植被类型对生长季黄土区土壤含水量的影响

黄土区植被稀少且干旱缺水,土壤干层是该区林草植被过度耗水导致水分负平衡的一种特殊水文现象。本试验对比了岢岚县的2种植被类型在4-10月的0-600 cm深度土壤水分状况,并得出以下结论:土壤含水量的变化范围为撂荒地>油松-小叶杨混交林,分别为8.65%-18.25%,8.21%-14.60%;油松-小叶杨混交林在570-600 cm、撂荒地在0-20 cm深度处均出现中度干层,不存在轻度干层及重度干层;平均土壤含水量大小同样为撂荒地>油松-小叶杨混交林,分别为(14.85±3.53)%,(11.55±2.72)%;土壤含水量与土壤深度的曲线拟合呈线性关系,相关方程为y=0.024x+12.426,总体上土壤含水量随土壤深度呈现增加趋势;土壤含水量与采样月份、植被类型、土壤深度均呈极显著正相关(P<0.01)。     

黄土丘陵沟壑区乔灌木植物系数计算与适应性评价

利用长期定位试验资料,研究了黄土高原丘陵沟壑区乔木和灌木植物系数的计算方法,比较了两种代表性乔木(榆树和小叶杨)和两种代表性灌木(柠条和沙棘)的实际蒸散量和生育期土壤平均含水量的差异,分析了土壤含水量变化对植物根系吸水和土壤水分有效性的影响。结果发现:该地区灌木的实际蒸散量小于乔木,但同类植物的实际蒸散量没有显著差异;土壤含水量柠条最高,沙棘最低;榆树植物系数最小,柠条其次,沙棘最大,但榆树和小叶杨的土壤水分有效性高,耗水量大,所以灌木较适于该区生长。     

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。     

不同植被类型矿区复垦土壤水分变化特征

采用烘干法测定黑岱沟露天矿复垦区不同植被5个层次土壤含水量,计算土壤水分总储量。运用SAS9.0进行ANOVA和Cluster分析。结果表明:在2006年,各种混交种植土壤含水量都较高,15 a的沙棘+杨柳,10a山杏+沙棘,2 a紫穗槐+丁香+油松,分别比裸耕地提高了48.7%、45.6%和32.3%。单植相对混交种植土壤储水量有所降低,2 a红花槐,2 a欧李和5 a苜蓿的土壤储水量分别比裸耕地降低2.6%、2.8%和9.9%。运用最短距离法对土壤储水量进行聚类分析,结论为复合模式种植沙棘、苜蓿和山杏适宜于矿区复垦。     

西安地区不同降水年份人工林地土壤水分变化研究

通过对不同降水年份西安南郊、北郊和东郊人工林地土壤含水量的测定,研究了地下0～600 cm土壤含水量的变化与土壤干层水分恢复和消耗。结果表明:贫水年西安地区人工林地200～400 cm土壤含水量小于10%,发育了弱的土壤干层;丰水年人工林地200～400 cm土壤含水量大于20%,明显高于贫水年这一层位的含水量,指示土壤干层水分得到了恢复;平水年人工林地200～400 cm土壤含水量小于15.5%,表明恢复的水分再次被消耗。分析得出,在降水丰富的年份,发育较弱的土壤干层不仅可以得到恢复,而深层恢复在时间上具有滞后性。同时,土壤水分含量对西安城市绿化树种的选取具有指导意义。     

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。     

半干旱黄土丘陵区柠条林水分生产力和土壤干燥化效应模拟研究

建立固原半干旱丘陵区WinEPIC模型土壤数据库、气象效据库,修订柠条作物参数,验证模型的精度及在该区适应性,在此基础上对黄土高原丘陵区柠条林地水分生产力和9 m土层土壤有效含水量进行30 a长期动态模拟研究.结果表明,前10 a柠条生长主要依靠土壤储水和降水,水分生产潜力稳定且无水分胁迫,但已出现土壤干层;生长10 a以后随着柠条根系的下伸,土壤水分亏缺加剧,水分生产力随降水量变化呈波动性下降趋势.9m土层逐月土壤有效含水量均呈现明显的波动性降低趋势.模拟柠条生长初期(1～10 a)9 m土层土壤有效含水量以101.0 mm/a的速度递减,此后长期在较低水平上随降水量变化而波动.由此得出,固原丘陵区柠条水分持续利用的合理年限为10 a左右.     

