地形和土地利用对黄土丘陵沟壑区小流域土壤无机碳分布的影响

地形和土地利用方式对土壤无机碳(SIC)的空间分布和碳汇效应有重要影响。以黄土高原丘陵沟壑区纸坊沟小流域为对象,研究土地利用、地形对0-200cm土层内SIC空间分布的影响。结果表明,地形对纸坊沟流域SIC空间分布呈极显著影响(P<0.01),表现为峁顶(15.32g/kg)>坡地(14.45g/kg)>沟底(12.27g/kg)的变化趋势;土地利用方式影响该流域SIC分布,其含量表现为灌木地>草地>林地>农地,其中灌木地极显著高于林地、草地和农地,林地和草地极显著高于农地,而林地与草地无显著差异;地形与土地利用交互作用极显著影响SIC空间分布(P<0.01)。相关结果可为黄土高原土壤碳库提供基础数据,有助于明确黄土高原在中国陆地碳循环中的作用。     

黄土丘陵区纸坊沟小流域土壤有机碳储量研究

通过野外调查和室内分析,研究了黄土丘陵区纸坊沟小流域不同土地利用方式下土壤有机碳的剖面变化特征及土壤有机碳储量。结果表明,该流域各层土壤的有机碳含量为中等变异,土壤有机碳含量随土层深度的增加而减少。0—60 cm土层有机碳储量为4.73×104t,天然草地和林地的储量较高,占总储量的80%。不同土地利用方式下,流域内的土壤有机碳含量差异显著,表现为:天然草地>灌木林地>乔木林地>川坝地>梯田>坡耕地>撂荒地>果园。     

黄土丘陵沟壑区土壤水分垂直变异及影响因素

以陕西安塞纸坊沟小流域为例,通过测定0 ～1000 cm深度土壤含水量,分析不同坡度、坡向和土地利用方式下的土壤水分垂直变异特征.结果 表明:1)不同土地利用方式下土壤水分垂直分布特征不同.乔木林地与灌木林地土壤含水量均在0～ 50 cm减小,而在50 cm以下乔木林地小幅波动,灌木林地缓慢增大.撂荒草地与农地土壤含水...     

基于分层抽样法的小流域土壤物理性质和有机质差异特征

运用分层抽样法在黄土高原丘陵区纸坊沟小流域选取29个典型采样点,系统研究了土壤类型、土地利用方式和植被类型对土壤表层(0-5cm)土壤容重、粘结力、总孔隙度和有机质含量的影响,得出以下结论:(1)土壤类型对土壤容重和总孔隙度的影响不显著(P=0.079,0.094),土地利用方式对土壤容重和总孔隙度没有显著影响(P=0.377,0.262),除果园下植被类型对土壤容重和总孔隙度影响不显著外(P=0.057,0.076),其他土地利用方式下植被类型对土壤容重和总孔隙度影响显著;(2)土壤类型对粘结力无显著差异(P=0.115),土地利用方式显著影响土壤粘结力(P=0.000),除林地和荒地下植被类型对粘结力无显著影响外(P=0.601,0.759),其它土地利用方式下的植被类型对粘结力均具有显著影响;(3)黄绵土与红胶土的土壤有机质含量无显著差异(P=0.976),土地利用方式和植被类型显著影响土壤有机质含量。     

黄土高原典型流域不同土地利用类型土壤物理性质分析

以黄土高原第三副区典型流域甘肃天水罗玉沟流域为研究区,对其农田、果园、林地和草地4种主要土地利用方式的土壤物理性质进行了分析。结果表明:（1）流域土壤平均含水量为（15.76±0.34）%,各土地利用类型之间存在差异,表现为农田>林地>果园>草地;（2）各土壤平均容重为（1.421±0.034）g/cm³,且均随土层增加而逐渐增加,总体为林地>农田>果园>草地,与含水量有类似分布规律;（3）各土地利用类型土壤孔隙度与其容重呈负相关关系,且总孔隙度、毛管孔隙度及非毛管孔隙度均呈现林地>农田>草地>果园的特征;（4）4种土地利用类型土壤贮水能力存在差异,林地和农田较优,高于果园和草地。值得注意的是,近些年流域大规模坡耕地改水平梯田的生产活动,对农田土壤蓄水保土功能产生较大影响,结果表明农田也具有较高土壤含水量及贮水能力。     

