黄土丘陵沟壑区微地形对土壤水分及生物量的影响

黄土丘陵沟壑区坡面内地表的起伏形成微地形,而按照微地形进行植被配置已经成为黄土丘陵沟壑区生态恢复建设的重要方向。采用样方调查与随机采样的方法,调查陕西省吴起县合家沟流域微地形及坡面生物量,并用探针式TDR测定土壤含水量。结果表明,随着土层深度的增加,各类微地形土壤水分的变异系数有减小的趋势,而0—60cm土层,陡坎的土壤水分变异系数最大,塌陷的最小;各微地形土壤水分顺序为:塌陷>缓台>切沟底>浅沟底>原状坡>陡坎;各类微地形及原状坡内生物量从大到小的排序为塌陷>切沟>浅沟>原状坡>缓台>陡坎,且微地形生物量与0—60cm土层土壤水分变异系数呈负相关性。     

陕北黄土坡面微地形土壤物理性质研究

陕北黄土坡面由于侵蚀等原因使坡面不平整,形成了各种微地形,造成了土壤物理性质的差异。对黄土高原丘陵沟壑区的微地形土壤物理性质进行了调查分析。结果表明,研究区内5种微地形与原状坡相比较,塌陷、切沟、浅沟、缓台的土壤物理性状均有所提高,而陡坎的各项性能比原状坡有所降低,主要表现在0—20cm土壤。土壤容重在0—20cm由大到小的顺序为：原状坡〉陡坎〉缓台〉浅沟〉切沟〉塌陷。土壤含水量、最大持水量、田间持水量和毛管持水量表现出比较一致的变化趋势,塌陷、缓台、切沟和浅沟这4种微地形孔隙和水分状况均高于原状坡和陡坎。土壤的总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度的变化趋势和土壤持水性能的变化趋势一致。通过对5种微地形物理性质进行灰色关联度分析发现,其灰色关联度由大到小的顺序为：塌陷〉切沟〉浅沟〉缓台〉陡坎〉原状坡。     

陕北黄土区阳坡微地形土壤水分特征研究

采用定点动态监测的方法对陕西省吴起县合沟流域内的阳坡微地形土壤含水量进行了对比研究。结果表明:(1)微地形土壤水分的季节变化滞后于降雨的季节变化,其对土壤含水量的影响旱季大于雨季;(2)在0—180 cm土层中,随着土层深度的增加,微地形土壤含水量呈增加的趋势,变异系数减小;(3)微地形不同土层的土壤含水量具有差异,在0—20 cm土层,所有微地形土壤含水量均大于对照坡面,土壤含水量呈现:缓台>塌陷>切沟>陡坎>浅沟;20—80 cm土层土壤含水量则表现为:切沟>缓台>塌陷>陡坎>浅沟>坡面;80—180 cm土层中,土壤含水量最大的是缓台,坡面、浅沟、切沟土壤含水量相差不多,陡坎土壤含水量比坡面略小,塌陷土壤含水量最小。     

黄土高原干旱阳坡微地形土壤水分特征研究

黄土高原地区坡面内地表的起伏形成微地形,利用其土壤含水量的差异来提高植被成活率已经成为黄土高原生态恢复建设的重要方向.采用探针式TDR对陕西省吴起县合家沟流域内的微地形及其相应原状坡的土壤含水量进行测定.结果表明,微地形对土壤含水量有显著影响,阳坡各微地形土壤水分顺序为:塌陷>切沟底>缓台>浅沟底>原状坡>陡坎.0-20cm土层土壤水分变异系数最大的是切沟底为405,最小的是缓台仅0.226,阴坡原状坡各层的变异系数均小于阳坡的微地形.最后指出黄土高原地区植被恢复建设时,在按传统立地类型划分原则所确定的植被恢复单元内,还应该按照微地形的水分特征有区别地配置植被类型.     

