土壤水资源利用限度评价

在水资源紧缺地区,大部分地区的土壤水分主要来源于天然降雨,随着人工林生长,林地土壤水资源下降,当人工林发展到超过植物对土壤水资源的利用限度时,在林地最大土壤水分补给深度以下出现的土壤层将会成为不可逆转的土壤干层。这种现象不利于土壤水资源的可持续利用和森林植被的恢复、更新。土壤水资源利用限度理论的提出将使不可逆转的土壤退化防治变为积极的土壤水资源的可持续利用。在生产中应充分认识并掌握这个规律,设法避免人工林草植被对土壤水资源的过度利用。     

黄土长武塬区苹果林地水量平衡研究

本研究以黄土高原沟壑区的典型代表长武塬为研究区,选取苹果园生态系统为研究对象,通过测定土壤蒸发、植物蒸腾、土壤含水量等水量平衡的各个组分,以月为时间尺度,分析初果园(9龄)和盛果园(19龄)林地系统的水量平衡状况,以期正确认识和评价黄土高原大面积种植苹果经济林的生态水文效应。结果表明:1)苹果林生态系统蒸散贡献量由小到大依次为冠层截留、土壤蒸发和果树蒸腾,初果园的土壤蒸发作用大于盛果园,而盛果园的蒸腾作用却大于初果园;2)土壤蒸发量及果树蒸腾量具有先增大后降低的趋势,土壤蒸发较果树蒸腾最大值出现提早一个月,土壤蒸发量6月份出现最大值,果树蒸腾最大值出现在7月;3)2014年盛果园、初果园5-8月总的平衡项分别为19.2 mm和-36.7 mm,占该时段降水量的7.9%和15.1%;2015年盛果园5-9月总平衡项为15.7 mm,占该时段降水量的4.3%,初果园5-9月的平衡项为-0.1 mm。研究结果可为黄土塬区农田、果园结构调整和土壤有限水资源的持续利用提供理论依据。     

黄土丘陵沟壑区林草间作土壤养分和水分动态研究

2007—2009年以黄土丘陵沟壑区不同林草间作模式为对象,以相同立地条件下的农田为对照,对林草间作地土壤养分及含水量进行了测定分析。结果表明:黄土高原丘陵沟壑区实施林草间作,在一定程度上有利于提高土壤养分含量,但不利于提高土壤水分含量;从间作年限看,9年生林草间作对土壤养分及水分含量的影响大于7年生林草间作。从空间结构看,林草间作对20、40、60 cm土层土壤养分及水分含量的影响较80、100 cm土层明显。     

黄土高原丘陵沟壑区不同土地利用模式对土壤机械组成和速效养分影响分析

通过对黄土高原丘陵沟壑区不同土地利用模式土壤机械组成和速效养分的测定,论述黄土高原丘陵沟壑区不同土地利用模式对土壤机械组成和速效养分的影响。结果表明:草地的在两个土层速效养分含量差别不大,而其他土地利用模式0～20cm土层的速效养分含量均高于20～40cm土层。关中土壤的速效养分明显高于黄土高原丘陵沟壑区,草地的速效养分都低于其它土地利用模式。黄土高原丘陵沟壑区土壤机械组成分布大致为:粉粒>细砂粒>粗砂粒≈粘粒。速效养分只与0～20cm的粘粒含量承显著正相关。黄土高原丘陵沟壑区土壤肥力结构不协调,尤其是氮磷比失衡,磷肥施用量过度。各种经济模式应调整施肥结构及耕作方式。     

陕北黄土丘陵沟壑区植被恢复与重建技术对策

对黄土丘陵沟壑区植被性质、土壤基质旱化、植被恢复和重建途径等理论及实践问题进行了详细论述,提出应采用集雨造林和径流林业技术,利用地带性林草种类,仿拟自然演替规律恢复和重建森林植被群落,构建"乔灌草"配置合理的稳定森林生态体系的思路和对策.     

黄土高原人工林地土壤水分亏缺研究

在对黄土高原林地土壤水分有效性分级的基础上,提出了林地土壤水分亏缺的评价方法与标准.分析和评价黄土高原人工林地土壤水分亏缺变化及其亏缺度,对于调控水分关系,解决水分供需矛盾具有重要的指导意义.结果表明,黄土高原人工林地土壤水分供耗矛盾突出,不同植被地带人工林地水分亏缺度表现为森林带<森林草原带<典型草原带,亏缺度由森林带的不亏缺逐渐增大到典型草原带的61.52;阴坡水分亏缺度小于阳坡,坡下部小于上部,缓坡小于陡坡;土壤剖面的水分循环活跃层亏缺度要远小于强烈耗水层,最大相差达66.67;林地土壤水分的动态变化具有明显的季节变化性,雨季时一般供水量大于耗水量,林地水分亏缺程度较轻,但雨季前植被蒸腾耗水较强,水分供需矛盾突出,亏缺程度较重.     

