河北坝上地区坡面尺度根系生物量空间变异

坝上草原的水土保持对于京津的生态环境有着重要的作用,而根系生物量随水平、海拔、深度等方向的空间变异对于水土保持有重要影响。采用根钻法实地采样,通过ArcGIS空间插值方法,构建完整坡面根系生物量各深层分布图,探究随不同凹凸坡形及其过渡带根系生物量分布特征的变化。通过SPSS指数回归分析,探究根系生物量随深度的变化。结果表明,水平方向上,根系生物量的极值多分布于区域的边缘,其中凸坡和凹坡极大值出现最多,中下坡根系生物量相对较多。深度方向上,根系生物量密度随深度呈指数函数变化的特征,其中含有钙积层的偏凸坡位置根系生物量随深度减少较快、含有沟壑的偏凹坡位置根系生物量减少较慢。因此,微地形是在坡面尺度上影响根系生物量空间分布的主导因素。     

坝上地区不同退化程度小叶杨细根分布特征

为了研究坝上地区不同退化程度小叶杨的细根分布特征,使用土柱法对比了未退化、中度退化和重度退化小叶杨的细根在水平和垂直方向的根系参数的分布规律以及差异,并分析了根系参数在不同土层中的占比.结果表明:(1)随着林地土壤含水率逐渐减小,小叶杨的退化程度加重,细根在表层的占比逐渐增加,在深层的占比逐渐减小.(2)在垂直方向上,...     

河北坝上地区不同植被类型土壤持水性能研究

以河北坝上地区不同植被类型土壤为研究对象,使用离心机法测定不同土层深度不同吸力下的土壤含水率,利用Van Genuchten模型拟合土壤水分特征曲线,分析土壤水文特征。研究表明:(1)研究区土壤为砂土,土壤容重为1.59 g/cm3,土壤水分特征曲线呈现"迅速下降–缓慢下降–稳定"的形态,不同植被类型土壤水分特征曲线相似;(2)农地的持释水能力最强,杨树样地的持水能力最差,柠条样地的释水能力最差,研究区内非农地的土壤凋萎系数平均为8.69%,随着土层深度的增加,土壤的持水能力、释水能力和凋萎系数都逐渐减小(P<0.05)。(3)坝上地区应逐步减少高耗水乔木,建立起可持续发展的乔灌草防护体系。本研究可以为确定张北地区土壤凋萎系数和土壤干层,并合理选择种植植被提供理论依据。     

河北坝上林田湖草土壤水盐氮分布与累积特征

[目的]探索干旱半干旱区土壤水盐氮的分布规律,为防治地下水面源污染和实现水土资源可持续利用提供依据。[方法]选取河北坝上地区4种典型的土地利用类型(林、田、湖、草),分析土壤水分、盐分以及硝态氮的变化特征,阐明不同土地利用类型土壤剖面的水盐氮分布规律。[结果](1)不同土地利用方式中,安固里淖干涸湖底的土壤水盐含量最高,平均含水率达60.18%,且土壤水盐分布均表现出中等变异性,含水率变异程度更大。(2)林地、旱作农田和安固里淖干涸湖底0—220cm土壤水盐分布规律基本一致,分别呈振荡型、均匀型和底聚型,而草地的水盐分布存在差异。(3)盐分离子在4种土地利用类型间均具有显著差异(p<0.05),其构成以SO₄^2-为主,K⁺,Mg²⁺和Ca²⁺普遍缺乏。(4)安固里淖干涸湖底土壤剖面平均硝态氮含量高达134.18mg/kg,在林地和旱作农田分布呈表聚型,在安固里淖干涸湖底呈中间少、上下多的特征。草地硝态氮上层土壤累积明显。(5)林田湖草土壤硝态氮均与K⁺     

渭北黄土高原不同立地上刺槐根系分布特征研究

采用土钻法对渭北黄土高原地区的主要造林树种刺槐的根系分布特征进行了调查研究。结果表明 ,不同立地上的刺槐根系分布特征具有明显的差异 ,阳坡立地上的根系密度和生物量均小于阴坡立地 ;不同林龄根系分布在深度上没有明显的差异 ,但是其根系的生物量和根系密度具有明显的差异。不同立地上刺槐的根系消弱系数 (root extinction coefficient)β值之间也存在明显的差异。阴坡立地的β值均在0 .982以上 ,而阳坡立地上的β值则一般小于 0 .982 ,说明阴坡立地上的刺槐根系分布深度要大于阳坡立地。其细根 (Φ <1mm )的分布深度大于较粗根系 (Φ <3mm )的分布深度 ,有利于刺槐对深层土壤中水分、养分的吸收 ,适应干旱环境 ,促进地上部分的正常生长     

