隆德县生态修复区植被监测评价

经过几年的封禁治理,宁夏隆德县封禁区内的植被状况较封禁治理前有明显好转,植被的高度、密度和地上生物量都较实施前发生了很大的变化,特别是草类的盖度、高度、单位面积产量和灌木的盖度、高度等有了显著的增长;植被盖度、单位面积产草量及灌木的单株生物量都随修复时间的增加而增加,且阴坡、半阴坡比阳坡的修复效果要好。     

退耕还林还草过程中不同土地利用方式土壤呼吸作用及其碳收支评估

采用动态密闭气室法对黄土高原水蚀风蚀交错区9种土地利用方式植物生长季节内（2010年6—10月）土壤呼吸速率及其主要影响因子进行测定,分析不同土地利用方式间土壤呼吸的差异性和土壤呼吸对温度、土壤水分、叶面积指数等因子的响应,对7种土地利用方式土壤碳收支进行了估算。结果表明,植物生长季节内,不同土地利用方式下土壤呼吸速率呈多峰型变化趋势。裸地、农地、梯田农地、苜蓿地、撂荒地、长芒草地、荒草地、沙柳地、沙蒿地的土壤呼吸速率季节变化范围分别为0.18～1.05、0.30～2.08、0.50～1.71、0.53～2.78、0.26～1.08、0.39～1.93、0.30～2.27、0.43～1.43、0.39～1.26μmol·m-2·s-1。9种土地利用方式下土壤呼吸速率均与气温和5、10、15cm地温呈显著相关（P〈0.05）或极显著相关（P〈0.01）,而与0～6cm土壤水分相关性不显著。9种土地利用方式下地温对应的Q10值均表现为15cm地温〉10cm地温〉5cm地温。研究区域内土壤呼吸速率与其地上植被叶面积指数呈极显著线性相关关系（r=0.679,P〈0.01）。     

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。     

华北平原夏玉米农田生态系统蒸散规律研究

试验观测华北平原夏玉米全生育期农田蒸散日变化与季节变化特征结果表明 ,夏玉米农田蒸散量日变化规律明显 ,蒸散速率正午 13 :0 0达最大值 ,夏玉米日蒸散量随生育期的变化而变化 ,净辐射、土壤水分和叶面积指数影响夏玉米日蒸散量的变化。并建立了夏玉米农田水分运移的数学模拟方程     

降水变化和氮素添加对青藏高原高寒草原群落结构和物种多样性的影响

全球变化对草地物种组成和物种多样性有显著影响,而高寒草原研究较少。以青藏高原紫花针茅高寒草原为对象,通过三年的野外小区完全随机试验,模拟分析了降水变化和氮素添加对物种群落结构和物种多样性的影响,降雨水平设置减少50%降雨、对照和增加50%降雨3个水分处理,氮添加设置对照和加氮2个水平。结果显示:(1)氮添加后随降雨梯度递增分别导致物种数由24,25,21减少到21,21,20。(2)年际变化、水分和氮素处理对群落盖度影响显著,年际变化和水分处理交互效应显著。群落盖度2015年2014年2013年;随着降雨梯度递增,群落盖度呈增加趋势;添加氮素处理的群落盖度显著高于对照。(3)种丰富度、Simpson指数、Shannon-Wiener指数、Pielou指数在年际间有显著差异,另外,氮素处理显著影响丰富度指数,Pielou指数在不同降水处理间差异显著。氮素添加显著影响青藏高原高寒草原物种组成、群落盖度以及丰富度指数,而降水作用只影响群落盖度;降水变化除了对Pielou指数有影响外,降水变化和氮素添加均不影响多样性指数。     

