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。     

淤地坝在流域水土保持措施中的贡献研究

淤地坝既能拦截泥沙、保持水土、又能淤地造田、增产粮食,在黄土高原地区已经有上百年的历史。研究淤地坝在流域水土保持措施中的贡献,已成为泥沙研究和水土保持研究的一项重要课题。本次研究以黄土高原典型流域马家沟为例,分析淤地坝在水土保持措施中的的贡献,研究结果表明：1990~2007年年均减沙量最大的是淤地坝,其次是梯田,依次为林地和草地。坝地的减沙量贡献率在1990~2000年为41.51%,在2001~2007年平均达到了46.58%。     

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。     

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.     

黄土高原典型区沟谷分布谐波分析

为了研究黄土高原地形起伏的周期性,从而探索支沟沟谷分布规律,为黄土高原的土壤侵蚀评估提出新的思路。该文以甘肃西峰、山西吉县、陕西安塞、宁夏固原为研究区尝试利用谐波分析和周期图分析的方法研究黄土高原不同类型区沟谷分布规律。结果表明,黄土高原不同类型区主沟沟谷的周期大小有明显不同,总体来看,高原沟壑区>过度地区>丘陵沟壑区;黄土高原支沟周期主要分布在400～800m,其周期个数占总周期数的97.5%。对4个研究区的支沟沟谷周期数据进行t检验,结果表明甘肃西峰、陕西安塞、山西吉县相互之间周期均值差异均无显著性(P>0.05);宁夏固原与陕西安塞、山西吉县、甘肃西峰侵蚀支沟分布周期均值双尾检验概率P值均小于0.01,故可认为均值差异极显著。提取不同类型区大于5°坡度的平均坡度分析发现,研究区平均坡度的大小关系为:甘肃西峰>山西吉县>陕西安塞>宁夏固原,支沟沟谷的平均分布周期随平均坡度的增加而不断减小,说明区域平均坡度的大小直接影响着黄土高原支沟的形成。     

半干旱黄土区地上生物量对立地因子的响应

半干旱黄土区地形破碎、沟壑纵横、生态环境脆弱,其生态恢复过程受到全世界生态学者的普遍关注.生物量是生态系统获取能量的表现形式.以位于黄土丘陵沟壑区的植被自然恢复10a的合沟流域地上生物量为研究对象,分析不同立地因子对地上生物量的影响规律.结果表明:1)不同立地类型地上生物量从大到小依次为沟底、阴向沟坡、阴向梁坡、阳向沟坡、梁顶、阳向梁坡;2)梁坡和沟坡的地上生物量随坡度升高均呈现反S形态,梁坡的地上生物量最大值出现在20°～25°处,最小值出现在35°～40°处,沟坡的地上生物量的最小值出现在30°～35°处,最大值出现在40°～45°处;3)坡向对地上生物量的影响是显著的(P=0.049),其余因素的影响不显著.可知,该区地上生物量的分布规律是植被对不同立地类型水分、光照等自然条件综合利用的结果.     

黄土丘陵沟壑区地表过程响应单元划分及其地形特征提取

地表过程解析与调控是保障人与自然和谐相处的重要途径,高效、合理地划分地表过程响应单元则是开展地表过程研究的重要前提.针对黄土丘陵沟壑区土壤侵蚀的地形地貌分异特征,提出在小流域内以沟谷线、山脊线、分水线和沟缘线相互交叠,构成具有相对均一坡向、坡度与坡位的地表过程响应单元,在ArcGIS9.2中,以Hc-DEM为基础数据,通过确定沟谷线、山脊线、分水线和沟缘线的提取方法,以及响应单元平均坡度、整体坡向、面积与周长等地形特征的测算技术,实现地表过程响应单元的快速划分及其地形特征的高效提取.研究结果对促进黄土丘陵沟壑区以土壤侵蚀为代表的地表过程研究具有重要的基础意义.     

贡嘎山森林生态系统根系固土力学机制研究

为探索森林生态系统树木根系固土力学机制,对长江上游贡嘎山森林生态系统不同演替阶段主要树种进行了根系抗拉试验.结果表明:各树种根系在受拉情况下,峨眉冷杉(Abies fabri)、冬瓜杨(Populus purdomii)根系为典型的弹性断裂,而杜鹃根系为脆性断裂. 但各树种根系在断裂或完全拔出之前,根系变形量、最大形变率依次均为冬瓜杨＞杜鹃＞峨眉冷杉. 由于各树种根系形态特性及生物学的特性,在弹性形变范围内根系的弹性模量并不是一个常量,随根径的增加而增加. 根系的抗拉强度与根表面积、根径成正相关,即随着树木年龄的增长,其固持土壤的能力也不断增强. 由于冬瓜杨、杜鹃根系的抗拉阻力较峨眉冷杉强,该地区处于演替初期和中期的冬瓜杨、杜鹃和峨眉冷杉等树种形成的混交林的水土保持功能优于演替顶极群落的峨眉冷杉成过熟林.     

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