黄土高原丘陵沟壑区不同土地利用的土壤养分特征

以黄土高原丘陵沟壑区第3副区典型流域为研究区,采用实地调查、土壤采样分析和数理统计相结合的方法,基于33个样点的土壤养分数据,研究了林地、草地、果园、梯田、坡耕地5种土地利用的土壤养分特征。结果表明：土地利用方式对黄土高原丘陵沟壑区典型流域土壤有机质、全N和速效P含量的影响达到显著水平,对其他养分指标影响不明显。土壤有机质和全N含量从高到低依次为：林地＞坡耕地≈梯田＞果园＞草地,林地明显高于其他土地利用类型,而草地土壤养分最差。速效P含量从高到低依次为：果园、坡耕地、梯田、林地和草地,农业耕作植被下的速效P含量明显高于自然生态植被。研究表明：梯田作为传统的水土保持措施,在研究区具有良好的土壤保肥作用,而分布于陡坡的草地,养分保持效果在5种土地利用中最差。     

黄土丘陵沟壑区不同土地类型的土壤水分特性

在黄土丘陵沟壑区燕沟流域,于2002～2006年定位监测不同类型土地不同坡位、坡向的土壤含水量,对土壤含水量的动态变化进行了系统分析.结果表明:不同土地类型的土壤含水量差异明显,坝地最高,平均19.83%,川台地次之,平均17.21%,梯田平均16.34%,坡地最低,平均15.04%,土壤含水量与年降雨量呈正相关,相关系数为0.68;土壤含水量月变化动态呈现"单谷"曲线,7月份最低;不同坡位的土壤含水量变化趋势为随坡位升高,土壤水分含量递减;不同坡向的土壤含水量变化趋势为阴坡>阳坡.     

黄土高原沟壑区果园还耕对土壤水分的影响

在黄土高原沟壑区王东沟小流域,在塬面、梁地和坡地三种地貌类型上,分别选取了盛果期果园、老果园和退耕还田等3种土地利用与管理方式,测定土壤0～400 cm(塬面0～600 c m)水分含量分布,研究果园的利用管理方式变化对土壤剖面中水分含量变化的影响.结果表明,梁地和坡地上,盛果期果园、老果园土壤水分含量均接近作物凋萎湿度(10%);塬面上,盛果期果园、老果园土壤水分含量为15%.退果4年的耕地、坡地0～400 cm土层土壤储水量显著增加,梁地和塬面虽有增加但与老果园相比,剖面储水量并没有达到显著水平;退果4年耕地、坡地和梁地剖面中的60～140 cm和220～400 cm含水量提高最显著,塬面上22 0～600 cm土层中水分提高显著.     

黄土丘陵沟壑区县域气候生产力对气候变化的响应——以陕北米脂县为例

根据米脂县1971-2004年气象资料,利用Thomthwaite Memoria模型,在分析该县气候变化趋势的基础上,计算并预测了气候生产力对气候变化的响应。结果表明:年平均气温以0.045℃/a的速率递增,远大于全国同期增温速度,20世纪90年代为近34年来最暖期,且冬季气温升高(变暖)对年平均气温升高(变暖)贡献最大;年降水量递减率为-0.248 mm/a,夏季递减速率远大于冬季;气候生产力与年降水量增减变化步调一致,但变化趋势却相反,且该县年降水量对气候生产力的影响程度远大于气温的影响,气候暖干化致使气候生产力利用率仅为21.44%;"冷湿型"气候对该县农作物生产有利,公顷产量将增加4.66%,"暖干型"气候对农作物生产不利,气候生产力将减少17.12%。     

黄土高原沟壑区小流域水土流失治理对径流的效应

本文用小流域平行对比观测法,分析了黄土高原沟壑区典型小流域水土保持对流域地表径流量及暴雨产流过程的影响,表明：（１）在黄土高原沟壑区,水土流失综合治理减少小流域产洪次数,降低了流域地表径流模数和径流系数,尤其以少雨年最显著;（２）使小流域地表径流模数的年际变率增大;（３）在洪水产理措施区土壤水分含量降低,根据生物气候、土壤及区域拦蓄水量特征,推测黄土高原沟壑区,以造林为主的水土保持措施拦蓄径流的作用难以使地表径流转化为地下径流或增加地下水。     