陕北黄土坡面微地形土壤化学性质

由于侵蚀等原因使陕北黄土坡面不平整形成了各种微地形,造成了土壤化学性质的差异。通过对黄土区自然恢复状态下的微地形土壤化学性质进行调查,分析不同微地形之间的土壤异质性。结果表明:1)研究区内5种微地形与原状坡相比相对土壤化学性质均有一定改善,土壤有机质质量分数表现为塌陷微地形最高,切沟、缓台和浅沟微地形居中,原状坡和陡坎微地形最低;2)全效养分中,全效氮的质量分数与有机质质量分数规律一致,而全效磷和全效钾的质量分数差异较小;3)速效养分中,缓台、切沟、塌陷微地形中3种速效养分的质量分数较高,而陡坎微地形速效养分质量分数比较低;4)土壤阳离子交换量随土层深入而减小,在5种微地形中顺序为浅沟>塌陷>切沟>原状坡>缓台>陡坎,pH值和碳酸钙质量分数在5种微地形中差异较小;5)通过对5种微地形和原状坡的3个土层的土壤化学性质进行灰色关联分析,发现塌陷和缓台微地形的关联度最高,而原状坡和陡坎微地形最低。     

陕北黄土区植被特征对坡面微地形的响应

为掌握陕北黄土区不同植被特征对坡面微地形的响应,以陕西省吴起县合沟流域半阴、半阳2个坡向的原状坡及其5种微地形为研究对象,分析对比不同坡向各类微地形的物种组成、草本生物量、植被盖度及植物多样性特征.结果表明:1)各类微地形植物群落的物种组成、植被盖度、草本生物量及植物多样性指数多优于原状坡,其中切沟和塌陷的植被状况最优,其次为浅沟和缓台,陡坎最差;2)各类微地形植物群落的Simpson指数与Shannon-Wiener指数变化趋势一致,均为切沟＞塌陷＞缓台＞浅沟＞陡坎＞原状坡,其中切沟和塌陷的植物群落所处的自然演替阶段高于其他微地形;3)经过15年自然恢复,半阳坡形成以星毛委陵菜、赖草等多年生草本植物为优势种的植物群落,半阴坡形成以铁杆蒿、茭蒿等地带性多年生草本植物为优势种的植物群落,半阴坡各类微地形植物群落的物种组成状况、草本生物量、植被盖度以及植物多样性特征指数均优于半阳坡.掌握不同微地形植被配置的差异,有助于提高陕北黄土区植被恢复措施的有效性和持续性.     

黄土半干旱丘陵区陡坡地土壤水分空间变异性研究

通过对黄土半干旱丘陵区陡坡坡地土壤水分变异规律研究，阐明陡坡坡面土壤水分变化特征，0～200 cm土层内土壤含水量垂直变化呈高—低—高趋势；陡坡土壤水分沿坡顶向下变化总趋势是先增加后持平或减小；在坡面有浅沟微地形存在的情况下，虽然纵向和横向坡位对坡面土壤水分分布均存在影响，但纵向坡位的影响要较横向显著；地统计学对有浅沟微地形存在的陡坡坡面土壤水分变异特征不能进行很好地描述。     

河北平山片麻岩山区微地形表层土壤养分异质性分析

以河北平山片麻岩山区7种微地形（坡顶、塌陷、巨石背阴、缓台、陡坎、谷坡、U形沟）及原状坡的表层土壤养分测定数据为基础,对比分析不同微地形及原状坡之间表层土壤养分的异质性,为片麻岩山区植被恢复提供科学依据。结果表明:（1）微地形、坡向、风化层厚度均影响了表层土壤养分的变化,而微地形是引起这种变化的主要因子。（2）微地形的表层土壤养分特征多数优于原状坡。其中,U形沟、塌陷和巨石背阴处有机质含量最大（68.94 g/kg,60.71 g/kg,62.77 g/kg）,显著高于其他微地形和原状坡,坡顶处最小（22.58 g/kg）。（3）全氮与全磷含量规律基本一致,都在U形沟、塌陷和巨石背阴处最大,缓台和坡顶处较小。全钾含量在坡顶、陡坎、谷坡处最大（11.88 g/kg,12.56 g/kg,11.67 g/kg）,塌陷、巨石背阴处较小（9.39 g/kg,9.69 g/kg）。（4）碱解氮含量在U形沟、塌陷和巨石背阴处最大（6.87 mg/kg,6.54 mg/kg,5.93 mg/kg）,显著高于其他微地形及原状坡,坡顶处最小（3.75 mg/kg）。U形沟处速效磷含量最大（3.55 mg/kg）,塌陷、巨石背阴、陡坎和谷坡次之,这5种微地形显著高于坡顶和原状坡,坡顶处最小（1.27 mg/kg）。速效钾含量在坡顶、陡坎达到最大（60.09 mg/kg,58.27 mg/kg）,这2种微地形显著高于其他微地形和原状坡。（5）通过对7种微地形和原状坡的3个坡向的表层土壤养分进行灰色关联分析,得出U形沟、塌陷和巨石背阴的土壤养分条件最好,坡顶和原状坡的土壤养分条件最差。     

