基于GPR的陕北黄土区河北杨粗根分布特征研究

为了探索河北杨粗根的成林过程及其水土保持功能,借助探地雷达(GPR)无损观测树木粗根技术,探测研究了陕北黄土区不同立地条件下河北杨粗根的分布特征。结果表明:(1)河北杨粗根主要集中于10—50cm土层范围内,随着土壤深度的增加,粗根密度先增大后减小,呈现二次抛物线变化趋势。不同径级粗根的分布情况为:在0—50cm土层范围内,0.5~1.5cm径级粗根所占比例最高;在50—70cm土层范围内,1.5~2.5cm径级粗根所占比例最高;在整个根系分布土层内,2.5cm径级粗根所占比例一直都最小,且比例都10%。(2)随着距树干距离的增加,粗根密度呈现幂函数递减变化趋势。不同径级粗根变化情况为:0.5~1.5cm径级粗根密度所占比例先下降后增加,而1.5~2.5cm和2.5cm径级粗根密度所占比例均呈现出先增加后减少的变化趋势,其中0.5~1.5cm径级粗根密度的增加在一定程度上是由1.5~2.5cm径级粗根的分生作用导致。(3)通过对地形因子进行主成分分析及双因素分析得出,坡向对粗根密度影响较大。河北杨的粗根密度在不同坡向间存在显著差异(P0.05),大小排序为阴坡半阴坡半阳坡,说明土壤水分有助于提高河北杨粗根密度。在不同径级根系间,坡向对1.5~2.5cm径级粗根密度的影响相对其他径级要小。综上可见,河北杨粗根分布特征与其根系分生特性有关,同时受到以坡向为主的地形因子的影响。     

PT菌剂对陕北黄土区土壤性质和油松苗木的影响

[目的]分析PT菌剂对陕北黄土区土壤性质和油松苗木的影响,为干旱和半干旱黄土高原植被恢复提供科学依据。[方法]在陕西黄土高原丘陵区采用完全随机区组试验(2013年3—10月),以常规施肥为对照,以上、中、下3个坡位为区组,研究施用PT菌剂对6年生油松苗木地径、树高、成活状况以及0—60cm这3个不同层次土壤主要养分含量的影响。[结果]施用PT菌剂油松地径平均生长量为4.5mm,是对照的2倍;树高总生长量达10cm,比对照高54%;油松死亡率比对照低9%。施用PT菌剂后土壤有机质含量平均达到7.8g/kg,是对照的2倍多;土壤全氮的含量平均为0.41g/kg,比对照高52%;速效钾的含量平均达到42.4mg/kg,比对照增加了26%;PT菌剂对有效磷提高不明显;坡位对油松地径和树高影响不显著,对各层次土壤养分性质有显著影响。[结论]PT菌剂能改善造林地土壤性质,促进油松成活和生长,建议在黄土高原地区油松造林实践中施用PT菌剂。     

黄土区阳坡不同立地植被恢复研究

黄土高原地区不同立地条件的坡面其土壤水分状况有很大差异,利用这种差异来提高植被成活率已经成为黄土高原生态恢复建设的重要方向。采用探针式TDR对陕西省吴起县合家沟流域内不同立地类型的土壤含水量进行测定,然后用SPSS进行聚类分析,将17种立地类型聚为5类,并按照植被恢复的难易程度进行排序。建议对不同立地类型组配置与其相应的植被模式从而更加因地制宜的进行植被恢复建设。     

晋西黄土区森林植被对流域径流及产沙的影响

本文以晋西黄土区吉县小流域为研究对象,通过利用MATLAB软件的系统聚类分析方法,对蔡家川嵌套流域中主沟道及6个小流域进行流域地形地貌属性相似性分析和分类的基础上,分析研究了在地形地貌特征相似流域类型中不同土地利用及森林覆盖率对流域径流过程的影响。分析结果表明,在流域地形地貌特征相似的条件下,森林植被具有减小流域雨季径流总量、增加流域枯水期径流的作用。通过对红旗林场的小流域对比分析表明,森林植被具有拦沙的作用。     

干旱阳坡半阳坡微地形土壤水分分布研究

采用固定点动态监测的方法,对黄土丘陵区吴起县合家沟流域阳坡和半阳坡各微地形土壤水分进行了对比研究.结果表明,微地形对土壤含水量具有显著影响,阳坡各微地形土壤水分顺序为:切沟>平缓坡>切沟沟头>陡坡>极陡坡;半阳坡各微地形土壤水分顺序为:平缓坡>浅沟>陡坡>极陡坡.0-20 cm土层土壤水分变异系数最大的是切沟,最小的是切沟沟头.最后指出在植被恢复过程中,应根据不同微地形的土壤水分分布特征,结合"适地适树,适林适草"的植被恢复原则,合理配置乔、灌、草的营建模式.     

