基于QuickBird影像的黄土高原植被恢复差异

为了探讨退耕还林(草)以来,不同区域以及不同立地类型植被恢复的差异,利用2期同时相Quickbird影像等数据,分析黄土高原3个研究区6~9 a的植被变化。结果表明:1陕西吴起县研究区8种立地类型条件下植被覆盖度都有增加,但是阳向斜坡和陡坡植被覆盖度低于阴坡的6%左右,平缓和极陡的阴坡和阳坡差异不大。阳向的陡坡和极陡坡以及阴向极陡坡植被覆盖度都没有达到50%,明显低于其他立地类型,是吴起研究区植被恢复的困难立地。2在研究时段内,吴起、吉县、绥德3个研究区阳坡植被覆盖度低于45%的面积比例均有减少,但植被恢复效果存在差异,由好到差的顺序为:吉县、绥德、吴起,这与所在地理位置的水热条件分布基本一致。3经过10多年的植被恢复,吴起研究区阳坡植被覆盖度低于30%的面积主要分布在陡和极陡坡等植被恢复困难的立地。在水热条件较好的吉县研究区,阳坡各种立地类型植被恢复程度接近,反而在立地条件较好的平缓坡上,植被覆盖度低于30%的面积比例相对较大。以上结果可为黄土高原地区全面评价退耕还林(草)工程提供参考。     

贺兰山自然保护区西坡退牧封育效果分析

贺兰山区自1999年—2004年期间进行退牧还林、封育保护,本文通过对贺兰山退牧还林后不同立地类型及不同地带的森林植被恢复和生长状况的调查,分析了贺兰山退牧还林五年来取得的成效。研究表明,退牧封育可促进植物生长和更新,动植物种群增加,植被盖度和密度增加,从而增强了贺兰山自然保护区的水源涵养、防风固沙、水土保护功能。同时还对贺兰山今后的保护与管理提供了合理建议和措施。     

黄土丘陵沟壑区天然植被恢复类型对土壤微生物碳的影响

采用野外调查取样结合室内测定分析的方法,研究黄土丘陵沟壑区不同天然植被恢复类型土壤微生物量碳和有机质的变化规律,探讨植被恢复过程中土壤微生物量碳和有机质的关系。结果表明:植被恢复后的土壤微生物量碳和有机质含量较农田均显著提高,植被恢复对土壤微生物量碳和有机质的影响主要表现在0~10 cm土层;土壤微生物量碳和有机质在0~10 cm土层随恢复年限呈增加趋势,植被类型中乔木混交林土壤微生物量碳含量最大,乔木林的土壤有机质含量最大。不同恢复年限的草地,其土壤有机质与土壤微生物量碳在0~10 cm土层呈正相关关系,在10~20 cm呈负相关关系;不同恢复类型的植被,其土壤有机质和微生物量碳的关系与不同恢复年限的草地正好相反,其在0~10 cm土层负相关,在10~20 cm呈正相关。上述结果表明,黄土高原植被恢复有利于提高表层土壤微生物量碳和有机质含量;植被恢复类型和年限对土壤微生物量碳与有机质的关系影响不一致。     

北京山区采石场边坡植被恢复动态研究

以周口店黄院采石场为研究区域,采用空间代替时间的观测方法,研究不同时间梯度植被群落恢复过程和土壤养分异质性变化,以期为矿山废弃地植被恢复和重建提供可借鉴的理论依据。结果表明:随着植被恢复年限的增加,群落物种更替频繁,灌木和乔木物种出现后,群落整体层次性增强;随着演替的正向进行,各时间梯度恢复植被与最终演替物种组成的相似性指数提高;从极度退化生态系统向平衡生态系统演变过程中,草本层和灌木层的丰富度指数R、Simpson多样性指数D、Shannon-Wiener多样性指数H和Pielou均匀度指数J表现出数值先变大后变小的规律,受矿山废弃地困难立地的影响,乔木层物种数量和个体数目增长不明显;ANOVA方差分析和LSD最小显著差异统计方法研究显示,不同演替阶段导致土壤养分(有机质、全氮、速效钾)的差异性显著(P<0.01),除有效磷外,其他养分含量均随植被正向演替而增加。     

