喀斯特地区黄壤坡面土壤水分对降雨的响应

土壤水分是喀斯特地区水文生态环境的重要因素。通过在不同土地利用设置试验点,对降雨和20,40,80,100 cm深度土壤水分进行监测分析,揭示不同土地利用条件下土壤水分在降雨过程中的变化规律。结果表明:(1)植被盖度、土壤前期贮水量等因素对土壤水分的降雨补给量和土壤水分在土壤剖面上的再分配具有明显的影响。(2)土壤水分的降雨补给量在土壤剖面上的分布具有一定的层次性,随土层深度的增加整体表现为先增加后减少再增加的趋势;表层降雨补给量最小,最大降雨补给量多出现在100 cm深度。(3)土壤水分对降雨的响应具有滞后效应,并随土层深度增加而增强,随盖度增加而减弱。(4)在降雨影响阶段,可将土壤水分变化分为滞后期、上升期和消退期3个阶段;降雨过程中,植被盖度越高,降雨强度越大,土壤水分变化越快,并随着土层深度的增加减缓。研究结果为水资源的合理利用和配置以及水土保持提供参考和理论依据。     

人工柠条林地土壤水分补给和消耗动态变化规律

黄土高原地区水资源缺乏，水资源，特别是土壤水资源的适度开发和合理利用势在必行。在黄土丘陵半干旱区的上黄生态试验站对多年生人工柠条林林冠截留，地表径流，土壤水分和植物生长等进行了定位观测，对林地土壤水分补给和消耗动态变化规律进行分析。结果表明，人工柠条林次降雨林冠截留随降水量增加而逐渐增加，地表径流与林外降雨量为直线关系。影响土壤水分补给的主要因素为天然降水，其次为林冠截留。土壤水分补给量与降雨量为线性关系；降水对土壤水分的影响程度随深度的增加而减弱，土壤水分最大入渗深度为170～270cm。偏早年随着柠条林生长并进入速生期，柠条林地耗水量加大，土壤早化加剧。丰水年土壤补给量剧增，但柠条林依然生长不良，储存在土壤中的水分只能等到来年被植物吸收利用。     

极端干旱区不同水分条件下胡杨林生态耗水特征

以极端干旱区胡杨林为研究对象,探究不同水分条件下胡杨林土壤水分运动规律和胡杨生态耗水特征。结果表明:HYDRUS-1D模型对极端干旱区胡杨林土壤水分运动和蒸散发过程具有良好的模拟效果。不同水分条件下胡杨林土壤水分运动特征和生态耗水变化差异明显。随着下垫面水分条件趋于湿润,土壤水分含量和湿润锋入渗深度均出现增加,入渗深度分别达到100,120,150cm。下垫面水分条件改变导致土壤水分存蓄情况发生变化。下垫面水分补给增加的同时胡杨林蒸散发呈明显增加,其中植被蒸腾增加显著。随着水分条件逐渐湿润植被蒸腾占总蒸散比例由55%升至65%。研究显示,随着下垫面水分条件逐渐湿润,极端干旱区胡杨林生态耗水量逐渐增加,其中植物蒸腾消耗是造成水分耗散增加的主要原因。     

黄土高原土壤旱化研究综述

由于半干旱区降水稀少、植被过度耗水、土壤水分蒸发强烈导致土壤长期严重缺水,形成干层。土壤干层一旦形成,极难恢复,并将严重制约该地区的生态发展与经济建设。对土壤干层形成的原因进行了分析,并综述了土壤干层的定义、量化评价方法以及土壤旱化缓解的研究进展,指出当前土壤干燥化定量评价研究中的不足。建议今后应将基于影响植物生长的土壤旱化定量评价指标的建立作为研究方向,并加强基于土壤水分安全承载下的植被构建强度研究,以避免人为加剧土壤旱化的趋势。     

区域尺度河道对达里亚博依绿洲植被群落的影响

研究干旱区绿洲天然荒漠植被的分布规律和制约因素,对荒漠地区的植物保护和生态恢复提供一定的理论依据,而干旱区水资源控制着荒漠河岸植被的分布格局,河流对植被的发生、发展和演变起到决定性作用。在于田县克里雅河中下游河道基础上,应用经典统计学和相关分析法分析了达里亚博依绿洲植被群落特征同距河道远近和土壤水分数据间的相关性,探讨了区域尺度基于河流因素的植被群落特征。结果表明:距河道从近到远依次为芦苇（Phragmites australis）群落（0～200 m）、柽柳（Tamarix chinensi）群落（200～800 m）和胡杨（Populus euphratica Oliv）群落（800～1 700 m）;植物群落距河道距离与植被盖度和土壤水分呈负相关;同种植被群落植被盖度、土壤含水率与河道具有同样的相关性,而且离河道越远植被长势越差。     

