陕北黄土高原不同微地形下植被-土壤系统耦合特征研究

【目的】为探究不同微地形下植被和土壤之间的耦合协调关系。【方法】基于陕北黄土高原5种不同微地形及原状坡植被土壤的全面调查与取样分析,建立7个植被因子和6个土壤因子指标评价体系,采用AHP和熵权法确定各因子的权重,构建了6种地形下的植被土壤耦合协调度模型。最后分析了植被和土壤各因子间的相关关系。【结果】(1)经过十几年的封育,不同地形下的植被土壤系统处在完全不同的发展状态上,其中切沟和塌陷属于良好协调-同步型,缓台属于初级协调-植被滞后型,浅沟属于濒临失调-土壤损益型,陡坎属于中度失调-植被损益型,原状坡属于极度失调-植被损益型。随着耦合协调状态的提升,地上优势物种也由星毛委陵菜逐渐过渡到铁杆蒿、茭蒿。(2)Spearman相关性分析表明:植被平均高度与土壤有机质和全氮呈显著正相关;植被盖度与土壤全氮呈显著正相关;植被Pielou、Simpson和Shannon-Wiener指数与土壤有机质呈显著正相关,与土壤全氮和速效钾呈极显著正相关。【结论】陕北黄土高原进行生态恢复重建过程时应根据不同的地形实施不同标准的恢复措施。     

晋西黄土区主要造林树种耗水量测算与分析

依据水量平衡原理,采用盆栽试验分别测算了晋西黄土区主要造林树种侧柏、刺槐、杏树和梨树在其生长季(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约为430～470 mm,树木供耗失衡;2003丰水年降水量870.2 mm,耗水量约为450～510 mm,但降雨分配不均,5月和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侧柏、刺槐、杏树和梨树无效水界值为8.0%,8.4%,9.4%和10.9%,侧柏较其它树种利用水分能力最强.贫水年林外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.     

晋西黄土区小流域泥沙来源分析

以晋西黄土区小流域为研究对象,选择了7个典型小流域,根据14 a的定位观测结果,对流域泥沙来源进行了分析.结果表明,按小流域泥沙来源的地貌部位划分,沟谷地(沟头、沟道和沟坡)产沙量＞沟间地(坡面、梁峁坡)产沙量,沟谷地产沙量占流域总产沙量的60%以上,沟谷地侵蚀模数是沟间地的1.28～2.48倍,坡耕地、裸露地是主要产沙地类.     

泥河沟试区塬面农林复合生态经济系统景观格局特征研究

本文通过对泥河沟试区塬面景观生态系统中各类嵌块体数量及面积、嵌块体优势度及多样性指数、斑匀度及类斑匀度、斑丰度及类斑丰度、带丰度及带斑比等景观生态指标的计算分析，认为经过近１０年综合开发治理，景观基质已由原来农地变化为果农镶嵌共为基质，景观异质性、多样性、均匀性程度不断提高的多极化景观生态空间格局；试区塬面景观生态空间格局由过去的单一农业控制发展为农业与林果业共同控制，系统结构趋于复杂，稳定性程度     

泥河沟试区源面农林复合生态经济系统景观格局特征研究

本文通过对泥河沟试区塬面景观生态系统中各类嵌块体数量及面积、嵌块体优势度及多样性指数、斑匀度及类斑匀度、斑丰度及类斑丰度、带丰度及带斑比等景观生态指标的计算分析，认为经过近１０年综合开发治理，景观基质已由原来农地变化为果衣镶嵌共为基质，景观异质性、多样性、均匀性程度不断提高的多极化景观生态空间格局；试区原面景观生态空间格局由过去的单一农业控制发展为农业与林果业共同控制，系统结构趋于复杂，稳定性程度逐渐提高，试区塬面农林复合生态经济系统已逐渐形成。     

生态位理论及其测度研究进展

许多学者都试图给生态位下定义 ,但最具代表性的当推Grinnell、Elton和Hutchinson分别给出的“空间生态位”、“功能生态位”和“多维超体积生态位”定义 ;生态位测度包括生态位宽度、生态位重叠、生态位体积及生态位维数等 ,其中生态位宽度和生态位重叠是描述一个物种的生态位以及物种生态位间关系的重要指标 .该文列举并分析了每一个测度公式的优缺点 ,进而优选出适合森林群落的生态位计测公式 .指出利用性竞争的一个必要条件是生态位重叠 ,但重叠并不一定导致竞争 ,竞争是在资源供应不足且生态位重叠条件下形成的 .     