张掖市土壤状况与植被恢复关系评价

运用层次分析法数学模型和欧式距离公式,对张掖市境内不同植被和立地条件样地的土壤、生境状况进行了研究,并对土壤、生境状况和植被恢复关系进行了评价。评价显示：植被恢复难度划分为4个等级,分别是易（0~0.424）、中等困难（0.425~0.56）、较难（0.57~0.774）、极难（0.775~1）;张掖市植被重建与恢复过程中的主要限制因子为土壤水分、土壤砂粒含量;张掖市植被重建与恢复的难度与植被类型、土壤状况、生境状况有较好的对应关系。最后在植被恢复难度评价的基础上,针对不同难度地区提出了相应的植被恢复建议。     

绿洲与荒漠交错带植被恢复区土壤水分变化研究

对绿洲与荒漠交错带的不同类型防护林和不同荒漠植被恢复区土壤水分动态特征作了系统研究,研究结果表明:不同配置的类型防护林含水量整体上远低于对照;说明在无灌溉补充水分的条件下,林木的蒸腾作用耗水量大,土壤含水量低,为了林木的正常生长,应该在夏季及时补水;不同荒漠植被恢复区的土壤水分远高于空旷的沙地,说明不同荒漠植被恢复区,...     

吴起县退耕还林后主要植被类型土壤质量评价

为明确吴起县退耕还林后形成的主要植被类型土壤质量状况,文中以吴起县王洼子典型退耕植被作为研究对象,对比分析不同植被类型土壤理化性质差异,并综合主成分分析法、敏感性以及相关性分析法,建立了研究区土壤质量评价指标最小数据集。结果表明:1)不同植被类型间土壤物理、化学性质差异显著(P<0.05);山桃×沙棘混交林在土壤孔隙度、持水性以及有机碳含量方面表现较优;刺槐林在土壤pH和电导率方面表现较优;沙棘林、柠条林在富集氮、磷、钾元素方面优势明显;草地土壤指标整体表现较差。2)适用于研究区不同植被类型土壤质量评价的最小数据集指标为土壤有机碳含量、毛管持水量、电导率和有效磷。3)不同植被类型均在不同程度上有效提高土壤质量,但研究区土壤质量指数整体仍较低,其中山桃×沙棘混交林对土壤质量提升效果最好,其次为灌木林(柠条、沙棘),乔木林(刺槐、杜梨、山桃)和草地。因此,研究区在今后进行低效林改造、林分结构调整与植被恢复重建等林业生态工程时,优先选择以沙棘、柠条为主的灌木林或者小乔木与灌木相结合的混交林(山桃×沙棘混交林)。     

干旱区矿区不同立地类型土壤种子库特征

矿区的自然或人工植被恢复是维持生物多样性及生态系统稳定的重要途径。通过室外萌发法对金昌镍铜矿区7种不同立地生境土壤种子库的研究表明:该区域土壤中物种丰富度较高,包括16科47属,共56种植物,分别为:藜科(Chenopodiaceae)、禾本科(Gramineae)、菊科(Compositae)、柽柳科(Tamaricaceae)、苋科(Amaranthaceae)、马齿苋科(Portulacaceae)、豆科(Leguminosae)、十字花科(Cruciferae)、车前科(Plantaginaceae)、胡颓子科(Elaeagnaceae)、蒺藜科(Zygophyllaceae)、莎草科(Cyperaceae)、大戟科(Euphorbiaceae)、紫草科(Boraginaceae)、蔷薇科(Rosaceae)、茄科(Solanaceae);植物组成以一年生草本植物占绝对优势(89.3%),多年生草本植物次之(7.54%),灌木种最少(2.59%)。土壤种子平均储量412粒·m~(-2),不同立地类型土壤种子库储量差异显著,与其他荒漠地区比较,土壤种子库储量偏低;土壤种子库物种Simpson多样性指数为:新尾矿周边自然植被区龙首矿自然植被区龙首矿开采废弃地供暖公司柽柳林地。     

