三峡库区皇竹草植物篱对坡面土壤分形特征及可蚀性的影响

基于土壤颗粒分形维数及EPIC模型研究定植皇竹草植物篱,对三峡库区坡耕地土壤分形特征及土壤可蚀性的影响作用。结果表明：植物篱对坡面土壤粘粒的拦截作用显著,粘粒在篱前富集含量升高;土壤分形维数与土壤砂粒含量呈负相关,与粉粒、粘粒含量呈正相关,总体上表现为：粘粒〉砂粒〉粉粒,土壤颗粒分形维数值受细颗粒含量的影响作用显著;土壤可蚀性K值与土壤砂粒含量呈极显著的正相关,相关系数为0.870;与土壤粉粒含量、粘粒含量、有机碳含量、团聚度及土壤颗粒分形维数呈负相关,相关系数分别为-0.538,-0.739,-0.603,-0.486,-0.538;有机质及粘粒含量的高低是反映库区土壤抗侵蚀能力强弱的有效指标。皇竹草植物篱带间距对三峡库区坡耕地土壤颗粒分形特征及可蚀性的影响作用总体上表现为：4.5 m带间距〉5.5 m带间距〉7.5 m带间距。库区10°坡耕地篱带间距布设在6 m以内时,植物篱对改善坡面土壤分形特征、降低坡面土壤可蚀性、控制农业面源污染的作用最显著。     

植物篱对紫色土区坡地土壤可蚀性变化影响

基于土壤分形维数及 EPIC 模型,研究紫色土区坡耕地不同土地利用方式下定植新银合欢植物篱对坡面土壤分形特征及可蚀性的影响作用.结果表明:定植植物篱能提高坡面土壤粘粒含量,对坡面小区土壤整体的可蚀性没有明显影响.土壤分形维数与砂粒、粉粒含量呈负相关,与粘粒含量呈正相关;土壤可蚀性 K 值与粉粒含量呈极显著的正相关,相关系数为0.957;与分形维数、砂粒含量、粘粒含量及有机碳含量呈负相关,相关系数分别为:-0.589,-0.668,-0.603,-0.286.     

不同巨桉人工林土壤分形特征及抗蚀性分析

为探讨耕地退耕成人工巨桉林后对土壤团粒结构及土壤抗蚀性能产生的影响,在野外调查与室内分析的基础上,选择4.5年生巨桉纯林、巨桉+果树、巨桉+粮食作物土壤作为研究对象,农耕地作为对照,研究了不同巨桉人工林下水稳性团聚体分形维数的变化特征,分析了分形维数与土壤养分状况、土壤结构稳定性以及土壤抗蚀性能的关系。结果表明,4种模式土壤分形维数介于2.142~2.296;在0~15 cm土层分形维数表现为耕地林果林粮纯林,纯林和农耕地之间差异显著,其他3种模式之间差异不显著;在15~30 cm土层分形维数表现为耕地纯林林粮林果,4种模式之间差异不显著。分形维数与土壤有机质含量、大团聚体含量呈显著和极显著负相关;与土壤平均重量直径、水稳性指数有负相关趋势;与土壤体积质量、微团聚体含量呈极显著正相关。说明土壤分形维数越小,土壤有机质、大团聚体含量越高,土壤平均重量直径、水稳性指数越大,土壤体积质量、微团聚体含量越低,土壤结构越稳定,抗蚀力越强。因此,团聚体的分形维数值能反映土壤性质的变化,通过对土壤分形维数特征的研究可以定量揭示不同巨桉模式下土壤抗侵蚀的能力。     