地形对陕北黄土区衰退沙棘人工林天然更新的影响

[目的]为揭示陕北黄土区衰退沙棘人工林天然更新的地形适生范围。[方法]通过调查陕西省吴起县沙棘人工林大面积衰退及死亡后的天然更新状况,以68个样方的更新率、成林率及每木数据(株高、地径等)作为更新恢复能力的衡量指标,运用方差分析、回归拟合及系统聚类分析等方法,分析了沙棘更新恢复能力与各地形因子的关系。[结果](1)各坡向沙棘更新率差异显著(P=0.018),沙棘更新率均值阴坡半阴坡半阳坡阳坡,阴坡更新生长状况最好,半阴坡更新幼株数量大,存活率较高;(2)坡度对更新率无显著影响,但更新率在阴坡缓坡、极陡坡范围内出现峰值,在阳坡条件下随坡度上升而减小;(3)总体上衰退沙棘人工林天然更新的地形条件是阴坡、半阴坡;(4)坡面微地形对衰退沙棘人工林更新具有显著影响(P=0.038),缓台较好,陡坎较差。[结论]半干旱黄土区部分衰退沙棘人工林可自行完成天然更新,部分恢复困难,需人工辅助或重新栽植适合的树种。阴坡、半阴坡的衰退沙棘幼株种群生长状况较好且基本能更新成林,阳坡、半阳坡的生长状况较差且难以更新成林;阴坡坡向条件下,坡度对沙棘更新率的影响程度随着坡度上升而变小,阳坡坡向条件下坡度对更新率的影响较小。衰退沙棘人工林更新率因所处微地形不同而存在差异。处于缓台的衰退沙棘幼株种群基本能更新成林,浅沟的沙棘幼株种群与所处的原状坡面上的更新状况相似,部分能更新成林,处于陡坎的沙棘幼株种群基本不能更新成林。     

基于土壤前期含水量-降雨耦合关系的陕北黄土坡面产流临界降雨值

土壤前期含水量与降雨是坡面产流的主要影响因素。该研究基于超渗产流基本原理,通过引入土壤前期含水量与降雨2个指标,最终推导出基于土壤前期含水量-降雨耦合关系的坡面产流所需临界值公式。通过该公式结合土壤水分实测值对陕北黄土区吴起县典型植被群落干旱年、正常年和湿润年的产流临界降雨值进行模拟计算与分析。结果表明:1)陕北黄土坡面湿润年产流所需临界降雨量与干旱年和正常年存在显著差异,湿润年产流所需降雨量较少且油松湿润年理论产流值最低,仅需5. 60 mm;干旱年与正常年产流所需临界降雨量则不存在显著差异,但干旱年产流所需降雨量较大。2)不同植被类型产流所需最低降雨量不同,其中油松林地产流所需临界降雨量最小,即油松林地较易产流,沙棘纯林产流所需降雨量最大,即沙棘林地较难产流;且2种林地产流所需降雨量存在显著差异。土壤前期含水量与降雨二者耦合关系及其与坡面产流临界阈值的研究,对该区域预防土壤侵蚀带来的危害和水土资源高效利用具有重要意义。     

晋西黄土区主要造林树种耗水特性分析

依据水量平衡原理,采用盆栽试验分别测算晋西黄土区主要造林树种油松、刺槐、苹果在其生长季(4-10月)成熟单株树木的耗水量,并根据林地土壤水分动态及土壤水分特征曲线标定的各树种无效水界值,分析了各树种土壤水分供耗特点及其有效性.结果表明:①2002贫水年生长季降水量430.7 mm,试验树种同期耗水量为430～470 mm,树木供耗失衡,2003丰水年降水量870.2 mm,耗水量为450～510 mm但降雨分配不均,5月,10月树木供耗也略有失衡;②不同树种年内土壤含水量变化趋势相近,而同月耗水量差异较大,同一树种不同月耗水量差异也较大,丰水年各试验地土壤水分状况要好于贫水年;③油松、刺槐、苹果1和苹果2无效水界值为:8.0%,8.4%,9.4%和9.9%,油松较其它树种利用水分能力最强.贫水年单株树木土壤含水量在一段时间内低于对应树种的无效水界值,影响树木正常生长.单株树木依靠冬季和次年春季降水补充,生长季初期都能恢复到速效水水平.     

黄土高原丘陵沟壑区退耕还林(草)工程实施综合效益评价——以陕西省吴起县为例

通过实地调查,采用定性和定量相结合的方法,对吴起县退耕还林工程实施以来的综合效益进行了分析评价.结果表明:退耕还林工程实施6a来,吴起县水土流失现象得到有效遏制,自然灾害明显减少,农村产业结构得到合理转移,农民收入增加,生活质量提高.在此基础上,针对吴起退耕还林工程存在的问题提出建议,为生态环境建设和农村经济可持续发展提供参考.     

黄土高原侵蚀性降雨特征分析

侵蚀性降雨是黄土高原地区剧烈土壤水蚀的原动力。利用黄土高原6个水土保持试验站20年以上的断点雨强资料和30年的气象站逐日降水观测资料,分析了侵蚀性降雨的发生频率、次降雨量、次降雨历时、次降雨侵蚀力以及降雨时程分布的统计特征:(1)黄土高原6个站侵蚀性降雨平均发生频率分别为7.0~13.4天/年,各站侵蚀性降雨的场雨量均值介于19.17~25.38mm,但变异性很大。各站次降水量、降雨历时和次降雨侵蚀力的频率分布都近似为指数分布。(2)根据本文设定的雨峰标准,黄土高原单峰降水占总降水次数的65%,双峰降水占30%,三峰降水占5%。峰值雨强的频率分布函数大致为Gamma分布中的一种,或者是偏正态分布,侵蚀性降水多为前锋型。上述结果可作为降水过程的随机模拟理论依据,也可以为全面深入研究土壤水蚀机理提供参考。