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.     

黄土丘陵沟壑区人工农田土壤钾素特征研究

通过土样分析,利用统计分析法系统研究了黄土丘陵沟壑区人工农地——坝地和梯田的土壤钾素含量、相关性、垂直和时空分异特征。研究结果表明:坝地和梯田钾素分布严重失衡;表层速效钾平均含量坝地属"中等",梯田属"缺乏";表层全钾平均含量坝地属"较高",梯田为"中等";缓效钾平均是速效钾的7.58倍(坝地)和11.06倍(梯田),但转化率较低;矿物钾平均占全钾的95.71%(坝地)和95.16%(梯田),却难以被作物利用。土壤各形态钾素间都呈极显著正相关,并受土壤有机质、CEC、pH值和颗粒组成的影响。表层与下层间的速效钾、坝地和梯田间的缓效钾都有极显著差异,但黄土母质土壤钾素整体分布均一;坝地速效钾沿剖面向下含量增加,且整体高于梯田;坝地因高耗钾作物玉米而导致缓效钾含量低于梯田。土壤有效性钾、速效钾和缓效钾在时间动态上都表现为先增后降,分水岭年限坝地约在40 a,梯田约在30 a。     

黄土丘陵沟壑区坝地防洪保收有关技术研究

坝地土肥水足 ,抗旱能力强 ,是发展高产、优质、高效农业的理想境地 ,在黄土丘陵沟壑区发展潜力巨大。但是 ,该区雨热同步、暴雨洪水集中 ,6— 9月份坝地常常遭受洪涝灾害 ,如何作到防洪保收 ,有许多问题值得探讨。本文以我们承担完成的“黄河流域黄土高原地区近期水土保持淤地坝建设规划”项目为基础 ,通过试验研究、实地调查 ,认为坝地应以种植玉米、高粱等高秆作物为主 ,其防洪保收的关键时期为 7— 8月份 ;坝地作物的耐淹标准为淹水深度 <80 cm、淹水历时 <7天 ;进一步研究认为 ,坝地面积与控制面积的比值 ( A)反映了坝地承水面积与流域产水产流面积的比例关系 ,其大小决定了淹水深度、淹水历时 ,合理的 A值是实现防洪保收的前提条件。该研究成果为确定淤地坝工程建设规模、确定坝地利用阶段提供了科学依据。     

陇中黄土丘陵沟壑区不同土地利用下土壤水分变化分析

通过对陇中黄土丘陵区不同土地利用类型下土壤水分的定期观测,用烘干法测定了5种土地利用类型的土壤水分,分析了土壤水分在植被生长季的变化。结果表明:土地利用类型对土壤水分的影响差异极显著(P<0.01),土壤含水量及储水量大小顺序为:荒草地>沙棘林地>农地>草地>油松林地;土地利用类型对土壤剖面水分的影响随土层的加深呈增大趋势,土壤剖面水分的变异系数随土层的加深呈减小趋势,并且其含水量变化存在季节差异。不同土地利用类型下土壤水分消耗量及补充量均有差异;土壤剖面储水量的盈亏状况为:农地没有亏缺,荒草地的亏缺量最小,油松林地在40cm以下土层均亏缺。因此,在该区的生态植被恢复过程中,应优先考虑草本和灌木植物,以利于土壤水环境及其永续利用。     

黄土丘陵沟壑区坝地防洪保收试验研究

坝地土肥水足 ,抗旱能力强 ,是黄土丘陵沟壑区发展高产、优质、高效农业的理想境地。但是 ,该区雨热同步、暴雨洪水集中 ,6— 9月份坝地常常遭受洪涝灾害 ,如何作到防洪保收 ,有许多问题值得探讨。本文以山西省离石市王家沟流域为例 ,通过实地调查、定位观测试验 ,得出如下结论 ,坝地次洪水淹水深度 <0 .7m、淹水历时 <7天 ,对玉米、高粱等高干作物生长影响不大 ,可以作为坝地防洪保收的标准 ;也可以作为今后进行沟道坝系工程建设、合理设计排洪渠断面尺寸的科学依据。     