陕北黄土丘陵沟壑区土壤粒径分形特征

应用MS2000激光粒度仪,获取陕北黄土高原米脂县境内10种不同土地利用类型土壤剖面4个层次40个土壤样品的粒径分布（PsD）,利用分形几何学方法分析土壤颗粒体积分形特征。结果表明：由于各土壤样品质地相同,分形维数D变化不大,在2．230～2．521之间;〈0．002mm的土壤粒径体积百分含量与D显著相关,而其余各粒径含量均通过与〈0．002mm的相关性对D产生间接影响,表明PSD的D可以充分代表土壤细化的程度与比例。土壤累积体积分数具有非线性特征,1个D值无法表征整个粒径测量范围内的土壤PSD,因此,以15脚为界,确定了2个分形域,分别计算D1和D2,存在D1〉D2的关系,且用D1和D2计算的分裂概率具有尺度依赖性。     

陕北黄土丘陵沟壑区土壤粒径分布分形特征

将激光衍射技术和分形分析结合,多重分形分析应用多重分形参数Rényi维数谱,研究土壤粒径分布(PSD)分形特征。结果表明:土壤PSD分形维数D在2.28～2.47之间,D与土壤黏粒含量线性相关。计算黏粒、粉粒和砂粒分形维数D黏粒、D粉粒和D砂粒,三者之间存在D黏粒D粉粒D砂粒的关系,分别用D黏粒、D粉粒和D砂粒计算分裂概率,发现小团粒具有较小的分裂概率。因此,分裂概率具有尺度依赖性,并随着土壤粒径的减小而降低。多重分形分析表明,由PSD获取的Rényi维数谱为反S型递减函数,与理论的多重分形Rényi维数谱相似,说明土壤PSD具有多重分形特征。     

北京市土壤可蚀性及空间分布特征

为构建北京市土壤可蚀性K值的空间分布特征,分析土壤可蚀性K值影响因素,基于全国土壤调查数据计算土壤可蚀性K值,在ArcGIS中进行空间插值,探讨北京市土壤可蚀性变化规律。结果表明：(1)北京市土壤K值介于0.038 7～0.056 7 t·hm²·h/(MJ·mm·hm²),其中丰台灰黄土的K值最大,粘身两合土的K值最小。全市土壤均为低可蚀性土壤,土壤抗侵蚀能力较强。(2)从空间分布看,全市的土壤可蚀性由北向南逐渐增加。北京市土壤可蚀性与水土流失空间分布差异较大。(3)冲积物形成的粘身两合土砂粒含量最高,其土壤可蚀性K值最低;冲积物形成的丰台灰黄土砂粒含量最低,其土壤可蚀性K值最高。土壤颗粒组成与土壤可蚀性呈显著相关性(P<0.01)。土壤可蚀性值呈现出旱地>林地>荒地>灌木林的特征。研究结果对北京市土壤侵蚀预报、水土流失精准防控等提供参考。     

黄土丘陵沟壑区人工林地的土壤抗蚀性评价

以延安、安塞、吴旗的人工刺槐林、柠条林为研究对象,选取同一地区的自然恢复草地和坡耕地为对照,通过对5个表征土壤抗蚀性的指标即>0.25 mm水稳性团粒含量、>0.5 mm水稳性团粒含量、平均重量直径、团聚状况和团聚度的比较分析,对人工刺槐林、人工柠条林相对于自然恢复草地和坡耕地改善土壤抗蚀性的效果进行了评价,同时分析了不同林龄人工林土壤抗蚀性的变化.研究表明,人工林地相对于坡耕地,显著提高了土壤抗蚀性,但不及自然恢复草地,尤其在安塞和吴旗表现更明显;随着林龄的增长,人工林地土壤抗蚀性能增强,并趋于稳定.并通过对样地的聚类分析,也得出与上述相似的结果.综合分析表明,封禁条件下的植被自然恢复是黄土丘陵沟壑区比较适宜的植被恢复方式和控制土壤侵蚀的有效措施.     

