固原东部黄土丘陵区降水及退耕林地土壤水分的时空分布特征研究

通过对固原市原州区杨达子沟流域的降水及其退耕林地土壤水分时空分布特征进行分析,结果表明：同时次降雨量、月降雨量均存在显著空间异质性。土壤水资源由于地形、降雨、植被覆盖等的差异性,特别是植被差异性利用,则存在时空异质性。土壤水分在雨季后1屯月在0-150cm形成高值期,150cm以下的土壤恢复缓慢。森林植被差异利用形成了土壤水分剖面不同：沙棘林〉柠条林〉山桃＋山杏林〉乔木林。根据对水资源系统分析,提出了流域水资源开发利用的对策：植被空间合理布局;降雨、土壤水的利用等。     

黄土高原人工植被夏季小气候日动态初步研究

【目的】验证植被恢复与重建后生态环境条件的改善程度。【方法】采用定位观测的方法,以邻近裸露荒坡为对照,对典型退耕区栽植的3种类型人工植被(混交林、灌木林和草地)样地的小气候特征进行了监测,分析气温、大气相对湿度、光照强度和土壤温度、土壤湿度分布状况的日变化动态。【结果】混交林、灌木林和草地的光照强度日均值分别比对照小3.9×104,3.4×104和0.9×104lx,气温日均值分别比对照低1.53,1.32和0.51℃,表土0cm土层最高温与对照相差14.9,16.8和10.7℃;日均大气相对湿度分别比对照增加8.38%,7.34%和2.04%;光照强度、气温及其变幅的大小依次为对照、草地、灌木林、混交林,大气相对湿度及其变幅的大小排序则与之相反,土壤温度、土壤湿度及其变幅大小依次为对照、草地、混交林、灌木林;各植被类型样地内的光照强度、气温、大气相对湿度和土壤温度两两之间均存在一定的相关关系。【结论】各类型人工植被均起到了调节小气候、改善生态环境条件的作用,其中以混交林的遮光、降温、增湿等综合表现较好。     

半干旱黄土区不同植被类型对土壤水分的影响

【目的】通过研究半干旱黄土区不同植被类型下土壤水分状况,旨在为半干旱黄土区今后植被恢复重建以及植被优化配置等方面提供理论依据。【方法】以半干旱黄土区吴起县4个不同乡镇的乔、灌、草共16个典型植被群落为研究对象,通过野外调查与室内分析相结合的方法,对不同植被类型土壤水分状况进行研究。【结果】(1)位于同一研究区,相同坡度、坡向、降雨条件下的荒草地、山桃、小叶杨和柠条林地,土壤水分存在显著差异,且荒草地土壤水分最大,柠条林地最小;(2)不同坡位的沙棘林地土壤水分存在极显著差异,其坡底平台土壤水分最大,中坡位原状坡最小,且沙棘林地土壤水分大致呈"s"型分布;(3)同一研究区内,水平阶上的乔木纯林与乔灌混交林间的土壤水分差异不显著;(4)不同坡向的小叶杨林地土壤水分存在极显著差异,且阴坡土壤水分最大,阳坡最小。【结论】半干旱黄土区不同植被类型间土壤水分差异较大。     

鲁中南山区侵蚀性降雨及典型作物对坡面产流产沙影响研究

为研究降雨量、降雨历时、降雨强度等降雨因素及典型作物对坡面产流产沙的影响，基于K-均值聚类分析法对山东省泰安市东周小流域2014-2020年77次侵蚀性降雨进行分类，并进一步分析不同降雨类型下不同作物产流产沙特征及对各降雨指标的响应.结果表明：(1)研究区侵蚀性降雨可以分为Ⅰ型(小雨量、短历时、大雨强)、Ⅱ型(大雨量、长历时、小雨强)、Ⅲ型(中雨量、中历时、小雨强)3类.各降雨频率为67.53%,3.9%,28.57%,占研究期内总降雨量的44.2%,14.02%,41.78%.(2)各径流小区产流和土壤流失量从大到小依次为大豆、裸地、地瓜、花生，花生和地瓜对径流和泥沙的削减效果相对较好.在Ⅱ型条件下，各小区产流产沙量最大，Ⅲ型次之，Ⅰ型最小；但当Ⅰ型和Ⅲ型雨频率较高时，产流产沙量也较大.(3)对坡面产流产沙影响最大的因素为降雨量，当作物种类不同时，影响次之的因素有所差别.径流对降雨因素的响应程度高于土壤流失量，控制产流发生可在一定程度上有效降低土壤流失量.     

