秦王川灌区种植牧草抗风蚀及减少养分流失效应研究

为了探究种植牧草对秦王川灌区土壤风蚀和养分的影响,试验以种植春小麦和无芒雀麦地及裸地(CK)为研究对象,通过测定植被地表的盖度、高度、地上生物量以及地表湿度、粗糙度、土壤含水率和地表风蚀量,比较了不同处理对地表土壤细颗粒物和土壤养分流失的差异。结果表明:裸地风蚀量最大、达1.7 kg/m~2,小麦地次之,雀麦地最小、仅为0.8 kg/m~2;小麦和雀麦地土壤有机质分别比裸地提高近5.5%和7.3%,土壤有机质损失量大小顺序为裸地小麦地雀麦地;植被盖度、地表湿度、地表粗糙度和土壤含水率等指标的大小顺序均为:雀麦地小麦地裸地。在风蚀季节,秦王川灌区裸地的风蚀量和有机质流失量均为最大,种植雀麦可显著减少耕地土壤风蚀危害,减少土壤有机质流失。     

秦王川灌区种植披碱草和小麦对耕地盐碱的影响

实验以小麦(Triticum aestivum)和披碱草(Elymus dahuricus Turcz.)及其下部土壤为研究对象,通过测定植被的盖度、高度、地上生物量及其下部土壤的水、盐含量等指标,探究了秦王川灌区种植小麦和披碱草对耕地盐碱的影响差异。结果表明:当耕地种植小麦和披碱草后,其地表光照强度、温度和土壤表层(0~5cm)盐含量均显著低于裸地,而地表湿度和土壤表层含水率正好相反,均显著高于裸地(p0.05)。小麦收获前,种植小麦和披碱草耕地表层盐含量较裸地分别降低近57%和42%;秋末,种植披碱草耕地表层的盐分依然较裸地降低近44%,而原种植小麦地的土壤表层盐含量却较裸地升高了18%。综合以上,秦王川灌区种植春小麦因生育期较短易引发土壤盐碱危害,而种植披碱草可全年覆盖耕地地表,从而可降低耕地发生次生盐渍化的风险。     

秦王川灌区耕地撂荒、种植春小麦和牧草对地表微环境和土壤含水率的影响差异

以裸地(CK)、单播小麦(Triticum aestivum)、混播苜蓿/披碱草(Medicago sativa/Elymus nutans)牧草及其下部土壤为研究对象,通过测定植被的盖度、高度和生物量,地表微环境的光照强度、温度和湿度,以及土壤的温度和含水率,探究了秦王川灌区耕地撂荒、种植春播作物和牧草对地表微环境因素和土壤水分的影响差异,为该区防治耕地盐渍化提供科学依据。结果表明:生育期内,混播牧草的盖度和高度显著大于小麦(p0.05);牧草地和小麦地的地表光照强度、温度、湿度和土壤温度与裸地间存在显著差异;0～5cm土层土壤含水率大小顺序为:牧草地小麦地裸地,而5～40cm土层土壤含水率正好相反,大小顺序为:裸地小麦地牧草地。综合以上,结论为:秦王川灌区耕地撂荒、种植春播作物和混播牧草后,地表微环境因素及土壤含水率间存在显著差异。     

灌木林对地表风况及空气动力学参数影响的野外调查研究——以丰宁满族自治县小坝子乡为例

通过野外实地调查和定位观测,系统研究了灌木林盖度和高度对地表风况及空气动力学参数的影响。结果表明:风速轮廓线受灌木林覆盖度和高度的影响显著;风蚀率随灌木林覆盖度的减少呈指数增加,灌木林高度对土壤风蚀影响相对较小。空气动力学粗糙度及零风速平面位移高度均与灌木林覆盖度之间呈幂函数关系。灌木林高度对空气动力学粗糙度的影响不明显。     