黄土丘陵沟壑区退耕植被恢复地土壤水稳性团聚体的变化特征

以黄土高原典型丘陵沟壑区—吴旗县为例,研究了退耕地不同植被恢复年限、不同植被类型和不同恢复方式下的土壤水稳性团聚体含量的变化。结果表明,>0.25mm土壤水稳性团聚体含量,在0～60cm土层随着退耕地恢复年限的延长而不断增加,乔木地相对较高,草地相对较低,灌木地介于两者之间。自然恢复方式>自然 人工恢复方式>人工恢复方式,坡耕地的团粒含量最低;在0～20cm土层,恢复前期土壤水稳性团聚体含量增幅较大,后期增幅较小,而40～60cm土层的变化规律则相反。对同一种植被类型,>5mm的土壤水稳性团聚体含量从0～20cm到40～60cm土层均呈下降趋势,并且在较浅土层灌木地的降幅相对较大,在较深土层乔木地的降幅相对较大。人为干预使得土壤水稳性团聚体从大粒径向小粒径转化,这种转化在较深土层表现的较明显。可见,在退耕地植被恢复中,具有较长恢复年限的乔木地,土壤的抗蚀性较强;自然 人工的恢复方式既缩短了植被恢复时间,也提高了土壤水稳性团聚体含量,从而改善了土壤结构。     

黄土丘陵沟壑区植被类型对土壤质量的影响

土壤质量是支撑地球生物圈和进行可持续农业生产的最重要的环境因子之一。以黄土丘陵沟壑区的纸坊沟流域为研究区,选取不同植被类型和不同恢复年限的样地8块,测定土壤微生物性质（微生物生物量碳、微生物生物量氮、微生物生物量磷、微生物商）、土壤化学性质（土壤有机碳、全氮、碳氮比、碱解氮、销态氮、铵态氮和速效磷）、土壤酶活性（转化酶...     

平凉黄土高原沟壑区最高最低气温对气候变暖的响应

利用平凉黄土高原沟壑区7站1959-2008年平均最高、最低气温资料,采用线性倾向估计法和累积距平法,分析了最高、最低气温和日较差的长期变化趋势,对气候变化过程有了进一步的认识,用Mann-Kendall法对气候突变进行了检测。结果显示:平均最高、最低气温呈上升趋势,与全球和全国变暖趋势一致,气温日较差与全国减小趋势相反;气候的变化过程分三个阶段,20世纪70年代以前为气候偏冷期,80年代开始转暖,90年代明显变暖;最高、最低气温分别在1999年和1994年发生变暖突变。     

陕北丘陵沟壑区发展生态草畜产业的思考

实施退耕还林还草之后,种草养畜是陕北丘陵沟壑区重要的后续产业,成为农民增收新的突破口。挖掘发展草畜业的资源优势和潜力,采用扩大苜蓿种植、实行舍饲养羊发展节粮型畜牧业、发展草畜产品的加工和综合利用、建立健全服务体系等措施,应遵循生态学原理和循环经济理念,从牧草生产源头抓起,严格防止草畜生产各环节的污染,全面建设生态草畜业,实现区域生态经济可持续发展。     

陕北黄土丘陵沟壑区退耕还林对粮食安全的影响——以榆林市米脂县为例

以榆林市米脂县为例,选择最小人均耕地面积和耕地压力指数模型对其退耕还林工程实施前后的粮食生产进行了对比分析;以1995~2005年的统计数据为基础,运用GM(1,1)模型预测了该县2010年的粮食供需前景。研究结果表明:与退耕前相比,米脂县的最小人均耕地面积减少了25.15%,耕地压力指数增加了7.99%;粮食供需预测显示,2010年米脂县粮食总供给量为42522 t,当人均粮食需求量分别为190kg、230kg、260kg时,粮食总需求量为39847 t、48236 t、54527 t,粮食盈余率为6.29%、-13.44%、-28.23%。这说明在低的需求下,目前退耕还林工程没有对该县的粮食安全构成较大威胁,但随着需求水平提高粮食安全威胁迅速加大。因此,决不能对粮食安全放松警惕,并据此提出了保证未来粮食安全的有效途径。     

黄土丘陵区不同土地利用方式下土壤水分分析

采用定位监测法,对地处黄土丘陵区的延安燕沟不同植被类型下土壤水分状况进行了对比分析。结果表明:农林草地土壤水分剖面(0~4 m)存在显著差异,平均土壤含水量由高到低依次为:旱农坡地>草地>柠条灌丛>果园>黄刺玫灌丛>刺槐,与旱农坡地对照分别相差2.04%、2.27%、4.75%、4.8%和5.68%;刺槐、柠条和黄刺玫的土壤水分垂直分布呈现较一致的趋势,表现为上层水分高于下层且差异显著,水分较明显的分界点在100cm左右,其100 cm以上平均土壤湿度分别为10.12%、13.58%和11.89%,100 cm以下分别为8.79%、12.16%和9.07%;同时,不同植被类型下土壤剖面低湿层不同,乔灌地低湿层深度较农地和草地深;土壤水分剖面形态与分层特征受植被利用影响作用显著。     