贵州喀斯特地区侵蚀性次降雨产流产沙特征研究

为研究喀斯特地区侵蚀性次降雨与产流产沙特征,选取贵州省关岭县蚂蝗田小流域坡面径流小区监测资料,采用经验频率统计法、快速聚类和判别聚类法、降雨侵蚀力简易计算法进行研究。结果表明：5—9月为侵蚀降雨主要集中月份,占侵蚀降雨总量9808%,占降雨总量4883%,6月是侵蚀降雨最多的月份;喀斯特地区侵蚀性次降雨雨量和雨强标准为1449mm和151mm/h;侵蚀性次降雨划分为A （大雨量、长历时、小雨强、低频率）、B （小雨量、短历时、大雨强、高频率）、C （中雨量、中历时、中雨强、高频率） 3种降雨类型;B类型的产流产沙能力远大于A、C,是喀斯特地区最易产流产沙的降雨类型;次降雨侵蚀力R的计算公式中将PI30替换为PI后,更能反映喀斯特地区侵蚀性次降雨产沙的变化特征。     

不同配置方式林草地对土壤表层含水量的影响

以地处阴山北麓丘陵区化德县七号镇为研究区,选择相互毗邻的、配置方式不同的林草地,在距地表30 cm深处采集土样,并测其含水量.结果表明:(1)草地土壤表层含水量总体高于灌木林地和乔木林地,自然草地高于人工草地和耕地.(2)平地柠条林地土壤表层含水量高于坡梁地,坡梁地上坡位土壤表层含水量不及中、下坡位.(3)柠条灌木林地耐旱性能较好,灌草带状相间是主要配置方式,造林密度以灌木带宽1 m,带间距6～8m宽为宜.(4)不同植被类型生态耗水量不同,耗水量大的植被会吸收利用毗邻耗水量小的植被地块的土壤水分.因此,半干旱区要因地制宜选择适宜的植被类型、科学的配置方式以及合理的管理措施,以减少土壤水分过度消耗,为即将开启的新一轮退耕还林草工程提供科学依据.     

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。     

金塔沙漠人工林植被物种多样性研究

以金塔沙漠不同类型人工林为研究对象,通过采用样方调查法,对金塔沙漠不同类型的人工林植被群落物种组成、多样性特征,以及物种多样性和土壤水分含量相关关系进行了研究。结果表明:1）金塔生态环境脆弱,人工林植被群落物种组成简单,共有植物种26个,分属10科24属,主要以胡杨、沙枣、梭梭、花棒、假苇拂子茅、黑沙蒿、小果白刺、骆驼刺、沙拐枣、柽柳为优势种,反映了沙漠植被的特征。2）金塔沙漠人工林有乔木林和灌木林2种类型,乔木林植被群落类型为胡杨（柽柳、芦苇）×沙枣（花棒、黑沙蒿）群落、胡杨（假苇拂子茅）×沙枣（芦苇）群落,灌木林植被群落类型为柽柳（花花柴）×小果白刺（骆驼刺）群落、梭梭（河西菊）×沙拐枣（芦苇）群落。3）乔木林植物群落物种多样性水平较低,物种组成稀少,其物种丰富度为草本层＞灌木层＞乔木层,乔木层、草本层的Simpson指数均高于灌木层,Pielou均匀度指数、Shannon-wiener指数均比灌木层的小,呈现出乔木层、草本层物种的集中程度较高、均匀度偏低的规律;灌木林植物群落物种多样性水平也较低,物种丰富度为灌木层＞草本层,灌木层的Shannon-wiener指数、Pielou均匀度指数均比草本层的小,Simpson指数比草本层的大,反映出灌木层物种的集中程度偏高、均匀度偏低的规律。     