黄土丘陵区不同土地利用类型土壤水分物理性质研究

在黄土高原丘陵沟壑区第三副区典型流域选取林地、耕地、果园、撂荒地和草地5种土地利用方式,进行土壤水分物理性质的对比研究。结果表明:林地、耕地和撂荒地的土壤含水量显著大于果园和草地。耕地和果园的饱和持水量显著大于草地。各土地利用类型下土壤水分物理因子基本具有一致性,其变异系数均属于中等变异。水平方向上各个土壤水分物理性质较为均一,土壤饱和导水率和土壤含水量平均为0.84 mm/min和19.18%,土壤容重平均为1.34 g/cm³,但毛管孔隙度均在10%以下,表层土壤通气透水性能较差。近年来虽大面积新修梯田、发展经济林,表土水分物理性质得到改良,但从整体性能上来看,还是较差,今后需进一步改善土壤环境。     

黄土丘陵区不同土地利用方式对土壤微生物量碳氮磷的影响

为探讨植被区与土地利用方式对土壤微生物量的影响,在陕西省延河流域森林区、森林草原区和草原区采集5种土地利用方式下的土壤剖面样品(0-10cm,10-30cm),并对其微生物量碳(SMBC)、微生物量氮(SMBN)和微生物量磷(SMBP)及土壤理化性质进行了分析。结果表明,微生物量磷的含量在3个植被区中均是在农地、撂荒地中相对较高,微生物量碳、氮在森林区表现为:乔木林地>农地在森林草原区表现为:灌木林地>天然草地>乔木林地>农地>撂荒地在草原区表现为:天然草地>乔木林地>灌木林地>农地>撂荒地。相同土地利用方式下,土壤养分和微生物量在森林区最高,森林草原区次之,草原区最低。相关分析表明,微生物量碳、氮、磷、代谢熵、微生物量碳氮比与土壤养分相关性极为密切。因此,土壤微生物量能够作为评价土壤质量的生物学指标。不同植被区不同土地利用方式对土壤质量的改善作用不同,林地和天然草地作用效果好,对土壤微生物量的提高有明显的促进作用。     

基于CSLE模型的陕北纸坊沟流域土壤侵蚀评价

[目的]对陕北纸坊沟流域土壤侵蚀状况进行评价,为该流域不合理土地利用方式的调整和优化以及水土流失治理措施的合理布设提供科学依据。[方法]以陕西省安塞县纸坊沟流域为研究区,基于ArcGIS技术,利用2005—2016年纸坊沟流域水文站月降雨量数据、DEM数据、土壤类型数据和土地利用数据,率定中国土壤流失方程(CSLE)的相关参数,计算研究区的土壤侵蚀强度,对土地利用变化与坡度和土壤侵蚀强度之间的关系进行分析。[结果](1)研究区内不同坡度带上的土壤侵蚀强度差异较大,15°～25°左右的坡耕地是土壤侵蚀的敏感部位。(2)纸坊沟流域内土地以林地、耕地、草地为主,耕地面积不断减少,林地和草地面积不断增加。该区域实施退耕还林后,土壤侵蚀的面积与强度整体呈现改善趋势;土地利用变化与土壤侵蚀强度具有密切联系,表现为耕地的土壤侵蚀强度较强,林地和草地侵蚀强度相对较弱,说明增加林地和草地面积,减少耕地面积,能够显著减弱土壤侵蚀。[结论]研究区内土壤侵蚀空间分布受土地利用方式和坡度制约,该区今后水土流失治理的重点区域是15°～25°左右的坡耕地。     