河北坝上地区草地坡面尺度土壤容重空间变异特征

以河北坝上地区的典型草地坡面为研究对象,运用传统统计学、地统计学方法,研究坡面尺度不同深度土壤容重的空间变异特征。通过土壤容重与其它土壤性质间的相关分析,探究其空间变异的影响因素。结果表明:该坡面土壤容重的平均值约为1.08 g cm-3,其在空间分布上差异显著,总体为凸坡>偏凸坡>偏凹坡>凹坡。地统计分析得出0～5 cm表层土壤容重呈弱空间自相关性;20～25 cm和40～45 cm这两层土壤容重具有中等空间自相关性;10～15 cm、30～35 cm和50～55 cm这三层土壤容重具有强空间自相关性。地形是影响坝上地区坡面尺度土壤容重空间变异的关键因素;在地形控制影响下,土壤有机质含量对土壤容重的影响最显著,其次是机械组成,植物根系生物量对土壤容重的影响在凸坡较显著。草地坡面土壤容重具有较强的空间变异性,说明小尺度土壤容重空间变异的研究值得关注。     

云雾山不同坡向草地土壤养分的坡面分布特征

结合野外调查和室内分析的方法对云雾山不同坡向草地土壤养分的坡面分布特征进行了研究.结果表明,封育草坡表层(0-15 cm)土壤碳、氮、磷全量远远高于撂荒坡;阳坡表层土壤有机碳和全氮含量随距坡顶距离的延长呈先降后增趋势,而阴坡则随距坡顶距离的增加呈先增后降趋势;全磷在不同坡地的变异性较大.在土壤剖面分布上,3个坡地土壤有机碳、全氮、矿质氮、速效磷和阳离子交换量的含量或值基本随土层的加深而降低,且在大致表现出封育阴坡>封育阳坡>撂荒坡的趋势;pH值则与之相反;速效钾和全磷均呈现出撂荒坡>封育阴坡>封育阳坡.这些结果表明研究区草坡地自然封育后土壤养分状况有所改善,其改善程度以阴坡较大.     

河北坝上地区绿水时空变化及其驱动因素研究

河北坝上半干旱农牧交错带是首都西北重要的生态屏障。绿水在维持坝上半干旱生态系统稳定、保障京津冀地区生态环境安全中发挥着重要作用,但绿水资源的时空分布及其驱动因素还缺乏定量理解。本文基于GLASS蒸散产品,定量分析了2001—2015年河北坝上(康保县、沽源县、尚义县、张北县)县域尺度的绿水时空变化特征,通过线性变化系数、相关系数、贡献率方法评估了绿水变化对气温、降水、净辐射(Rn)、总第一性生产力(GPP)以及土地利用的响应规律,以期为坝上地区"首都水源涵养功能区和生态环境支撑区"建设、水资源高效利用提供科学依据。研究结果表明:1)2001—2015年坝上4县的绿水量总体呈下降趋势,多年平均绿水量为371.11 mm;绿水量季节变化明显,表现为夏季春季秋季冬季。2)绿水量由西北至东南递增,其中沽源县绿水量最大,康保县绿水量最小;研究期间21.2%的区域绿水量呈增加趋势,78.8%的区域呈减少趋势。3)绿水与降水、GPP呈正相关关系,与气温和净辐射呈负相关关系,各影响因子对绿水变化的贡献率排序为GPP气温降水R_n,GPP的贡献率高达51%。4)研究区内各土地利用类型绿水量表现为林地草地耕地建设用地。绿水量变化趋势受土地利用变化影响显著,土地利用更直接地影响绿水的空间分布。     

河北坝上地区土壤风蚀物理化性质初步研究

根据河北坝上地区风蚀耕地近地面风蚀物及相应土壤表层样品的野外采集与室内分析结果，风蚀物含量随高度呈指数函数规律减少。与相应土壤表层相比，风蚀物中细砂级以下颗粒，有机质及养分含量增加。随着输沙养分含量也减少。随着高度增加，粗颗料含量减少而细颗粒、有机质和养分含量增加。因而在输沙量增加时，会有大量的细颗粒和营养物质从土壤中流失。此外，耕作措施通过改变地表状况影响输沙量，进而影响风蚀物理化性质。     