不同沙生植被土壤微团聚体分形特征及抗蚀性

应用分形理论,以沙裸地为对照,不同沙生植被类型为研究对象,分析了不同沙生植被类型对土壤理化性质及抗蚀性的影响。结果表明,不同沙生植被中,踏郎土壤微团聚体组成和颗粒组成1～0.25 mm粒级含量较高;白柠条和踏郎的土壤微团聚体分形维数较低,且显著低于沙裸地。颗粒分形维数为沙蒿和踏郎较高,白柠条最低。沙裸地可蚀性K值最大,花棒和踏郎的可蚀性K值较小。综合分析表明沙裸地种植植被后,可以提高土壤质量和抗蚀性,其中踏郎较其它植被类型能更好地改善沙化土壤质量和提高土壤抗蚀性。     

基于Le Bissonnais法对黄土高原森林植被带土壤团聚体及土壤可蚀性特征研究

土壤团聚体的组成和稳定性是衡量土壤结构和质量的主要指标,本研究应用Le Bissonnais(LB)法的3种筛分方法[快速湿润筛分法(FW)、慢速湿润筛分法(SW)、湿润振荡筛分法(WS)]模拟不同条件(暴雨、小雨、扰动)对土壤团聚体的破坏,通过测定预处理后的团聚体特征来表征黄土高原植被恢复对土壤团聚体的影响,以期为黄土高原植被恢复与生态建设提供科学依据。结果表明:在LB法的3种处理方法下,FW处理(暴雨)对土壤团聚体结构的破坏程度最大,处理后土壤团聚体主要以0.2 mm为主;SW处理(小雨)对土壤团聚体的破坏最小,WS处理(扰动)居中。土壤团聚体的平均重量直径(DMW),在0~10 cm和10~20 cm土层均表现为SWWSFW。土壤团聚体平均几何直径(DGM)0~10 cm和10~20 cm土层均表现为SWFWWS,土壤团聚体分形维数(D)0~10 cm和10~20 cm土层均表现为WSFWSW。在SW处理下,不同植被类型中铁杆蒿群落、黄刺玫群落(样点6、9)土壤团聚体DMW、DGM值较大,可蚀性(K)较小,表明这两个群落的土壤团聚体更为稳定,在小雨环境下更有利于水土保持。对WS处理,侧柏群落、三角槭群落(样点1、2、3)的土壤团聚体更为稳定,可蚀性(K)值较小,因此在外界扰动环境下,侧柏群落、三角槭群落的土壤抗侵蚀能力更强。在FW处理下,侧柏群落、三角槭群落(样点2、3)土壤团聚体DMW、DGM值较大,可蚀性(K)值较小,表明在外界大雨环境下,侧柏群落、三角槭群落的土壤团聚体稳定性更强,土壤抗侵蚀能力更强。总体来说,对于不同环境,不同植被类型下土壤的团聚体稳定性和抗侵蚀能力差异较大,因此应针对不同的环境,采取不同的植被恢复措施来提高土壤团聚体的稳定性。     

冻融条件下土壤可蚀性对坡面氮磷流失的影响

冻融作用与水力侵蚀的复合作用更容易使土壤发生侵蚀,进而加剧土壤养分的流失,为了揭示冻融作用下土壤可蚀性对坡面养分流失的影响,该文采用室内模拟降雨试验,研究了不同土壤含水率(SWC)下坡面的降雨产流产沙及养分流失特征,并分析了土壤可蚀性对坡面全氮(TN)和全磷(TP)流失的影响。结果表明:产流率与产沙率之间呈现正线性相关关系,相关方程斜率的绝对值可作为土壤可蚀性指标。径流中氮磷的流失主要受径流率控制,受土壤可蚀性影响较小(P0.05);而土壤可蚀性显著影响着泥沙中氮磷和总的氮磷流失(P0.01)。土壤可蚀性对黄土坡面氮素流失的影响与冻融作用有关,而土壤可蚀性对坡面磷素流失的影响与冻融作用无关,磷素的流失随着土壤可蚀性增加而增加。因此,在黄土地区,应当采取一系列的生态建设措施来控制水土流失,降低土壤可蚀性,从而减少坡面养分的流失。该研究结果为冻融条件下黄土坡面水-土和氮磷等养分流失机制提供了有效指导。     

