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)]。     

水土保持植被的有效盖度、临界盖度和潜势盖度

植被能有效地控制水土流失,被公认为水土保持最有效最根本的方法,因此水土流失区植被的恢复和建造成为水土保持工作的重心之一。植被盖度是衡量植被群落保持水土功能大小的一个重要质量指标,潜势盖度、有效盖度和临界盖度是植物群落发育过程中的３个重要阶段。该文比较详细地论述了这３个盖度的含义和确定方法,并指出微观上的植被建设应设法使的建植被群落达到有效盖度（下限）和临界盖度（上限）。     

不同植被类型下草本群落与土壤因子的关系

[目的]在黄土高原大规模植被恢复重建的背景下,揭示贴地草本群落与耕作层土壤理化性质的协同发育及相互关系对恢复植被的可持续性发展尤为重要。[方法]以陕北绥德辛店沟小流域不同植被恢复类型下草本群落为研究对象,通过野外布设样方采集土壤标本,测定群落盖度,物种信息等指标,辅以室内试验和统计分析的办法,分析了不同植被类型下草本群落特征、土壤因子及其响应关系。[结果](1)陕北小流域不同植被恢复类型下草本层的Margalef丰富度指数、Simpson优势度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数四项指数总体差异显著,荒地、灌丛地>乔灌混交林>人工草地、乔木林(p<0.05)。(2)土壤因子与草本群落生物量、群落盖度、叶功能性状呈现出显著相关关系(p<0.05),且在不同植被类型下草地样方的响应中南坡优于北坡。(3) RDA排序分析发现,土壤有机碳、全氮、全磷含量、土壤容重和土壤最大持水量是影响草本群落生长发育的关键因子。[结论]灌丛地、乔灌混交林和荒地中草地生态稳定性及水土保持功能性优于其他植被恢复模式。     

黄土丘陵沟壑区退耕坡地不同植物群落的土壤侵蚀特征

黄土高原地区水土流失造成严重的农业和生态环境问题,而植被能从根本上控制黄土高原的水土流失.以安塞县典型退耕坡地不同植物群落为研究对象,采用侵蚀针法,结合2012-2015年降雨数据及不同植物群落特征的分析,研究不同植被恢复坡地的土壤侵蚀特征.结果表明:研究期间,不同年份植被群落土壤侵蚀强度为丰水年＞平水年＞枯水年.不同植被类型群落防治土壤侵蚀的能力不同,具体为自然恢复灌木群落＞自然恢复草本群落＞人工灌木群落＞人工乔木群落.灰色关联度显示,降雨量与坡度是影响植被群落土壤侵蚀最重要的因素,乔灌木群落坡度＞降雨量,草本群落降雨量＞坡度.自然恢复植被群落枯落物盖度＞植被盖度,人工植被群落植被盖度＞枯落物盖度;因此,在当前植被条件下,未受到扰动的群落可有效减少降雨对土壤侵蚀的影响;在进行植被恢复时,应优先进行植被自然修复,适时适地引入乔灌木进行植被恢复人工调控,尽早促进乔木群落的林下植被发育,保护其林下灌草层和枯落物层,同时减少人为干扰.     

农牧交错区地形土壤因子与植物群落关系研究——以丰宁小坝子为例

对河北丰宁小坝子地区沙地植被恢复过程中植物与土壤环境性质进行了研究,选取15个指标,分别代表植被群落、地形因子和土壤性质。利用多元统计方法,对选取的指标进行了主成分分析和典范相关分析。结果表明沙漠化地区在植被恢复初期的植物多样性较低,土壤环境因子与物种多样性存在相关性,植被、地形和土壤因子相互影响:植被特征影响土壤理化性质的动态变化,反过来地形和土壤性质影响植被的分布和数量以及群落的结构。多元统计结果显示,地形、土壤养分与水分表现出较大的因子贡献率。不同因子指标集团的典范相关分析表明,坡位影响植被盖度,物种丰富度与土壤理化性质关系密切。     