青海共和盆地典型固沙植物根系分布特征

为了解共和地区典型固沙植物的根系分布特征,为该地区人工植被恢复的物种选择提供依据,本文选取当地典型荒漠化防治植物种中间锦鸡儿、柠条锦鸡儿、沙柳、小叶杨、小穗柳和乌柳6种植物,进行根系分布特性研究.采用整株挖掘法获取植物根系样本,使用WinRHIZO Pro 2500a根系分析系统,计算根系生物量密度、根长密度、比根长、根系消弱系数.所研究的6种植物根系主要集中在0 ～ 40 cm深度范围内,根系生物量密度与根长密度沿土层深度波动下降.小穗柳细根比根长显著大于其他植物种,说明其细根根系活性最强,对环境的适应性最好.沙柳与中间锦鸡儿的根系生物量消弱系数显著大于其他植物种,沙柳的根长密度显著大于其他植物有助于增加土壤抗性,具有较强的固土能力.柠条锦鸡儿的生物量密度显著大于其他植物种,获取能量的能力较强.在共和盆地人工植被恢复宜选用适应性较强的小穗柳,或固土能力较强的沙柳与中间锦鸡儿.     

华北土石山区公路边坡常见植物根系地下分布特征

以京承高速公路（三期）边坡常见植物为研究对象,通过全挖法,调查研究华北土石山区公路边坡常见植物根系地下分布特征。结果表明：1）木本植物根系的总根长和总干质量远远大于草本植物;2）在不同土层,随着地下深度的加深,木本植物的根长和根干质量所占比例逐渐降低,而草本植物沙打旺和紫花苜蓿的则逐渐升高,草本植物高羊茅的根系集中分布在垂直坡面的地下10cm范围内;3）植物总根长的比较结果为胡枝子〉刺槐〉紫穗槐,高羊茅〉沙打旺〉紫花苜蓿;木本植物刺槐和紫穗槐以粗根的根长比例最大,胡枝子细根的根长比例最大,草本植物紫花苜蓿和沙打旺粗根的根长比例最大,高羊茅细根的根长比例最大;4）随着地下深度的加深,刺槐、紫穗槐、紫花苜蓿和沙打旺的主根与边坡夹角逐渐变小,最终贴着岩面顺势向下生长,遇到岩面后会改变其生长方向或扎入岩缝生长;5）高羊茅须根与边坡的夹角约为10°,基本为沿着坡面向下生长,胡枝子无明显主根,地下分布深度较浅,以茎干为中心向坡面四周延伸。     

半干旱地区3种植物根系的抗弯力特征

[目的]研究内蒙古中西部3种典型水土保持植物柠条(Caragana korshinskii)、沙棘(Hippophae rhamnoides)、紫花苜蓿(Medicago sativa)的根节点与相邻直根在不同直径下抗弯力和抗弯强度,为植物根系网络固土内在机理的研究提供科学依据。[方法]通过悬臂梁弯曲试验的方法,对3种植物的根节点与相邻直根进行抗弯试验。[结果]在测试根径1~5mm范围内,3种植物根节点和相邻直根的抗弯力与直径均呈幂函数正相关,3种植物根节点和相邻上级直根平均抗弯力的种间大小顺序一致,为柠条紫花苜蓿沙棘。在测试根径2~5mm范围内3种植物根节点的平均抗弯强度均小于各自相邻上级直根的平均抗弯强度,且种间大小顺序为柠条(21.87,24.33 MPa)紫花苜蓿(10.69,17.02 MPa)沙棘(4.81,4.95MPa)。[结论]3种植物中柠条根系抵抗弯曲变形的能力最大。沙棘根节点与其相邻直根抗弯强度差值最小,其各级根系间共同作用抵抗变形的能力最好,有利于根系网中各级根系间的固结,更加有助于根系网发挥其固持土体的作用。     