黄土丘陵沟壑区退耕地人工林的土壤环境效应

根据延安、安塞和吴旗退耕20年以上人工林地、自然恢复草地和坡耕地的调查与分析资料,分析了人工林相对于坡耕地、自然恢复草地、次生林的土壤环境效应,包括土壤有机质的积累、土壤氮磷钾素的变化、土壤水分效应和水稳性团聚体的特征。结果表明:人工林可明显地提高土壤有机质、全氮、有效氮和速效钾的含量,特别是0~20cm土层,但这些土壤肥力指标仍处于低或中等水平;同时人工林地土壤的水稳性团聚体含量较高,增强了土壤的抗侵蚀能力;但人工林对土壤水分的消耗却远远大于坡耕地和自然恢复的草地,在安塞和吴旗表现得更为明显。综合分析结果和黄土丘陵沟壑区特殊的自然环境特征,认为在黄土高原丘陵沟壑区,退耕地的植被恢复宜采取先封禁牧,然后补种部分适宜的牧草、灌木和乔木,逐步实现良好的乔灌草植被结构特征和其生态环境功能。     

黄土丘陵沟壑区高效生态农业发展途径探讨

从生态农业基本要求出发 ,对黄土丘陵沟壑区延安市生态农业的发展状况进行分析 ,说明在黄土丘陵沟壑区“四位一体”高效生态农业经济效益明显 ,有利于植被恢复和畜牧规模发展 ,适宜于黄土丘陵沟壑区 ,是农民脱贫致富和生态环境建设的重要途径 ;通过对 ;四位一体”高效生态农业的结构和功能分析 ,指出“四位一体”生态农业的发展优势 ,进而分析了“四位一体”高效设施农业发展中存在的问题和对策。应用“四位一体”高效设施农业模式 ,可以达到陕北黄土丘陵沟壑区农村生态、经济和农业持续发展的统一。     

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.     

黄土丘陵沟壑区不同空间尺度地貌单元产流时间尺度特征

以黄土丘陵沟壑区桥沟流域为原型观测流域,利用流域内的水文站网、不同地貌单元大型径流场等观测设施,分析了不同空间尺度地貌单元在年、次降雨时间尺度下的产流特征。结果表明:在年时间尺度上,不同空间尺度地貌单元多年平均径流量表现为:梁峁坡沟谷坡坡沟系统一支沟二支沟全流域,而多年平均径流模数,随着空间尺度的增加,径流模型呈现"增加-峰值-减少"的趋势;在次降雨时间尺度上,当空间尺度由坡面尺度增加到流域尺度时,径流系数急剧减小,坡面尺度的径流系数是流域尺度的3.4倍,但在同一空间尺度范围内,径流系数在不同的地貌单元呈现波动变化。     

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。     

黄土丘陵区多次降雨补充下草灌地土壤水分空间变化规律

利用黄土丘陵区燕沟流域42场模拟降雨下土壤水分观测数据,研究2种坡度的草地、灌木地在不同经营方式(原状地、刈割地、翻耕地)下的土壤水分对模拟降雨的响应。结果表明:(1)在5次降雨补充下,依据土壤水分的标准差和变异系数,0~100 cm土壤水分受土地经营方式影响表现为:原状草灌地土壤水分可划分为活跃层、次活跃层和相对稳定层;刈割地全剖面为相对稳定层,翻耕地可分为活跃层和相对稳定层。(2)单次降雨事件则随降雨量增加,各经营方式下的水分活跃层逐渐变薄或消失,次活跃层变厚,而相对稳定层变薄,整个土壤剖面水分变化趋于一致。(3)对于受高强度降雨补充后的土壤水分变异性分层,建议采用更加灵敏的土壤水分标准差和变异系数判别标准:活跃层,标准差大于1.4%,变异系数大于12%;次活跃层,标准差1.4%~0.9%,变异系数12%~8%;相对稳定层,标准差小于0.9%,变异系数小于8%。(4)坡度越小土壤水分含量越高,坡度对草灌木地、刈割地的影响较翻耕地显著,且对50~100 cm土层水分影响远大于对表层0~50cm的影响。总之,降雨后土壤水分0~100 cm土层不断增加,且剖面土壤水分逐渐一致,土地经营方式、坡度因素对土壤水分变化强度和在不同深度土层中的表现有显著影响。     