纸坊沟小流域近80年来土地利用变化及其土壤保持效应

[目的]小流域综合治理驱动的土地利用变化可显著影响流域产沙过程,探究纸坊沟小流域不同治理阶段土地利用动态变化特征及土壤保持效应,为黄土高原生态服务功能的改善提供科学支撑。[方法]基于CSLE模型,系统评估纸流域近80年5个治理时段土地利用变化及其土壤保持效应的时空特征。[结果](1) 1938年植被破坏前流域林草植被占88.55%,植被破坏后1958年林草植被占比降为32%,林地、草地和耕地比例为1∶244∶433,1978年土地利用变化平缓;小流域综合治理实施后,1999年和2020年林草植被占比分别为64.73%和86.55%,2020年林草植被占比与1938年破坏前基本持平,但林地占比还是略小,草地略高,林地、草地和耕地比例为7.6∶5∶1。(2)流域5个时期土壤保持量分别为24.85万t, 18.86万t, 22.88万t, 23.62万t, 24.60万t,植被破坏后土壤保持量有所下降,小流域综合治理后土壤保持量有所增加,由于林地面积仍低于破坏前,2020年土壤保持量仍低于1938年0.01%。(3)受土地流转驱动,不同时期林地、草地和耕地土壤保持量分别较1938年增加或减少...     

圆盘入渗仪法测定不同利用方式土壤渗透性试验研究

介绍了一种田间定量测定土壤渗透性的新方法——圆盘入渗仪法。应用该法和双环法对黄土丘陵区土壤不同利用方式(果园、农地、灌木、草地、林地)下的土壤渗透性进行了对比研究，并对比分析了该方法的优缺点。结果表明：在该试验条件下，不同利用方式下土壤的孔性及渗透性有明显差别。土壤有效孔径以灌木地最大，为农地的5.7倍，果园的3.5倍；其次为林地和草地，为农地的4倍多，果园的2.5倍多。果园的最初入渗率最大，是林地的3倍，草地的5倍。稳定入渗率大小顺序为：果园>农地>灌木>草地>林地。灌木地的导水率是农地的1.5倍，是林地的3倍多；草地和果园的土壤导水率是农地的1.2倍，是林地的2.8倍。两种方法测定的入渗率结果具有显著的线性相关性。说明圆盘入渗仪法适合于黄土丘陵区各种利用类型土壤的入渗测定。     

黄土丘陵区侵蚀土壤质量评价

通过建立侵蚀土壤质量单因素评价模型和综合评价模型,选出了黄土丘陵区适宜的侵蚀土壤质量评价方法,定量评价了该区土地利用方式对土壤质量的影响。结果表明,采用加权综合法对土壤质量进行综合评价能够较好地反映土壤质量的实际情况,敏感地反映土地利用方式变化对土壤质量的影响。应用因子分析法所筛选的8项土壤质量简化评价指标能够很好地反映29项综合评价指标的信息,评价结果具有较高的代表性。拟定了黄土丘陵区侵蚀土壤质量分级标准,将研究区土壤质量分为5级。黄土丘陵区10种土地利用类型间土壤质量差异显著,以天然乔木林地土壤质量最佳,属1级;其次是天然灌木林地和大棚菜地,土壤质量属2级;天然草地土壤质量属于3级,人工乔灌林地土壤质量接近3级;人工草地、撂荒地、农地和果园土壤质量属于4级。     

宁南山区不同土地利用方式土壤有机碳特征研究

在宁夏固原上黄试验区,对灌木林地、农地、天然草地、果园和人工草地5种土壤的化学性质进行了分析,探讨了土地利用方式对土壤有机碳的影响.结果表明①表层土壤有机碳含量表现为天然草地>灌木林地>农地>人工草地>果园;②灌木林地和果园土壤有机碳含量随土层加深而变化幅度较小,而天然草地、人工草地和农地随土层加深而递减的幅度较大;③0～20 cm天然草地和灌木林地的有机碳密度普遍偏高,而农地、果园和人工草地则均较低;而20～40 cm和0～40 cm的土层内土壤有机碳密度相比之下灌木林地、农地和天然草地相差不大,而果园和人工草地相对较低.     