梵净山不同植被类型下土壤养分的差异

为给梵净山自然保护区生态环境保护、植被可持续性建设与管理提供一定的参考资料和理论依据,通过野外实地调查、采样和室内分析相结合的方法,分析梵净山乔木林、灌木林、草地、竹林4种植被类型下土壤养分含量差异性特征。结果表明:梵净山土壤pH为4.33~5.36,为较强酸性,随土层深度增加,土壤pH逐渐增大;植被对土壤养分具有表聚效应,不同植被覆盖下表层土壤有机质、氮素、磷素含量均高于深层土壤;灌木林各层有机质、氮素、磷素、钾素含量较高于其他植被类型,由于灌木林地种群丰富,潮湿的地表环境条件有利于微生物对有机质的分解。高郁闭度下土壤径流、淋溶损失减少,所以土壤养分元素更易聚集。     

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为给梵净山自然保护区生态环境保护、植被可持续性建设与管理提供一定的参考资料和理论依据,通过野外实地调查、采样和室内分析相结合的方法,分析梵净山乔木林、灌木林、草地、竹林4种植被类型下土壤养分含量差异性特征.结果表明:梵净山土壤pH为4.33～5.36,为较强酸性,随土层深度增加,土壤pH逐渐增大;植被对土壤养分具有表聚效应,不同植被覆盖下表层土壤有机质、氮素、磷素含量均高于深层土壤;灌木林各层有机质、氮素、磷素、钾素含量较高于其他植被类型,由于灌木林地种群丰富,潮湿的地表环境条件有利于微生物对有机质的分解.高郁闭度下土壤径流、淋溶损失减少,所以土壤养分元素更易聚集.     

干旱荒漠区封育沙地土壤水分变化研究

以干旱荒漠区封育沙地为研究对象,对封育沙地植被恢复过程中的土壤水分变化进行了研究。结果表明,随着封育年限的增长,沙地60 cm以下各层的土壤含水量逐渐减少,土壤含水量由25.62~29.84 g.k-g 1减小到18.02~22.82 g.k-g 1,变异系数在37.17%~59.18%;在不同植被类型下,沙地地上部分的生物量越大,土壤含水量则越小,土壤含水量变化在8.53~44.39 g.k-g 1。披针叶黄花草地的土壤含水量(20.82 g.k-g 1)>沙蒿半灌木林地的土壤含水量(17.06 g.k-g 1)>柠条灌木林地的土壤含水量(12.52 g.k-g 1);从恢复方式看,自然恢复植被区的土壤水分含量(20.45~26.52 g.k-g 1)相对较高,而人工植被区的土壤水分含量(8.69~14.14 g.kg-1)相对较低,自然+人工恢复植被区土壤水分含量(13.62~26.93g.k-g 1)介于两者之间。     

黄河故道滩地不同植被的湿度效应分析

以黄河下游河岸带植被为研究对象,对杨树人工林、柽柳灌木林、人工草地及裸露农田进行小气候特征的观测,初步得出以下结论:4种土地覆盖类型小环境中空气相对湿度在16:00前后出现一个"V"形变化后保持相对平稳,绝对湿度值则出现"双峰"变化后保持平稳.各植被类型空气相对湿度由大到小依次是:杨树人工林>柽柳灌木林>人工草地>裸露农田;相对湿度规律为:高度150 cm处<高度80 cm处<高度20 cm.     