黄土高原丘陵沟壑区经济作物欧李的水土保持功能

[目的]研究经济作物欧李在黄土高原丘陵沟壑区的水土保持功能,为当地推广欧李种植提供理论支撑。[方法]以山西省吕梁市柳林县4类试样样地为对象,对欧李种植区土壤持水性、团聚体水稳定性及抗蚀性进行研究。[结果](1)欧李种植区土壤容重明显低于其他样地土壤,其中阳坡欧李Ⅲ号区土壤容重最低,表层和亚表层分别为0.954,1.163g/cm3,容重与总孔隙度、毛管孔隙度呈极显著负相关。(2)欧李在黄土高原丘陵沟壑区适应性极强,通过种植可以显著改善土壤肥力。(3)欧李样地土壤0.25mm风干及水稳性团聚体、土壤团聚体平均重量直径及团聚体水稳性指数均远高于该地区传统水土保持植物样地和撂荒地样地的土壤,并且团聚体破坏率最低。(4)欧李样地土壤0—40cm土层平均可蚀性因子K值最低,对表层及亚表层土壤保护效果更好。(5)K值与黏粒和有机质含量呈极显著负相关,与粉粒含量呈极显著正相关,土壤质地决定土壤抗蚀性能。[结论]欧李在黄土高原丘陵沟壑区具有很好的适应性,不仅可以增加农民收入,更对提高当地水土保持能力,改善生态环境具有重要意义。     

欧李林龄对不同坡面土壤水分特征的影响

[目的] 研究不同林龄欧李在生长季(4-9月)对坡面土壤水分动态及时间稳定性的影响，为欧李在黄土高原丘陵沟壑区小流域综合治理中的合理配置提供科学依据。 [方法] 基于对欧李不同坡度标准径流小区土壤水分长期定位观测，利用Origin Pro软件对土壤水分进行计算分析。 [结果] ①欧李栽植后，土壤储水量有所下降，但不明显，有逐渐恢复的态势，不同坡度土壤储水量差异不明显。 ②在生长季，5°和10°小区0-40 cm和100 cm以下土层土壤含水量较低，表现为弱变异，40-100 cm土层土壤储水量较高，表现为中等变异；15°小区0-100 cm土层土壤水分年际之间相差较大，120 cm以下土层的土壤含水量较高，均处于中等变异区间。 ③随着欧李林龄增加，不同坡度坡面土壤水分的时间稳定性逐步增强，其中15°小区最明显。 [结论] 结合欧李在坡面的生长状况，研究认为“欧李+水平阶”的坡面治理模式在黄土高原沟壑区10°以下坡面上配置有一定优势。     

欧李幼苗荧光参数对两种植物生长调节剂的响应

[目的]探讨多效唑(PP333)和生根粉(GGR6)两种植物生长调节剂对欧李(Cerasus humilis)叶绿素荧光参数的影响,为欧李幼苗的壮苗栽培技术提供科学理论依据。[方法]采用单因素分析法,以1年生欧李幼苗为研究对象,分别设置0,50,100,150和200mg/L 5个浓度梯度的PP333和GGR6溶液对欧李幼苗进行蘸根处理,采用PMA2500叶绿素荧光仪对荧光参数进行测定。[结果]电子传递效率(ETR)、实际光化学量子效率(ΦPSⅡ)、光化学猝灭(qP)和最大光化学效率(Fv/Fm)在一定浓度范围内,随着PP333和GGR6溶液浓度的增大而增大,非光化学猝灭(qN)随着PP333和GGR6溶液浓度的增大而减小。[结论]欧李幼苗生长发育促进效果最佳的植物生长调节剂为GGR6,最佳浓度为200mg/L,且同浓度GGR6对欧李幼苗荧光参数促进作用优于PP333。     

