黄土丘陵沟壑区不同恢复方式下植物群落的土壤水分和养分特征

现存不同植物群落的土壤水分和养分特征对有效干预和调控植被恢复有着非常重要的参考价值。在黄土高原丘陵沟壑区的吴旗,对不同恢复方式(封禁下的自然恢复、无管理下的自然恢复、人工造林、人工种草)下的植被样方进行调查与采样,采用典范变量分析,研究了不同植物群落的土壤水分和养分变化特征。结果表明,封禁自然恢复植物群落的土壤水分、有机质、全氮、有效氮、全磷和速效钾含量相对较高;近20年龄及以上的人工林地群落与人工草地群落下的土壤水分和速效磷含量很低;无管理下的自然恢复植物群落、4年龄的沙棘林地群落和农田的土壤水分含量和速效磷含量较高,而土壤有机质、全氮、有效氮、全磷和速效钾含量较低。这些植被群落下的土壤水分含量变化在凋萎湿度和50%田间持水量之间,均处于严重亏缺状态,土壤养分也处于较低的水平。相比之下,人工植被消耗大量的深层土壤水分,特别是20年龄以上的人工林地及人工草地,其200～500cm土层的土壤含水量几乎接近凋萎湿度。综合分析表明,封禁自然恢复是黄土高原丘陵沟壑区植被恢复的有效措施。  

黄土丘陵区植被恢复中不同粒级土壤团聚体有机碳分布特征

对黄土丘陵区土壤有机碳在不同粒级团聚体中的分布特征及其对植被恢复的响应进行了研究。结果表明:(1)黄土丘陵区不同植被覆盖条件下,土壤有机碳的分布具有一定的表聚性,0~20 cm土层中有机碳的含量均高于20~40 cm中有机碳的含量,不同植被群落下有机碳的含量大小为:大针茅群落>长芒草群落>铁杆蒿群落>百里香群落;(2)同一深度土壤各粒级团聚体中有机碳的分布特征是:0.5~0.25 mm与1~0.5 mm两个粒级中有机碳的含量最高,>1 mm的团聚体中有机碳的含量有随粒级增大而减小的趋势;(3)恢复年限对不同粒级土壤团聚体中有机碳的含量影响很大,有机碳的含量随恢复年限的增加总体呈上升趋势。黄土高原沟壑区土壤有机碳的积累与土壤团聚体的粒级和植被恢复的类型、年限等有明显的关系。  

黄土丘陵区不同土地利用方式对土壤含水率的影响

在干旱半干旱地区，土壤含水率是影响作物生长和植被恢复的重要因子。采用土钻法对黄土丘陵区典型流域不同土地利用方式下土壤含水率进行了比较。结果表明，农田土壤含水率显著较高，这与农田坡度较小及梯田建设有关，还与农作物蒸腾耗水相对较小有关。林地、灌木地和草地土壤含水率相对较低，且相互间无显著差别。黄土丘陵区土壤含水率主要受坡度和土壤稳定入渗速率的影响。但草地土壤含水率还与坡向及年生物量有关。土壤水分分布格局与该区土层深厚，地下水埋藏较深，土壤水分收入主要受降雨的补给有关。因此，该区农田建设应在坡度较小（＜10°）的地形上进行，并优先考虑梯田。坡度较大的地方应以天然灌木和草本群落的保育为主。人工乔灌林只适宜在沟道等水分条件较好的地方种植。  

坡沟系统侵蚀产沙特征模拟试验研究

坡沟系统介于坡面尺度和流域尺度之间，揭示其侵蚀产沙特征对于认识流域侵蚀产沙及建立流域土壤侵蚀预报模型有重要意义。采用放水冲刷法，通过2.125、3.205、5.250、7.185 L/min 4个不同的放水流量，在4 m长坡面(坡度为20°)和3 m长沟坡(坡度为50°)组成的坡沟系统上，对坡沟系统的侵蚀产沙特征进行了模拟试验研究。结果表明：对试验条件下的每一个放水流量来说，坡沟系统内的侵蚀产沙垂直分布都呈双峰曲线，侵蚀量的变化均呈现出沿坡沟系统从上到下先减小后增大再减小的趋势。沟坡部分的侵蚀量占全坡侵蚀量的百分比由放水流量2.125 L/min时的38.13％，增加到放水流量7.185 L/min时的56.01％。对于黄土高原水土流失治理，单纯治坡或治沟均不能明显减少土壤流失量，采取坡、沟兼治才是有效减少土壤流失的有效措施。  

东北漫岗黑土区地形因子对浅沟侵蚀的影响分析

浅沟侵蚀是坡耕地上重要的产沙方式之一,地形是控制其发生及发展的关键因素。通过对东北漫岗黑土区两个小流域的地形因子和浅沟侵蚀进行相关分析发现,浅沟长度、侵蚀体积与坡面长度呈显著相关,与汇水面积也有较好的相关。根据地形临界理论,确定了研究区浅沟和切沟侵蚀发生的地形临界（S-A）关系：SEG=0.052AEG^- 0.148和SG=0.072 AG^- 0.141,可以用来预测小流域内可能发生浅沟侵蚀以及浅沟向切沟侵蚀转变的部位。在地形分析的基础上,建立了预测浅沟长度的回归模型,交叉验证表明模型对单条浅沟长度的预测误差较大,平均误差37%;而预测浅沟总长度效果较好,预测浅沟总侵蚀量与实测值的误差也只有6%。  