乌兰布和沙区不同下垫面的土壤风蚀特征

【目的】研究荒漠生态系统典型植被群落对近地层风沙活动的影响,揭示荒漠生态系统中不同下垫面条件的土壤风蚀特征。【方法】在乌兰布和沙区东北缘荒漠-绿洲过渡带内,选取油蒿半固定沙丘(盖度约20%)、白刺半固定沙丘(盖度约30%)、油蒿固定沙丘(盖度约40%)、白刺固定沙丘(盖度约40%)、流动沙丘(CK)5种典型下垫面,运用风蚀钎和风沙流采集系统,实时监测5种下垫面的风蚀动态,定量分析不同下垫面条件下的土壤风蚀量、风蚀物的垂向分布及粒度组成的差异性。【结果】乌兰布和沙区不同下垫面同期土壤风蚀深度为:流动沙丘油蒿半固定沙丘白刺半固定沙丘油蒿固定沙丘白刺固定沙丘,当风速达到4.1 m·s~(-1)时,流动沙丘即可观察到沙粒蠕动,当风速达5.1 m·s~(-1)时积沙仪可收集到风蚀物。油蒿半固定沙丘、白刺半固定沙丘、油蒿固定沙丘、白刺固定沙丘的风速分别达到6.3,6.5,6.8,7.9 m·s~(-1)时方可发生风蚀;5种下垫面0~100 cm垂直断面上,67.6%~90.0%的风蚀输沙均分布于30 cm高度范围之内,挟沙气流中输沙率随高度增加呈幂函数规律递减,随风速增大呈幂函数规律递增,各高度层风蚀物粒度组成呈单峰态分布,峰值处在250~100μm之间,0~20 cm高度层峰值与其余各层的峰值范围差异明显且偏向粒径趋大的方向;自下而上,极细沙的粒度构成比例呈递增趋势,中沙的粒度构成比例呈递减趋势。【结论】随着植被盖度的增加,土壤风蚀程度显著减轻,流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘年风蚀深度依次降低。盖度为40%的油蒿、白刺群落,其地表风蚀深度仅为流动沙丘同期风蚀深度的1.73%~1.52%,0~100 cm高度范围内的输沙率仅为流动沙丘输沙率的6.6%~5.1%。在荒漠生态系统中,植物群落主要通过覆盖地表、提高下垫面的粗糙度和拦截沙粒的运动来缓解气流对地表的侵蚀作用。因此,在防沙治沙工程实施过程中,要充分考虑和利用植被防风抗蚀的生态效应。     

水曲柳人工林细根季节动态及其影响因素

2002年5-10月,采用连续钻取土芯法对帽儿山实验林场的水曲柳人工林细根(直径＜1 mm)生物量、比根长(SRL)和根长密度(RLD)的季节动态,以及它们与土壤N的有效性、土壤10 cm深处月均温度和含水量的关系进行研究.结果表明:水曲柳细根生物量在春季和秋季分别具有1个明显的高峰,但比根长和根长密度只有1个高峰.在春季和夏季,比根长和根长密度较高,显示细根直径较小,而秋季,这2个参数显著下降,表明细根直径次生增厚或组织密度增加.细根的季节变化与土壤N的有效性、土壤温度和土壤含水量有重要关系.其中细根生物量与土壤铵态氮含量显著相关;硝态氮含量、10 cm深处土壤的温度和土壤含水量与细根的生物量、比根长和根长密度的季节变化正相关,但均不显著(P＞0.05).4种因子的综合作用对水曲柳细根各参数的影响均达到了显著水平.不同季节细根生物量、比根长和根长密度的变化,显示出细根在生长季不同时期具有不同的生理生态功能.     

黑龙江省西部土壤风蚀风洞试验研究

针对黑龙江省西部地区2种主要易蚀土壤风沙土和黑钙土,对其风蚀过程中的主导因子对风沙流结构特征及风蚀量的影响特征进行风洞试验。结果表明:土壤风沙流多分布在30cm的高度范围内,风沙土与黑钙土风蚀量分别占总风沙量的99.80%和96.89%;在70cm高度范围内,风沙土风蚀量与高度的关系遵循多项式规律,黑钙土风蚀量与高度关系遵循对数函数规律关系;风沙土风蚀临界土壤含水量为2%,黑钙土风蚀临界含水量为6%,土壤含水量大于临界含水量时土壤风蚀会得到有效控制;相同风速下,2种土样的风蚀量均随含水量的增加而减小,风沙土呈负指函数关系,黑钙土呈二次函数关系。     

榆林沙地矿区植被恢复技术示范生态效益分析

通过样地、样方和采样等技术方法,调查研究了"陕北沙地矿区生态恢复与重建技术"与传统造林技术在榆林沙地矿区植被恢复中的生态效果差异,结果为传统造林技术和示范推广的新技术均可有效提高地表粗糙度,降低地表风速,将地表粗糙度由植被恢复前的0.20cm分别提高到0.95、1.06,50cm高度处防风效能分别可达15.25%和21.80%,有利于缓减地表风蚀。植物种类、植被盖度均得到提高,乔、灌层生物多样性、优势度、均匀度指数均得到明显提升,有利于形成更复杂、稳定的群落结构,示范推广的新技术在提高乔、灌、草层生物量方面效果更明显;0~60cm范围内,土壤容重、土壤孔隙度以及速效钾、速效磷、全氮、有机质含量均有所提升,改良了土壤结构,提高了土壤涵养水源功能,但传统造林区和示范推广区在改良土壤理化性质方面无显著差异;增加林地碳储量方面,造林第3年,示范推广区和传统造林区每公顷分别可增加碳储量664.35、633.75kg,其中增加的碳储量60.22%、59.17%由樟子松提供。"陕北沙地矿区生态恢复与重建技术"值得在榆林沙地矿区及其他生态条件相近地区植被恢复中推广应用。     

