陕西省神木县2012年土地利用结构特征分析

以位于晋陕蒙接壤区的陕西省神木县为例,选取相关定量指标,对其2012年土地利用结构特征进行分析,结果表明:1)神木县和各乡镇土地利用均以中低覆盖度草地为主,景观基质为草地。2)神木县土地利用类型齐全度低,集中化程度高,组合类型少,土地利用程度低;西北部风沙草滩区乡镇较东南部丘陵沟壑区乡镇土地利用类型齐全度高,集约化水平低,土地整体功能强,组合类型数多;乡镇间不同土地利用类型的区位意义与该乡镇的矿藏开发、风景名胜区、地形地貌和植被区系等有很大关系。3)神木县土地利用类型的空间结构表现出农地、居民地和工矿用地等受人类活动影响越强烈的地类,其分维数越小、形状指数越大、形状越简单的特征。因此,神木县未来土地利用需要增加有效植被盖度,进一步使陡坡农地退耕,加强未利用地的开发以及工矿用地复垦,改善县域生态环境,从而保证土地利用可持续发展。     

自动基流分割法在北洛河流域的适宜性对比

基流是枯水季节河川径流的重要补给来源,河川基流量及其变化对流域生态健康和水资源合理利用具有重要作用。确定适宜流域生态环境特点的基流分割法,在基流研究中是十分关键的工作。以北洛河流域上游典型黄土丘陵沟壑区刘家河站的多年实测径流资料为基础,分析BFI,HYSEP、数字滤波等三类共9种基流分割法的适宜性,结果表明:BFI法和HYSEP法分割结果比较接近,所得基流指数在0.399 4~0.428 1。尤其修正BFI法估算的基流量及过程线,能够客观反映研究流域流量过程线退水段的物理规律。综合考虑变异性、稳定性、过程线吻合程度等方面,认为修正BFI法是黄土区水文研究中进行基流分割的适宜方法。     

基于GIMMS NDVI的黄土高原地区荒漠化时空特征分析

气候暖干化发展趋势使干旱半干旱地区生态环境受到荒漠化发展的胁迫,植被覆盖度能有效地表达研究区植被分布状况及荒漠化程度。利用遥感技术手段监测区域植被覆盖和荒漠化发展趋势是非常有效的途径。为了给黄土高原地区生态环境建设和荒漠化治理提供科技信息,利用1986—2006年的GIMMS AVHRR NDVI数据,采用像元二分法估算植被覆盖度;借鉴水蚀风蚀研究成果确定植被覆盖度和荒漠化关系并进行分级,对黄土高原地区荒漠化程度及时空变化进行分析。结果表明:1)黄土高原约64%的地区为植被覆盖度为10%~50%的中度和重度荒漠化区;约1/3的地区为植被覆盖度在50%以上的轻度和非荒漠化区;约3%的地区为植被覆盖度<10%的强烈荒漠化区。2)1986—2006年间,黄土高原地区整体上荒漠化程度表现为降低趋势,期间,中度和重度荒漠化面积显著减少,非荒漠化面积明显增加,而强烈荒漠化面积扩大。荒漠化程度的时间变化具有10年尺度特征。3)中度和重度荒漠化的区域具有转化频繁和连片性特征,轻度和非荒漠化区域空间转化零散破碎,强烈荒漠化扩大区域主要在宁夏甘肃的沿黄两岸。     

黄土高原典型流域水沙关系对退耕还林(草)的响应

利用北洛河上游吴旗站实测水文资料,采用Pettitt、Mann-Kendall非参数检验以及流量历时曲线等方法,对比1963-1979年水沙特征,分析了1980-2002年间水土流失综合治理,尤其2003-2011年间退耕还林(草)工程实施等效应背景下流域水沙行为的变化规律。结论表明,近50a来,流域水沙量均呈显著减少趋势。对比1963-1979年,1980-2002年间平均径流量和平均输沙量分别减少了22.80%,45.63%,2003-2011年间减少幅度更大,分别达到53.03%,89.33%。三阶段5%,50%概率时的丰水、平水期径流量和输沙量均呈下降趋势,输沙量的减少幅度更大,而枯水期的基流量为逐阶段增加趋势,输沙量则在2003-2011年间完全消失。三阶段的年尺度水沙关系,在2003-2011年间发生了统计上的显著变化。与1963-1979年间比,单位径流的产沙能力,1980-2002年间降低了12.80%,流域泥沙赋存量减少了17.27%,而2003-2011年间则分别减少了约1/4和1/3。月尺度含沙量-流量关系表现为"8"字环形,环的延展度逐阶段下降,尤其在2003-2011年间降低幅度最大。50a来,在不断的水土流失综合治理,尤其退耕还林(草)工程实施推动下,流域径流量和输沙量、径流和输沙情势、年/月水沙关系均表现为逐阶段减少、降低或动力削弱状态。表明,退耕还林(草)生态工程发挥了良好的蓄水保土、增加基流、削弱侵蚀、减少泥沙输移的良好的生态功能和效益。     