黄土旱塬区农田施肥、产量与土壤深层干燥化的关系研究

施肥作为稳定作物高产的关键措施之一,同时也会加强对土壤水分的耗损。于2007年小麦播种前测定了长期施肥的试验田0~300 cm土壤剖面水分含量。结果表明,不同施肥处理播前小麦地土壤在1 m深度范围内含水量变化很小,贮水量的极差值为14.7 mm;土壤水分的变化主要集中在100~300 cm土层,贮水量极差值为130.1 mm,且土层深度100~260 cm处出现土壤深层干燥化现象,并随肥料用量增加干燥化程度趋于严重;260 cm以下土壤含水量逐渐上升。氮磷肥配施土壤干层含水量显著高于单施氮肥,单施氮肥显著高于单施磷肥和不施肥,而不施肥和单施磷肥土壤干层含水量差异不显著。从产量角度看,小麦产量与干层水分含量呈线形显著负相关。当产量小于1 354 kg/hm2,土壤无干层;当产量在1 355~2 406 kg/hm2之间,土壤干层属于轻度干燥化;当产量在2 407~3 458 kg/hm2范围内,土壤干层属于中度干燥化。     

晋西北黄土丘陵区不同林龄柠条地土壤水分变化特征研究

以山西省五寨县张家坪林场三个林龄的柠条林为研究对象,以撂荒地为对照,分别对其0-600cm土壤剖面的水分含量进行了测定分析。结果表明:(1)在0-600cm土层中,土壤水分含量除10a柠条林与撂荒地间没有明显差异外,其它各林龄柠条林之间均存在显著差异(p0.05),总体表现为,撂荒地10a柠条林20a柠条林35a柠条林;(2)在0-600cm土层中,各林龄柠条林与撂荒地土壤水分含量均表现随着土层深度的增加呈现先减少后增加的趋势,并以200-300cm深度处作为临界低点,在不同林地表现不同的垂直分布特征;(3)不同林龄柠条林地土壤干层分布深度不同,且随着林龄的增大,中度干层的深度及范围也在逐渐增大。因此根据本区域土壤水分变化特点,在进行植被恢复建设过程中,应选择适宜的植物配置模式及营林管理模式,以减少本区域内土壤水分的过度消耗。     

晋西北丘陵风沙区人工植物群落优势种种间关系研究

文中在对晋西北丘陵风沙区人工植物群落进行样方调查的基础上,筛选了16个群落优势种,采用χ~2检验、Pearson相关系数、Spearman秩相关系数和聚类分析相结合的方法,对该16个优势种、共120个种对的种间关系进行了研究。结果表明:1)χ~2检验、Pearson相关分析和Spearman秩相关分析结果基本一致,晋西北丘陵风沙区人工植物群落优势种负关联种对数显著多于正关联的种对数;2)16个优势种种对间关联率较高,且正负关联比均小于1,说明该区大多数人工植物群落比较脆弱,群落结构简单,应加强其科学管护;3)正关联的种对主要体现了种对间生物学特性相近,对生境的生态适应性相似和相互重叠的生态位;而负关联的种对间往往具有不同的生物学特性,对生境条件的适应性相异或存在相互竞争。乔木层中小叶杨与油松,灌木层中乌柳与柠条锦鸡儿,草本层中沙生冰草与披碱草等种对间呈极显著负相关,在植被恢复中不宜混种。而不同层间的小叶杨和沙棘、沙生冰草,油松与达乌里胡枝子、新疆杨与柠条锦鸡儿、鹅观草等种对间呈极显著正相关,在植被恢复中适宜混种;4)根据Spearman秩相关系数聚类分析结果和植物种的生态习性及分布范围,将16个优势种划分为4个生态种组。     

Characteristics of Caragana korshinskii and Hippophae rhamnoides stemflow and their significance in soil moisture enhancement in Loess Plateau, China

Stemflow of xerophytic shrubs represents a significant component of water replenishment to the soil-root system and influences water utilization of plant roots at the stand scale,especially in water-scarce semi-arid ecosystems.The stemflow of two semi-arid shrubs(Caragana korshinskii and Hippophae rhamnoides)and its effect on soil moisture enhancement were evaluated during the growing season of 2011 in the semi-arid loess region of China.The results indicated that stemflow averaged 12.3%and 8.4%of the bulk precipitation for C.korshinskii and H.rhamnoides,respectively.Individual stemflow increased in a linear function with increasing rainfall depth.The relationship between funneling ratios and rainfall suggested that there existed a rainfall depth threshold of 11 mm for both C.korshinskii and H.rhamnoides.Averaged funneling ratios were 156.6±57.1 and49.5±30.8 for C.korshinskii and H.rhamnoides,respectively,indicating that the canopy architecture of the two shrubs was an effective funnel to channel stemflow to the root area,and C.korshinskii showed a greater potential to use stemflow water in the semi-arid conditions.For individual rainfall events,the wetting front depths were approximately 2 times deeper in the rooting zone around the stems than in the bare area outside canopy for both C.korshinskii and H.rhamnoides.Correspondingly,soil water content was also significantly higher in the root area around the shrub stem than in the area outside the shrub canopy.This confirms that shrub stemflow conserved in the deep soil layers may be an available moisture source for plant growth under semi-arid conditions.     