免耕留茬控制风蚀机理

通过对四种不同高度、不同密度的向日葵留茬地的观测,发现:留茬高度越大、密度越大,对地表风速的降低和粗糙度的增大作用越明显,反之则越弱;茬高、密度大的留茬,控制风蚀作用也十分显著,反之,其作用弱,而在没有留茬时,风蚀加重,地表收集到的风蚀物含量增加。     

黄河乌兰布和沙漠段巨菌草的固沙效果研究

巨菌草种植于黄河乌兰布和段低矮沙丘的迎风坡上,通过HOBO气象站和100 cm以及30 cm的集沙仪研究不同配置、不同风蚀年限巨菌草样地的风沙输移特征,结果表明:(1)巨菌草植株样地的输沙率在不同风速下为裸沙丘的0.38%~0.79%之间,留茬样地的输沙率在裸沙丘的1.8%~7.7%之间。近地表30 cm以下,植株风蚀1年样地和留茬风蚀1年、2年样地在不同风速下,输沙率随高度的变化分布符合幂函数(R~20.58)。当风速大于6.32 m/s时,植株风蚀2年样地的输沙率随高度符合二次函数变化规律(R~20.60)。(2)通过比较植株风蚀样地的风沙流结构,植株风蚀2年样地在沙丘表面4 cm高度以下的防护效果优于植株风蚀1年样地,在4~30 cm低于植株风蚀1年样地。4种不同配置的巨菌草在近地表0~30 cm高度内的平均固沙效果均保持在80%以上,固沙效果顺序为:植株风蚀1年样地植株风蚀2年样地留茬风蚀1年样地留茬风蚀2年样地。     

元谋干热河谷草本优势种与土壤因子的相关性

2018年1月在元谋干热河谷地区采用样方调查法及土壤测定方法,探讨草本优势种生长发育与土壤之间的关系。结果表明:样地草本植物共13科21属21种,扭黄茅为草本植物中的主要优势种,其株数、高度、盖度均与土壤含水量显著正相关,相关系数为0. 363、0. 331、0. 370;盖度与土壤湿度显著正相关、与温度显著负相关,其余均不显著。随着土壤含水量的增加,扭黄茅的株数、高度呈现出增加的趋势;随着土壤含水量、土壤湿度的增加,扭黄茅盖度呈现出增加的趋势;而随着土壤温度的不断升高,盖度呈现出逐渐减少的趋势。     

化隆县封山育林效果分析

在全封条件下,通过不同年限、不同对象的封育进行调查和对比分析,得出土壤容重、土壤毛管孔隙度、植被盖度、生物量、土壤含水量、土壤渗透性和水文的变化与对照区相比均有较大变化:封育10 a的土壤容重和毛管孔隙度平均值分别为0.705 5、55.85,与对照差异显著,说明封育时间越长,植被恢复越快。随着植被盖度增加,土壤含水量在增加,改变了土质结构,水源涵养效果明显。     

大红山铁矿林草植被水土保持效益的研究

以裸地为对照,分别对土壤物理性状及土壤的渗透性,土壤中含水量的动态变化,地表径流及土壤流失量等进行了定点定量观测。研究结果表明,林地与草地能有效改善土壤物理性状、增强土壤渗透性和降低土壤水分含量;能通过提高土壤抗蚀性、改善土壤养分含量来充分发挥水土保持效益。研究结果还表明,林地和草地减少侵蚀效益较好,裸地的土壤流失最严重。与裸地相比,林地和草地对地表径流的控制率达到63%～89%,对土壤流失的控制率达到69%～94%。     

北京市永定河沙地不同土地利用类型风蚀规律研究

选取北京市永定河沙地4种不同土地利用类型(耕地、林地、荒草地、河滩地)作为试验地,对不同下垫面的起沙风速、下垫粗糙度、输沙量、风沙流结构、土壤机械组成、土壤风蚀量进行研究。结果表明:1)不同利用类型起沙风速及粗糙度大小顺序为:林地>荒草地>耕地>稀疏荒草地>河滩地;2)不同下垫面在相同风速时的输沙量明显不同,近地面0～20cm随高度增加输沙率逐渐减少,不同下垫面的风沙流结构垂直分布明显不同;3)河滩地和稀疏荒草地的机械组成主要以细沙为主;耕地、林地、荒草地主要由细沙、极细沙以及粉沙组成。4)不同利用类型在相同时间内风蚀量与风积量不同;5)建议对区域风沙治理主要从两个方面进行:提高未利用地的植被覆盖度;改变农业耕作技术措施。     