植被恢复程度与沙地土壤性质——以塔克拉玛干沙漠南缘为例

为进一步揭示塔克拉玛干沙漠南缘植被恢复对沙土的影响,调查研究了4种不同植被恢复程度沙地的土壤理化性质。结果表明:植被恢复与土壤理化性质动态的关系密切。随着植被恢复程度增加,沙土细粒成分增加,中砂成分减少,土壤平均粒径减小,但沙地土壤粒径峰度、偏度和分维值差异不大;不同土层深度沙土粒径组成的变化表现出与沙漠化逆转过程相一致的特点;植被恢复对土壤化学性质的影响表现为中、下层土有机质、有效磷、有效钾含量增加,但沙地土壤全氮的差异不显著。以植被恢复为前提的沙漠化逆转是土壤细粒化和营养富集的过程,但其演变是一个较为长期的过程。     

陇中黄土丘陵沟壑区不同土地利用下土壤水分变化分析

通过对陇中黄土丘陵区不同土地利用类型下土壤水分的定期观测,用烘干法测定了5种土地利用类型的土壤水分,分析了土壤水分在植被生长季的变化。结果表明:土地利用类型对土壤水分的影响差异极显著(P<0.01),土壤含水量及储水量大小顺序为:荒草地>沙棘林地>农地>草地>油松林地;土地利用类型对土壤剖面水分的影响随土层的加深呈增大趋势,土壤剖面水分的变异系数随土层的加深呈减小趋势,并且其含水量变化存在季节差异。不同土地利用类型下土壤水分消耗量及补充量均有差异;土壤剖面储水量的盈亏状况为:农地没有亏缺,荒草地的亏缺量最小,油松林地在40cm以下土层均亏缺。因此,在该区的生态植被恢复过程中,应优先考虑草本和灌木植物,以利于土壤水环境及其永续利用。     

Changes in soil properties and erodibility of gully heads induced by vegetation restoration on the Loess Plateau,China

Soil erosion on the Loess Plateau of China is effectively controlled due to the implementation of several ecological restoration projects that improve soil properties and reduce soil erodibility. However, few studies have examined the effects of vegetation restoration on soil properties and erodibility of gully head in the gully regions of the Loess Plateau. The objectives of this study were to quantify the effects of vegetation restoration on soil properties and erodibility in this region. Specifically, a control site in a slope cropland and 9 sites in 3 restored land-use types(5 sites in grassland, 3 in woodland and 1 in shrubland) in the Nanxiaohegou watershed of a typical gully region on the Loess Plateau were selected, and soil and root samples were collected to assess soil properties and root characteristics. Soil erodibility factor was calculated by the Erosion Productivity Impact Calculator method. Our results revealed that vegetation restoration increased soil sand content, soil saturated hydraulic conductivity, organic matter content and mean weight diameter of water-stable aggregate but decreased soil silt and clay contents and soil disintegration rate. A significant difference in soil erodibility was observed among different vegetation restoration patterns or land-use types. Compared with cropland, soil erodibility decreased in the restored lands by 3.99% to 21.43%. The restoration patterns of Cleistogenes caespitosa K. and Artemisia sacrorum L. in the grassland showed the lowest soil erodibility and can be considered as the optimal vegetation restoration pattern for improving soil anti-erodibility of the gully heads. Additionally, the negative linear change in soil erodibility for grassland with restoration time was faster than those of woodland and shrubland. Soil erodibility was significantly correlated with soil particle size distribution, soil disintegration rate, soil saturated hydraulic conductivity, water-stable aggregate stability, organic matter content and root characteristics(including root average diameter, root length density, root surface density and root biomass density), but it showed no association with soil bulk density and soil total porosity. These findings indicate that although vegetation destruction is a short-term process, returning the soil erodibility of cropland to the level of grassland, woodland and shrubland is a long-term process(8–50 years).     

黄土丘陵沟壑区退耕植被恢复地土壤水稳性团聚体的变化特征

以黄土高原典型丘陵沟壑区—吴旗县为例,研究了退耕地不同植被恢复年限、不同植被类型和不同恢复方式下的土壤水稳性团聚体含量的变化。结果表明,>0.25mm土壤水稳性团聚体含量,在0～60cm土层随着退耕地恢复年限的延长而不断增加,乔木地相对较高,草地相对较低,灌木地介于两者之间。自然恢复方式>自然 人工恢复方式>人工恢复方式,坡耕地的团粒含量最低;在0～20cm土层,恢复前期土壤水稳性团聚体含量增幅较大,后期增幅较小,而40～60cm土层的变化规律则相反。对同一种植被类型,>5mm的土壤水稳性团聚体含量从0～20cm到40～60cm土层均呈下降趋势,并且在较浅土层灌木地的降幅相对较大,在较深土层乔木地的降幅相对较大。人为干预使得土壤水稳性团聚体从大粒径向小粒径转化,这种转化在较深土层表现的较明显。可见,在退耕地植被恢复中,具有较长恢复年限的乔木地,土壤的抗蚀性较强;自然 人工的恢复方式既缩短了植被恢复时间,也提高了土壤水稳性团聚体含量,从而改善了土壤结构。     