晋北黄土丘陵区不同林草措施的蓄水保土和土壤水分效应研究

以设在山西省阳高县的大型径流观测场为依托,以2005-2009年的野外实测数据为依据,研究了晋北黄土丘陵区人工植被与鱼鳞坑配合的蓄水保土及土壤水分效应,并与荒坡、苜蓿地进行了对比。结果表明:在观测的5年内,柠条、沙棘、油松的蓄水保土能力随种植年限延长无明显增加趋势,但鱼鳞坑的蓄水能力和保土能力分别高达84.7%～96.0%和95.2%～99.7%;荒坡和苜蓿(Medicago sativa)第一年和第二年的蓄水保土能力较差,第三年和第四年随植被盖度增加能力急剧增强,第四年蓄水能力分别达82.8%和91.2%,保土能力达97.0%和98.0%;土壤水份分析结果表明:不同小区4～9月土壤水分变异系数为7.0%～19.1%,油松区变异系数最大,其次为沙棘、苜蓿和柠条区,荒坡区和裸坡区变异较小,不同小区土壤水分亏缺率为23.98%～52.66%,亏缺顺序为柠条区>苜蓿区>油松区>沙棘区>荒坡区>裸坡区;林草植被有效地减少了水土流失,亦增加了土壤水分的变异及亏缺程度,应注意林草植被的合理选择和配置。     

沙棘与不同类型植被配置下土壤微生物、养分特征及相关性研究

为探讨黄土高原区露天煤矿沙棘混合配置下土壤生化特性及其与土壤肥力的关系,本文以准格尔旗黑岱沟露天煤矿人工复垦区为例,对沙棘灌丛、沙棘+3种不同类型植被配置及对照区的土壤微生物及土壤养分因子进行了测定和分析。结果表明:不同植被配置下土壤微生物数量均表现出差异性.土壤养分含量大致顺序为:沙棘+羊草>沙棘>杨树+柳树+沙棘>杨+沙棘;土壤微生物数量、土壤养分含量之间某些因子呈显著相关关系,可作为评价土壤肥力的指标。     

采煤塌陷后风沙区土壤水分的环境变异性研究

通过对多种环境因素影响下毛乌素沙地南缘补连塔矿采煤塌陷区的土壤含水量的研究,为塌陷风沙区植被建设提供理论依据。研究表明:土壤冻结与积雪覆盖可以显著抑制塌陷区土壤水分亏缺。双因素方差分析表明对照区与2个塌陷区土壤含水量差异在土层未冻结时显著(P=0.0002)而在土层冻结与冻结且有积雪覆盖时不显著(P分别为0.09与0.85)。土层解冻后对照区与塌陷区的土壤含水量开始产生显著差异。解冻后不利于冻结的坡位、坡向率先进入水分亏缺状态并表现更加严重。降雨对塌陷区土壤水分亏缺有短时缓解作用。积雪融化并未显著改善解冻后塌陷区土壤水分状况。解冻后塌陷区浅层与水分剧烈变化层的水分散失在塌陷后2~3年表现明显。     

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)。     

风沙区不同土地利用类型的土壤水分灰色关联分析

运用灰色关联分析法,对宁夏风沙区盐池县马儿庄村4种不同土地利用类型土壤水分的垂直变化和月变化动态进行分析.结果表明:不同类型土壤水分垂直变化规律不尽相同,中层(30～70 cm)与深层(70～100 cm)土壤水分变化态势的相似程度均较高,但相似程度柠条>天然草场>甘草>苜蓿,表层(0～30 cm)与深层(70～100cm)的灰色关联度最小,土壤水分变化态势差异最大;从各月土壤水分灰色关联度来看,甘草8～10月份土壤水分灰色关联度较大,土壤水分变化态势的相似程度较高,7月份的差异明显;柠条在9月份的灰色关联度达到了最小,其他各月相似度逐渐增大;而苜蓿和天然草场土壤水分灰色关联度波动很大,变化趋势为大-小-大-小.灰色关联分析法可以较好地反映不同土地利用类型土壤水分变化趋势的相似或相异程度.     

黄土高原土壤生物结皮对植物种子出苗和生长的影响

为了解生物土壤结皮对植物种子萌发出苗和植物生长的影响,于2009年7～8月在陕西省吴起县进行野外调查,对油松（Pinus tabulaeformis）、柠条（Caragana korshinskii）、沙棘（Hippophae rhamnoides）和杜梨（Pyrus betulae-folia）种子进行萌发实验,研究...     

黄土高原西部人工灌木林土壤水分分布规律

利用便携式中子水分测定仪,对黄土高原西部丘陵区不同立地条件、不同灌木类型覆盖下土壤水分含量进行观测研究,同时对人工灌木林土壤水分分布规律进行了初步的探讨。结果表明：阴坡土壤水分储量最高,其次为半阴坡和半阳坡,阳坡最低,坡向因子与土壤水分储量呈显著正相关,坡位因子与土壤水分储量相关性不显著。柠条(Caragana korshinskii)、半日花(Helianthemum songaricum)耗水量较大,沙木蓼(Atraphaxis bracteata）、梭梭(Haloxylon ammodendron)等耗水量居中,荒漠锦鸡儿(Caragana roborovskyi)、甘蒙锦鸡儿(Caragana opulens)、枸杞(Lycium chinense)耗水量较低,在植被恢复过程中,应根据物种抗旱性的不同在不同坡向进行合理的配置。从单株植物对土壤水分水平分布的影响看,随着离树干距离的加大,土壤水分含量越高,但在不同的土层深度土壤水分水平分布特征有差异。