黄土高原坡耕地小麦根系分布特征研究

小麦是黄土高原陕西区坡耕地上的主要农作物,为了研究小麦根系整个生长期内在坡耕地上随土层和坡度的分布规律,以陕西杨凌农耕地种植的小麦根系为研究对象,在小麦5个生长期,采用挖土块法调查研究了5个坡度的坡耕地上0—20 cm层内冬小麦根系的分布特征。结果表明:（1）小麦根系各生长期的根重密度、根长密度、根径与坡耕地土层深度和坡度变化都有一定的关系。（2）小麦的根重密度在0—5 cm层最大,随土层深度减小。根重密度随生长期逐渐增大,成熟期达到最大值。当坡度为10°时,生物量最大。（3）根长密度在0—5 cm的最大,随土层深度增加而减小;拔节期达到最大值,随后逐渐减小。根长密度随坡度增加而增加,当坡度为15°时达到最大值。（4）小麦平均根径随土层深度增加而逐渐减少,拔节期达到最大值,随生长期逐渐减小。当坡度为10°时,根系平均直径达到最大值。（5）SPSS处理结果显示根重密度、根长密度、根径与土层深度有线性相关的关系。各根系指标与坡度和生长期也有线性回归关系。     

河北坝上地区植被恢复的土壤碳水效应

坝上地区植被恢复影响土壤水分和土壤有机碳含量,从而影响区域水源涵养和土壤固碳能力。为了保证植被恢复的可持续性,确定该地区土壤水分和有机碳对植被的响应对于维护生态系统的稳定具有重要意义。以林地、灌木、农地、草地为研究对象,研究0—200 cm土壤水分和有机碳的垂直分布特征,并确定影响其变化的驱动因素。结果表明:(1)与草地相比,植被恢复导致深层土壤水分亏缺,林地和灌木深层(120—200 cm)土壤水分亏缺效应分别为-0.23±0.08和-0.16±0.05;(2)与草地相比,植被恢复增加固碳效应,且随着土层深度的增加而增加;(3)对照草地的碳水耦合协调度始终显著高于其他植被类型(p＜0.05),且始终属于碳水平衡状态;而林地和灌木浅层土壤(0—60 cm)属于碳水协调状态,但深层(120—200 cm)碳水耦合协调度仅分别为0.54±0.03和0.57±0.04,处于失调状态。(4)土地利用对深层(120—200 cm)土壤有机碳和土壤水分的变化更加重要,而土壤质地是影响整个土壤剖面变化的稳定因素。研究认为该区域植被恢复固碳效应的增加是以深层土壤水分亏缺为代价,碳水失调影响区域生态恢复的可持续性。     

贺兰山油松林根系空间分布特征研究

通过根钻法对贺兰山油松林木细根分布特征进行了研究,结果表明:在40 cm以上土层中,各径级根系均有大量分布,而在40 cm以下土层中根系分布逐渐减少;92.9％的＜2 mm的细根集中分布于0 60 cm土层中,0 10 cm表层中的细根量占30.8％;油松根系具有深根性特征,但粗根集中于40 cm以上土层中,占粗根总量的88.6％;在距油松样木不同距离处的土壤中,油松细根随着距样木距离的加大而不断减少,一般在距样木2.0m的位置,油松细根量减至最低,同时细根根长、表面积、体积及根尖数都在此处降至最低.     

高寒矿区排土场不同坡向植被和土壤特征研究

针对高寒矿区排土场人工植被恢复问题,选取青海江仓矿区南北2个排土场的4个坡面(南坡、北坡、东南坡与东坡)为研究对象,进行了不同坡向立地条件下植被与土壤的调查分析。结果显示:除幼苗高度外,不同坡向植被高度、盖度、地上生物量、生殖枝数量具有显著差异(P<0.05),东南坡与南坡(阳坡)长势较好。土壤全氮、有效磷含量及pH在不同坡向差异不显著(P>0.05),土壤全磷、碱解氮、速效钾、有机质、含水量在不同坡向具有显著差异(P<0.05)。北坡土壤有机质含量比其他3个坡面平均高出127.95 g/kg(P<0.05),土壤含水量在北坡与东坡(阴坡)显著高于南坡与东南坡(P<0.05)。土壤细菌与放线菌数量在东南坡显著高于其他3个坡面(P<0.05)。利用随机森林方法得出,土壤细菌数量、含水量、碱解氮含量、全磷含量、有机质含量及植被高度是影响露天煤矿排土场不同坡向立地条件下植被与土壤特性的主要因子。因此,为减小矿区排土场复绿过程中坡向不同带来的影响,在人工建植初期应加大东坡与北坡(阴坡)的种子播量,适时追施氮肥,并选择加厚无纺布(>50 g/m^...     