黄土高原地区植被盖度对产流产沙的影响

为了研究黄土高原地区不同植被盖度对产流产沙的影响。通过文献检索,收集到30篇相关文献158组有效数据,运用系统整合分析的方法研究了不同植被盖度的减流减沙效益。结果表明:(1)室内外人工模拟降雨条件下,产流产沙量都随着盖度的增加而逐渐减少,植被的减流效益随盖度的增加先增加后减少,低盖度(0～40%)时植被的减流效益较低,高盖度时减流效益也有所降低,植被的减沙效益则随盖度的增加而一直增加,且其减沙效益大于减流效益。(2)减流减沙效益随盖度增加呈对数变化,即符合y=alnx+b型,该图形具有开始增长快,当达到某一值后增长变缓并趋于稳定的特点。(3)黄土高原地区植被的有效盖度为40%～50%,临界盖度为70%～80%。因此,在黄土高原进行植被建设时初始盖度应达到有效盖度,即40%～50%,在之后的植被恢复过程中,维持植被盖度在70%～80%,使植被能发挥最大的蓄水保土作用。该研究可为黄土高原地区植被建设和生态修复提供科学依据,同时为区域科学布设植被措施提供参考。     

黄土丘陵区不同坡度撂荒草地入渗特征影响因素试验研究

降雨特征和坡度是影响土壤入渗过程的重要因素,在植被恢复过程中,其对土壤入渗特征的影响可能会有所不同。选取黄土丘陵区6个坡度(5°,10°,15°,20°,25°和30°)的撂荒草地(2年)径流小区(5 m×20 m),观测自然降雨条件下(共计34场降雨,产流11场)植被生长旺期(7—9月)土壤入渗特征,研究降雨过程参数(降雨量、平均雨强、降雨历时和I_(30))、坡度和植被盖度对坡面入渗特征的影响。结果表明:(1)11场产流降雨不同坡度土壤入渗量总体变化范围为6.58～70.91 mm,入渗补给系数为0.83～1.00,入渗率为0.22～19.35 mm/h;(2)土壤入渗量随降雨量呈线性增加(R~2=0.99,p0.01),入渗补给系数随I_(30)呈指数降低(R~2=0.91,p0.01),平均入渗率随降雨强度呈线性增加(R~2=0.71,p0.01),随降雨历时呈幂函数降低(R~2=0.99,p0.05);(3)坡度增大使得径流位移增长,导致入渗量、入渗补给系数和平均入渗率整体随坡度增大而呈幂函数增加,但当坡度25°时,因径流势能沿坡面方向分量增加,径流流速加快,上述入渗特征参数略有降低;(4)由于降雨量在植被生长周期内呈下降趋势,很大程度上导致植被对入渗特征的影响受控于降雨量,土壤入渗量表现出随着植被盖度的增加呈幂函数显著下降的趋势。总体而言,降雨特征和坡度是影响土壤入渗的主要因素,且土壤入渗特征参数可表示为降雨过程参数和坡度的综合幂函数方程;在入渗补给系数较高的情况下,植被覆盖对土壤入渗特征的影响减弱。研究结果对于坡面尺度降雨径流调控机制和生态水文过程研究具有重要意义。     

华北土石山区土壤溅蚀影响因素分析

土壤侵蚀会破坏土地吞食农田,降低土壤肥力,直接影响水土资源的利用和保护.雨滴击溅作用下,地表土壤颗粒会发生位移,引起表层土壤颗粒的分离.以华北土石山区作为研究对象,通过野外人工模拟降雨试验,采用改良后的摩根溅蚀盘和雨滴发生器,利用色斑法结合叶面积系数法测定不同条件下的土壤溅蚀量.结果表明:1)溅蚀量随土壤前期含水量增大而增大、与雨滴动能呈正相关(R2＞0.96,P＜0.05);2)溅蚀量和植被覆盖度呈非线性负相关(R2 ＞0.99,P＜0.05)——植被覆盖度越大,土壤溅蚀量随降雨强度增大的幅度越小;3)植被主要通过叶面积改变雨滴直径,通过株高改变降雨高度,对降雨进行再分配,进而改变雨滴动能.叶面积系数越小、株高越低,植被对溅蚀的阻挡作用越强.     