Revegetation with artificial plants improves topsoil hydrological properties but intensifies deep-soil drying in northern Loess Plateau,China

Knowledge about the effects of vegetation types on soil properties and on water dynamics in the soil profile is critical for revegetation strategies in water-scarce regions, especially the choice of vegetation type and human management measures. We focused on the analysis of the effects of vegetation type on soil hydrological properties and soil moisture variation in the 0–400 cm soil layer based on a long-term(2004―2016) experimental data in the northern Loess Plateau region, China. Soil bulk density(BD), saturated soil hydraulic conductivity(Ks), field capacity(FC) and soil organic carbon(SOC) in 2016, as well as the volumetric soil moisture content during 2004–2016, were measured in four vegetation types, i.e., shrubland(korshinsk peashrub), artificial grassland(alfalfa), fallow land and cropland(millet or potato). Compared with cropland, revegetation with peashrub and alfalfa significantly decreased BD and increased Ks, FC, and SOC in the 0–40 cm soil layer, and fallow land significantly increased FC and SOC in the 0–10 cm soil layer. Soil water storage(SWS) significantly declined in shrubland and grassland in the 40–400 cm soil layer, causing severe soil drought in the deep soil layers. The study suggested that converting cropland to grassland(alfalfa) and shrubland(peashrub) improved soil-hydrological properties, but worsened water conditions in the deep soil profile. However, natural restoration did not intensify deep-soil drying. The results imply that natural restoration could be better than revegetation with peashrub and alfalfa in terms of good soil hydrological processes in the semi-arid Loess Plateau region.     

青海湖东沙地不同植被恢复措施下土壤水分变化特征

土壤水分是沙地植被格局和过程改变的主要驱动力,也是干旱半干旱区植物生长最大的限制因子。沙漠地区的土壤水分表现出明显的空间异质性。以高寒半干旱沙地青海湖东沙地为研究区,以栽植人工固沙植物(小叶杨、樟子松、沙棘和乌柳)的沙丘和自然固定沙丘(沙蒿为优势种)作为研究样地,探讨不同固沙植物影响下的沙丘不同地貌部位土壤水分变化特征。结果表明:(1)土壤水分的季节变化受降水、植被蒸腾作用和地表蒸发的共同影响,不同物种的分布模式具有差异性,但都表现为7月的土壤含水量最高。(2)同一植物在不同地貌部位的土壤含水量具有差异性,小叶杨在迎风坡最高,樟子松、沙棘和乌柳在背风坡最高,而沙蒿在丘顶最高,但只有乌柳的土壤含水量在沙丘地貌部位间的差异明显(P<0.05)。不同植物在同一地貌部位的土壤含水量也具有差异性,迎风坡樟子松的土壤含水量最小,只有1.81%,而沙蒿的土壤含水量能达到3.48%。丘顶处乌柳的土壤含水量仅为1.82%,而沙蒿可达3.58%。背风坡处的土壤含水量相差不大,乌柳最大为3.41%。(3)土壤水分随着土层深度的变化模式不同,土壤含水量整体表现为10~20 cm处最高。不同植物的土壤水分的垂直分布具有差异性,小叶杨和樟子松下方的土壤含水量随着土层深度的增加而降低,沙棘和沙蒿表现为120 cm土层深度内无明显变化,而乌柳下方的土壤含水量随着土层深度的变化在各地貌部位不同,具体表现为迎风坡无明显变化、丘顶降低和背风坡增加的趋势。土壤水分在高寒半干旱沙地不同植被恢复措施下的分布除受到降水、土壤分布、物种类型、植物根系分布的影响之外,还与沙丘微地貌形态具有一定的相关性。     