京郊荒滩生态恢复及其植被变化研究--以延庆县为例

在延庆县荒滩中，分别选择人工造林恢复植被2年、11年、封禁恢复植被7年和对照区4个样区，在大量野外调查的基础上，对其物种种类、优势种重要值、物种多样性特征、生活型谱和盖度等指标进行了对比分析。结果表明：荒滩生态恢复过程中，人工植被长势良好，植物种类明显增加，群落物种的丰富度指数、均匀度指数、多样性指数均比对照区显著提高，植物群落结构从简单逐渐变为复杂；生活型谱组成发生了显著变化，一、二年生草本植物的比例显著降低；植被盖度明显增加。3个生态恢复样区中，尤其是人工造林恢复植被2年的恢复模式效果最显著，可以在京津及其周边地区相似立地条件的地方推广应用。     

植被保持水土有效性研究进展

植被是防止水土流失的积极因素,也是土壤侵蚀预报研究中的重要因子。系统分析了国内外有关植被的冠层对降雨的截流作用以及对降雨侵蚀动力的影响,地表枯枝落叶层的水土保持作用、植被覆盖度与水土流失之间的关系和地下根系提高土壤抗冲性等方面的研究。旨在综合已有研究经验和成果,促进今后相关研究的发展。     

植被盖度在土壤侵蚀模数计算中的应用

中国东北黑土区是重要商品粮基地,长期的自然侵蚀和过度人为开垦,引起的黑土退化、水土流失日趋严重,限制了粮食产量的提高。植被具有截留降水,增强土壤抗蚀性,抗击减流等作用,能够有效控制水土流失。植被盖度也对水土流失的强度产生直接影响。采用遥感与GIS技术结合的方法,通过高分辨率影像WorldView提取植被盖度,用以计算中国土壤侵蚀方程(CSLE)中生物措施因子B值的范围,并将其应用于黑龙江省克山县古城小流域土壤侵蚀量的估算中,对该小流域的土壤侵蚀状况进行了定性和定量分析。结果显示,土壤侵蚀状况与植被盖度关系密切,说明植被在治理土壤侵蚀中有巨大作用,同时体现出该方法精度高,可信度大,在同类研究中具有适用性。     

USLE模型中植被覆盖因子的遥感数据定量估算

植被具有截留降雨、减缓径流、保土固土等功能 ,对水土流失起着决定性的作用 ,植被盖度的大小直接影响着水土流失程度的强弱。植被因子是通用水土流失方程 (USLE)中的重要影响因素。选择相适应的卫星遥感时间和空间分辨率ETM数据可以提取植被盖度参数。一般说来 ,归一化植被指数Ic比较真实地表现了影像数据上植被的分布 ,但是Ic 仅仅定性地反映了植被盖度的相对大小 ,要想量化植被盖度还必须进行野外采样 ,样方与影像Ic 作回归统计分析 ,建立经验公式 ,最终反演植被覆盖度。这种方法不仅耗费大量的人力物力 ,而且不利于大区域土壤侵蚀的监控和预测。针对这个问题提出利用线性混合像元分解的方法对影像逐个像元中的植被盖度进行计算和提取 ,提高了模型中植被盖度因子的精度 ,降低研究成本 ,进而可以快速地进行土壤侵蚀量变化动态监测     

根据植被估算黄土高原的自然侵蚀和加速侵蚀──以安塞县为例

植被具有很好的水土保持作用。已有的研究成果证实：当森林郁被度或植被群落总盖度或森林覆盖度达到４０％左右时，植被的水土保持效益发生质的飞跃，较之裸芒地可减少土壤流失５０％以上；当植被群落总盖度达到８０％时，就能基本控制水土流失。目前黄土高原的植被很差，以安塞县为例，林草总覆盖度只有４５％，而且群落盖度很低，大多在３０％￣５０％。而若无人类破坏，在同样的气候、地质条件下，安塞县的自然植被类型为森林和疏     

黄土高原沟壑区人工植被类型对土壤水分和碳氮的影响

以黄土高原沟壑区人工建造的典型植被油松、侧柏、刺槐、沙棘、苹果为研究对象，研究分析了不同植被类型对土壤水分含量、土壤碳氮累积等的变化影响。研究表明，旱季刺槐林地表现出了强烈的耗水特征，200cm以下土壤含水量具明显减少趋势。200—300cm处水分含量仅为5．8％～7．1％，而油松林地200cm以下与荒草地含水量基本相一致，土壤水分含量保持在15％左右，侧柏、沙棘、苹果土壤水分利用主要在20-200cm范围内。雨季，天然降雨虽对林地水分含量有所补充，但只表现在0-50cm表层，且各个植被类型间表现不明显；与荒草相比，油松群落土壤有机碳氮提高了9．3％，果园土壤有机碳含量显著降低，而沙棘、侧柏和刺槐群落的土壤有机碳含量虽低于荒草群落，但尚未达到显著水平。     