陕北黄土区坡面微地形与群落数量特征的关系

为探究陕北黄土区坡面植物群落数量特征与微地形间的关系,以及构建半干旱黄土区稳定高效的林草植被模式,在陕北黄土区吴起县合沟流域,对流域内切沟、塌陷、缓台、浅沟和陡坎这5种坡面微地形植物群落的各项数量特征进行调查.发现:1)微地形与植物群落的数量特征间存在一定相关性.2)各类微地形以草本群落为主,其中半阴坡微地形植物群落的...     

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.     

北京土石山区坡面土壤水分动态及其对微地形的响应

为了探讨不同微地形下坡面土壤水分的时空分布及其变异规律,以北京土石山区人工林坡面为研究对象,在40 m×50 m坡面共布设30个土壤水分观测点,分10 cm间隔观测,观测深度为50~70 cm。2015年4—10月使用Diviner 2000共监测土壤水分20次。结果表明:(1)坡地土壤水分含量时间变化趋势一致,大体随着降雨波动的变化而变化。(2)土壤水分随坡位变化而变化,水平阶上坡位＜中坡位,缓坡中坡位＜下坡位。(3)坡面土壤水分整体随深度的增加而增加,水土保持工程措施可有效改善土壤水分状况,微地形主要影响＞30 cm的土层,不同微地形土壤水分含量表现为水平阶＞缓坡＞陡坡＞陡坎,水平阶土壤水分显著高于其他微地形(P＜0.05)。(4)冗余分析结果显示,微地形是影响坡面土壤水分异质性的主控因素,相对贡献率达81.2%,微地形因素减弱了海拔和坡位对土壤水分含量的影响。该研究可为土石山区生态恢复对水文水资源影响评估提供科学依据。     

降水年型对黑土区土壤水分动态变化的影响

利用长期定位试验,研究了黑土区不同降水年型下荒地、裸地和农田土壤水分的变化特征.结果表明,降水年型能够影响不同植被类型下土壤水分的季节性动态变化和垂直变化.丰水年不同植被类型土壤含水量均呈"v"型曲线变化,最低值出现在7月份,观测期内裸地较高;平水年呈"W"型曲线变化,分别在6月份和8月份出现两个低值,不同植被类型表现为裸地>荒地>农田;枯水年除裸地在观测后期土壤含水量略有增加外,荒地和农田均持续下降.降水年型对土壤水分变异系数的影响表现为枯水年>平水年>丰水年.其中荒地土壤水分变化最为剧烈,表现在枯水年出现了速变层,而在丰水分内次活跃层也较农田向土壤深层延伸,其次为农田和裸地.     

陕北黄土区缓台土壤水分空间变异性

陕北黄土区坡面微地形土壤水分的空间变异性分析对近自然植被恢复具有重要意义。对不同规模的缓台微地形土壤水分数据进行了测定和分析。结果表明:(1)面积大小不同的缓台土壤水分有着明显的差异,总体呈面积越大水分条件越好的趋势。(2)土壤水分变异系数在0—60cm土层深度呈现:小规模缓台(100m2)大规模缓台(1 000m2)中规模缓台(100~1 000m2)的规律,并且随着土层的加深,缓台土壤水分变异系数有减小的趋势。(3)在大规模缓台的内部,土壤水分在纵坡向上的变异系数要高于横坡向。通过对大规模缓台内部0—60cm土壤水分数据做地统计学分析,球状模型被选为最优的半方差理论模型。由克里格插值生成的土壤水分分布图表明,在缓台与其上部陡坎微地形连接处的土壤水分条件要优于缓台其它部位的水分条件。     

