26%;产流量与产沙量均与降雨量和最大10 min时段降雨强度呈显著幂函数关系,复相关系数分别在0.882和0.888以上;产沙量与产流量之间的线性关系显著,相关系数在0.929以上。     

野外模拟降雨条件下坡面降雨入渗、产流试验研究

利用野外模拟降雨试验,研究了植被类型、降雨强度、地表结皮、覆盖杂草等对荒草地和裸地降雨入渗、产流的影响。结果表明:裸地因降雨易产生地表结皮,产流时间主要取决于降雨强度,两者的关系可用幂函数描述,达显著水平;荒草地由于植被覆盖度较高,产流时间主要取决于土壤初始含水量,两者的关系可用线性公式描述,达极显著水平;与裸地相比,荒草地能延缓产流,并有效拦蓄径流;裸地形成地表结皮后,产流提前,平均入渗率降低,但坡面覆盖杂草(尤其是坡中下部覆盖杂草)能有效拦蓄径流、延缓产流、增加入渗,并促进土壤水分向深层的运移,而雨后采用抑制蒸发的措施能起到类似的效果     

红黏土侵蚀劣地集水区30年植被恢复中的水沙特征

为探究红黏土侵蚀劣地植被恢s复的水土保持效益,在自然降雨条件下,对红黏土区裸地对照及植被恢复的2个自然集水区进行长期降雨径流泥沙监测,得到30年的产流产沙数据.结果表明:1)植被恢复第6年裸地对照和恢复林地的产流差距显著,8年后恢复林地基本不再产沙.年内产流产沙集中在雨季4-6月,植被的减流和减沙效益分别超过40％和90％.在次降雨尺度上,植被能够显著降低径流泥沙曲线斜率,在降雨量相同的条件下减小地表产流产沙量.2)降雨过程产流产沙与降雨强度I60变化趋势一致,呈多峰型,总体上恢复区延缓产流1h以上,产流峰值减小67％ ～ 83％,中雨条件下植被延缓径流和降低产流峰值的效益最好.3)恢复林地径流中全N、全P、全K流失量分别减少54.62％、57.53％、56.46％,次降雨过程中全N和全K流失质量浓度高于全P浓度,且随径流过程波动较大.植被恢复后的红黏土集水区产流产沙及养分流失显著减少,水土流失得到有效控制.     

粗质地土壤坡度和前期含水量对土壤侵蚀的影响

利用野外模拟降雨试验,研究了粗质地土壤裸地和苜蓿地在不同坡度(5°,15°,25°)、不同前期含水量(低、中、高)条件下坡面降雨产流、产沙的过程及其特征,以此探究该区退耕还草效益。结果表明:3种坡度条件下裸地和苜蓿地的产流过程在不同前期含水量下均为先增大后趋于稳定,不同坡度之间的径流量差异不显著,但泥沙流失量随着坡度的增大而显著增加,在降雨过程中先增大达到峰值趋于稳定波动,裸地的波动幅度大于苜蓿地。2种处理的前期含水量对径流量以及平均入渗率的影响均达显著水平,裸地在相同的坡度下,前期含水量由低水平增加到中水平、低水平增加到高水平,径流量分别增加38.2%~52.8%,39.7%~42.8%,苜蓿地径流量分别增加27.3%~77.8%,45.5%~91.1%。坡度对泥沙流失量及含沙率影响显著,在相同的前期含水量下,裸地由5°增加到15°,15°增加到25°的泥沙流失量分别增加96.3%~268.7%,6.9%~40.3%,苜蓿地的泥沙流失量分别增加81.1%~384.2%,61.7%~169.9%。在相同坡度和前期含水量下,苜蓿地的径流量和泥沙流失量均显著低于裸地。研究结果表明粗质地土壤前期含水量和坡度显著影响坡地土壤侵蚀过程和总量,植被不但因为冠层拦截而减少径流,而且因为耗水量增加,降低了土壤前期含水量而减水减沙。