安溪崩岗侵蚀区不同植被配置模式与恢复效果研究

在对安溪崩岗侵蚀区全面调查的基础上,选择4种不同植被配置模式,分别从植被的种类、数量及生长状况等方面进行调查,同时利用乔木层径级、灌草层物种数、重要值、Simpson指数、Shannon-wiener指数、Pielou指数等方面对恢复效果进行评价。结果表明:马尾松+相思模式的径阶水平分布均匀,且树木长势良好。崩岗区灌草层植被种类单一,芒萁作为一种先锋物种在崩岗植被恢复过程中起着重要的作用。马尾松+相思和马尾松+桉树模式的物种丰富度指数、Simpson、Shannon-wiener、Pielou指数都较高,适合应用于崩岗侵蚀区的植被恢复。     

三峡库区主要森林植被类型土壤渗透性能研究

对三峡库区11种主要森林植被类型114块临时样地土壤渗透指标及物理性质进行测定和比较。结果表明:(1)各森林植被类型林地A层土壤渗透速率和孔隙度均高于B层,土壤渗透速率与土壤孔隙度之间存在显著相关关系。(2)不同森林植被类型林地各层次土壤稳渗速率存在差异。常绿阔叶林地各层土壤的稳渗速率最高,A、B层分别达到8.72 mm/min,8.52 mm/min,其后依次为杉木林、针叶混交林等,马尾松林最低,A、B层分别仅为2.22 mm/min和1.13 mm/min。(3)不同土壤种类的相同层次土壤稳渗速率存在显著差异,紫色土稳渗速率最高,A,B层分别为6.48 mm/min,3.25 mm/min,其后为山地棕壤、山地黄棕壤,最低为山地黄壤,其A、B层稳渗速率分别为1.98 mm/min,1.65 mm/min。(4)砂土A、B层均具有最高的非毛管孔隙,分别达到10.54%,8.28%,其稳渗速率均为最高,A、B层稳渗速率分别为7.16 mm/min,5.66 mm/min,显著高于其他质地土壤。(5)森林土壤的渗透特性和孔隙度受植被、土壤种类及质地等多种因素的影响,建立了利用多指标进行林地土壤渗透速度和孔隙度预测的多元线性模型。研究结果可为探讨森林对流域水文过程的调节机制及科学评价三峡库区森林植被水源涵养功能奠定基础。     

黄土高原沟壑区藻类结皮的水土保持效应

从降雨径流、水分蒸发两方面探讨黄土高原沟壑区藻类结皮的水土保持效应。结果表明:①藻类结皮可显著增加0-10cm土层内土壤孔隙度,最大增加幅度总孔隙度为7.4%,毛管孔隙度为14.2%;对更深土层的土壤孔隙度无显著影响。②荒草坡、樟子松林和油松林3种植被类型下,有藻类结皮试验区径流量与无结皮对照区有显著差异,径流量分别减少了28.1%～32.5%、34.4%～43.1%和30.8%～31.6%。③3种植被类型下,藻类结皮的土壤侵蚀量与无结皮对照土壤侵蚀量有显著差异,分别比无结皮区土壤侵蚀量减少了58.8%～70.6%,48.9%～62.6%和38.3%～57.1%。④通过逐步回归分析,建立了不同植被类型下藻类结皮的径流量、土壤侵蚀量与降雨因子的回归方程。⑤藻类结皮对土壤水分变化的影响土层为20-60cm,在该范围内藻类结皮的土壤含水量显著高于无结皮区。     

The effect of land cover/vegetation on soil water dynamic in the hilly area of the loess plateau,China