北洛河流域退化植被的生物恢复措施

依据地貌、气候等特征,把北洛河流域分为黄土丘陵沟壑区及黄 土高原沟壑区。在黄土丘陵沟壑区的梁峁顶建立水土保持植被,退耕后 最适宜还草,可以适当种植灌木;在梁峁阳坡,以水土保持为主,兼顾 生态混交的草灌,并以少量乔木结合;梁峁阴坡以薪炭林为主,草灌乔 相结合;在沟底以培育用材林为主。在黄土高原沟壑区的塬面建立农林 草生态经济复合模式,以农耕地为主;塬坡营造水土保持防护林草带, 沿沟边种植根系发达、固土作用强的植物。阳坡以退耕还草灌为主,阴 坡乔灌草相结合;在沟头、沟边, 以建防护林为主。     

巩固退耕还林成果的措施及重要意义

西吉县位于宁夏回族自治区南部,六盘山西麓,属黄河上中游黄土高原腹地丘陵沟壑区,气候属典型的温带大陆性季风气候,处于半湿润半干旱过渡地区。县内沟壑纵横,植被稀疏,水土流失严重,恶劣的生态环境成为制约我县经济社会可持续发展的瓶颈。坚持植树造林,恢复林草植被,改善生态环境是保障农业生产、促进经济社会可持续发展的唯一途径。     

黄土高原丘陵沟壑区放牧林草地团聚体水稳性的研究

以黄土高原丘陵沟壑区——山西偏关县为例,对不同放牧植被类型、不同放牧强度、不同放牧畜种条件下表层土(0-10cm)的团聚体水稳性进行分析研究。结果表明,放牧草地较之放牧林地的土壤结构及结构稳定性要好;重度放牧下土壤团聚体含量最小,其结构稳定性亦最差;从畜牧羊种选择来看,绵羊相对于山羊来说对土壤结构破坏较小,土壤中团聚体含量较多、团聚体水稳性也较好。     

黄土丘陵沟壑区不同植被恢复模式土壤无机磷形态分布特征

以地处黄土丘陵沟壑区的宁夏海原县南华山为研究区域,采用蒋柏藩、顾益初的土壤无机磷分级体系,对不同植被恢复类型(灌木、草地、乔木、乔灌混交)下土壤无机磷形态分布特征进行研究.结果表明:除草地外的植被恢复模式下土壤有机质、全氮含量明显高于农田,其中乔木林地和乔灌混交林地高于灌木和草地,土壤pH、全钾和全磷在不同恢复模式下无明显差异.黄土丘陵沟壑区土壤总无机磷含量在225.19～322.75 mg·kg-1之间,占全磷的比例在36.18％～72.39％之间,其中以Ca10-P含量最高,其他形态含量顺序为Ca8-P＞Fe-P＞Al-P＞Ca2-P＞O-P.4种植被恢复模式下土壤无机磷总量、占全磷的比例及Ca10-P均高于农田,Ca8-P、Al-P和Fe-P则低于农田;灌木和草地无机磷总量和占全磷比例高于乔木林地和乔灌混交林地.对各无机磷形态与速效磷相关性分析表明,Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P与速效磷呈极显著正相关关系,无机磷形态的生物有效性顺序为Al-P＞Ca8-P＞Fe-P＞Ca2-P.因此,黄土丘陵沟壑区不同植被恢复模式对土壤养分和无机磷分布的影响存在一定的差异,植被恢复应以草地和低矮灌丛作为先锋植被,后以乔木代替灌草丛.     

延河流域人工与自然植被土壤水分空间差异性研究

[目的]研究延河流域自然植被与人工植被土壤含水量及其空间变化,为黄土高原土壤水分的利用和人工植被建设提供理论依据。[方法]针对延河流域人工植被建造存在植被退化问题,根据降雨温度变化,将延河流域划分为17个环境梯度单元,对自然植被与人工植被进行了野外调查,研究了降雨梯度、坡位及坡向对植被0~500 cm土层土壤含水量的影响。[结果]流域内土壤水分具有很强的空间变异性。自然植被0~500 cm土壤含水量为8.15%,变异系数为33.12%;人工植被土壤含水量较低,仅6.74%。地形因子能够显著影响自然植被与人工植被的土壤含水量,自然植被不同坡位和坡向的0~500 cm土壤含水量大于人工植被。[结论]综合考虑土壤水分生态环境的可持续性,阴坡下与平地相对适合人工植被的营造,在植被配置时,需要考虑植被类型及耗水特点。     