高速公路不同边坡土壤保持措施对土壤侵蚀速率影响分析

研究郑州西南绕城高速公路边坡不同土壤保持工程措施,在一定植被盖度(90%、70%、50%、30%、10%)下,不同降雨强度对土壤侵蚀速率的影响。按照区组试验设计,对郑州西南绕城高速公路小拱架、方形网状、未实施工程措施的三种类型边坡在不同降雨强度下产生的土壤侵蚀速率进行了测定。建立一定盖度下,土壤侵蚀速率与降雨强度关系15种模型。利用模型和降雨强度区间的不定积分计算不同工程类型的土壤保持效率。结果表明:三种类型边坡,土壤侵蚀速率随降雨强度呈幂函数增加;小拱架、方形网土壤保持效率随盖度的增大而增大,当盖度为50%~70%时达到最大值,后随盖度的增大而减小。小拱架土壤保持效率平均为方形网防护的1.28倍。     

重庆市坡耕地植被覆盖与管理因子C值计算与分析

植被覆盖与管理因子C值是评价植被因素抵抗土壤侵蚀能力及准确估算土壤侵蚀模数的重要参数,利用天然降雨径流小区径流泥沙观测资料,对重庆市坡耕地不同土地利用方式植被覆盖与管理因子C值变化及影响因素进行研究。结果表明:(1)在相同降雨侵蚀力条件下,坡耕地不同土地利用方式的水土保持效应差异很大,表现为:横坡植物篱耕地横坡耕地顺坡耕地清耕休闲地,坡耕地表层植被盖度最差且降雨侵蚀力较大的时段为土壤侵蚀危险期,在该时段内采取相应的保护措施可有效控制水土流失。(2)基于实测侵蚀量的C值估算方法最为适宜重庆市坡耕地不同土地利用方式的C值计算,重庆地区小麦年C值为0.434 5,甘薯年C值为0.386 4,小麦/甘薯年C值为0.403 7,C值不同表明不同农作物对耕地土壤的防护作用不同,合理选择农作物种类对防治水土流失有明显的作用。(3)基于重庆市坡耕地不同土地利用方式植被盖度与C值的年内变化特征,该地区坡耕地水土流失防治应从提高地表植被覆盖度出发,优化种植模式,兼顾水土保持措施布置,实现坡耕地可持续利用。     

Impact of land‐use changes on soil hydraulic properties of Calcaric Regosols on the Loess Plateau,NW China

Vegetation restoration efforts (planting trees and grass) have been effective in controlling soil erosion on the Loess Plateau (NW China). Shifts in land cover result in modifications of soil properties. Yet, whether the hydraulic properties have also been improved by vegetation restoration is still not clear. The objective of this paper was to understand how vegetation restoration alters soil structure and related soil hydraulic properties such as permeability and soil water storage capacity. Three adjacent sites with similar soil texture, soil type, and topography, but different land cover (black locust forest, grassland, and cropland) were selected in a typical small catchment in the middle reaches of the Yellow River (Loess Plateau). Seasonal variation of soil hydraulic properties in topsoil and subsoil were examined. Our study revealed that land‐use type had a significant impact on field‐saturated, near‐saturated hydraulic conductivity, and soil water characteristics. Specifically, conversion from cropland to grass or forests promotes infiltration capacity as a result of increased saturated hydraulic conductivity, air capacity, and macroporosity. Moreover, conversion from cropland to forest tends to promote the creation of mesopores, which increase soil water‐storage capacity. Tillage of cropland created temporarily well‐structured topsoil but compacted subsoil as indicated by low subsoil saturated hydraulic conductivity, air capacity, and plant‐available water capacity. No impact of land cover conversion on unsaturated hydraulic conductivities at suction > 300 cm was found indicating that changes in land cover do not affect functional meso‐ and microporosity. Our work demonstrates that changes in soil hydraulic properties resulting from soil conservation efforts need to be considered when soil conservation measures shall be implemented in water‐limited regions. For ensuring the sustainability of such measures, the impact of soil conversion on water resources and hydrological processes needs to be further investigated.     