Severe soil and water loss has lead to widespread land degradation in China's loess plateau. During the past decades, a great deal of effort was made on vegetation restoration to reduce soil and water loss in the loess plateau. However, due to water shortage the efficiency of vegetation restoration was not as satisfactory as expected. As part of a vegetation restoration project, we conducted research aiming to understand the relationship between vegetation pattern and soil water dynamics. The goal was to find vegetation types appropriate for the loess plateau with scarce water resources. In 1986, fifteen plots of land were planted with five vegetation types: pine woodland, shrubland, sloping cropland, alfalfa and semi-natural grassland. Soil water content, runoff, soil erosion were measured for each plot. Environmental variables, such as rainfall, evaporation and temperature, were recorded simultaneously by an automated meteorological station. The relationship between land cover pattern and soil water dynamic was evaluated by using statistical models. We found that: (1) soil water loss occurred during the growing season, and it reached the maximum in the second half of July; (2) soil water was not fully replenished from rainfall during the rainy season; (3) pine woodland induced the largest water loss to surface runoff, followed by sloping cropland, alfalfa, semi-natural grassland and shrubland; the poor capability of pine woodland for water conservation may be attributed to soil compaction and poor ground coverage under the tree; (4) in most cases, soil water of the five vegetation types was low except for shrubland and semi-natural grassland where it was moderate-high during a few periods. These conditions inhibit sustainable vegetation growth in the semi-arid loess hilly area of the loess plateau, China.     

油松混交林的水土保持及水源涵养功能研究

对油松 ( Pinus tabulaef ormis Carr.)、辽东栎 ( Quercus liaotungenssis Koidz.)、油松和虎榛子 ( Ostryopsisdavdiana Decne.)混交林及纯林不同林分的土壤理化性质、土壤侵蚀量、林冠截流、枯落物持水量以及林地土壤贮水等方面进行了研究 ,结果表明 :混交林比纯林具有更好的水土保持效果和更强的水源涵养功能。     

黄土高原小流域土壤水分及全氮的垂直变异

为了研究黄土高原土壤中水分及全氮垂直分布及变异情况,对陕北神木县六道沟小流域中苜蓿地、荒草地、农地、柠条地以及油松地5种不同植被类型下0～800 cm土层中土壤含水率和土壤全氮进行了测定和分析。土壤含水率在垂直方向上呈现出干湿交替的层状分布。植被类型影响土壤水分含量的垂直剖面分布;各植被类型下相对高湿层和低湿层出现的深度不同;不同深度土层平均土壤含水率不同。农地及退耕荒草地土壤水分涵养较好,垂直方向上含水率变化较大;人工植被苜蓿、柠条消耗土壤水分较多,土壤含水率变化相对平缓;油松地平均土壤含水率及变化幅度居中。研究区域中,土壤全氮含量水平较低,表层发生陡降后,在20 cm以下土层中仍以很小的变幅降低,变化平缓。柠条地土壤全氮含量高于其他植被类型。     

喀斯特地区不同降雨和植被覆盖的坡面产流产沙特征

[目的]分析不同降雨类型下的径流和产沙量特征,及其在不同植被覆盖类型和植被覆盖度下的响应,为喀斯特地区黄壤坡面在不同降雨和植被覆盖条件下的产流和产沙量动态特征研究提供理论基础。[方法]以贵州省黔南州龙里县羊鸡冲小流域2014—2018年径流小区实测数据为基础,基于均值分类的方法,将研究区降雨类型划分为4类,对各指标进行相关性分析、回归模型模拟以及指数函数分析。[结果]不同降雨对研究区产流产沙的影响程度不同,不同植被覆盖类型下降雨特征对产流产沙的影响存在明显的差异。总体上A型降雨(极强雨强,极大降雨量、中等降雨历时的低频次降雨事件)更容易造成侵蚀性危害,该条件下坡面产流和产沙量之间显著相关,并且经果林表现出极好的水土保持效果;B型降雨(强雨强,中等降雨量、短降雨历时的高频次降雨事件)为该地区主要降雨类型;在4种降雨条件下,混交林的水土保持效果优于其他植被覆盖类型。产沙量与雨强、径流深正相关,和植被覆盖度负相关,对产沙量的影响为:径流深平均雨强植被覆盖度。当植被覆盖度到达80%左右,其削减径流以及减沙的效果处于稳定的状态。[结论]在降雨一定的前提下,植被是影响坡面产沙量的关键因子。对于喀斯特地区黄壤坡面而言,增加地表覆盖度是减少产沙量的基础,也是防治水土流失的一项重要举措。