干旱区旱生芦苇根系分布及土壤水分动态

根据2003-2006年实测的旱生芦苇地的土壤水分资料和芦苇根系资料,对旱生芦苇的土壤水分时空变化特征及产生变化的原因进行了分析。结果表明,1)旱生芦苇根系深度达250 cm以上,毛细根分布最多区域在0~30cm土层,30~210 cm土层芦苇毛细根重密度呈现波动起伏,210 cm深度以下逐渐减小。2)2003-2006年芦苇地土壤水分年际间变化较为复杂,不同的生长阶段年际变化特征不同。3)每年的芦苇生长期(4-10月)内,土壤水分呈现"降-升-稳定-降-稳定"的变化规律。4)芦苇地土壤水分垂直变化特点是,0~200 cm土壤水分变化较为活跃,200 cm深度以下土壤水分变化较为稳定。     

长江源区草地覆盖变化对土壤团聚体分布及稳定性的影响

为了明确长江源区草地覆盖变化对土壤结构的影响,本研究以高寒草甸和沼泽草甸2种草地为研究对象,分析了不同植被覆盖度下土壤团聚体分布和稳定性特征。结果显示：高寒草甸土壤团聚体主要分布在2~0.25 mm和0.25~0.053 mm粒径范围内,沼泽草甸土壤团聚体在不同粒径范围内分布相对均匀;高寒草甸土壤大于0.25 mm团聚体含量（WR_0.25）表现为高覆盖度草地高于中覆盖度草地,随土层加深,低覆盖度草地WR_0.25显著高于高覆盖度草地和中覆盖度草地,除表层0~10 cm土壤外,高覆盖度沼泽草甸土壤WR_0.25显著高于中覆盖度和低覆盖度土壤;不同植被覆盖度下高寒草甸表层0~10 cm土壤团聚体平均重量直径（Mean weight diameter,MWD）和几何平均直径（Geometric mean diameter,GMD）无显著差异,在10~20 cm和20~40 cm土层差异显著,表现为低覆盖度 > 高覆盖度 > 中覆盖度,沼泽草甸土壤团聚体MWD和GMD则随草地植被覆盖度降低和土层加深而逐渐减小;中覆盖度草地土壤团聚体破坏率（Aggregate destruction rate,PAD）最大,其稳定性最差;高覆盖度草地土壤团聚体稳定性最好;在不同土层深度上,高寒草甸土壤团聚体稳定性无显著差异,沼泽草甸土壤随土层加深团聚体稳定性变差。本研究结果表明WR_0.25和PAD能够更好地评价土壤团聚体稳定性,而沼泽草甸土壤团聚体对植被覆盖变化的响应更为敏感。本研究结果有利于加强植被覆盖变化背景下对长江源区土壤保护机制的认识。     

黄土高原丘陵沟壑区轮作休耕模式下5种土地利用方式土壤剖面水分分布特征

为探究黄土高原丘陵沟壑区轮作休耕制度土壤剖面水分分布特征,选取覆膜玉米地(YMD)、休耕2年地(XGA)、休耕4年地(XGB)、荒草地(HCD)、紫花苜蓿地(MXD) 5种土地利用方式,对土壤剖面0~200 cm土层土壤水分进行测定分析。结果表明:1)除HCD与MXD土壤含水量在0~20 cm土层之间差异不显著(P>0.05),YMD、XGA、XGB、HCD、MXD各土层土壤含水量均存在显著差异(P<0.05),其中,YMD土壤含水量(0~200 cm土层平均值为20.28%)最高,分别是XGA的1.38倍、XGB的1.40倍、HCD的1.94倍、MXD的2.91倍。2)YMD土壤水分随土层深度增加呈“双峰型”变化,HCD和MXD呈先减少后基本稳定的变化趋势,XGA、XGB呈先增大后减少再基本稳定的变化趋势。3)XGA和MXD各土层土壤水分变异程度均为中等变异,HCD各土层土壤水分变异程度为弱变异;YMD除了80~100 cm和180~200 cm土层为弱变异,其余各土层均为中等变异;XGB 在0~180 cm土层土壤水分变异程度为中等变异,180~200 cm土层土壤水分变异程度为强变异;土壤剖面(0~200 cm)水分变异系数(平均值)排序为:XGB(40.75)>XGA(38.02)>MXD(30.91)>YMD(27.06)>HCD(4.12)。4)YMD、XGA、XGB、MXD土壤水分利用土层均为0~40 cm土层,而HCD为0~20 cm土层;YMD和MXD土壤水分利用层和调节层完全相同,分别为40~120 cm和120~200 cm土层;XGA、XGB、HCD土壤水分利用层和调节层分别为40~160 cm、40~180 cm、20~40 cm和160~200 cm、180~200 cm、40~200 cm土层。轮作休耕模式对土壤剖面水分差异性、空间分布、变异性和层次划分产生重要影响,覆膜玉米地土壤水分条件最好,研究结论可为黄土高原丘陵沟壑区土地利用方式优化配置和轮作休耕模式结构调整提供理论依据。     