黄土丘陵沟壑区沟道造地土壤水分时空变异特征

基于Van Genuchten模型测定土壤水动力学参数,采用定点监测方法,在沟道中不同位置以及对照坡面进行土壤水分观测,分析了延安市典型治沟造地项目沟道造地土壤水分的时空变异特征,阐明治沟造地工程对沟道土壤水分的影响。结果表明：（1）土壤水力学参数在沟道土层深度为40 cm附近发生了显著改变,0~40 cm土层土壤容重1.12 ~1.25 g·cm^-3,导水率达到40 mm·min^-1以上,入渗能力强,同时饱和含水率较大,40 cm以下土层土壤容重在1.5 g·cm^-3左右,导水率在1.25~1.41 mm·min^-1之间,入渗速率明显减小;（2）沟道土壤水分显著大于对照坡面,其季节变化稍滞后于降水的季节变化,整个生长季在15.76%~21.91%间波动,高出对照坡面5%左右,垂直分布随土层深度的增加而增加,表层最低,为15.07%,160 cm土层最高,为22.84% ,深层土壤含水量优势更加显著;沟道土壤水分变异系数在0.131~0.234之间,相比较坡面,沟道表层以下土壤水分存在较强的空间异质性,100 cm以下土层变异系数在0.2左右,土壤水分变化活跃;（3）沟口土壤含水量显著高于沟头,土层深度40 cm以下的土壤含水量长期达到甚至超过田间持水量。通过治沟造地工程水分综合调控体系,沟道能够为作物生长提供水分充足的生境条件,提高水资源利用效率的同时改善农业生态环境。     

黄土旱塬区农田施肥、产量与土壤深层干燥化的关系研究

施肥作为稳定作物高产的关键措施之一,同时也会加强对土壤水分的耗损。于2007年小麦播种前测定了长期施肥的试验田0~300 cm土壤剖面水分含量。结果表明,不同施肥处理播前小麦地土壤在1 m深度范围内含水量变化很小,贮水量的极差值为14.7 mm;土壤水分的变化主要集中在100~300 cm土层,贮水量极差值为130.1 mm,且土层深度100~260 cm处出现土壤深层干燥化现象,并随肥料用量增加干燥化程度趋于严重;260 cm以下土壤含水量逐渐上升。氮磷肥配施土壤干层含水量显著高于单施氮肥,单施氮肥显著高于单施磷肥和不施肥,而不施肥和单施磷肥土壤干层含水量差异不显著。从产量角度看,小麦产量与干层水分含量呈线形显著负相关。当产量小于1 354 kg/hm2,土壤无干层;当产量在1 355~2 406 kg/hm2之间,土壤干层属于轻度干燥化;当产量在2 407~3 458 kg/hm2范围内,土壤干层属于中度干燥化。     

CLDAS和GLDAS土壤湿度资料在黄土高原的适用性评估

本研究基于2011～2013年3～9月CMA陆面数据同化系统(CLDAS)和全球陆面数据同化系统(GLDAS) Noah陆面模式提供的表层10 cm土壤湿度数据,以国家气象信息中心提供的站点土壤湿度观测资料为参考,通过对比分析两套模拟数据在黄土高原区域的时空差异,并分别计算其与观测资料的相关系数(Corr)、平均偏差(MBE)和均方根误差(RMSE)等统计特征值,就两套模拟数据在黄土高原地区的适用性进行综合对比和评估,旨在选出一种适用于研究黄土高原地区土壤湿度时空特征的大范围、长时间序列的替代资料。结果显示:(1)两套陆面模式资料均能较好模拟黄土高原地区土壤湿度的空间变化特征,主要呈现出从西北向东南和西南增加的趋势,其中CLDAS具有较高的空间分辨率,能够较好刻画研究区细部特征;(2)从站点角度的统计特征值来看,两套资料的Corr值普遍偏高,CLDAS有71%和63%的站点分别达到极显著和显著差异水平,而GLDAS的略低,分别为70%和62%;研究区内各套资料的MBE和RMSE分布均类似;正负偏差站点个数相差不大,分布区间主要为-0.05～0.05,其中CLDAS有26和32个站点分别处于-0.05～0和0～0.05之间,而GLDAS则为28和24; GLDAS的RMSE主要集中在0.05～0.07之间,而CLDAS绝大部分低于0.05;(3)从时间序列来看,GLDAS资料与实测最为接近,但在春季存在一定程度的偏干情况,偏干程度小于CLDAS;(4)从整个研究区土壤湿度的模拟状况来看,GLDAS的Corr、MBE和RMSE值分别为0.821、0.0126和0.0221,较CLDAS资料具有更小的平均偏差、均方根误差和更大的相关系数。总体来说,两套陆面模式资料在黄土高原区域土壤湿度模拟上均存在各自的优势,均可作为土壤湿度观测的替代资料,对于土壤湿度研究和业务应用都具有积极的意义。     

