晋西北黄土丘陵区不同林龄柠条地土壤水分变化特征研究

以山西省五寨县张家坪林场三个林龄的柠条林为研究对象,以撂荒地为对照,分别对其0-600cm土壤剖面的水分含量进行了测定分析。结果表明:(1)在0-600cm土层中,土壤水分含量除10a柠条林与撂荒地间没有明显差异外,其它各林龄柠条林之间均存在显著差异(p0.05),总体表现为,撂荒地10a柠条林20a柠条林35a柠条林;(2)在0-600cm土层中,各林龄柠条林与撂荒地土壤水分含量均表现随着土层深度的增加呈现先减少后增加的趋势,并以200-300cm深度处作为临界低点,在不同林地表现不同的垂直分布特征;(3)不同林龄柠条林地土壤干层分布深度不同,且随着林龄的增大,中度干层的深度及范围也在逐渐增大。因此根据本区域土壤水分变化特点,在进行植被恢复建设过程中,应选择适宜的植物配置模式及营林管理模式,以减少本区域内土壤水分的过度消耗。     

晋西北黄土丘陵区不同植被类型土壤水分分析

选择晋西北半干旱黄土丘陵区典型植被人工油松林、天然灌丛、荒坡草地和农地 ,对其土壤剖面 0 - 9.9m的土壤水分进行了测定与分析。结果显示 ,农地 0 - 9.9m土壤剖面上的土壤水分皆在易效水范围之上。人工油松林、天然灌丛和荒坡草地的土壤湿度低于农地 ,三者对土壤水分的利用深度都超过了 9.9m,并且大部分土层的水分含量在中效水范围内 ,部分在难效 -无效水范围。由此可见 ,天然植被对土壤水的利用与农地相比有显著差异。     

黄土丘陵区多次降雨补充下草灌地土壤水分空间变化规律

利用黄土丘陵区燕沟流域42场模拟降雨下土壤水分观测数据,研究2种坡度的草地、灌木地在不同经营方式(原状地、刈割地、翻耕地)下的土壤水分对模拟降雨的响应。结果表明:(1)在5次降雨补充下,依据土壤水分的标准差和变异系数,0~100 cm土壤水分受土地经营方式影响表现为:原状草灌地土壤水分可划分为活跃层、次活跃层和相对稳定层;刈割地全剖面为相对稳定层,翻耕地可分为活跃层和相对稳定层。(2)单次降雨事件则随降雨量增加,各经营方式下的水分活跃层逐渐变薄或消失,次活跃层变厚,而相对稳定层变薄,整个土壤剖面水分变化趋于一致。(3)对于受高强度降雨补充后的土壤水分变异性分层,建议采用更加灵敏的土壤水分标准差和变异系数判别标准:活跃层,标准差大于1.4%,变异系数大于12%;次活跃层,标准差1.4%~0.9%,变异系数12%~8%;相对稳定层,标准差小于0.9%,变异系数小于8%。(4)坡度越小土壤水分含量越高,坡度对草灌木地、刈割地的影响较翻耕地显著,且对50~100 cm土层水分影响远大于对表层0~50cm的影响。总之,降雨后土壤水分0~100 cm土层不断增加,且剖面土壤水分逐渐一致,土地经营方式、坡度因素对土壤水分变化强度和在不同深度土层中的表现有显著影响。     

晋北黄土丘陵区不同林草措施的蓄水保土和土壤水分效应研究

以设在山西省阳高县的大型径流观测场为依托,以2005-2009年的野外实测数据为依据,研究了晋北黄土丘陵区人工植被与鱼鳞坑配合的蓄水保土及土壤水分效应,并与荒坡、苜蓿地进行了对比。结果表明:在观测的5年内,柠条、沙棘、油松的蓄水保土能力随种植年限延长无明显增加趋势,但鱼鳞坑的蓄水能力和保土能力分别高达84.7%～96.0%和95.2%～99.7%;荒坡和苜蓿(Medicago sativa)第一年和第二年的蓄水保土能力较差,第三年和第四年随植被盖度增加能力急剧增强,第四年蓄水能力分别达82.8%和91.2%,保土能力达97.0%和98.0%;土壤水份分析结果表明:不同小区4～9月土壤水分变异系数为7.0%～19.1%,油松区变异系数最大,其次为沙棘、苜蓿和柠条区,荒坡区和裸坡区变异较小,不同小区土壤水分亏缺率为23.98%～52.66%,亏缺顺序为柠条区>苜蓿区>油松区>沙棘区>荒坡区>裸坡区;林草植被有效地减少了水土流失,亦增加了土壤水分的变异及亏缺程度,应注意林草植被的合理选择和配置。     