新疆伊犁地区草地土壤全碳含量空间格局分析

为了研究伊犁地区草地土壤碳库的空间分布规律,本研究基于146个草地样地的土壤全碳含量实测数据,结合遥感及气象数据,并利用地理学相关分析方法,构建土壤全碳含量空间化模型,分析了伊犁地区草地不同土壤深度全碳含量空间格局特征,并对影响土壤全碳含量分布的主要因素进行探讨。结果表明,1)伊犁地区草地不同土壤深度(0-10、10-20、20-30、30-40cm和4个土层均值)的全碳含量与海拔、年均气温、≥10℃年积温和8月份NDVI极显著相关(P0.01),与年均降水和湿润度显著相关(P0.05),以这6个生态要素建立土壤全碳含量空间化模型,反演得到空间分辨率1km的不同草地深度土壤全碳含量空间格局分布数据,检验结果表明空间化结果精度较高。2)伊犁地区草地0-40cm土层土壤全碳平均含量为4.251 9%,并随着土层深度的增加,草地土壤全碳含量呈下降趋势。3)伊犁地区空间化结果反映不同深度土壤全碳含量空间格局存在差异,土壤全碳含量最小值出现在伊犁河沿岸两侧及特克斯河与伊犁河交汇处人类活动密集的区域,最大值均出现在南、北天山两侧,并沿着伊犁河向两侧高海拔区域逐渐增加。4)伊犁地区草地不同深度土壤全碳含量空间分布规律与草地类型分布规律一致;人为活动干扰(过度放牧、盲目开垦)对草地土壤全碳含量影响较大。     

基于综合分段优势的植被覆盖度模型比较

基于Landsat 8 OLI遥感影像选取9种植被指数,与野外实测植被覆盖度进行相关性分析,采用分段方式选择敏感植被指数,构建回归模型及FCD模型(forest canopy density mapping model,FCD)对渭干河–库车河三角洲绿洲植被覆盖度进行反演。结果表明:1)根据实测数据计算不同植被指数在不同植被覆盖度范围内的变化比例,从而确定0.3和0.7作为研究区植被覆盖度的分段点;2)分段回归模型与综合分段优势的FCD模型建模精度均约为79%,但综合分段优势的FCD模型建模集R2较高,RMSE较小,其验证结果优于分段回归模型,验证集R2为0.832,RMSE为0.154,精度为82.018%。综合分段优势的FCD模型更适合用于研究区总体植被覆盖度反演,可为干旱区植被覆盖度定量监测与生态环境评价提供依据。     

基于综合分段优势的植被覆盖度模型比较

基于Landsat 8 OLI遥感影像选取9种植被指数,与野外实测植被覆盖度进行相关性分析,采用分段方式选择敏感植被指数,构建回归模型及FCD模型(forest canopy density mapping model,FCD)对渭干河–库车河三角洲绿洲植被覆盖度进行反演.结果表明:1)根据实测数据计算不同植被指数在不同植被覆盖度范围内的变化比例,从而确定0.3和0.7作为研究区植被覆盖度的分段点;2)分段回归模型与综合分段优势的FCD模型建模精度均约为79％,但综合分段优势的FCD模型建模集R2较高,RMSE较小,其验证结果优于分段回归模型,验证集R2为0.832,RMSE为0.154,精度为82.018％.综合分段优势的FCD模型更适合用于研究区总体植被覆盖度反演,可为干旱区植被覆盖度定量监测与生态环境评价提供依据.     