荒漠草原不同覆被类型土壤水分动态及其对降水的响应

干旱、半干旱区植被恢复与重建对降雨具有高度的依赖性,降雨格局的任何细微变化对其生态系统均会产生影响。以宁夏盐池县荒漠草原3种主要覆被类型（浮沙地、天然草地和柠条林地）为研究对象,使用自动气象站、土壤水分仪连续监测2015—2017年降水量和土壤水分数据,分析了3种覆被类型0—250 cm土层的土壤水分动态及其对不同量级降水的响应。结果表明：浮沙地土壤水分从表层至深层为增长趋势,天然草地和柠条林地为增加—减少—增加趋势;水分季节变化分为土壤水分稳定期（12月至翌年2月）、土壤水分积累期（3—5月）、土壤水分消退期（6—8月中旬）和土壤水分恢复期（8月下旬至11月）。5 mm以下的小降水事件对土壤水分几乎无影响;中等降水事件（5~25 mm）和大降水事件（25~40 mm）对0—20 cm或浮沙地0—40 cm土层土壤水分有补给作用;40—100 cm土层的水分补充需要特大降水事件。浮沙地对降水响应最敏感,柠条林地次之,天然草地最滞后。降水量、降水强度、雨前土壤含水量和土壤物理性质均是影响土壤水分入渗的因素,而在降水一致时,土壤类型是决定土壤水分动态的重要因素,植被对土壤剖面水分具有再分配的作用,这在干旱区生态系统中尤为重要,决定了植被类型与土壤类型的对应关系。     

黄土高原水蚀风蚀复合区人工植被土壤水分状况

采用烘干法及WP4水势仪对黄土高原水蚀风蚀复合区人工林下土壤重量含水量及水势进行测定,从土壤水分数量和能量两方面分析该区土壤水分时空分布和动态变化特征,并且通过实测数据对不同树种土壤水分特征曲线进行拟合,旨在为该区今后植被建设及生态用水提供理论参考。结果表明,各树种在0-300 cm土层土壤含水量随深度增加而逐渐降低,并趋于稳定。0-30 cm土层土壤含水量变化剧烈,30 cm以下土层土壤含水量逐渐降低,并趋于稳定在3.00%~5.00%。土壤水分受降雨量及其分配影响显著,观测期内土壤储水量盈余26.7 mm。土壤水势与土壤含水量变化规律一致,土壤水分特征曲线拟合结果较好。在丰水年,降雨只对浅层土壤水分起到补给作用,深层土壤水分亏缺严重,存在土壤干层。在特殊降水年份对该区土壤水分进行研究具有重要意义。     

高寒沙地沙棘群落的土壤水分时空变异特征

[目的]研究高寒半干旱区沙棘群落内的土壤水分时空变异特征及其影响因素,为青海湖流域沙地生态系统恢复提供科学依据,为半干旱风沙区生态环境保护和建设提供理论指导。[方法]以青海湖东克土沙地不同年限栽植的人工沙棘(Hippophae rhamnoides)群落为研究对象,在2020和2021年生长季,对各沙棘群落进行植被调查和土壤取样。通过经典统计学方法,对沙棘在不同沙丘地貌部位的植被特征和土壤水分的时空变化特征进行综合分析。[结果](1)就植株株高来看,2008年栽植的沙棘(08SJ)植株高度最高,其次为1987年栽植的沙棘(87SJ),2015年栽植的沙棘(15SJ)株高最小。植被盖度表现为：87SJ>15SJ>08SJ;(2)土壤含水量表现为：87SJ>08SJ>15SJ,87SJ与15SJ均在迎风坡土壤含水量最高,而08SJ土壤含水量在背风坡达最大值;(3)土壤水分呈现明显的季节变化,各样地都表现为生长旺盛期土壤含水量最低而生长末期最高;(4)土壤水分随土层深度的增加整体表现为0—20 cm处土壤含水量最高,在60 cm深度以下变化逐渐趋于稳定。[结论]土壤水...     

基于生态水文学的新疆绿洲生态用水若干问题

新疆是中国西部干旱区的典型地区,基于水资源可持续发展战略,生态用水的理论与方法亟需解决。以新疆为代表的干旱区生态用水具有一系列规律与特征。生态用水的水质与水量具有较大的变幅范围,用水的方式比较灵活,水分的供给状况影响生物的生产力。生态用水受制于GSPAC中水分循环与转化的效率,并与植被特征、土壤理化性状、地形特点、水资源利用水平具有密切的相关性。生态用水量的估算有许多参数与模型需要率定;干旱区生态用水观念的确立,对于完善生态水文学的学科体系,指导水资源的科学管理和生态实践,促进生态产业可持续发展具有理论价值和现实意义。     