等高绿篱模式下红壤丘岗区浅沟坡面土壤水分时空分布

等高绿篱技术被认为是防治浅沟侵蚀的一种有效措施,然而,绿篱拦挡下浅沟坡面土壤水分的变化特征还不是很清楚。利用定位观测数据,探讨了绿篱拦挡下浅沟坡面土壤水分的时空变化。结果表明:在浅沟存在的坡面上,等高种植香根草显著影响了土壤水分时空分布特征。0-45cm土层土壤含水量垂直变化,香根草小区和裸地小区在雨季均呈逐渐减小趋势,在旱季呈逐渐增大趋势,且香根草小区各层土壤水分变异程度大于裸地;浅沟坡面土壤水分从坡顶向下,香根草小区变化总趋势是先减小后增大或持平,裸地小区呈先增大后减小再增大趋势;香根草种植增大了土壤水分沿坡面横向的变异度,但纵向坡位的影响仍较横向明显。     

陕北黄土区不同地形自然恢复的植物多样性

以陕北吴旗县自然恢复15年的合沟流域为例,探究植被在自然恢复过程中的群落结构和植物多样性特征,为半干旱黄土区人工林草植被构建提供科学依据.实验采用样方法,从地貌部位、坡向及坡度3个方面对研究区植物群落结构和植物多样性进行调查分析.结果表明:1)合沟流域自然恢复15年后仍以草本群落为主,地带性植被类型是铁杆蒿+长芒草群落;2)先锋乔木和灌木已经出现在沟底和切沟、塌陷地、缓台等土壤水分条件较好的坡面微地形中;3)植物多样性在地貌部位上从大到小的顺序依次是梁峁坡、梁峁顶、沟坡和沟底,随坡向的大小顺序是阴坡＞半阳坡＞半阴坡＞阳坡,随坡度的增大呈现先减小后增大再减小的“S”形变化,在32°处取得最大值.建议在人工植被建设的过程中,沟底和水分条件好的坡面微地形可以适当配置乔木和灌木,而阳坡陡坡以保护和恢复草本植物为主.     

黄土高原典型切沟土壤水分时空分布特征及其影响因素

研究切沟土壤水分及干层时空分布特征,有利于提高地区水资源利用效率及植被恢复效益.以神木市六道沟小流域典型切沟为研究对象,对土壤水分状况进行定位监测,分析沟底、沟缘和沟岸土壤水分时空分布、干层分布特征及其影响因素.结果表明:沟底土壤含水率由沟头至沟口呈明显增加趋势.沟底、沟缘和沟岸0～480 cm剖面土层平均含水率分别为...     

黄土丘陵缓坡风沙区不同土地利用类型土壤水分变化特征

为研究黄土丘陵缓坡风沙区不同土地利用类型下的土壤水分变化规律,采用时域反射仪TDR在山西省五寨县分别对玉米农地、柠条林地、苜蓿草地0-100 cm土层进行连续3年的土壤水分观测,掌握不同土地利用类型土壤含水量的季节变化规律和垂直分布特征。结果表明:(1)农林草地土壤水分随时间的变化曲线基本呈"M"形分布,三者季节变化规律相似,但土壤含水量差异达到极显著水平(P<0.01),表现为苜蓿草地>柠条林地>玉米农地;(2)玉米农地与柠条林地土壤含水量随土层深度的增加呈"S"形分布,苜蓿草地的变化趋势与两者完全相反,玉米农地仅土壤表层0-20 cm含水量与降水存在显著相关性,柠条林地和苜蓿草地0-60 cm土壤含水量均与降水显著相关;(3)土壤含水量具有明显的垂直分布特征,在0-100 cm土层层中,随着土层深度的增加,玉米农地CV先逐渐降低后保持稳定,柠条林地CV始终持续降低,苜蓿草地CV先呈现波动变化后明显降低,三者整体表现为表层土壤含水量变异系数大于深层;(4)0-100 cm范围内,玉米农地的土壤层自上而下依次可划分为速变层、活跃层2个层次,柠条林地和苜蓿草地的土壤层划分为速变层、活跃层和次活跃层3个层次。本研究结果表明林地和草地在涵养土壤水分方面优于农田,林地和草地为黄土丘陵缓坡风沙区适宜的土地利用方式,为该区域土壤水分管理及水土资源的合理开发利用提供理论依据。     