黄土丘陵不同土地利用方式下土壤颗粒组成及其分形维数特征

采用野外采样与室内分析方法,运用颗粒体积分形理论,研究了黄土丘陵区4种土地利用方式下的土壤颗粒组成及其剖面特征。结果表明,4种土地利用方式下的土壤理化性质差异显著,表层土壤除全磷外化学性质总体表现为天然林人工林草地坡耕地,容重坡耕地草地人工林天然林,50—100cm土壤性质差异减小。土壤以粗粉粒为主,除粗砂粒外,土地利用对其余各粒级含量影响显著,层次性不明显,坡耕地和草地小粒级含量高于天然林和人工林。黏粒和粉粒含量与有机质、全氮极显著负相关,与容重极显著正相关;砂粒与有机质和容重极显著正相关,与容重呈极显著负相关。土壤颗粒组成分形维数为2.52~2.74,各层次坡耕地和草地之间没有显著差异,但显著高于人工林和天然林,随着土层加深坡耕地呈缓慢降低趋势,草地、人工林和天然林呈缓慢增加趋势。土壤分形维数与黏粒和粉粒和容重显著正相关,与砂粒、有机质、全氮显著负相关,与全磷无显著相关性。综上所述,黄土丘陵区不同土地利用方式下土壤颗粒组成差异较大,草地和林地相对于坡耕地大颗粒含量明显增多,小颗粒明显减少。     

黄土丘陵区刺槐林土壤团聚体稳定性和土壤可蚀性动态变化

退耕还林工程是黄土高原控制水土流失的主要措施之一,探讨退耕还林对土壤团聚体稳定性与土壤可蚀性的影响,可为黄土高原地区生态恢复和水土保持效益评价提供科学依据。以农田为对照,选取不同退耕年限(5,10,15,20,25,30年)刺槐林为研究对象,研究退耕还林后0—30 cm土层土壤团聚体稳定性和土壤可蚀性动态变化,并探讨土壤可蚀性与土壤团聚体稳定性之间的关系。结果表明:(1)＞0.25 mm水稳性团聚体含量、平均重量直径、几何平均直径随着退耕年限增加呈递增趋势,三者相比退耕前(农田)分别增加32%~79%,32%~98%,2%~60%。(2)土壤团聚体分形维数随着退耕年限增加呈递减趋势,较退耕前减少0.6%~6.0%;土壤有机质随着退耕年限增加呈递增趋势,较退耕前增加8.4%~38.9%。(3)土壤可蚀性因子(K)随着土层增加而增加,但随退耕年限增加呈递减趋势,随退耕年限递增(K)分别减少1.0%,2.7%,3.6%,3.9%,5.0%,7.9%。(4)退耕还林后,＞0.25 mm水稳性团聚体含量和土壤团聚体分形维数是土壤可蚀性变化的主要驱动因子; 地上生物量通过影响＞0.25 mm水稳性团聚体含量和土壤团聚体分形维数间接影响土壤可蚀性因子(K),且总效应最大。退耕还林后地上生物量增加对土壤团聚体的形成与稳定,以及土壤可蚀性降低起着重要作用,且退耕还林可显著提高团聚体稳定性,降低土壤可蚀性。     