退耕还林(草)对黄土高原不同土地利用方式下土壤剖面水分含量的影响

为了评估退耕还林(草)工程对黄土高原坡耕地土壤剖面水分含量变化的影响,通过整合分析研究了退耕还林(草)工程中,不同土地利用方式对土壤水分含量的影响。结果表明:退耕还林(草)使草原区和森林草原区土壤含水量显著降低,且随深度增加土壤水分含量呈下降趋势;而森林区土壤含水量未发生显著变化,且随深度增加,土壤含水量先增大再减小;退耕还林(草)导致3个分区中森林草原区土壤水分亏缺最严重。因此,干旱半干旱区进行植被恢复应依据当地自然条件和树种特性,选择合适植被恢复模式。     

基于物种生存域的干旱半干旱区地下水与植被关系研究

土壤水分和盐分是干旱半干旱区植被生态最直接和最主要的环境因子,是地下水与植被相互作用关系的关键纽带。以宁夏回族自治区盐池县的地下水浅埋区为研究对象,通过野外生态地质调查,获取了每个调查点的植被类型及土壤水分和盐分含量,并以土壤含水率和含盐量为变量,圈划了5个优势物种的生存域,并根据不同物种生存域范围叠加图,分析了地下水位下降对植被的影响。生存域叠加图分析表明,地下水位的下降将导致研究区植被类型出现以盐蒿—芨芨草—苦豆子—骆驼蓬—沙蒿等优势种为代表的盐生—湿生—旱生—沙生植被类型演替趋势。研究表明,以土壤水盐为变量绘制物种生存域范围图,能形象地刻画干旱半干旱区不同植被物种的适生环境,并可用来预测地下水位变化后植被物种的演替趋势。     

干旱区水资源承载力分析及应用

分析了干旱区水资源承载力的特点,综合考虑水资源、生态、社会经济方面相互影响,从中选取评价干旱区水资源承载力指标,构建了基于极大熵原理的干旱区水资源承载力模糊评价模型.同时将干旱区水资源承载力指标体系和模糊评价模型应用于克拉玛依市水资源承载力评价,得出了克拉玛依市未来0 a的水资源承载力虽处在不可承载状态,但有向良性发展的趋势,水资源缺乏是制约地区发展的主要因素的结论.     

植被恢复对青海省北川河流域水循环演变趋势的影响

[目的] 研究植被恢复对流域水循环的影响,明确植被恢复条件下流域水资源的演变趋势,为指导干旱半干旱地区开展科学的植被恢复工作提供数据支撑。[方法] 结合青海省北川河流域植被覆盖变化及长序列气象、水文数据,分析流域尺度水循环要素的演变趋势,分析植被恢复对关键水循环要素演变的影响作用。[结果] 20世纪80年代以来,北川河流域丘陵山区植被覆盖快速增加,仅2000—2019年期间平均增幅14.98%,最大增幅52.2%。1956—2019年,流域年降水量相对平稳,但年径流量呈不显著衰减趋势,平均降幅1.60×10⁷ m³/10 a,流域生态用水量增加是造成径流衰减的主要原因;植被恢复改变了流域大气降水的时空分配,在空间上更多降水用于流域内部生态消耗,减小了对下游的水源供给量,在时间上更多降水参与土壤水—地下水循环,延长了向流域外的排泄周期;地表风速、水面蒸发量、干旱指数等气象要素显著降低。[结论] 植被恢复影响下,北川河流域生态用水量增大,径流量衰减,降水—土壤水—地下水循环过程的水量比例增加,流域水源涵养能力不断提高,半干旱的气候条件有所改善。     

晋西黄土残塬沟壑区刺槐人工林土壤水分植被承载力研究

为明确在干旱缺水地区,植被对深层土壤水分的过度消耗以及水资源的承载能力,在晋西黄土残塬沟壑区选取林分密度1 300株/hm~2的刺槐人工林为研究对象,以裸地为对照,利用Enviro-SMART土壤水分监测系统(FDR)和热扩散探针(TDP)技术对当地刺槐人工林地0—150 cm范围内各土层体积含水量与树干液流量进行长期连续定位观测,采用土壤有效水与单株刺槐耗水量的比值来衡量研究区刺槐人工林土壤水分植被承载力。结果表明:(1)月降水量和月土壤储水量是决定刺槐人工林土壤水分植被承载力的主要环境因子,且二者与土壤水分植被承载力之间均呈现显著的正比例关系(P0.05)。(2)根据构建的刺槐人工林土壤水分植被承载力模型,计算出当地林龄为19年的刺槐人工林0—150 cm土层深度的土壤水分植被承载力为1 224株/hm~2,稍小于研究区实际林分密度(1 300株/hm~2),为保证当地刺槐人工林分耗水深度控制在0—150 cm土层范围内,同时也为促进当地林分生产力处于最优水平,建议在今后的营林造林过程中将刺槐人工林密度控制在当地土壤水分植被承载力范围之内,在减少林地深层水分消耗、调整林地土壤水资源平衡的同时,促进当地林业产业的合理发展。     

