晋西黄土丘陵沟壑区植被自然恢复及技术对策

本文对晋西黄土丘陵沟壑区人工恢复植被存在的主要问题、植被自然恢复的必要性及可行性进行了详细论述。通过分析认为 ,无论是退耕地 ,还是小流域 ,植被都能依据自繁殖能力进行自然演替 ,并形成群落。在没有人为干扰和自然物种侵入的退耕地上 ,植被依据植物的演替规律自然恢复 ,15～ 2 0a为草本群落阶段 ,15a之后出现灌木 ,2 0～ 2 5a后可形成灌木群落 ,30～ 5 0a后 ,形成乔木群落 ;封禁 12a的小流域 ,木本植物的种类达 41种 ,分属于16科 34属。针对人工恢复植被存在的主要问题 ,提出因地制宜、合理规划 ,仿拟自然演替规律植树种草相结合 ,封抚结合 ,实现多林种 ,多树种的技术对策。     

黄土丘陵植被恢复过程中土壤种子库萌发数量特征及动态变化

采用野外定点采样与室内土壤种子萌发试验相结合的研究方法,选取黄土丘陵区典型草原带宁夏固原地区不同植被恢复年限(2,5,12,24,35,55,75 a)及当年农地(对照)的8个样地,研究该区土壤种子库萌发数量特征及动态变化.结果表明,8个不同植被恢复年限样地土壤中可萌发的种子的平均数量为3542.5粒/m2,可萌发种子以双子叶植物为主,约占萌发总数的90%.0～5 cm土层可萌发种子数量变化于166.7～9100.0粒/m2;5～10 cm土层变化于133.38～2120.02粒/m2.土壤中可萌发种子数量随着恢复年限的增加表现先增加后下降的趋势.土壤中可萌发的种子数量随时间的变化近似单峰型,双子叶植物峰值主要出现在第4～6周,而单子叶植物萌发高峰在5～6周.表明在环境,气候等条件适宜时,黄土丘陵区典型草原带可萌发的土壤中的种子可形成萌发高峰.     

黄土丘陵沟壑区退耕还林工程植被恢复效益初步研究

本文在对吴旗县及对比县乔木林、灌木林和草原群落野外调查的基础上,对吴旗县植被恢复效益通过植被覆盖度、重要值、物种多样性等方面进行了定量分析。结果表明,在吴旗县这样的自然地理条件下,通过退耕还林、封山禁牧,植被完全可以得到恢复,完全可以达到控制水土流失的目的。在自然恢复初期,植物群落将以草原地带性植被为主,并可以恢复到稳定阶段。三种植被群落在植物多样性方面差异并不大,草原群落的物种多样性和群落均匀度要略小于乔木林和灌木林群落。通过计算吴旗县和对比县的相似性系数表明,退耕封禁地与未退耕封禁地在相似性方面有较大的差异。     

黄土丘陵沟壑区植被类型对土壤质量的影响

土壤质量是支撑地球生物圈和进行可持续农业生产的最重要的环境因子之一。以黄土丘陵沟壑区的纸坊沟流域为研究区,选取不同植被类型和不同恢复年限的样地8块,测定土壤微生物性质（微生物生物量碳、微生物生物量氮、微生物生物量磷、微生物商）、土壤化学性质（土壤有机碳、全氮、碳氮比、碱解氮、销态氮、铵态氮和速效磷）、土壤酶活性（转化酶...     

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。     

黄土沟壑区植被恢复及其物种多样性的变化——以吴旗县植被恢复为例

在对吴旗县自然恢复植被群落和人工植被群落调查的基础上,对其物种多样性进行分析研究,结果表明,在自然恢复初期和处于演替平衡阶段的群落,其物种生物多样性指数和均匀度指数均较高,但丰富度指数的峰值出现在演替中间阶段;灌木群落的生物多样性要大于草本群落的多样性。超过一定年限的灌木群落,表现出一定程度的衰败,生物多样性下降;物种多样性可以间接对植被群落的保水保土功能进行评价,但必须综合考虑物种的丰富度与空间分布的均匀度。     