黄土高原典型流域土壤抗冲特性研究

以黄土高原吕二沟流域为研究对象,采用原状土冲刷水槽法对研究区梯田耕地、坡耕地、草地、梯田果园、刺槐林共5种土地利用类型的土壤进行了抗冲试验。结果表明:(1)研究区不同土地利用类型的土壤抗冲性大小依次为:刺槐林>草地>梯田>果园>坡耕地;(2)根系对土壤抗冲性具有显著影响,有根系土壤相对无根系土壤的抗冲性有明显提高,平均提高了44.02%;(3)研究区土壤随坡度的增大抗冲能力减弱,其中22°～25°减少幅度最大;(4)对研究区不同土地利用类型土壤抗冲指数在流域尺度进行了空间异质性模拟,总体表现出越靠近流域上游和侵蚀沟坡上位置的土壤抗冲性越大的特性,其中刺槐林地和草地表现更为明显。     

黄土丘陵沟壑区小流域土壤水分空间变异性及其影响因素

为了解不同土地利用方式和地形条件下土壤含水率的数量特征及其变异规律,以黄土高原丘陵沟壑区纸坊沟小流域为研究对象,利用经典统计学方法系统分析了小流域尺度土壤含水率的空间变异性。结果表明:不同土地利用方式下土壤平均含水率之间呈极显著差异,其顺序为:农田>草地>林地>灌木地;土壤含水率在土壤剖面上呈先减小后增大的趋势。地形条件显著影响土壤含水率,其中梯田>沟底>坡地>峁顶;不同坡位土壤含水率的顺序为坡下>坡上>坡中,不同坡向间为阴坡>阳坡。上述土壤含水量的变异程度均为中等。在小流域尺度,土地利用和地形对土壤水分具有显著的交互作用。相关结果可为黄土丘陵沟壑区的土壤水分管理、土地利用结构优化、不同地形条件下的植被布局提供参考。     

泥石流多发区小流域土地利用方式对土壤性质的影响

以泥石流多发区云南东川阿旺小河流域为研究区域,采用野外调查与室内分析相结合的方法,探讨了流域内4种主要土地利用方式(林地、灌丛、草地、耕地)对土壤物理性质、抗冲能力、养分特征的影响。结果表明:不同土地利用类型土壤颗粒级配组成差异不明显,土壤含水量、容重、总孔隙度差异明显;含水量表现为林地草地灌丛耕地,容重表现为灌丛草地耕地林地,孔隙度表现为林地耕地草地灌丛;4种土地利用类型的抗冲性能不同,但变化趋势相似,并且抗冲系数的大小为林地草地灌丛耕地;在土壤养分的7种指标中,除水解氮含量在不同利用类型差异不显著外,其余指标有显著差异;从土壤物理性质与养分特征的相关分析中可知,含水量与其他因子的关系最为密切。通过以上分析可知,林地的蓄水保土效益最佳,而耕地的蓄水保土效益最差。     

黄土丘陵区不同植被恢复措施对土壤养分和微生物量C、N、P的影响

以黄土丘陵典型地区-宁夏固原不同植被恢复措施:撂荒地、人工草地、天然草地和灌木林地(柠条)为研究对象,分析了不同植被类型下土壤微生物量碳、氮、磷的变化.研究结果表明:不同植被类型条件下,土壤微生物量有显著差异,微生物量碳和微生物量磷含量均表现为撂荒地<人工草地<天然草地<灌木林地,微生物量氮以人工草地略低,撂荒地和柠条林地较大.土壤微生物量碳、氮、磷与土地利用方式关系密切.柠条林对土壤微生物生物量有明显的促进作用.     

怀来盆地不同土地利用方式对土壤质量的影响分析

基于对河北省怀来县官厅水库南北两岸8种主要土地利用类型的土壤养分、pH值和土壤容重等的分析,讨论了不同土地利用方式对土壤质量的影响,并评价了不同土地利用方式下的土壤退化程度。结果表明:怀来县官厅水库北岸的防护林地,由于合理的土地利用管理与保护措施,土壤容重最低,土壤养分含量高于其它几种土地利用方式;而由坡耕地撂荒后演替而来的草地,由于当地干旱寒冷多风的气候环境,土壤的母质条件以及缺乏有效的恢复措施等原因引起土壤质量继续退化;在长期不合理的土地管理措施影响下位于水库南岸的防护林地及葡萄园、果园、玉米地等土壤也发生较严重退化,表现为土壤容重、pH值显著增加,大部分土壤养分显著降低。土壤退化指数的计算结果也表明草地及南岸的玉米地、葡萄园的土壤发生了较严重的退化。在对数据进行处理分析过程中发现,土壤有机质、有机碳与全氮之间存在显著正相关关系。     