太行山区主要森林生态系统水源涵养能力

森林生态系统水源涵养功能是林冠层、枯落物层和土壤层对大气降水进行再分配的过程。本文通过文献收集整理太行山地区森林植被林冠一次降水截留量、枯落物层持水量和土壤层贮水量数据,分析该地区主要森林植被对降水的截留和贮蓄能力,采用综合蓄水能力法对森林植被的综合涵养水源能力进行评价,旨在为合理经营和管理森林生态系统提供依据。结果表明:1)土壤非毛管孔隙度与生态系统综合持水量呈正相关,且最大持水量占整个森林生态系统综合持水量的90%以上,表明土壤层作为森林生态系统水文效应最重要的一层,是整个森林系统水分循环的主要贮蓄库和调节器;2)针叶林中油松和侧柏的冠层一次降水截留量显著高于其他林型,其林冠结构更加适应该地区气象条件,林冠层降水再分配能力也优于其他林型;3)混交林郁闭度低,有利于林下灌、草丛的生长,其枯落物现存量比纯林和人工林更高,虽然林冠一次截留量低但林下具有丰富的枯落物层而更易涵养水源;4)天然林综合蓄水能力整体高于人工林,侧柏人工林和油松人工林综合蓄水能力仅次于刺槐、侧柏和油松天然林。综上可见,合理利用森林资源防止水土流失、天然林长期封育和合理控制优势树种密度及增加植被覆盖率对太行山地区植被恢复和生态建设具有重要意义。为提高该区综合水源涵养能力,可增加乡土树种油松和侧柏人工林的种植面积。     

浙江省水资源生态足迹时空格局

[目的]研究浙江省水资源生态足迹时空格局,并对浙江省及各市水资源可持续利用水平进行评价,为区域发展和相关政策的制定提供必要的理论指导和依据。[方法]以生态足迹理论为基础,运用水资源生态足迹和生态承载力模型,核算浙江省及其各市水资源生态足迹和生态承载力。[结果]从时间序列看,2003—2013年浙江省整体水资源生态足迹呈较小波动的上升趋势;水资源生态承载力波动较大;人均水资源生态量均为盈余,且整体为上升趋势;水资源利用处于安全状态;水资源利用效率逐步提高。从空间差异看:浙江省各市水资源生态足迹可分为高值、中值和低值3个级别;水资源生态承载力和人均水资源量均呈自西南向东北递减格局;南部地区水资源生态安全程度高于北部地区;东部地区水资源利用效率高于西部和北部地区。[结论]浙江省整体水资源可持续利用水平逐步提高,但内部差异显著。为提高水资源利用科学化水平,浙江省及其各市应从发展阶段和发展目标出发,合理调整产业结构,建设相关水利工程设施,加强水资源循环利用,增强水资源保障。     

黄土高原土壤水分与水土保持措施相互作用

土壤水是重要的生态水源和水文要素之一,黄土高原位于干旱半干旱地区,降水量的年际变化大和季节分配极不均匀,土壤水资源对植物生长发育的影响尤为重要。同时,土壤水的数量及其分布也受人类活动影响。水土保持措施是黄土高原人类改造下垫面过程之一,这种改造会影响土壤水分的静态分布和动态过程。水土保持坡面工程措施能有效地提高土壤含水率。深根系人工林草植被使土壤含水率降低,甚至造成利用性土壤干层,影响人工植被的永续发展。尽管天然植被也有较高的生产力水平,但并未引起土壤水分状况的恶化,这是黄土高原植被营造及规划中值得注意和进一步研究的问题     

干旱胁迫对沙枣幼苗根茎叶生长及光合色素的影响

干旱半干旱地区水分是植被恢复和演替的限制性生态因子,沙土生物结皮能降低水分入渗,造成土壤水分浅层化和加剧土壤水分时空分异,因此有必要采取措施进行适度干扰,以促进生态恢复和重建。土壤蒸发是天然降水无效损失的一个重要途径,研究生物结皮对土壤蒸发的影响十分必要。以陕北水蚀风蚀交错区沙土生物结皮为研究对象,分析了移除生物结皮和沙埋2种干扰下生物结皮类土壤水分蒸发特性。结果表明,移除生物结皮并不能起到显著地抑制土壤蒸发的作用(p>0.05),而沙埋对土壤蒸发具有显著地抑制作用(p<0.01),且随沙埋厚度的增加,蒸发抑制率提高。20mm沙埋的抑制蒸发作用最大,蒸发抑制率达到了58.15%。5mm和10mm沙埋的蒸发抑制率则分别为25.20%和28.29%,二者之间的差异未达到显著水平(p>0.05)。可见,沙埋对于改善土壤水分状况具有极积意义,但应控制沙埋的厚度。