黄土丘陵沟壑区城郊植被生产力的动态评估--以延安市宝塔区为例

选取延安市宝塔区为研究对象，以GIS软件为支撑，研究其城郊区土地利用结构的变化以及近20a来不同土地生态系统的有机物生产价值的变化。研究表明，各种土地生态系统单位面积的NPP都因自然条件和人类活动的影响而呈现波动式变化，降水、气温等因素的影响很大（如1997年）；从1984-2002年近郊和远郊的有机物生产的物质量和价值量基本上与土地面积的变化呈现相同的变化趋势；不同区位的乡镇的有机物生产价值有一定差异，南部崂山林区的南泥湾和临镇的有机物生产价值最高，而北部丘陵沟壑区的下坪乡和碾庄乡则比较低。     

黄土丘陵沟壑区退耕地植被自然演替系列及其植物物种多样性特征

根据吴起县20块样地和60个样方的退耕地植被调查数据,采用时空互代的方法,探讨退耕地植被自然演替系列及其物种多样性的变化规律。结果表明:研究区退耕地植被自然恢复的过程大致可划分为迅速恢复期(1~4年)、初级更替期(5~13年)、高级更替期(13~20年)和缓慢恢复期(20年以后)4个阶段。在25年的退耕地植被自然演替过程中,调查样方内共出现草本植物39种,分属于11科31属。其中,禾本科(Gramineae)、豆科(Legu-minosae)和菊科(Compositae)的物种占属种总数的61.29%和69.23%。群落的优势物种由藜科杂草开始,依次演替为一年生草本和多年生草本,大约20年后演替为地带性多年生草本,形成了依次包括猪毛菜(Salsola collina)、猪毛蒿(Artemisia scoparia)、达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)、铁杆蒿(Artemisa vestita)和白羊草(Bothriochloa ischae-mum)5种群落类型的演替系列。整个演替过程中,Margalef指数和Shannon-Wiener指数总体上呈波动式增大,但增长的趋势并不明显,大约20年后各项多样性指数基本趋于稳定。在每一次更高级的群落取代前期群落的过程中,Margalef指数和Shannon-Wiener指数大致表现为先增大后减小,均匀度指数(Jsw,Ea)则表现为先减小后增大。     

黄土沟壑区植被恢复及其物种多样性的变化 --以吴旗县植被恢复为例

在对吴旗县自然恢复植被群落和人工植被群落调查的基础上,对其物种多样性进行分析研究,结果表明,在自然恢复初期和处于演替平衡阶段的群落,其物种生物多样性指数和均匀度指数均较高,但丰富度指数的蜂值出现在演替中间阶段;灌木群落的生物多样性要大于草本群落的多样性。超过一定年限的灌木群落,表现出一定程度的衰败,生物多样性下降;物种多样性可以间接对植被群落的保水保土功能进行评价,但必须综合考虑物种的丰富度与空间分布的均匀度。     

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。     

陕北黄土高原丘陵沟壑区植被恢复中的障碍分析与应对策略——以子长县为例

通过对子长县退耕还林、植被恢复重建中出现的具体问题进行实地调查研究,并结合研究区自然环境条件和前人有关人工植被建设中的研究结果进行分析,以探讨黄土高原丘陵沟壑区植被恢复重建的技术体系.结果表明,在陕北黄土高原丘陵沟壑区退耕还林植被恢复建设中,应充分考虑当地降水条件并结合生态效益与经济效益,具体实施过程中要注意: (1) 依据当地原生态植被结构合理配置乔、灌、草,在以刺槐为主的乔木林内应适当搭配当地适生树种(杨、柳、山杏、榆、杜梨等);(2) 在沟谷及部分阴坡水分条件较好的地方种植耐旱乔木树种,在墚峁坡顶种植灌木和草本植物,半灌木和灌木种植在沟坡上部,坡度大的地方尽量不要人为干扰,自然封育恢复;(3) 秋季植树,初植乔木林密度不要超过2 300株/hm2,成林密度应控制在1 100株/hm2左右;(4) 建立苗圃,提高种苗质量,造林种苗尽量在本地解决,以提高植树成活率.     