荒漠草原不同土地利用方式下春季表土水分变化研究

通过对阴山北麓荒漠草原不同土地利用方式下春季表土水分的动态监测,对土壤水分变化特征进行分析和探讨,结果表明：阴山北麓荒漠草原不同土地利用春季表土含水量大部分小于10%;不同耕地利用中,免耕地土壤含水量最高,且第3次采样中土壤含水量增加最明显;已翻耕地第2次采样土壤含水量变化很大;林地较其他土地利用表土水分含量高,且波动幅度较小。研究区不同土地利用类型土壤含水量依次为：林地〉草地〉灌丛〉耕地,这主要与土地利用状况和植被覆盖度有关。     

乌兰布和沙漠梭梭—甘草人工治沙植被群落表土粒度特征研究

文章通过对乌兰布和沙漠人工植被区不同建植年份内不同植被覆盖度的梭梭(Haloxylon ammodendron)—甘草(Glycyrrhiza uralensis)植物群落的地表颗粒粒度特征的研究,探讨不同建植年份以及不同植被覆盖度群落地表土壤风蚀粗粒化差异及特征,揭示沙区梭梭—甘草群落配置模式的植被治沙效果,结果表明:①低盖度(20%)梭梭—甘草人工植被群落地表土壤粒度随建植年份增加其组分变化不显著,中高盖度(20%)梭梭—甘草人工植被群落地表土壤粒度随建植年份增加粉沙黏土组分含量显著增加。显然,中高盖度梭梭—甘草群落对沙化地表阻沙固尘能力显著,显著增强地表抗风蚀性。②土壤中细小颗粒(如黏粒、粉粒)的数量与颗粒的分形维数值呈正比关系,细小颗粒数量随分形维数值的增加而增多,同时分形维数值越大,其颗粒的平均粒径、偏度数值就会越小。     

放牧与围封对阿拉善荒漠草地土壤有机碳和植被特征的影响

研究了阿拉善荒漠草地过度放牧和围封恢复对地上植被特征及土壤有机碳的影响。结果表明,草地盖度、高度和生物量均为围封6年>围封2年>自由放牧;0～10cm土层中有机碳含量也显示相同趋势,为围封6年(2 17gkg)>围封2年(1 79gkg)>自由放牧(1 72gkg),10～20cm土层土壤有机碳含量随恢复时间略有增加,但无显著差异(p>0 05)。在风蚀较严重的阿拉善荒漠草地,过度放牧对草地植被、土壤养分及其周围环境有极严重的负面影响,采取封育措施后,草地植被恢复、输入土壤的凋落物增加,植被盖度提高使土壤免遭风蚀,促进了土壤有机碳含量增加。     

石榴-小麦间作系统的地面热通量

利用实测的地温和土壤含水量数据模拟石榴-小麦间作系统的土壤热通量.结果表明:利用地温和含水量数据模拟的土壤热通量值与热通量板实测结果一致性较高;土壤热储量是地面热通量的重要组成部分,忽略土壤表层热储量并以某一深度处的实测热通量值代表地面热通量的方法误差很大;石榴-小麦间作系统内的地面热通量存在显著的水平空间变异性,小麦覆盖区域地面热通量几乎一致,均显著小于石榴株间裸地.     

山西省阳高县沙地的土壤风蚀规律

选择林地、未翻耕地、耕地、半流动沙地4种土地利用类型,通过定位实验观测与定量分析,研究阳高县沙地不同土地利用类型的风蚀规律。结果认为：1）不同类型近地层2 m内风速随高度近似地服从对数分布规律,林地的斜率最大为1.663 1,未翻耕地的斜率最小为0.895 4,说明林地上林分对风速梯度影响最大,风速降低比率最大,其他下垫面类型斜率大小次序是耕地〉半流动沙地〉未翻耕地。2）不同下垫面对应的粗糙度大小不同,林地粗糙度为3.267 9 cm,属于最大;其次为半流动沙地、耕地、未翻耕地。增大下垫面的粗糙度,可以控制风速和风沙流的产生及运动。3）林地、耕地、未翻耕地和半流动沙地土壤输沙量的大小依次为半流动沙地〉未翻耕地〉耕地〉林地。     

人工绿洲近缘植被对风沙活动降减作用的研究

通过野外定位监测试验,对干旱荒漠区灌草植被防风固沙、阻沙效应、风蚀和风沙沉降影响进行了研究,结果表明:灌草植被能显著增加地表粗糙度,是其具有防蚀、阻沙功能的内在机理;随着植被盖度的增加,输沙量、风(积)蚀量、沙尘沉降量均大大下降,固定沙丘、半固定沙丘随植被盖度的增加其输沙量较新垦沙地输沙量分别下降93.6%和59.8%,绝对风蚀量最大月份,固定沙地、半固定沙地绝对风蚀量仅为新垦沙地的32.6%和73.4%;沙尘沉降量的分布表现出共同的规律性,降尘均集中在4—6三个月,4月份最大,为总降尘量的1/4~1/2强,在水平和垂直梯度上各月降尘量差异显著。