微地形对高寒草地土壤有机碳及氮含量的影响

[目的]系统分析高寒草地不同微地形条件下土壤有机碳及氮含量的变化规律,为高寒地区合理利用草地提供理论参考。[方法]在天祝高寒草地区选取7类不同微地形作为研究对象,测定其表层(0—30cm)土壤有机碳及氮含量。[结果]随着土层深度的增加,位于坡底平地,土壤全氮和铵态氮含量呈减小的趋势,位于阴坡不同坡位,土壤全氮含量呈"V"型变化,土壤铵态氮呈减小的趋势,位于阳坡不同坡位,土壤全氮含量呈减小的趋势,土壤铵态氮含量呈先增大后减小的趋势;所有微地形中,随着土层深度的增加,土壤有机碳含量呈减小的趋势;随着土层深度的增加,坡底平地,中坡阳面和中坡阴面微地形中,土壤水解氮含量呈减小的趋势,下坡阳面和下坡阴面微地形中,土壤水解氮含量呈先减小后增大的趋势,上坡阳面和上坡阴面微地形中,土壤水解氮含量呈先增大后减小的趋势。土壤表层全氮、水解氮、有机碳的含量的变化为:下坡位上坡位中坡位,而铵态氮的含量呈现先减小后增大的趋势。[结论]地形的微变化明显影响土壤氮有机碳和素的含量。     

晋西黄土区土壤剖面水分动态研究

 通过对2004年7—10月、2005年4—10月不同植被类型土壤剖面水分状况的监测,分析研究黄土区剖面土壤水分的分布特征、季节动态变化、变异特征和不同植被类型对剖面土壤水分状况的影响。结果表明:2004年剖面土壤水分呈上高下低的分布特征,2005年剖面土壤水分呈小幅度的递增变化;土壤水分在剖面上的变化包括先减少后增加“<”型和先增加后减小再增加的倒“S”型、先增后减再增再减的波浪型;在观测期,土壤剖面各土层土壤水分含量在随时间变化呈现减少趋势,与降水量关系显著;土壤水分的变异系数地表（0～20cm）最大,0～100cm土层呈减小趋势,100～200cm土层基本保持不变,将100～120cm土深作为土壤水分速变和稳定的分界限。     

喀斯特山区坡面土壤水分变异特征及其与环境因子的关系

为探明土地利用方式、地形、微地貌等环境因子对喀斯特山区土壤水分空间变异的影响,应用植被数量生态学中的去趋势典范对应分析方法（DCCA）在一典型坡面上研究了表层（0～15 cm）土壤水分变异特征及其与环境因子的数量关系。研究结果表明,在取样时段内坡面土壤质量含水率均值介于21.36%～32.58%之间,季节变化明显,均呈现中等变异特征。不同土地利用方式下土壤水分随时间的变化趋势一致,均呈明显的“四峰型”波动,土壤平均含水率以自然植被最高,撂荒地和坡耕地次之,人工林最低。DCCA的排序结果显示,土层深度、有机碳含量、土地利用方式和裸岩率对坡地土壤水分变异及其季节变化的影响最为显著,土壤体积质量和坡度的影响次之,坡位和海拔的影响最小。鉴于喀斯特坡面地形及微地貌的复杂性,后续研究还需要加大采样间隔和密度,并综合考虑坡向、坡面曲率、汇水分布面积等因素对土壤水分变异的影响,并结合各土地利用方式下土壤养分状况,探讨适应喀斯特坡地退化生态系统修复的农业工程措施和生态重建模式。