云雾山本氏针茅群落根系分布特征

为揭示本氏针茅(Stipa bungeana Trin.)群落的生理生态适应机制,采用根系取样器(φ=9 cm)对宁夏云雾山本氏针茅群落根系分布特征和土壤含水量进行研究.结果表明:本氏针茅群落地下生物量、根长密度、根表面积、比根长均随土壤深度增加而减少,均表现出向表层(0~20 cm)集聚的趋势,且集中分布于0~40 cm土层,最大值均分布在0~20 cm土层,而底层(80~100 cm)最小;所有主要根系分布参数在0~20 cm和20~40 cm土层之间差异显著,以下各层差异不显著;土壤含水量与根生物量和比根长相关性达显著水平(P<0.05),与根表面积、根长密度均呈成正相关;根表面积、根生物量、根长密度和比根长间相关性均达极显著水平(P<0.01).     

黄土高原丘陵沟壑区轮作休耕模式下5种土地利用方式土壤剖面水分分布特征

为探究黄土高原丘陵沟壑区轮作休耕制度土壤剖面水分分布特征,选取覆膜玉米地(YMD)、休耕2年地(XGA)、休耕4年地(XGB)、荒草地(HCD)、紫花苜蓿地(MXD) 5种土地利用方式,对土壤剖面0～200 cm土层土壤水分进行测定分析。结果表明:1)除HCD与MXD土壤含水量在0～20 cm土层之间差异不显著(P0.05),YMD、XGA、XGB、HCD、MXD各土层土壤含水量均存在显著差异(P0.05),其中,YMD土壤含水量(0～200 cm土层平均值为20.28%)最高,分别是XGA的1.38倍、XGB的1.40倍、HCD的1.94倍、MXD的2.91倍。2)YMD土壤水分随土层深度增加呈"双峰型"变化,HCD和MXD呈先减少后基本稳定的变化趋势,XGA、XGB呈先增大后减少再基本稳定的变化趋势。3)XGA和MXD各土层土壤水分变异程度均为中等变异,HCD各土层土壤水分变异程度为弱变异;YMD除了80～100 cm和180～200 cm土层为弱变异,其余各土层均为中等变异;XGB在0～180 cm土层土壤水分变异程度为中等变异,180～200 cm土层土壤水分变异程度为强变异;土壤剖面(0～200 cm)水分变异系数(平均值)排序为:XGB(40.75)XGA(38.02)MXD(30.91)YMD(27.06)HCD(4.12)。4)YMD、XGA、XGB、MXD土壤水分利用土层均为0～40 cm土层,而HCD为0～20 cm土层;YMD和MXD土壤水分利用层和调节层完全相同,分别为40～120 cm和120～200 cm土层;XGA、XGB、HCD土壤水分利用层和调节层分别为40～160 cm、40～180 cm、20～40 cm和160～200 cm、180～200 cm、40～200 cm土层。轮作休耕模式对土壤剖面水分差异性、空间分布、变异性和层次划分产生重要影响,覆膜玉米地土壤水分条件最好,研究结论可为黄土高原丘陵沟壑区土地利用方式优化配置和轮作休耕模式结构调整提供理论依据。     

