不同植被措施下排土场边坡细沟发育时空特征

为明确不同恢复年限植被措施对煤矿排土场边坡水土流失的防治效应,采用样方调查法,以内蒙古准格尔旗永利煤矿矿区排土场边坡为研究对象,以裸露边坡(CK)为对照,研究不同恢复年限(1a、3a、5 a)的沙柳方格+沙棘+沙打旺(SHA)和沙柳方格+沙打旺(SA)2种措施对细沟发育的影响。结果表明:(1)1a时CK、SHA与SA措施细沟宽度均集中分布在4～8 cm,细沟深度均集中分布在2～4 cm;3 a时CK、SHA与SA措施细沟宽度则集中分布在4～8 cm、8～12 cm、4～8 cm,细沟深度均集中分布在4～6 cm;5 a时CK与SHA措施细沟宽度均集中分布在8～12 cm,而细沟深度则集中分布在4～6 cm和8～14 cm;(2)CK(1～5 a)、SHA措施(1～5 a)和SA措施(1～3 a)的细沟平均宽分别为7.57～11.35 cm、7.58～13.31 cm和5.57～6.14 cm,细沟平均深分别为3.38～6.23 cm、4.19～10.34 cm、2.59～4.24 cm,三者的细沟平均宽深比分别为2.39、2.12和2.05,平均细沟密度分别为1.52～5.25 m·m–2、1.42～1.68 m·m–2和1.88～2.25 m·m–2;(3)1 a时CK、SHA和SA措施的细沟宽深比随坡长变化幅度较大,随着恢复年限增加,宽深比则呈下降趋势,CK、SHA措施和SA措施的细沟密度和细沟侵蚀量均随坡长增加呈增大趋势;(4)与CK相比,1 a时SHA和SA措施边坡细沟侵蚀模数分别减小25.0%和25.86%,两种措施减蚀效果差别不大,而3 a时则分别减小了61.73%和35.31%,SHA措施减蚀效果显著增强。研究结果可以为矿区排土场边坡的植被合理布设提供科学依据与理论指导。     

陕北黄土丘陵区撂荒演替研究一撂荒演替序列

用系统聚类法划分陕北黄土丘陵区撂荒地的次生演替阶段，可以定量的认识不同年限、立地条件下撂荒地群落的相似性，结合DCA数量排序确定撂荒地的演替阶段或序列。其撂荒演替的各阶段分别为：一年生杂类草猪毛蒿（Artemisia scoparia）＋其它杂类草群丛→一年生杂类草猪毛蒿群丛→一年生杂类草猪毛蒿＋多年生草种或小灌木的共优群丛一根茎禾草冰草（Agropyroncristatum）群丛→多年生草本或丛生禾草＋一年生杂类草群丛→多年生草本群丛→小灌木达乌里胡枝子（Lespedeza davurica）群丛→多年生草本＋小灌木或密丛型禾草群丛→短根茎密丛型禾草白羊草（Bothriochloa ischaemum）群丛。     

DEM坡度衰减对面蚀坡度分级的影响

为明确数字高程模型(DEM)精度对提取坡度的影响,本文以下辛佛煤矿井田为例,在Arc GIS 10.2支持下,分别用5种不同等高距等高线(5m、10m、15m、20m和25m的等高距)生成不规则三角网,6种不同采样间距(1m、5m、10m、15m、20m和25m的采样间距)转换为栅格,2种不同单元(以井田和土地利用现状图地块为单元)统计坡度信息。结果表明:随着等高距和采样间距增大,井田平均坡度趋于平缓;地块平均坡度分级一致面积比例下降,且等高距影响远大于采样间距的影响。分析结果表明,1∶10 000地形图生成DEM,提取坡度时用5m等高距等高线和5m采样间距较好。     

水分胁迫及复水过程4种牧草形态及其生理特征表达

草地作为半干旱区的主要植被类型之一，开展牧草对土壤水分变化响应机制的研究，对于该地区水资源的可持续利用和生态环境的建设均有重要意义。本文以选取半干旱区4种典型牧草作为研究对象，在对其进行干旱及旱后复水处理模拟自然降水过程的基础上，分析牧草的形态、水分生理、光合生理等特征对土壤水分变化的响应，结果表明：① 水分胁迫下牧草地上形态指标（单叶面积、地上干重）呈显著的下降趋势，而地下形态指标（地下干重、根冠比）则反之；复水结束后，牧草形态特征指标有明显的恢复，披碱草(Elymus nutans Griseb.)和黑麦草(Lolium multiflorum Lam.)出现了超补偿效应。② 水分胁迫下牧草水分生理特征表现为明显的下降趋势，复水后逐渐恢复，复水14~21 d后基本恢复对照组水平。干旱条件下，2种豆科牧草能维持较高的水势，属于高水势延迟脱水型；而禾本科牧草属于低水势忍耐脱水型。③ 水分胁迫下，牧草光合生理特征也表现为明显的下降趋势，轻微水分胁迫能够暂时提高豆科牧草光合能力；豆科和禾本科牧草叶片光合特性对干旱的响应机制存在一定的差异，面对干旱胁迫，豆科牧草通过及时关闭气孔来减少水分散失，而禾本科牧草通过延缓气孔关闭牺牲叶片水分的方式维持正常生长。     