黄土丘陵区免耕条件下两种土壤酶活性变化

为了确定合理环保的耕作制度,2007～2008安塞田间定位试验黄土丘陵旱作农区大豆(Glycine max L)、玉米(Zea mays L)、红小豆(Semen Phaseoli)、马铃薯(Solanum tuberosum Linn.)在翻耕化肥(CF)、翻耕有机肥(CM)、翻耕无肥(CN)、免耕化肥(NF)、免耕有机肥(NM)、免耕无肥(NN)等水平下的农田土壤脲酶、蔗糖酶活性.结果表明:在作物花期,大豆、玉米土壤脲酶活性较高,蔗糖酶活性较低,而红小豆、马铃薯则与之相反,差异极显著.到作物收获后,玉米土壤脲酶、蔗糖酶活性增高,增幅在83%以上,而马铃薯、红小豆、大豆三种作物土壤脲酶活性降低,降幅在10%以上,蔗糖酶活性增强,增幅在40%以上.从花期到收获后,免耕降低了土壤脲酶活性,提高了土壤蔗糖酶活性,在黄土丘陵沟壑旱作农区两种土壤酶活性表现较优的作物为大豆、玉米,较优的处理为NM玉米、NF大豆,其田间环保效应为:作物生长期间两种酶活性比较高,收获后两种酶活性则降低,有利于提高作物生长期土壤肥效利用率,减少作物收获后温室气体的排放.     

晋西黄土区林地坡面土壤水分异质性研究

经过多年观测,研究了晋西黄土区林地坡面土壤水分异质性的变化规律,通过不同数学方法分析土壤水分与环境因子的关联,探讨坡面尺度上的土壤水分空间异质性的影响因子。结果表明,晋西黄土区林地坡面土壤含水量呈现出明显的剖面与时间变化规律;土壤平均含水量在100cm以内,从表层开始随着土层深度的增加而减少,变异系数也相应减小;土壤含水量与前期降雨呈现出显著的线性关系;变异系数在降雨后迅速减小,并随着干旱天数的增加而增加。通过灰色关联与多元回归分析得出在坡面尺度上土壤水分是地形因子、植被因子等多重因子共同作用的结果,对于不同土层土壤水分来说,影响因素所起的作用也不相同。在坡面尺度上气象因子对土壤水分的空间异质性影响不大。     

黄土丘陵沟壑区土地利用空间分布与地形因子关系研究

以地处黄土丘陵沟壑区的安塞县为例,以土地利用现状图和数字高程模型为基础数据,在ArcGIS9.3软件的支持下,分别从高程、坡度、坡向三个方面对地形数据和土地利用数据进行叠加分析处理,研究土地利用空间分布格局与地形因子的关系。研究结果表明:土地利用空间分布与地形因子关系密切,并呈现一定的规律性。随着海拔的增加,草地的分布比例增大,林地的分布比例先增大后减小,耕地、园地、水域和工矿用地均呈减少趋势;平坦地区是耕地、园地、水域和工矿用地的优势分布区,大坡度区域是林地和草地的优势分布区;坡向由阴坡转向阳坡的过程中,林地的分布比例减小,耕地、园地、草地和工矿用地的分布比例增加,水域基本不受坡向影响。在此基础上,构建研究区土地利用空间分布三维景观图,再现土地利用空间分布与地理环境的关系。该研究有助于实现不同地形上土地利用类型的合理布局,优化该区的土地利用结构。     

农业生产活动对黄土高原丘陵沟壑区坡地土壤水分动态的影响

通过在坡度为20°耕地和荒草坡面对降水、土壤水密集观测,结合模拟降雨实验,从降雨入渗、蒸散发等过程分析讨论了影响黄土高原丘陵沟壑区坡地土壤水分动态的主要因素。结果表明:1)降雨入渗量△S主要受控于雨强和降雨量,坡耕地的入渗量随着雨强增加而衰减的速度快于荒坡,坡耕地有利于中等雨强大雨的下渗,雨强增大时两坡面的降雨转化率逐渐接近,且植被的再分配作用凸显,甚至使短历时暴雨时坡耕地的入渗速度低于荒坡,长历时的大、暴雨或连续降雨利于深层入渗,坡面耕作或在裸地上种植冰草后降雨转化率增约50%;2)7月～10月上旬为土壤水补给期,土壤水分在枯水年及平水年处于负平衡,在丰水年获得补给,最终以蒸散发消耗;3)荒地主要耗水层在20cm,耕地土壤水分活跃层及作物主要耗水层延伸至30cm。总体上,农作物增大蒸散发量、增加土壤水分利用深度,农业生产活动对减少降雨径流、增加土壤水资源量、强化水分小循环有重要作用。     

黄土丘陵区土壤生物结皮对土壤微生物分布特征的影响

通过对山西省偏关地区4种主要植被类型和撂荒地土壤生物结皮及下层土壤样本微生物的计数,研究不同植被状况下土壤生物结皮覆盖对土壤微生物生态分布特征的影响,探讨土壤生物结皮的生物学作用及影响土壤微生物数量的因子.结果表明:①在所有微生物类群中细菌数量最大,放线菌次之,真菌最少;②不同植被下土壤微生物数量差异显著(P <0.0...     

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.