紫花苜蓿和短花针茅根系分布与土壤水分研究

以陕北农牧交错带人工草种紫花苜蓿(Medicago sativa L.)和天然草种短花针茅(Stipa breviflora Griseb.)为对象,采用根钻法调查两个草种的根系垂直分布以及刈割后苜蓿根系变化特征,并通过定位观测研究土壤水分动态变化。结果表明:紫花苜蓿和短花针茅根系密度随土壤深度增加而减少,而且均以直径小于等于1 mm的须根为主;0~50 cm土层紫花苜蓿和短花针茅根系量分别占0~100 cm剖面总量的67%和84%。紫花苜蓿和短花针茅根系分布与土壤水分消耗特征吻合。生长旺盛期苜蓿大量消耗0~140 cm土层土壤水分,5-9月平均有效土壤储水不足10 mm;生长季末深层(140~280 cm)土壤储水也逐渐降低,约为裸地储水量的50%。短花针茅0~280cm剖面土壤水分状况明显好于苜蓿地,比苜蓿地多储水100 mm左右;主要消耗浅层(0~50 cm)土壤水分,深层水分利用较少。     

火烧和刈割对关中地区紫花苜蓿生长特性及土壤水分变化的影响

为了探究紫花苜蓿生育期内植株动态生长规律及对土壤0~300 cm深度水分变化的影响,试验以2年生的紫花苜蓿为研究对象,在返青前对前茬分别进行火烧和刈割处理,记录整个生育期内植株株高的动态变化,并在开花期植株生长基本停滞阶段采集0~300 cm深度土层土壤测定含水量。结果表明:火烧和刈割处理后的紫花苜蓿生长轨迹一致;火烧处理后的紫花苜蓿相比刈割处理返青期提前、最大生长速率出现时间提早,在返青期到现蕾期火烧处理后的紫花苜蓿株高显著高于刈割处理,但在结荚成熟期两者株高无显著差异;火烧处理后的紫花苜蓿土壤含水量分布曲线呈""字型,刈割处理后呈"3"字型;火烧处理后的紫花苜蓿相比刈割处理土壤含水量更低,相对土壤干层厚度更厚,在0~200 cm土层深度两者土壤含水量差异显著,在200~300 cm土层深度两者无显著差异;紫花苜蓿生长对土壤水分是消耗过程,株高动态变化与土壤垂直层面含水量变化呈显著负相关,尤以火烧处理后0~200 cm土层负相关性更强。说明根据植株生长轨迹和土壤水分分布规律,在保证土壤水分充足的情况下火烧处理相比刈割处理有利于紫花苜蓿提早、提快生长。     

基于MODIS数据的新疆地区土壤湿度反演

以新疆地区为研究对象,选取2016年5和6月的植被指数产品数据和地表温度产品数据,构建新疆地区NDVI-Ts和EVI-Ts特征空间,分析新疆地区土壤干湿状况的空间分布格局及土壤水分的影响因素。结合野外同步重复采样获得的土壤含水量对TVDI进行验证,并分析EVI和Ts所包含的旱情信息。结果表明:(1)构建NDVI-Ts和EVI-Ts特征空间,其散点图符合三角形的关系。(2)新疆地区5和6月土壤湿度总体以干旱(0.6相似文献   

高寒草甸次生裸地的植物群落特征及土壤水分的季节变化

为恢复和改造高寒地区严重退化的草地,基于对黄河首曲玛曲县“水蚀型”次生裸地植被和土壤水分的调查,研究了其植物群落特征及土壤水分的季节变化规律。结果表明,“水蚀型”次生裸地植物群落以杂草类为主,结构简单,种类单一,盖度低,分布稀疏,群落的垂直结构分层不明显,地面芽植物占优势;“水蚀型”次生裸地土壤水分随着降水变化而呈现季节性变化,5―11月0~20和20~40 cm土层土壤水分均呈先升高后降低的变化趋势,最大值出现在7―8月,最小值出现在5月和11月。“水蚀型”次生裸地由于土壤松散、植被覆盖低,其土壤保水效果远不及轻度退化草地。     