黄土残塬沟壑区不同林龄与坡向人工刺槐林生态系统服务协同关系

[目的] 通过权衡关系的研究探索不同林龄与坡向人工刺槐林多项生态系统服务间的差异及动态变化关系，为黄土残塬沟壑区人工刺槐林的经营管理提供理论依据。[方法] 按照不同林龄阶段和坡向共设置36个样地，对所选林分的涵养水源、土壤碳储量、土壤氮储量、年均生产力、生物多样性5个方面的生态系统服务进行测算，利用均方根偏差（RMSD）对该区人工刺槐林生态系统服务的权衡与协同关系进行研究，对生态系统服务与林分因子进行冗余分析。[结果] ①不同林龄、坡向人工刺槐林的生态系统服务差异显著（p<0.05）；随林龄增加，涵养水源量和年均生产力从幼龄林到中龄林增加达到最大值，随后逐渐减小；而生物多样性则呈先增后减趋势，在成熟林时期最高；土壤碳、氮储量随林龄增加呈逐渐增加趋势；阴坡的各生态系统服务价值均高于阳坡。②林龄是引起生态系统服务权衡关系变化的主导因子（p<0.05），坡向对生态系统服务权衡关系的影响不显著（p > 0.05），土壤碳固存与土壤氮固存呈协同关系，涵养水源与其他生态系统服务的权衡关系相比程度较高。③人工刺槐林5项生态系统服务与盖度、郁闭度、凋落物厚度呈现不同程度的正相关，与坡度呈现不同程度的负相关。[结论] 人工刺槐林生态系统服务在中龄林和过熟林时期权衡度高，不利于整体生态系统服务效益的发挥。应在中龄林时期引入耐旱灌木或乡土草本，在过熟林经营过程中，在满足涵养水源的前提下，合理控制林分密度，促进其他生态系统服务的作用，提高整体效益。     

小麦秸秆长度、覆盖量对坡面产流产沙的影响

为定量研究小麦秸秆覆盖对坡面产沙产流过程及减水减沙效益的影响,采用室内人工模拟降雨试验,研究在降雨强度为90 mm/h时,不同秸秆长度和秸秆覆盖量下的坡面产流产沙特征和产流产沙过程规律,结果表明:(1)在相同秸秆长度下,随秸秆覆盖量增加,产流量产沙量极显著减少(p0.01)。相同覆盖量水平下随秸秆长度增加,产流量显著增加(p0.05),在4.5 t/hm~2覆盖量下产沙量极显著增加(p0.01)。(2)秸秆覆盖坡面的初始产流时间较裸露坡面延迟6.23倍,产流量平均下降19.5%,产沙量下降31.6%。覆盖措施通过保护土壤的结构有效抑制了细沟侵蚀过程向切沟侵蚀发展。产流产沙过程受秸秆长度和覆盖量的交互作用影响,交互效应对产流过程的影响更突出。(3)随覆盖量增加,减水减沙效益极显著增加(p0.01);随长度增加,减水减沙效益分别减少为17.26%,27.97%。不同覆盖条件下的坡面产流量、产沙量和减水、减沙效益均与秸秆长度、秸秆覆盖量呈二元线性关系。(4)在当前试验条件下,当秸秆长度为3～5 cm,覆盖量为4.5 t/hm~2时达到最优减水减沙效益。     

黄河未来输沙量态势及其适用性对策

[目的] 探索黄河输沙预测的新思路，预估黄河未来输沙态势与输沙量水平，为黄河流域生态治理规划提供参考。[方法] 结合黄河流域水土保持生态修复现状，采用单累积曲线法、滑动平均及频率分析方法，分析1950—2019年黄河主要来沙区间的实测输沙量变化特征及其未来态势。[结果] 1950—2019年黄河输沙量呈现阶梯式减少。1950—2019年黄河中游各站累积实测输沙量随时间的变化可用“左半抛物线”表征。黄河输沙量自1997年以来已进入相对稳定态势，目前已达企稳状态；黄河潼关站未来年输沙量在90%频率下为1.00×10⁸ t左右，在10%频率下为5.00×10⁸ t左右，未来多年平均输沙量为1.40×10⁸ t。[结论] 为了维持黄河输沙量低稳状态，提升水土保持措施质量与标准，补齐“后水土保持”短板，构建完善的水沙关系调控体系，维持黄河下游河道冲淤平衡，是黄河流域生态保护与高质量发展的保障。     