黄土高原流域土地利用/覆被动态演变及驱动力分析

该文采用土地资源数量变化模型和土地利用/覆被状态指数，研究了甘肃天水罗玉沟流域近20多年来土地利用/覆被的演变及驱动机制。研究结果表明：1986－2004年间，流域内坡耕地急剧减少、梯田迅速增加，林地和果园面积稳步提升。从土地利用类型转移变化看，梯田的转入速度略小于转出速度，为双向高速转换下的平衡状态；而灌木林转入速度小于转出速度，有规模减少的趋势。该地区土地利用类型在前期（1986－1995年）变化程度比后期（1995－2004年）更为剧烈。除特殊的地形地貌和气候因素外，政策、人口增长和经济发展等因素共同驱动土地利用类型的演变，特别实施天然林保护工程和退耕还林工程后，该地区土地利用状况有所好转。  

金沙江支流冲沟侵蚀区四种土地利用方式下土壤入渗特性研究

在保持原有植被条件下,采用野外双环入渗法对金沙江支流安宁河谷冲沟侵蚀发生区4种土地利用条件下(荒草地活动沟、荒草地稳定沟、裸地活动沟、耕地)土壤入渗性进行研究。试验表明,前21．5 min土壤平均渗透率和累计入渗量均以荒草地稳定沟为最大,以裸地活动沟为最小,其余二者居中。4种土地利用条件下的入渗过程相似,并且可以用考斯恰可夫(костяковАН)公式f(t)=at-b得到很好的表达。植被能够有效增加土壤有机质的含量,而后者对改善土壤结构起着显著作用。土壤中>0．25 mm水稳性团聚体,尤其是其中的大粒径团聚体(>3 mm)含量较高,有利于提高土壤入渗性能。根量是能反映入渗性能强弱的重要生物学指标之一。具有良好入渗性的土壤,其地表径流减少,冲沟侵蚀得到有效遏制。  

黄土丘陵区土壤团聚体分形特征及其对植被恢复的响应

采用计算分形维数的方法，对黄土丘陵区典型草原带土壤团聚体的分形特征及其对植被恢复的响应进行研究。结果表明：1）在植被恢复初期，土壤〉10mm粒级的团聚体含量在0～20和20—40cm层次均较高，含量为331．4～525．6g/kg。随植被恢复年限增加，10—7、7～5、5～3、3～2、2—1mm粒级的团聚体绝对含量下降差异不明显。1～0．5、0．5-0．25和〈0．25mm小粒级土壤团聚体含量，在植被恢复初期（7a）较高。2）随着植被恢复年限增加。土壤〉5mm粒级的水稳性团聚体含量相对下降很快，恢复7a之后，大粒级土壤团聚体表现为上层含量比下层含量低的趋势。相对于干筛结果而言，土壤水稳性团聚体的粒径分布更为均匀、稳定，恢复7a之后的土壤〉0．25mm团聚体含量占到40％～50％，而〉5mm的土壤团聚体则占10％～23％。植被恢复过程中，土壤团聚体由大的团块向小颗粒的土壤团聚体转换，粒径分布更为均匀，土壤结构逐渐改善。3）不同恢复年限土壤团聚体分形维数变化范围为表层2．75～2．86，表下层2．77—2．89，变化范围小，20～40cm土层的分形维数大于0～20cm，恢复植被可使土壤分形维数降低，土壤结构得到改善。  

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.  

黄土高原沟壑区不同年限苹果园土壤碳氮磷变化特征

管理措施是影响土壤质量演变的重要因素.分析和讨论了5、10、15年苹果园耕层(0―20 cm)和0―200 cm土壤有机碳、全氮、全磷、有效磷和硝态氮含量及其影响因素。结果表明，5年、10年和15年的塬面苹果园表层土壤有机碳依次为7.5、6.7和6.7 g/kg；全氮依次为0.94、0.85和0.83 g/kg；但土壤全磷和速效磷含量随着种植年限而增加，与5年苹果园相比，塬面10年苹果园土壤全磷、速效磷含量分别提高了11%、60%，并且磷素的变异性随年限而增加。坡地10年、15年和20年苹果园土壤有机碳依次为6.3、6.2 和6.5 g/kg，全氮依次为0.76、0.76 和0.81 g/kg；与10年苹果园相比，15年苹果园土壤全磷、速效磷含量分别提高了20%、28%。土壤剖面0―80 cm内不同土地利用方式土壤碳、氮、磷含量随土层加深而降低，80 cm以下不同利用条件苹果园土壤碳、磷含量差异不大，氮素含量在土壤100 cm下随苹果园种植年限增加而增加。