不同管理措施对高寒草甸土壤微生物量季节性变化的影响

采用氯仿熏蒸浸提法测定了4种不同管理措施(不围栏、围栏、围栏+施肥、围栏+补播)土壤微生物量碳、氮和磷季节变化,结果表明:(1)相同月份,相同土层,不同管理措施,土壤微生物量表现为:围栏+补播围栏+施肥围栏不围栏;(2)相同月份,不同土层,相同管理措施,土壤微生物量表现为:0~20cm20~40cm,且前者为后者的1.16~3.13倍;(3)不同月份,相同土层,相同管理措施,土壤微生物量的季节变化均呈先增后降的趋势,7月出现最大值,各月间呈不同的显著性差异;(4)不同月份,不同土层,相同管理措施,0~20cm土层土壤微生物量季节变化幅度高于20~40cm。土壤微生物量季节变化与气温变化呈极显著正相关(P0.01),与降水量呈正相关。运用综合指数法计算不同管理措施下土壤质量综合指数,其排序为:围栏+补播(0.193)围栏+施肥(0.096)围栏(-0.059)不围栏(-0.231)。围栏+补播对土壤的改善效果最佳,是玛曲高寒草甸生态恢复的重要途径。     

黄河源区不同黑土滩人工草地土壤水分动态研究

对青海草地早熟禾人工草地、垂穗披碱草人工草地、中度退化草地及黑土滩退化草地土壤水分动态进行了研究,结果表明:各样地0~20cm土层土壤含水量变化趋势均为先增高,后降低,各个时期各层及平均含水量总体上为中度退化草地﹥青海草地早熟禾人工草地﹥黑土滩退化草地﹥垂穗披碱草人工草地;各时期0~20cm土壤水分垂直变化,总体上人工草地和中度退化草地随土层深度的增加而减小,黑土滩退化草地随土层深度的增加而增大。     

石羊河下游人工梭梭水分利用策略季节变化

作为石羊河下游主要固沙造林树种,人工梭梭(Haloxylon ammodendron)抗逆性和生态适应性强,构成了风沙灾害防治的第一道防线.本研究基于原位观测与稳定同位素示踪的方法,研究了人工梭梭水分来源的季节性变化,以期为民勤绿洲边缘退化防护体系的修复提供理论依据.结果表明:在生长季,人工梭梭根际垂直0?200 cm土层平均土壤水分含量为0.87％,120 cm深度处土壤水分偏高;水分季节变化表现为5月(1.22％)>4月(1.05％)>6月(0.83％)>7月(0.80％)>10月(0.67％)>8月(0.65％).不同季节人工梭梭0-60 cm表层根际土壤水δ18O富集效应明显,变化剧烈,60?200 cm土层δ18O逐渐减小且相对稳定.IsoSource模型表明,人工梭梭春季对120?200 cm深层土壤水分利用比例为45.15％,60?120 cm中层土壤水分的利用比例为20.6％,20?60 cm浅层土壤水分的利用比例为20.1％;夏季对0?20 cm表层、60?120 cm中层、120?200 cm深层土壤水分的利用比例分别为32.5％、24.75％、22.1％;秋季主要对0?20 cm表层、120?200 cm深层土壤水分利用较多,利用比例分别为44.4％和48.75％.不同深度土壤水分是人工梭梭重要的季节水分来源,建议在日常抚育管理中可采取人工辅助降水入渗的方法来维持林地土壤水分平衡.     

石羊河中下游不同退耕年限次生草地土壤无机氮、酶及微生物量冬季动态研究

为研究石羊河中下游退耕区次生草地冬季土壤肥力状况和微生物机制,测定并分析了石羊河中下游不同退耕年限和不同土层深度土壤无机氮(硝态氮、铵态氮)、酶活性(过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶及蔗糖酶)及微生物生物量冬季动态变化。结果表明,研究区各土层(0~10,10~20,20~30,30~40 cm)土壤铵态氮与硝态氮随退耕年限不同逐年递增;除30~40 cm土层外,各土层土壤微生物量碳在退耕较短年限内(1~5 a)总体逐年递减,而在退耕较长年限内(8~31 a)逐年递增;土壤微生物量氮随恢复年限呈先下降(1~4 a)、后稳定(4~15 a)再上升(15~31 a)的趋势;各土层土壤微生物量磷则呈先上升,后下降,再上升的趋势;不同退耕年限间土壤过氧化氢酶活性差异不显著,脲酶、磷酸酶及蔗糖酶活性差异显著(P < 0.05),土壤酶活性总体随土层加深而降低。本试验为石羊河流域的植被恢复、土壤改良和科学管理提供了科学依据。     