黄土丘陵沟壑区沙棘人工林不同恢复阶段物种多样性与土壤肥力的关系研究

对黄土高原丘陵沟壑区沙棘人工林不同恢复阶段物种多样性与土壤肥力的关系进行了研究.结果表明,在沙棘人工林恢复的初、中期阶段,α-多样性指数和土壤肥力(有机质含量和氮含量)的增加正相关较明显,在恢复的中期β-多样性指数变化较强烈,且土壤有机质含量变化较大,表现出在沙棘人工林恢复的同时,土壤有机质含量也会有所增加,二者基本上是同步的.对土壤肥力与沙棘人工林植物组成性状的关系进行多元回归分析后发现,土壤全氮与木本植物种数、植物种数和物种多样性等因素有关;全磷与物种多样性等因素有关;土壤全钾和pH值的变化比较复杂,与植物组成性状的关系不明显.     

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.     

黄土高原南部植被恢复对土壤理化性状与土壤酶活性的影响

利用退耕区域不同植被恢复类型为试点,研究不同植被恢复年限、不同恢复类型土壤理化性状和土壤酶活性动态变化。结果表明,随着恢复年限增加,土壤容重先增加后逐渐下降;pH降低,降幅为1.47%~5.52%;土壤有机质、全氮逐渐增加,增幅分别为9.76%~71.54%、17.39%~62.32%;全磷含量除30 a刺槐比对照增加了12.92%外,其它植被类型均低于对照;速效养分略有增加,趋势不明显;酶活性逐渐增强,尿酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶增幅分别为39%~229%、34%~96%、25%~149%、74%~250%。相关性分析表明,各种酶活性与有机质及全氮含量显著相关。因此,实施退耕还林植被恢复有利于土壤理化性状改善,酶活性增强。     

区域模型在黄土高原丘陵区尺度转换研究中的应用

针对黄土高原的土地可持续利用研究方法中的尺度转换研究需要,利用较为先进的土地情景利用规划思路与土壤侵蚀与生产力测算模型APEX(AgriculturalPolicy/EnvironmentaleXtender),对于黄土高原区域综合治理典型面积为8.27km2的纸坊沟流域土地利用结构进行了模拟计算。结果表明,模型模拟计算的水土流失量与实际观测量的误差小于10%,5年加权平均的作物模拟产量与实测值的差异不显著。据此计算了55km2县南沟不同轮作方式、不同耕作措施等生产设计所产生的不同结果,并经由计算结果做出比较分析。     

黄土丘陵沟壑区沟道造地土壤水分时空变异特征

基于Van Genuchten模型测定土壤水动力学参数,采用定点监测方法,在沟道中不同位置以及对照坡面进行土壤水分观测,分析了延安市典型治沟造地项目沟道造地土壤水分的时空变异特征,阐明治沟造地工程对沟道土壤水分的影响。结果表明：（1）土壤水力学参数在沟道土层深度为40 cm附近发生了显著改变,0~40 cm土层土壤容重1.12 ~1.25 g·cm^-3,导水率达到40 mm·min^-1以上,入渗能力强,同时饱和含水率较大,40 cm以下土层土壤容重在1.5 g·cm^-3左右,导水率在1.25~1.41 mm·min^-1之间,入渗速率明显减小;（2）沟道土壤水分显著大于对照坡面,其季节变化稍滞后于降水的季节变化,整个生长季在15.76%~21.91%间波动,高出对照坡面5%左右,垂直分布随土层深度的增加而增加,表层最低,为15.07%,160 cm土层最高,为22.84% ,深层土壤含水量优势更加显著;沟道土壤水分变异系数在0.131~0.234之间,相比较坡面,沟道表层以下土壤水分存在较强的空间异质性,100 cm以下土层变异系数在0.2左右,土壤水分变化活跃;（3）沟口土壤含水量显著高于沟头,土层深度40 cm以下的土壤含水量长期达到甚至超过田间持水量。通过治沟造地工程水分综合调控体系,沟道能够为作物生长提供水分充足的生境条件,提高水资源利用效率的同时改善农业生态环境。     

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.