农业措施对玉米季坡耕地水沙过程的调控效应

为明确侵蚀性降雨条件下不同农业措施对玉米季坡耕地水沙过程的影响及减沙效应,通过自然降雨条件下径流小区观测试验,研究顺坡耕作(CK)、横坡垄作(CT)、横坡垄作+秸秆覆盖(CT+SM)、横坡垄作+地膜覆盖(CT+PM)、横坡垄作+有机质输入(CT+OM)5种农业措施对紫色土玉米季坡耕地径流深、径流系数、径流曲线数、产沙量、土壤可蚀性指标的综合影响。结果表明,历次降雨事件CK径流系数变幅为18.89%~32.23%,CT+OM和CT+PM显著削减了径流量和产沙量,径流量较CK减少15%~35%、泥沙量减少12%~75%。土壤可蚀性指标随降雨量和径流量增加均呈增加趋势,但增加幅度随着降雨量或径流量的增加而减小;土壤可蚀性与地表径流量之间呈幂函数递增关系,确定系数R2为0.70~0.87(p0.05);土壤可蚀性与降雨量呈对数曲线关系,R2为0.85~0.91(p0.05)。历次降雨横坡各处理土壤可蚀性指标(Kw)显著低于顺坡垄作,CT和CT+OM的Kw均值分别为0.025kg·m~(-2)·mm~(-1)和0.023 kg·m~(-2)·mm~(-1),与CK相比平均分别减小17%和24%;CT+PM和CT+SM的Kw值最小,均值分别为0.021 kg·m~(-2)·mm~(-1)和0.018 kg·m~(-2)·mm~(-1),与CK相比分别减小29%和38%。综上,横坡垄作增加地膜覆盖或秸秆覆盖是控制紫色土玉米季坡耕地地表径流、降低土壤可蚀性的有效措施。本研究为控制紫色土玉米季坡耕地水土流失、削减农业面源污染负荷提供了理论依据。     

黄土丘陵区典型植被土壤剖面的颗粒分形特征

运用分形理论研究陕北安塞五里湾流域5种典型植被0～200 cm土壤剖面土壤颗粒大小分布(particle size distribution,PSD)及其体积分形维数分布特征,并进一步分析土壤PSD的分形维数与土壤有机碳、全氮和含水量的相关性。结果表明:研究区典型植被群落土壤颗粒组成主要为细颗粒(黏粒和粉粒),其中粉粒体积分数占总颗粒的56.82%～71.99%;铁杆蒿草地的细颗粒平均体积分数最大(78.86%),乔木林的最小(65.77%)。5种典型植被群落土壤PSD的体积分形维数介于2.498～2.599,均表现出随着土层深度的增加呈递增趋势;相同土层深度的分形维数呈现出铁杆蒿草地黄芪草地农田灌木林乔木林的趋势,灌木林和农田间差异不显著,其他植被群落间差异显著。典型植被土壤PSD的体积分形维数与黏粒、粉粒的体积分数和含水量呈极显著正相关(P0.01),但与砂粒的体积分数呈极显著负相关(P 0.01),与有机碳含量呈显著负相关(P 0.05)。     

黄土丘陵区柠条人工林土壤水分动态变化特征及降雨特征对其影响

明确黄土丘陵区降雨对土壤水分影响，对准确评估降雨格局变化对生态系统结构和功能的影响具有重要意义。以陕北黄土丘陵区退耕地栽植后自然撂荒23年的柠条人工纯林为研究对象，通过土壤湿度传感器监测不同土层土壤体积含水量，探讨不同土层土壤水分补充增量对降雨特征(降雨量、降雨历时和降雨强度)的响应。结果表明：(1)土壤水分消耗和补充主要集中于0-500 cm土层，其月变化在垂直剖面呈“双峰”(4—5月)、“单峰”(6月)和“双峰”(7—10月),随土层深度增加变化率减弱；(2)当降雨量>4 mm时表层土壤水分得到有效补充，当其超过142.8 mm时补充深度可到达200 cm土层，其中长历时强降雨较短历时强降雨对土壤水分补充增量小，但其补充深度较深，达到峰值时间长，但小降雨长历时则土壤水分补充增量较小；(3)降雨特征对土壤水分影响随土层深度增加而减弱，其中降雨量和降雨历时对土壤水分影响主要在0—50 cm土层，而降雨强度对其影响主要在0—30 cm土层。降雨量(降雨历时)和土壤水分补充增量对数拟合最优，而降雨强度与其则表现为幂函数拟合最优，其可分别解释土壤水分补充增量的39%～76%(降雨量)、...