科尔沁沙地坨甸交错区土壤水分的空间变异规律

科尔沁沙地沙丘-草甸相间地区,地貌形态多样、土地利用类型众多,从而导致土壤水分空间分布的复杂性。通过对科尔沁沙地典型沙丘-草甸相间地区的调查取样与试验分析,运用统计学理论和方法,研究土壤水分的空间变异性及其空间分布规律。结果表明：水平方向上,土壤水分总体表现为草甸地大于沙丘地,过渡带介于两者之间。就草甸地而言,植物生长越好,其土壤水分越高,保水持水性能也越好;沙丘地则与之相反,植被最稀疏的流动沙丘,其土壤含水量大于半流动半固定沙丘与固定沙丘,且有良好的储水条件。垂向上,高覆盖草甸、低覆盖草甸和农田（草甸）土壤含水量在地表下0～40 cm波动最大,40～160 cm随深度增加而递增;流动沙丘、半流动沙丘和固定沙丘土壤含水量随深度增加呈微弱加大趋势。林地、撂荒地、农田（沙丘）变化程度居中。从空间分布看,研究区中东部土壤水分偏大,且向南北两侧区域递减。     

Spatio-temporal variation of soil moisture in a fixed dune at the southern edge of the Gurbantunggut Desert in Xinjiang,China

Soil moisture is critical for vegetation growth in deserts. However, detailed dataregarding the soil moisture distribution in space and time in the Gurbantunggut Desert have not yet been reported. In this study, we conducted a series ofinsitu observation experiments in a fixed sand dune at the southern edge of the GurbantunggutDesert from February 2014 to October 2016, to explore the spatio-temporal variation of soil moisture content, investigate the impact of Haloxylonammodendron (C. A. Mey.) Bungeon soil moisture content in its root zone, and examine the factors influencing the soil moisture spatial pattern. One-way analysis of variance,least significant difference testsand correlation analysis were used to analyze the data. The results revealed that the soil moisture content exhibited annual periodicity and the temporal variation of soil moisture content throughout a year could be divided into three periods, namely, a moisture-gaining period, a moisture-losing period and a moisture-stable period.According to the temporal and spatial variability, the 0-400 cm soil profile could be divided into two layers: an active layer with moderate variability and a stable layer with weak variability.The temporal variability was larger than the spatial variability in the active layer,and the mean profile soil moisture content at different slope positions displayed the trend of decreasing with increasing relative heightand mainly followed the order of interdunearea>westand east slopes>slope top.The mean profile soil moisture content in the root zone of dead H. ammodendronindividuals was significantly higher than that in the root zones of adult and young individuals, while the soil moisture content in the root zone of adult individuals was slightly higher than that in the root zone of young individuals with no significant difference.The spatial pattern of soil moisture was attributable to the combined effects of snowfall, vegetation and soil texture, whereas the effects of rainfall and evaporation were not significant. The findings may offer a foundation for the management of sandy soil moisture and vegetation restoration in arid areas.     

荒漠草原不同地形条件下土壤水分和地上生物量的时空分异

运用方差分析、多重比较、Pearson相关系数及克里格插值方法,在时间和空间尺度上分析了荒漠草原地形因素对土壤水分及草地生物量异质性的影响以及土壤水分和生物量的关系。结果表明：荒漠草原地区土壤水分垂直分布规律明显,土壤水分的变异系数在0～20 cm最小、60～80 cm最大;地上生物量在整个生长季的空间异质性较大。3种地形条件下土壤水分含量及时空分布格局各不相同,说明地形是土壤水分异质性的关键影响因子;地形对植物的生长动态规律影响很大,却对地上生物量的空间分异影响较小。不同生育期,土壤水分与地上生物量的关系不同,生长初期地上生物量与60～100 cm土壤水分显著负相关,说明生长初期的土壤水分是植物生长的关键影响因子,并且植物生长耗水主要来自60～100 cm土层;生长旺期和末期的生物量与土壤含水量相关性较弱,这可能与干旱区植物耐旱器官的建成有关。
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黄土区人工林地的土壤水分研究动态

水分是黄土区植被恢复与重建的重要限制因子，土壤水分是植物生长和发育的必要环境因素。由于土壤水分供给的有限性，使它成为植物生长和生存的限制性因素。因而，对土壤水分的研究具有十分重要的意义。在土壤水分研究现状的基础上分析植被恢复与重建，并从研究的方法与内容方面进行论述，提出当前土壤水分研究中存在的问题与解决对策。