小兴安岭低质林林冠对降水截留量的影响

研究了小兴安岭低质林林冠截留与林外总降雨量之间的关系。在观测时段内(2010年6月至8月)共产生降雨32次,总雨量为354.83 mm。其中小雨(10 mm以内)24次,中雨(10～25 mm)5次,大雨(25 mm以上)3次。小雨、中雨、大雨分别占总降雨量的75.00%、15.63%、9.37%。6月份共有5次降雨,总降雨量为22.82mm,林冠截留率为25%;7月份有16次降雨,总降雨量为205.21 mm,林冠截留率为21%;8月份有11次降雨,总降雨量为126.80 mm,林冠截留率为22%。采用3种函数模型拟合林外总降雨量与林冠截留量的关系:对数函数模型和幂函数模型R2值均较小,约为0.6左右,拟合效果不理想,而3次多项式函数模型拟合的非常好,R2达到0.975 5。当降雨量很小时,林冠截留量也很少。随着林外总降雨量的增加,低质林林冠截留量也随之增加。当降雨量超过45 mm时,林冠截留量增加趋势下降,最终达到饱和状态。     

石津灌区冬小麦关键生育期逐时降水的变化特征

【目的】研究气候变化背景下石津灌区冬小麦关键生育期(拔节期、抽穗期、乳熟期)内有效降水过程的变化,为灌区雨水的高效利用、制定科学合理的灌溉制度提供科学依据。【方法】采用灌区内部及周边15个气象站1983-2012年4-6月的逐时降水资料,基于降水历时与降水强度的分类标准,运用Mann-Kendall趋势检验,借助ArcGIS平台的反距离插值(IDW)工具,分析了4类有效降水(短历时小雨、长历时小雨、短历时中雨、长历时中雨)在冬小麦3个生育期内发生时刻的变化规律、逐站逐年的累计降水次数以及总降雨量的时空变化规律。【结果】(1)午后至夜间(14:00-06:00)为4类有效降水的高发时段,其中长历时中雨在拔节期的发生时刻集中在10:00-15:00时段。(2)4类有效降水的累计降水次数以及总降雨量30年的变化趋势一致:1短历时小雨在冬小麦拔节期、抽穗期呈增加趋势,在乳熟期表现出减少趋势;2长历时小雨在拔节期呈增加趋势,抽穗期、乳熟期为减少趋势;3短历时中雨、长历时中雨在1998年以前呈减少趋势,1998年以后短历时中雨在拔节期为减少趋势,其他时期表现为增加趋势,长历时中雨在抽穗期为减少趋势,其他时期则为增加趋势。(3)4类有效降水的累计降水次数以及总降雨量的空间分布一致:拔节期4种类型降水均表现为北多南少;抽穗期不同历时小雨表现为中间少四围多,不同历时中雨则表现为西南多东北少;乳熟期不同历时小雨的空间分布与抽穗期一致,短历时中雨呈北多南少的分布,长历时中雨则呈东多西少的分布格局。【结论】气候变化背景下冬小麦拔节期有效降水的发生次数和降雨量逐渐增加;乳熟期的有效降水次数和降雨量呈减少趋势。     

黄土丘陵沟壑区退耕还林还草工程生态服务价值评估——以安塞县为例

【目的】退耕还林还草工程的生态效益可以由农田生态系统转变为林草生态系统服务价值的增加量来体现。对退耕还林还草工程的生态系统服务价值进行估算,可以为验证退耕还林还草效果、完善退耕还林还草政策提供科学依据。【方法】根据黄土丘陵沟壑区退耕还林还草工程实施前后生态系统特征的变化和生态系统服务的内涵,选取土壤保持、涵养水源、维持营养物质循环、固碳释氧、净化空气、保护生物多样性等指标,运用市场价值法、费用替代法、影子工程法、机会成本法等研究了安塞县退耕还林还草工程生态系统服务功能及价值的时空变化,并对退耕后生态系统中各植被类型的服务价值进行了评估。【结果】实施退耕还林还草工程以来,安塞县退耕还林还草工程的生态系统总服务价值,从退耕前(1998年)的188.37亿元增加到退耕后(2005年)的241.03亿元,增幅达27.95%;在生态系统各项服务功能价值的贡献中,涵养水源价值量最高(77.08%),接近于总价值的3/4,其次是土壤保持价值(11.43%)、维持营养物质循环价值(6.83%)、固碳释氧价值(3.94%)及保护生物多样性价值(0.54%),净化空气价值(0.18%)最低;实施退耕还林还草工程后,各植被类型的总服务价值表现为灌木林>草地>乔木林>经济林;从各植被类型单位面积的系统服务价值量来看,系统服务功能大小依次表现为乔木林>灌木林>草地>经济林>农田。【结论】实例分析表明,退耕还林还草工程的实施,在保护环境、治理水土流失等方面具有显著作用。     