不同植被对土壤理化性质影响——以王东沟小流域为例

[目的]分析陕西省长武县王东沟流域9个径流小区不同植被覆盖条件对土壤理化性质的影响,为黄土高原生态建设提供科技支持。[方法]采用环刀法、定水头法以及重铬酸钾外加热法等分层测定0—40cm间土壤容重、毛管持水量、饱和持水量、饱和倒水率以及有机质含量。[结果]饱和持水量、毛管持水量、土壤有机质表现为草、灌地显著优于纯林和混交林,而土壤容重、饱和导水率各小区间差异不显著。[结论]草地和沙棘灌木林地土壤理化性质高于其他植被组合,培肥土壤,涵养水源,利于保水保土。侧柏纯林的土壤理化性质最差,水保效益最低。     

黄土高原沟壑区不同植被对土壤水分分布特征影响

为探讨黄土高原不同植被类型下土壤水分分布特征,揭示其生态水文效应,以长武县王东沟小流域定位监测小区为研究对象,于2013年5月—2014年4月使用中子仪法对坡面4种植被覆盖类型(草地、沙棘、油松、沙棘油松混交林)下0—500cm深剖面上土壤水分进行了完整水文年的实际观测。结果表明:(1)草地平均土壤含水量显著高于沙棘、油松、沙棘油松混交林地(p0.05)。草地小区平均土壤水分含量随深度呈增加趋势,而沙棘、油松和沙棘油松混交林地表现为增加—减少—增加的倒"S"型;(2)500cm剖面上,草地和油松林地土壤水分变异系数小于沙棘和油松沙棘混交林地。4种植被覆盖类型下土壤水分都表现出春、冬积累和恢复,夏、秋消耗的季节性规律;(3)降雨量对0—200cm的土壤水分贮量具有明显影响,200—500cm土壤贮水量较为稳定,植被类型的不同增加了土壤储水量的差异。可见,草地土壤水分含量相对较高,变异性小;其他乔灌木植被类型土壤含水量相对较低,变异性大。降雨量的输入和温度的变更使土壤含水量的变化无论在剖面上还是随着时间进展具有一致性,而植被类型的影响则是在这种一致性基础上增大土壤含水量对降雨和温度的响应。     

冬灌对冻融期干旱区荒漠绿洲农田土壤水热状况的影响

冬灌可显著改善土壤水热状况,对缓解"春旱"和促进农作物生长发育具有积极的影响。文章通过探究冻融期干旱荒漠区不同开垦年限的农田土壤水热变化特征,揭示冬灌对土壤水热变化及农田水量平衡的影响,为荒漠绿洲农田水分管理提供理论借鉴。研究选取了黑河中游荒漠绿洲过渡带新垦绿洲农田土壤和老绿洲农田土壤(灌耕风沙土和灌耕灰棕漠土),利用土壤温湿度监测仪(ECH_2O)测定的土壤含水量和土壤温度及模拟土柱测定的渗漏损失量,分析了冻融期土壤水热动态变化过程及冬灌对深层渗漏损失的影响。结果表明:老绿洲农田消融历时(26 d)显著长于新垦绿洲农田(12 d),新垦绿洲农田消融历时短不利于春季土壤水分的保持;且翌年土壤完全融化后,新垦绿洲农田浅层(0～40 cm)贮水量低于老绿洲农田;此外,160 mm的冬灌事件导致新垦绿洲农田深层渗漏量为老绿洲农田的4.1倍。新垦绿洲农田需考虑补充灌溉以保证春播作物正常出苗,老绿洲农田"蓄水保墒"生态效应优于新垦绿洲农田。因此,在干旱区荒漠绿洲过渡带农田水分管理中,需综合考虑深层渗漏和"冻后聚墒"效应,针对土壤质地差异实施动态的冬灌策略以保证灌溉水资源优化利用。     

不同人工造林树种及其配置方式对土壤理化性质影响分析

人工造林是黄土高原改善生态环境,减少水土流失的重要手段。不同树种及其配置方式下地表植被的生长、土壤理化性质的差异影响着生态水文功能的强弱。以长武王东沟流域8种造林树种和不同配置径流小区为研究对象,采用样方法进行造林地及林下地表植被调查,分层采样测定0—40cm土层土壤容重、孔隙度、有机质含量,分析不同人工造林模式下土壤理化性质,并初步分析了植被特征与土壤理化性质间的关系。结果表明:不同造林方式小区内林下草本层虽然覆盖度区别很大,但物种丰富度、多样性、均匀度指数差异不显著。0—20cm表层土壤理化性质变异性小于20—40cm土层。不同人工造林方式间土壤容重差异显著,且对20—40cm层土壤的毛管孔隙度、总孔隙度有显著性影响。不同造林方式下草本层丰富度、多样性指数与林下土壤毛管孔隙度相关性显著。草本层丰富度、多样性与0—20cm表层土壤的保水作用存在良好的对应关系。相比较而言,0—40cm土壤剖面上,草地和侧柏刺槐混交林地下的土壤孔隙度和有机质等理化性质,以及相关的蓄水性和入渗性等生态水文功能要好于其他造林林种。