黄土高原坡耕地不同耕作措施对土壤温度和水分的作用效应

利用定位实时监测和数学模拟的方法,在中国北方典型的土壤水蚀风蚀区神木县选择试点,对免耕、秸秆覆盖、地膜覆盖等6种不同耕作措施下不同耕作层的地温和土壤含水量进行了连续测定.结果表明:起垄地膜覆盖提高地温的效果最好,在特定时间不同深度或同一深度不同时间的土壤温度都以起垄地膜覆盖最高,其在观测期内的总积温比对照高10% ;而秸秆覆盖在各个测定深度上的地温都低于对照,其在观测期内的总积温比对照低2.3%.     

黄土丘陵沟壑区植被自然恢复过程中土壤种子库特征

采用野外调查取样和室内实验相结合的方法,研究了黄土丘陵沟壑区植被自然恢复过程中土壤种子库的物种组成、密度、物种多样性以及相似性特征.结果表明:阴、阳坡10个样地中,共萌发了55种2203株幼苗,隶属于23科48属;总密度达到5 505±625.537粒/m2,且0～5 cm土层远远大于5～10 cm土层的土壤种子库密度,约是其4.6倍;丰富度、多样性、均匀度指数均未与恢复年限达到显著相关水平,但生态优势度随恢复年限的增加呈上升趋势,且阳坡上升的趋势比阴坡明显;组成成分相似性系数变化范围为0.0952～0.7143,恢复年限相距越大,其相似性越小,说明植被恢复演替的过程也是土壤种子库空间异质性加大的过程.     

黄土高原典型塬区土壤湿度特征分析

利用2005和2006年黄土高原陆气相互作用观测资料分析了不同下垫面的土壤湿度状况,并从土壤物理学的角度分析了造成各种下垫面湿度分布和变化不同的原因,得到如下结论:在近地层,各站的土壤湿度具有微弱的日变化特征;5cm层土壤含水量对降水比较敏感,随着降水的发生,土壤含水量迅速上升。随着深度的增大,土壤含水量上升的幅度逐渐减小,且滞后时间逐渐延长,但到了40cm深度处,土壤含水量就基本不受降水的影响了。从全年来说,该地区一年中可以区分出两个主要的水分时期,即蓄水期和失水期。蓄水期处于雨季,从6月到9月,10月开始到次年5月为失水期。冬春季节是土壤含水量最少的季节,从1月下旬一直持续到3月上旬,9月是土壤含水量最大的季节。土壤含水量变化规律可以分为两层,在25cm深度以上,冬春季节从上层到下层依次减小,夏秋季节从上到下依次增大;25cm到40cm土层全年都是从上层到下层依次增大;20cm土层附近相对于其余各层土壤含水量在全年都是最低的。     

黄土高原坡面刺槐林土壤水分生态位特征分析

通过定位观测并引入土壤水分生态位适宜度,以刺槐林根系分布作为土壤水分生态位权重,对黄土高原刺槐林不同地理位置、不同坡向和不同时期土壤水分生态位进行了分析.结果表明:由南向北,土壤水分生态位递减,淳化刺槐林土壤水分生态位为97.5%,可满足刺槐生长,米脂刺槐林土壤水分生态位为53.2%,林木生长较大受水分的限制;在不同坡向间刺槐林土壤水分生态位表现为阴坡最高,阳坡最低,在生长季节,刺槐的生长受土壤水分的制约,半阴坡和半阳坡介于二者之间;在年内,春旱及春末旱,导致土壤储水量减少,7月初土壤水分生态位降到最低.随着林龄和林木密度的增加,土壤水分生态位降低,保持适当的林分密度,可实现林木的正常生长.