2000-2014年黄土高原植被叶面积指数时空变化特征

研究植被叶面积指数(LAI)时空变化特征,对植被的水土保持效具有重要意义.利用MOD15A2H遥感产品,基于Mann-Kendall趋势检验与Sen斜率分析方法,提取区域尺度与像素尺度上的植被LAI变化特征,并基于不同子流域、坡度、坡向及植被覆盖类型,对植被LAI的变化特征进行分析.基于MOD44B遥感产品,利用线性回归和偏相关系数,分析植被LAI的变化原因.结果表明:1)黄土高原2000-2014年,植被LAI呈显著增加趋势,其年绝对变化幅度为0.042,年相对变化程度为2.71％.2)空间上,在黄土高原58.6％的区域,LAI呈现显著增加趋势,仅有0.9％的区域LAI呈现显著减少趋势.植被LAI剧烈增加,主要发生在河口—龙门区间,包括皇甫川、窟野河、无定河和延河.植被在15°～35°的坡度上,LAI变化程度最剧烈,其变化在各坡向上没有显著差异,农田和草地的LAI变化程度最剧烈.3)与植被总覆盖度相比,植被垂直维结构与黄土高原植被LAI的变化更为相关,其中树木覆盖度的增加,是植被垂直维结构变化的重要原因之一.     

陕北黄土高原雨养区谷子棵间蒸发与田间蒸散规律

为了提高黄土高原雨养区谷子的降水利用效率,该文利用中型称重式蒸渗仪和微型蒸渗仪并结合谷子整个生育期内生物指标的动态变化过程,对神木六道沟流域谷子棵间蒸发与田间蒸散规律进行了研究。结果表明,Logistic模型可以很好地模拟谷子株高和盖度的变化,模型计算值与实测值的相关系数均达到0.99。神木六道沟流域的降水总量和谷子的耗水量基本持平,在谷子抽穗期到灌浆期出现了阶段性的缺水。在谷子整个生育期内谷子棵间蒸发占总耗水量的44%。叶面积指数、0～10 cm土层土壤含水率与棵间蒸发与田间蒸散比值间均呈指数函数关系,其决定系数均在0.8以上,且呈现出极显著的相关性。研究为当地合理利用有限水资源和提高水分利用效率提供理论支持。     

Temporal and spatial changes of soil erosion under land use and land cover change based on Chinese soil loss equation in the typical watershed on the Loess Plateau

Land use and land cover change (LULCC) directly affect the temporal and spatial change of soil erosion. As a typical governance watershed in the hilly and gully area of the Loess Plateau, the Jiuyuangou watershed has experienced significant LULCC in the past 10 years due to conversion of farmland to forests, economic construction, and cropland abandonment. However, the evolution process of soil erosion change and LULCC in the watershed is unclear, as is the relationship between the two. This study used satellite images to extract information on LULCC in the watershed and the Chinese soil loss equation (CSLE) model to evaluate the temporal and spatial evolution of soil erosion in the watershed from 2010 to 2020. The main results showed that (1) the continuous vegetation restoration project in the watershed reduced soil erosion from 2010 to 2015; however, the increased frequency of extreme rainfall events after 2015 reduced its impact. The annual average soil erosion modulus decreased from 10.85 t ha⁻¹ year⁻¹ in 2010 to 8.03 t ha⁻¹ year⁻¹ in 2015 but then increased to 10.57 t ha⁻¹ year⁻¹ in 2020; (2) the main land use and land cover (LULC) type in the Jiuyuangou watershed is grassland, accounting for 62% of the total area, followed by forestland, cropland, buildings, and water. Cropland has the largest multi-year average soil erosion modulus, followed by grassland and buildings, with forestland having the smallest; (3) significant spatial correlations occurred between soil erosion change and LULCC for common ‘no change’ and common ‘gain’ in the settlements, roads, and areas near the human influences with good soil and water conservation, but not other regions due to the influence of climatic factors (heavy rain events). Thus, we should repair terraces, control dams in the watershed, and actively conserve water and soil. This study provides a scientific reference for planning and managing water and soil conservation and ecological environment construction in the watershed.     