近20 a新疆北疆天然草地植被覆盖度时空变化及其与气象因子的关系

【目的】研究新疆北疆1998～2018年天然草地植被覆盖度时空变化及其与气象因子的关系,为退化草地的生态修复提供技术支持。【方法】基于多年连续的MODIS–NDVI产品数据和气象数据,利用像元二分模型对近20 a新疆北疆天然草地覆盖度进行反演,分析该区域草地植被覆盖度的时空变化及与温度、降水相关性,研究北疆天然草地植被覆盖度与气象因子的关系。【结果】(1)近20 a来,北疆天然草地植被覆盖度总体上呈现为中部和东部较低,北部、西部和南部较高的空间分布趋势。(2)天然草地变化率呈增加趋势的占比为57.51%,天然草地变化率呈降低趋势的占比为42.49%。(3)近20 a来,北疆天然草地植被覆盖度与年均降水量呈正相关的比例为81.27%,呈负相关的比例为18.73%;北疆天然草地植被覆盖度与年均气温呈负相关性所占比例为39.48%,呈正相关的比例为60.52%。【结论】新疆北疆天然草地植被覆盖度与年均降水量的相关性高于年均气温。     

黄河源区土壤水分空间变异及其主控因子

【目的】以黄河源区25 km的ECV土壤水分遥感数据为基础,根据黄河源区土壤覆被类型、植被覆盖指数(NDVI)、地形和气候数据进行分析,分别得出不同季节影响该地区土壤水分分布和空间变异的主要影响因子.【方法】将不同季节的各土地覆被类型的土壤水分和空间变异性进行定量的分析;分别分析不同海拔(4 000 m以下,4 001～5 000 m和5 000 m以上)和坡度(15°以下,15°～30°和30°以上)的土壤水分与空间变异性之,并得出以上不同环境因子区间的土壤含水量和变异情况(CV),最后根据相关性分析和主成分分析得出黄河源区不同季节影响土壤水分分布和空间变异的主要环境因子.【结果】黄河源区土壤水分变异性(CV)都在较低变异的范围内,变异性由高至低依次为林地低覆盖度草地高覆盖度草地中覆盖度草地沙地、戈壁和裸地覆盖地区;暖季土壤含水量高于寒季,而寒季土壤水分空间变异性较强;低海拔地区空间变异性达到了19.6%,强于高海拔地区;坡度较缓地区土壤水分变异性较强.【结论】暖季降水、海拔和气温因子与土壤水分的相关性分别高达0.68、-0.55和0.51,并且降水和海拔因子的累计贡献率达到了68.38%,得出暖季影响土壤水分分布和空间变异的环境因子强弱表现为降水海拔气温NDVI坡度;而寒季的主要影响因子为海拔.     