河西灌区枸杞根系空间分布特征研究

采用土钻法对河西灌区枸杞的根系分布特征进行了调查。结果表明:枸杞细根根系、粗根根系集中分布在20—40cm土层内;细根和粗根生物量水平分布随着距树干距离的增加呈指数性下降;根据枸杞根系分布特点,枸杞合理的施肥方法应采用沟施或环施,位置距枸杞树干30~90cm,深度30cm左右;结合树木根系消弱系数,从量化的角度对不同树龄枸杞根系分布特征的进一步分析,发现随着距树干距离的增加,3a生、8a生枸杞细根根系消弱系数β值随着水平距离的增加先增大后减小,最大值在距树干60cm处,分别为0.960 3,0.984 0;而枸杞粗根根系的β值随着距树干距离的增大而增大,在距树干90cm处有较大范围的分布,对树木水分和养分的疏导起到了非常重要的作用。细根根系的β值大于粗根根系的β值,说明细根比粗根在垂直方向分布范围深,吸收利用深层土壤水分和养分的能力强,这种分布特征扩大了枸杞的吸收空间,有利于树木吸收深层的水分和养分,促进树木地上部分的生长和发育。     

黄土丘陵沟壑区自然恢复坡面植物根系的分布特征

采用土钻法研究了黄土丘陵沟壑区自然恢复坡面土壤根系的分布特征及土壤养分含量与土壤水分含量对根系分布的影响。结果表明:根系的分布因坡向、侵蚀带、土层深度、植被类型等的不同而异。阳坡根系总生物量高于半阴坡,但差异不显著;沟谷地根系总生物量及≤1mm根系生物量与沟间地各侵蚀带存在显著性差异;随着土层深度的增加,根系生物量减小;不同植被类型及其盖度对根系生物量有很大影响。不同坡向、各侵蚀带、不同土层中各径级根系生物量的总体趋势是≤1mm根系生物量最大,1～2mm次之,2～3mm和>3mm根系生物量较小,且≤1mm根系生物量与2～3mm和>3mm根系生物量间存在显著差异。根系生物量与土壤养分(除全磷)总体为中度正相关,与土壤水分分布不一致。因此,根系分布不仅与植物自身特性有关,还受土壤环境的影响。     

陕北毛乌素沙漠黑沙蒿根系分布特征研究

研究沙生植物根系空间分布特征对制定沙质困难立地植被恢复与重建技术路线,选定适宜树种,提高造林成活率、保存率和效益,都会起到非常重要的作用.采用埋置网状沙袋土芯、分层挖掘、根系分析系统等方法对毛乌素沙地主要优势植物黑沙蒿的根系生长和分布特征进行了测定,结果表明:(1)不同年龄的黑沙蒿根系生物量变化范围及其在各土层中的分布规律各不相同.黑沙蒿根系生物量随着树龄的增加而增加,在一定时期达到最大值,然后逐渐下降并趋于稳定;其根系分布也随年龄的增加向深层土壤延伸,在垂直方向上,根生物量随深度增加呈指数递减.1～5年生黑沙蒿根系生物量主要分布在0-60 cm土层,占总根系生物量百分比分别为99.06%、97.71%、94.31%、93.82%、84.35%.0-20 cm土层根系生物量占根总生物量百分比随着树龄的增加逐渐减小,20-60 cm土层的根系生物量百分比则随着树龄的增大先增大后减少.(2)黑沙蒿根长的变化特征与其根生物量的分布规律较为相似,随着年龄的增加不同土层间根长的变幅增大,但随着土壤深度的增加沙蒿根长呈指数甬数模式递减.(3)1～5年生黑沙蒿比根长在0-200 cm 土层平均比根长随着树龄的增加而减小,1年生黑沙蒿的比根长最大,5年生黑沙蒿用以构建根系的碳投人最多,比根长最小.黑沙蒿用以构建根长的生物量投入效率也随着年龄的增加而减小.同龄黑沙蒿在不同土层的比根长也各不相同,不仅说明了植物对其生存环境具有较高的可塑性,也反映了土壤环境条件存在差异.     

河北坝上地区风电场工程建设中的水土流失防治措施探讨

通过对河北省坝上地区的风力资源优势和生态环境状况进行分析,阐述了风电场工程建设中应注意的生态保护问题,并提出了相应的水土保持防治措施。