黄土高原吕二沟流域土地利用及降雨强度对径流泥沙影响初探

在对黄土高原吕二沟流域1982—2005年侵蚀产沙资料统计计算的基础上,从流域尺度上,以次降雨径流产沙为主要研究对象,分析该地区不同降雨强度及不同土地利用情况下降雨量—径流量、径流量—输沙量的相互关系特征,并模拟相应的数学表达式。结果表明：吕二沟流域同一土地利用情况下,场降雨量和场径流量之间存在指数函数相关关系,场径流量和场产沙量之间存在幂函数相关关系;相同降雨量条件下,同样的径流量,土地利用结构得到改善的土地利用模式3能有效地减少大降雨强度条件下的土壤侵蚀量,同样的径流量,降雨强度越大,场产沙量越大。从长远来看,改善流域土地利用结构,改变流域下垫面的情况,增加森林植被覆盖度是控制黄土高原水土流失的根本措施。     

黄土高原地区提倡节水型水土保持

 基于黄土高原几十年的治理成就和经验,对干旱和半干旱地区的水土保持建设进行再认识,指出水土保持措施的减水作用不容忽视,乔木林要适度种植,治坡和治沟是互相依存和互相补充的关系,在西部地区开发建设中注重生态环境建设,避免基础设施建设中的水土流失。从全流域整体考虑,在黄土高原地区应提倡节水型水土保持,并重点治理多沙粗沙区,依据植物的群落特征和地带性理论,因地制宜进行林草建设,尽量选择耐旱的林草,少种高耗水量的植被,工程措施中不同规模淤地坝应建有排水设施,做到淤沙排水,以达到节水的目的。     

按批修改法在水保植物研究中的应用

<正> 目前分类中所采用的聚类分析法多为系统聚类法。系统聚类法的基本思路是先将N个样品各自看成一类,然后确定样品或类与类之间的距离,距离最小的两类合并为一个新类;计算新类与其它类的距离,再将距离最近的两类合并。经过如此合并,直至达到要求的距离系数为止。由于距离系数的定义不同,其计算方法也不同。由系统聚类法的思路可知,对于特     

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。     

SOIL EROSION,CONSERVATION, AND ECO‐ENVIRONMENT CHANGES IN THE LOESS PLATEAU OF CHINA

As one of the best‐known areas in the world, the Loess Plateau, has long been suffering from serious soil erosion. The present paper reviewed the historical variation of climate, vegetation cover, and environment changes in order to understand the causes of severe soil erosion. Documentary evidence indicated that climate changes and vegetation cover were the dominant natural factors influencing the soil erosion rates during the Holocene. Intensive human activities consisting of warfare, population growth, deforestation, and soil and water conservation measures were responsible for the changes of soil erosion during the anthropogenic period. Spatial and temporal changes of specific sediment yields presented significant decrease within the last several decades, which resulted from decreasing rainfall, large scale soil and water conservation measures, agricultural irrigation, and reservoir construction. Different phase of soil conservation measures demonstrated the development of policies and techniques on soil erosion control. Effective strategies of soil and water conservation, consisting of terracing, afforestation, natural rehabilitation, and check‐dams construction, were carried out on the Loess Plateau during the past six decades. The progress of soil conservation measures confirmed that the check‐dams systems might be suitable for Loess hilly Plateau, and natural vegetation rehabilitation is the best way for soil erosion control and should be implemented in other regions with emphasis of improving the quality of conservation measures based on natural rehabilitation. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

黄土高原典型地区不同植被覆盖下坡面土壤侵蚀阈值研究

为了分析植被覆盖对黄土高原坡面水土流失的影响，量化土壤侵蚀的植被覆盖阈值，基于模拟降雨数据分析了植被覆盖对土壤侵蚀的作用机制，利用绥德、西峰、天水等黄土高原高原典型地区的野外径流小区定位观测资料，探讨了不同覆被类型下植被覆盖控制径流和土壤侵蚀的有效性，确定了不同覆被类型下植被覆盖调控径流和防治土壤侵蚀的植被覆盖下限阈值和上限阈值。结果表明：(1)植被覆盖度的提高增加了土壤入渗、减少了径流量、延缓了径流流速、增加了土壤抵抗侵蚀的能力。(2)坡面径流量随植被覆盖度呈幂函数或指数函数下降，土壤侵蚀量随植被覆盖度呈指数函数、幂函数或者对数函数下降。(3)总体而言，不同地区植被控制土壤侵蚀的下限阈值在20%～30%,上限阈值在50%～70%。(4)土壤质地、植被类型、甚至植被的根系特征对植被控制径流和土壤侵蚀的效益有重要影响。研究结果为黄土高原水土保持工作提供研究依据。