海南岛桉树林林下植物多样性与环境因子相关性初探

根据野外样方样地调查数据,通过单因子相关分析,探讨了海南岛桉树林林下植物多样性与年降水量、土壤含水量及土壤速效养分N、P、K含量的相关性。结果表明,林下木本植物的多样性指数H′、D与年降水量、土壤含水量、土壤速效N及有效P含量显著或极显著相关,但草本植物的多样性指数H′、D与这些因子均无显著相关关系。此种差异,可能是桉树林内灌木发育良好,限制了林下草本的生长所造成的,或是桉树林林下植被演替所处阶段使然。     

晋西黄土区刺槐林地土壤水分对降雨的响应

通过野外坡面降雨试验,对晋西黄土区刺槐林地内土壤水分进行连续定位观测,以揭示晋西黄土区坡面土壤水分对降雨的响应,旨在为黄土高原区水土流失治理提供一定的理论依据。结果表明:1）坡面土壤含水率受植被密度影响较明显,密度较高的刺槐林地相对于密度较低的林地或裸地而言,其林地内坡面土壤水分对降雨的响应较平缓。2）垂直方向上,0~20 cm土层土壤含水率对降雨的响应最为直接和迅速。植被密度不同,各测点次表层（10~20 cm土层）土壤含水率的上升有先后之分,与表层（0~10 cm土层）相比,次表层的土壤含水率变化有一定的滞后和延长,体现出土壤水分入渗的先后过程。深层（20~150 cm土层）土壤含水率对降雨几乎无响应过程。3）坡面上表层土壤含水率对降雨的响应受降雨强度和植被密度影响,当降雨强度较小时,土壤含水率变化会出现上升期和退水期;当降雨强度较大时,土壤含水率变化则分为上升期、平台期和退水期,各期到达时间会因植被密度增加而出现相应的滞后现象。      

水蚀风蚀交错带典型土地利用方式土壤水分变化特征

土壤水分是农作物生长的主控因子,对土壤侵蚀过程有着重要的影响.在水蚀风蚀交错带的强烈侵蚀中心——陕北神木县六道沟小流域内,选择5种典型的土地利用类型,修建5 m×21 m标准径流小区,从2004年5月到10月,在天然降雨试验条件下,对其水分变化特征进行了观测.研究结果表明,在观测期内,不同土地利用方式的土壤储水量动态变化趋势与降雨量的变化趋势基本一致,土壤储水量的最高值和最低值分别出现在6月上旬和7月上旬;各小区土壤水分循环过程基本均为“消耗—补偿—消耗” ,水分变幅随土层深度增加而变小;5个小区的蒸散耗水量大小依次为柠条地＞荒草地＞退耕地＞黑豆地＞谷子地,径流量大小依次为黑豆地＞谷子地＞退耕地＞荒草地＞柠条地.柠条蒸散耗水量最大,地表径流量最少,说明柠条灌丛具有良好的水土保持效益和较高的水分利用率.在侵蚀严重的水蚀风蚀交错带地区,合理规划发展柠条林等深根性植物是防止土壤侵蚀、利用深层土壤水分的有效方法.       

遥感监测土壤湿度的方法综述

通过对生态环境水热因子的遥感监测回顾,总结出定量地遥感监测土壤水分的方法主要有:微波遥感监测法、热惯量法、作物植被、亮温综合指数法和热红外法等,并对各方法的原理和具体的适用领域做了介绍和比较。     

陕北丘陵区农田蒸散规律及对土壤水环境的影响与防治对策

为了探讨陕北黄土高原农田土壤蒸散规律及水分环境现状,提高土壤水分利用效率,采用TDR法测定了土壤水分,对陕北峁状丘陵区旱梯田裸露地、作物地以及农田覆盖地土壤水分进行系统监测,并结合野外自动气象哨资料,分析了该区农田土壤水分蒸散规律。结果表明,裸露地周年存在两个蒸发高峰期,年蒸发量占降水量的74.4%;土地空闲期对恢复土壤水分亏缺贡献很大;地面采取部分覆盖(地膜覆盖,覆盖率60%)有利于土壤水分环境的恢复与保护,而采取全覆盖(组合覆盖和秸秆覆盖,覆盖率100%)有利于土壤水分的高效利用。在此基础上提出了提高该区土壤水分利用率的有效技术途径:采取双料沟垄组合覆盖技术最大限度地抑制裸露地表的无效蒸发,草粮轮作、避免耕地荒芜提高土壤水分利用率。     