数码照相法估算植被盖度

植被盖度是表征生态系统特征的重要参数之一,其准确测度对于分析土壤侵蚀强度、生态环境现状具有重要意义。该文选择黄土高原退耕还林还草区野外测量的25个典型样方, 探讨了数码照相法估算植被盖度的模型和方法,提出了中心投影引起的边缘畸变问题和植被信息识别问题的有效解决方案。前者采用控制点几何校正的方法解决,后者基于目视判读、统计汇总红(R)、绿(G)、蓝(B)三基色的DN（digital number）值分布规律,采用编程方式解决。研究结果表明,植被信息的三基色组成分别符合DNGDNRDN B、DNGDNBDNR和DNBDNRDNG 3种规律,非植被信息的三基色构成遵循DNRDNGDNB的规律,且采用上述规律,编程得到草地样方的植被盖度精度较高。可见,该文提出的估算植被盖度的数码照相法可移植到数码相机中,具有明显的应用价值。      

黄土塬面农林复合系统的生态位特征

 以黄土塬区农林复合系统为对象,通过调查研究林带(杨树为主)与农作物界面附近土壤中树木和小麦根系的空间分布,利用树木吸收根和小麦根系生物量计算生态位宽度、生态重叠指数和生态位相似性比例,并据此分析林木和农作物种群在水分和养分资源轴的生态位特征。小麦在40cm以上具有较大的生态位宽度,而林木在距林带1H处20cm以上土层到0.5H处60cm以上土层至林下100cm以上土层内具有较大的生态宽度,但林木在1H以内100cm土层其他空间土壤中也具有一定的生态位宽度。树木具有较大的生态位宽度,虽可利用深层土壤中的水分和养分资源,在一定程度上有助于缓解农林间作对水分和养分资源的利用性竞争,但树木居于竞争的优势者地位,形成对农作物的胁地负效应,距林带1H内林木对农作物生态位重叠,且在0.5H以内重叠较大,竞争剧烈,在此集流补水增肥有利于缓解林木胁地。     

吴旗县退耕还林生态效益价值评估

生态效益的评价和核算对评价林业生态工程的建设效果至关重要。综合运用专家咨询、理论分析法和频度分析3种方法。建立了吴旗县退耕还林生态效益评价指标体系，使用市场价值法、影子工程法、机会成本法和替代法等方法，对该县退耕还林6年来的生态效益进行了价值核算。结果表明：吴旗县退耕还林工程具有巨大的生态效益,核算后的总生态价值约为24．8亿元，其中拦蓄保护水资源价值为6．4亿元，保护土地资源退化价值为6亿元，净化空气价值为5．3亿元，改善小气候价值0．3亿元，保护农田价值为0．02亿元．增加生物多样性价值为6．7亿元。研究结果可为黄土区退耕还林工程建设效益评价提供参考。     

陕北黄土极陡坡土壤水分对微地形的响应

土壤水分是陕北半干旱黄土区植被生长最主要的限制因子,然而受坡面微地形的影响,黄土坡面土壤水分存在异质性,从而影响林草植被精准配置。为此,本研究通过对黄土高原5类陡坡微地形土壤含水量(0~180 cm土层)的定位监测数据,分析研究不同降水年型条件下土壤水分的变化特征及其对微地形的响应。结果表明:1)降水年型对微地形土壤水分时空变化均有影响,枯水年切沟底土壤含水率季节变化平缓,雨季前下降趋势缓慢,雨季后增长趋势滞后;而丰水年切沟底土壤水分的变化呈V型变化;缓台、浅沟、塌陷和陡坎4种微地形枯水年土壤水分季节变化一致,呈M型变化;而丰水年土壤水分季节变化呈W型,2个最低值出现在5月和11月。2)垂直方向上塌陷、原状坡、陡坎土壤水分自上而下呈先减小后增大的趋势,缓台、浅沟、缓坡呈先增大后减小的趋势,黄土陡坡中的切沟底土壤水分含量最高。3)缓台、陡坎、原状坡的土壤水分速变层和活跃层在丰水年消失,在枯水年深度下移;塌陷、切沟、浅沟、和缓坡土壤水分速变层和活跃层在枯水年均下移。