黄土丘陵区不同立地条件下紫花苜蓿地土壤水分动态变化

研究了定西市安家沟流域不同立地条件紫花苜蓿Medicago sativa土壤水分的变化。结果表明：阳坡土壤水分均小于阴坡土壤水分,紫花苜蓿在不同立地条件下土壤水分都发生了显著的变化,但其顺序为阴坡台地>阴坡坡地>阳坡台地>阳坡坡地。不同立地类型各土壤层次的月变化存在显著差异,阴坡台地和阴坡坡地第1茬（4-6月）的土壤水分极显著高于阳坡台地和阳坡坡地的土壤水分,二者间没有显著差异,而在7月后,阴坡台地极显著高于其他立地条件的土壤水分。不同立地条件下紫花苜蓿每层深度土层的土壤水分都发生了不同程度的变化,在整个垂直剖面上都在降低,40～100 cm土层土壤水分降低最多。     

不同建植年限人工草地植物群落和土壤有机碳氮特征

研究三江源人工草地的植物群落和土壤有机碳氮特征,有助于评价退化草地修复效果。本试验以天然草地和黑土滩作为对照,与建植5,12,19年的人工草地的植物群落土壤有机碳氮特征进行了比较。结果表明：人工草地的建植提高了地上生物量和植物群落盖度;不同草地植物群落组成存在差异。土壤有机碳和土壤全氮含量变化趋势呈现为：天然草地 > 人工草地 > 黑土滩。冗余分析表明,0~10 cm土层的含水量、容重、全氮含量和20~30 cm土层的pH是影响不通建植年限人工草地植物群落的主要因子。建植19年的人工草地植物群落相对稳定,但还未达到恢复为天然草地的状态,应加强人工草地的养分添加和土壤改良。     

基于温度植被干旱指数的广东省旱情动态监测

广东省饱受季节性干旱的困扰,开展遥感旱情监测工作具有重要的现实意义。利用MODIS数据构建温度植被指数特征空间,采用线性拟合的方法提取干湿边,计算广东省2011年温度植被干旱指数(TVDI),以该指数为依据分析了广东省旱情的时空分布,得到了以下主要结论:1)随着EVI的增加,陆地表面最大温度减小,最大地表温度和最小地表温度差值呈减小趋势,且地面温度的最大和最小值与EVI呈近似线性关系。EVI-T_S特征空间的季节变化明显,随着温度降低,EVI-T_S特征空间明显萎缩。随着年内温度的变化,EVI-T_S特征空间的干湿边截距也发生相应变化,即冬季截距较小,夏季截距较大。2)2011年广东省的冬旱非常严重,春季和秋季也有一定程度的干旱。其冬旱和春旱的地域分布相似,均呈现自北向南逐渐加重的趋势,且沿海地区重于内陆。秋旱的地区分布特点与冬春旱相反,大致呈自南向北逐渐加重的趋势。结合广东省历史气象资料对干旱监测结果进行评价,结果表明遥感监测结果与实际旱情较吻合。3)比较了TVDI与土壤湿度的相关性,结果表明TVDI可以体现土壤湿度状况,两者呈负相关关系。将TVDI和主要气象因子做了相关性分析,从结果可以看出,TVDI与降水量、温度和相对湿度间都呈负相关关系。从相关系数来看,TVDI与降水量之间的相关性最高。从气象站尺度来说,TVDI对降水的变化是敏感的,即连续降水可导致TVDI值下降,旱情得到缓解;持续无降水可使TVDI值增加,旱情加重。