水分胁迫对紫花苜蓿根系吸水与光合特性的影响

变水条件下(利用PEG-6000模拟水分胁迫48 h,ψs=0.2MPa,之后复水48 h),测定紫花苜蓿(Medicago sattva L,品种阿尔冈金和陇东苜蓿)幼苗根系水力学导度与光合参数变化规律,旨在研究变水条件下紫花苜蓿光合作用的响应机制、植株水分吸收能力的变化规律及地上与地下部可能的相关关系.结果表明:干旱胁迫使得紫花苜蓿根系水力学导度(Lpr)受到显著影响.随着水分胁迫时间的延长,根系吸水能力呈现快速--缓慢下降趋势,即根系水力学导度逐渐下降,气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、净光合速率(Pn)和叶片水势亦随之而显著降低,胞间二氧化碳浓度(Ci)先随之降低但最终上升而累积.复水后,根系水导呈现缓慢--慢速的恢复趋势,Pn、Gs、Tr、叶片水势随着根系水导速率的增加而逐渐恢复;Ci则随复水时间的延长而逐渐下降.但各参数除Ci外,均没有恢复到胁迫前水平.紫花苜蓿根系水导与光合参数在复水后的恢复程度说明,紫花苜蓿对干旱逆境的抵御与适应能力相对较弱,但陇东苜蓿对水分胁迫的忍耐能力强于阿尔冈金.     

水分胁迫和复水对紫花苜蓿幼苗叶绿素荧光特性的影响

利用PEG-6000模拟水分胁迫(ψs=-0.2MPa,胁迫时间:48 h,复水48 h),研究了紫花苜蓿(Medicago sativa L)品种陇东苜蓿和阿尔冈金叶片叶绿素荧光特性和光合色素含量的变化,旨在探讨紫花苜蓿水分胁迫条件下的光合反应机制.结果表明:光化学淬灭系数(qP)和PSII线性电子传递的有效量子产额(YIELD)以及非光化学淬灭系数(qN)和表观光合电子传递效率(ETR)在胁迫前后随光合有效辐射(PAR)的变化规律分别可用公式:Y=aLn(X) b(Y:qP或YIELD,X:PAR,X≠0)和Y=aX2 bX c(Y:qN或ETR,X:PAR)来表示;在受到干旱胁迫后,PSII最大光能转化效率(Fv/Fm)、PSII潜在活性(Fv/Fo)和光合色素含量均明显低于对照,在任意光强下的qP、YIELD和ETR值也极显著低于对照的相应值,qN值则极显著高于对照的相应值;同时,和对照相比,qN和ETR光响应曲线顶点所对应的光强值在受到胁迫后亦明显下降,表明光抑制初始点的降低和最大光保护能力的减弱,甚至光抑制的提前到来.干旱胁迫使得PSⅡ反应中心结构和功能遭到破坏而部分关闭,光合电子传递受阻,光能利用与光化学转化与能力下降,吸收的光能更多的以热能形式耗散.复水后,虽然有光保护机制的存在,但除陇东苜蓿光合色素含量及阿尔冈金类胡萝卜素外,各参数均未能恢复到对照水平,因此旱后复水不能完全解除干旱对PSII反应中心所带来的伤害.紫花苜蓿幼苗对干旱胁迫较为敏感.供试品种相比,陇东苜蓿耐旱性优于阿尔冈金.     

苜蓿地撂荒过程中土壤-微生物-胞外酶及化学计量的变化

紫花苜蓿(Medicago sativa L.)作为优良修复草种在黄土高原广泛种植,然而随着农村人口迁移及土地利用变化,苜蓿人工草地大量弃置的问题已引起广泛关注。为研究苜蓿弃置草地土壤质量变化规律,本研究分析了不同弃置年限(0年、5年和10年)苜蓿草地土壤养分、微生物量、参与土壤碳氮磷(C,N,P)循环的胞外酶活性及其化学计量变化。结果表明：总体上,土壤和微生物C,N含量随弃置年限呈增加趋势,而C,N相关胞外酶活性和化学计量变化幅度较小;土壤和微生物P含量随弃置年限增加而显著降低,但P相关胞外酶活性及化学计量均有不同程度的增加。进一步分析发现：相较于其他土层,表层(0～20 cm)土壤C,N,P含量及其酶活性较高,其变化趋势与总体结果相似;亚表层土壤(20～40 cm)和(80～100 cm)深层土壤C,N,P含量及其酶活性呈先增后减趋势,且各指标较于表层土壤均降低40%～80%。相关分析表明弃置草地土壤由于P匮乏而逐步退化,可通过补施磷肥改善。