色季拉山林线典型植被下土壤有机碳及其组分特征

【目的】测定色季拉山林线附近3种典型植被下土壤有机碳（SOC）及其组分含量,并分析其相关性以及与土壤理化性质的关系,探讨色季拉山典型植被类型下土壤有机碳及其组分特征,为该区域森林经营和管理提供参考。【方法】以西藏色季拉山林线3种典型植被类型（草甸、灌丛和乔木林）下0~20 cm土层土壤为研究对象,选择9个取样点采集0~10和10~20 cm土层土壤样品,测定土壤样品有机碳（SOC）及其组分（轻组有机碳（LFOC）、重组有机碳（HFOC）、可溶性有机碳（DOC）、微生物量碳（MBC）、颗粒有机碳（POC）和易氧化有机碳（EOC））的含量,并对土壤有机碳及其组分与土壤理化性质的相关性进行分析。【结果】草甸、灌丛和乔木林3种植被下,土壤SOC、MBC和HFOC含量表现为灌丛>乔木林>草甸,在灌木、乔木林和草甸土壤的0~10 cm土层,其SOC含量分别是96.34,95.85和66.15 g/kg,MBC含量分别为1 540.96,611.02和511.40 mg/kg,HFOC含量分别为61.75,58.65和41.02 g/kg;而在10~20 cm土层,其SOC含量分别为65.76,57.43和30.97 g/kg,MBC含量分别为289.90,184.02和84.15 mg/kg,HFOC含量分别为40.77,31.26和19.57 g/kg,且均以0~10 cm土层高于10~20 cm土层。土壤EOC、POC和LFOC含量表现为乔木林>灌丛>草甸,且均随着土层的加深而降低,在乔木林、灌丛和草甸土壤的0~10 cm土层,EOC含量分别为23.97,21.84和14.26 mg/kg,POC含量分别为30.11,24.94和12.96 g/kg,LFOC含量分别为12.55,1.93和1.21 g/kg;而在10~20 cm土层,EOC含量分别为11.83,10.62和4.68 mg/kg,POC含量分别为9.79,6.29和5.32 g/kg,LFOC含量分别为5.50,0.77和0.43 g/kg。草甸、灌丛和乔木林土壤的有机碳组分中,SOC与EOC、HFOC,EOC与POC和HFOC,以及POC与LFOC之间均呈显著正相关关系（P<0.05）,且在乔木林土壤中,SOC与MBC、土壤含水率呈正相关关系,但其在灌丛林和草甸中相关性不明显。【结论】草甸、灌丛和乔木林土壤的有机碳及其组分之间存在差异性,说明色季拉山林线附近典型植被下土壤的有机碳及其组分受到植被类型的影响,且其分布具有表聚性。     

河南省许昌市清潩河河岸带植被的湿度效应

以河南省许昌市清潩河河岸带植被为研究对象,观测不同植被覆盖下的湿度效应,初步认为,空气中相对湿度在16：00前后出现一个＂V＂型变化后保持相对平稳;绝对湿度值在出现＂双峰＂变化后保持平稳,即在经过2次＂陡升-陡跌＂之后维持一个相对稳定的水平;类型间比较,有林地相对湿度、湿度都比较高,整体趋势是杨树人工林〉石楠灌木林〉人工草地,但与裸露农田的湿度水平相当;各测定层次的湿度一般规律是高度150 cm〈高度80 cm〈高度20 cm;不同层次间湿度差异大小按顺序依次是：杨树人工林〉石楠灌木林〉人工草地;各类型植被覆盖对湿度变化的影响具有动态性和时序性。     

长三角地区马尾松林降雨再分配特征

【目的】为深入研究马尾松林降雨再分配格局,加深对马尾松林水文效应机理的认识,为长三角地区水源涵养林树种的选择以及经营、管理提供理论依据。【方法】对长三角地区冬季、春季、秋季马尾松(Pinus massoniana)林大气降雨量、穿透雨量以及树干径流量进行了定位观测,利用水量平衡方程计算得出林冠截留量。通过相关性分析筛选出影响降雨再分配的主要因子为降雨量和降雨强度,分别分析了降雨量与穿透雨、树干径流、林冠截留之间的关系,降雨强度与3者之间的关系,以及叶面积指数与穿透雨、树干径流之间的关系,建立了降雨量、降雨强度与马尾松林穿透雨量、树干径流量、林冠截留量之间的回归模型。【结果】2012年10月至2013年6月长三角地区马尾松林外降雨累计792.6 mm,研究区以小雨量、低强度的降雨事件为主,马尾松林内累计穿透雨量584 mm,占降雨量比例的73.7%,马尾松林累计树干径流量7.426 mm,占降雨量的0.94%。林冠截留量201.17 mm,占降雨量的25.38%。【结论】马尾松林形成穿透雨的最小雨量为1.18 mm,形成树干径流的最小雨量为4.73 mm。本研究成果为长三角地区马尾松林对降雨再分配功能及影响提供基础数据支撑。