石漠化区桑树地埂的土壤水分特征研究

石漠化区生态环境脆弱,坡耕地生物埂作为一种独特的农林复合措施,其对石漠化区坡耕地土壤水分分布和有效利用的影响作用明显。本文选取该区4种不同管理方式的桑树埂为研究对象,采用野外调查、理化分析及相关分析法,研究了坡耕地桑树地埂土壤水分垂直分布特征。结果表明:(1)不同生物埂土壤容重及孔隙状况均以天然林地和桑埂农地较好,桑埂撂荒地和桑埂自然生草地较低,有机质含量也以天然林地最大,桑埂农地次之(41.231g/kg),说明桑埂农地埂坎较其它生物埂蓄水能力强;(2)土壤水分入渗特性以自然生草埂最好,而桑埂清草地、桑埂撂荒地、桑埂农地均存在影响土壤水分入渗的限制土层,其土层分别位于20—30,10—20,30—40cm;(3)土壤持水性能以桑埂自然生草地最差,其中土壤通透库容以桑埂农地最大(1 088.2t/hm2),桑埂自然生草地最小(594.04t/hm2),而有效水库容也以桑埂自然生草地最小(331.68t/hm2),说明其易冲刷侵蚀且抗旱能力弱;(4)土壤容重、孔隙度、粘粒(0.002mm)含量及有机质含量是影响土壤水分特性的主要因素,其与土壤饱和含水量、田间持水量、总库容和最大有效库容呈显著或极显著的相关关系。研究结果可为石漠化区土壤水分合理利用与季节性干旱调控及土壤保持提供科学依据。     

晋西北黄土丘陵区小流域土壤团聚体稳定性及其分异特征

土壤团聚体是土壤结构的基本组成部分,在影响水分入渗和转移、土壤肥力方面起到重要作用。分析土壤团聚体结构特征及其稳定性影响机制,对揭示黄土高原退耕还林还草生态环境效应具有重要意义。研究以晋西北朱家川流域内7个坝控小流域不同土地利用方式(林地、草地、农地)下土壤团聚体为研究对象,利用GIS平台空间分析模块提取样点地形因子,用湿筛法分析水稳性团聚体粒径组成,借助通径分析法分析各理化因子对于分形维数的影响。结果表明:晋西北朱家川流域不同土地利用方式下,土壤团聚体稳定性存在显著差异,团聚体稳定性从高到低顺序为:林地>草地>农地。分形维数和小粒径团聚体含量呈显著正相关,而与大粒径团聚体含量呈显著负相关。处于流域下游的后会沟流域土壤团聚体稳定性最低,中游柳树咀沟流域土壤团聚体结构稳定性最优。对土壤团聚体分形维数影响最大的因子是有机质含量,其次是海拔高度,直接通径系数分别为-0.427和-0.229,决策系数分别为0.168 0,0.085 6。研究结果可为黄土高原生态恢复和土地合理利用提供科学依据。     

黄土高原上黄小流域土地利用动态变化及驱动力分析

以黄土高原上黄小流域土地利用变化图谱为数据基础,采用RS/GIS技术与数理统计法,研究了其土地利用动态变化状况及其驱动因素,以期为黄土高原小流域水土流失综合治理提供数据基础和理论依据。研究结果表明:(1)根据景观基质的不同,可将该流域土地利用变化划分为3个阶段:1982—1990年以草地为主,1990—2002年以耕地为主和2002—2008年以林地为主;(2)近30a来上黄小流域土地利用发生了明显的变化,主要表现为林地面积大幅度增长,坡耕地面积减少和果园面积逐年增加。研究表明,土地利用变化是影响区域水土流失的重要因素,可以通过土地利用结构的合理布局来减少水土流失。