黄淮海平原麦棉套种共生期适宜土壤水分指标研究

为了寻求麦棉共生期间适宜的土壤水分指标,对麦棉共生期不同土壤水分条件下的冬小麦主要生理特性和棉花的生长势做了连续测定,并对共生期间田间耗水量分别在2种作物上的分摊量做了估算。结果表明,随着麦棉共生期的生育进程,冬小麦旗叶水势、气孔导度、表观量子效率、净光合速率和蒸腾速率呈下降的趋势,且均随土壤含水量的提高而增加,处理间差异明显。蒸腾速率随着共生期进程和冬小麦的衰老,处理间差异迅速减小。共生期土壤含水量增加,作物田间总耗水量、冬小麦和棉花的耗水量均有明显提高。共生期作物田间耗水量占冬小麦全生育期田间总耗水量的28.8%~30%,而共生期冬小麦耗水量占同期作物田间耗水量的67.9%~72%。试验中60%(相对含水量,试验场地的田间持水量为24%,下同)土壤含水量处理的冬小麦水分利用效率最高,达到了1.63 kg/m3,这时其产量并无明显下降,且棉花的壮苗指数表现最大。70%土壤含水量处理的小麦产量略有增加,但其水分利用效率却下降到1.45 kg/m3,同时棉花的壮苗指数有所减小。研究还表明,在黄淮海平原麦棉套种的共生期,田间土壤的适宜水分为60%~70%,这样既保证了冬小麦的产量,又促进了棉花生长健壮。     

土地整理的自然环境效应分析与评价

定性分析项目区三大工程措施对自然环境的影响。同时基于典型性和差异性原则,选取土壤、地貌、植被、水文和气候为准则层,把土壤pH值、土层厚度、有机成分、坡度、高度、植被覆盖率、植被指数、水源保证率、地下水位和气象灾害频率等10个因子作为目标层,采用层次分析法定量确定各子因子权重的大小。在此基础上,引入可持续性概念,并结合项目区相关数据进行综合评价。评价结果:土地整理工程实施后,项目区自然环境效应由基本可持续发展为中度可持续。     

基于机载多光谱的冬小麦返青期土壤墒情反演

准确快速得获取冬小麦地块的土壤墒情,可为高效利用水资源、实现精准灌溉提供参考。为此,特在江苏省张家港市获取返青期冬小麦种植区的无人机多光谱遥感数据,并同步测定2个深度（10 cm和20 cm）的土壤墒情,通过遥感图像提取光谱反射率,计算归一化植被指数（NDVI）、增强型植被指数（EVI）和垂直干旱指数（PDI）,进行共线性分析后,分别运用逐步回归法、岭回归法和偏最小二乘法,构建针对不同深度土壤墒情的反演模型,并基于最佳反演模型绘制试验区不同深度土壤的墒情反演图。结果表明,用逐步回归法构建的模型在10、20 cm深度土壤墒情反演中的决定系数分别达到了0.885、0.782,建模精度最优,且针对10 cm深度土壤墒情的反演效果优于20 cm。研究结果可为冬小麦返青期土壤墒情监测方法的选择提供参考。     

库布齐东段典型人工固沙林土壤水分时空变化特征

以库布齐沙漠东段典型人工固沙林（油蒿林、沙柳林、柠条林）为对象,利用TRIME-PICO土壤水分观测系统对2017-2019年生长季迎风坡顶部、中部和底部0～180 cm土层深度土壤含水量进行连续监测,探讨区域植被类型和环境因子对土壤水分时空变化的影响。结果表明,研究区平均土壤含水量年际变化受降雨量影响表现为:2019年（9.7%）>2018年（8.6%）>2017年（4.3%）;因植被生长特性差异,土壤含水量表现为:油蒿林（7.9%）>沙柳林（7.8%）>柠条林（6.9%）;不同坡位土壤含水量略有差异,油蒿林和柠条林表现为:迎风坡底部>中部>顶部,而沙柳林为:迎风坡底部>顶部>中部;不同样地土壤含水量垂直变化明显,均呈现先减小后缓慢增大的趋势,含水量最大值均出现在浅层（0~40 cm）,由于降雨入渗和植被根系分布的不同,最小值在中层和深层均有出现;3种样地土壤水分时间变异系数为0.2~0.4,浅层时间变异性较大,深层较为稳定;土壤水分与垂直变异系数呈负相关。总体上,季节变化和土层深度在时间和空间维度对土壤水分有较大影响,土壤水分和植被生长既相互作用又相互制约。