陇中黄土丘陵沟壑区不同土地利用下土壤水分变化分析

通过对陇中黄土丘陵区不同土地利用类型下土壤水分的定期观测,用烘干法测定了5种土地利用类型的土壤水分,分析了土壤水分在植被生长季的变化。结果表明:土地利用类型对土壤水分的影响差异极显著(P<0.01),土壤含水量及储水量大小顺序为:荒草地>沙棘林地>农地>草地>油松林地;土地利用类型对土壤剖面水分的影响随土层的加深呈增大趋势,土壤剖面水分的变异系数随土层的加深呈减小趋势,并且其含水量变化存在季节差异。不同土地利用类型下土壤水分消耗量及补充量均有差异;土壤剖面储水量的盈亏状况为:农地没有亏缺,荒草地的亏缺量最小,油松林地在40cm以下土层均亏缺。因此,在该区的生态植被恢复过程中,应优先考虑草本和灌木植物,以利于土壤水环境及其永续利用。     

半干旱黄土丘陵区小流域横断面土壤水分生态特征

在半干旱地区甘肃榆中北部中连川流域取一横断面,根据地形部位与利用条件布设11个测点,用土钻法监测土壤水分剖面分布与动态,测深到5m。各立地条件年内4月到12月土壤水分动态趋势多样。流域横断面的土壤湿度均较低,2～5m平均值一般都小于10％,其中以坡地苜蓿与半阳坡柠条林地最干燥。该地区土壤干燥化层是普遍存在的,不仅存在于人工植被,也存在于天然植被。径流富集叠加可显著改善土壤水分状况,隔坡水平梯田是其重要途径。退耕还草中要考虑各类草地的比例、苜蓿种植的适宜规模及其持续性问题。     

晋西黄土丘陵区植被生态需水研究

以水量平衡关系为理论基础,采用1961-2007年晋西黄土丘陵地区14个气象站的气象资料,在GIS技术支持下估算该地区的植被需水量,分析植被需水量的时空变化以及缺水量。研究结果表明:晋西黄土丘陵地区现有植被适宜需水量为40.759×108m3,最小生态需水量为24.784×108m3,从北到南呈递增趋势;适宜和最小亏缺水量分别为5.581×108m3和0.414×108m3,区域分布是中部最多,南部次之,北部最少;植被生态需水和缺水表现出不同的年变化和月变化趋势和空间分异规律。生态需水量与亏缺水量的计算结果为改善晋西黄土丘陵区生态环境,合理利用水资源和植被资源,提高生态、经济与社会效益提供参考依据。     

宁夏半干旱黄土丘陵区不同土地利用类型土壤贮水量变化分析

气候变化加剧了黄土丘陵区生态建设的严峻性,通过农地、林地、草地等土地利用类型0-20cm、20-100cm和20-180cm土壤贮水量的分析,研究得出：（1）不同土地利用类型土壤贮水量变化趋势相似,与降雨具有极大的相关性,都是在土壤解冻后下降,然后随着雨季的到来逐步升高,或者升高后在降低的趋势,主要以＂V＂型为主进行波...     

晋西黄土区林地坡面土壤水分异质性研究

经过多年观测,研究了晋西黄土区林地坡面土壤水分异质性的变化规律,通过不同数学方法分析土壤水分与环境因子的关联,探讨坡面尺度上的土壤水分空间异质性的影响因子。结果表明,晋西黄土区林地坡面土壤含水量呈现出明显的剖面与时间变化规律;土壤平均含水量在100cm以内,从表层开始随着土层深度的增加而减少,变异系数也相应减小;土壤含水量与前期降雨呈现出显著的线性关系;变异系数在降雨后迅速减小,并随着干旱天数的增加而增加。通过灰色关联与多元回归分析得出在坡面尺度上土壤水分是地形因子、植被因子等多重因子共同作用的结果,对于不同土层土壤水分来说,影响因素所起的作用也不相同。在坡面尺度上气象因子对土壤水分的空间异质性影响不大。     

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.     

黄土丘陵区土壤生物结皮对土壤微生物分布特征的影响

通过对山西省偏关地区4种主要植被类型和撂荒地土壤生物结皮及下层土壤样本微生物的计数,研究不同植被状况下土壤生物结皮覆盖对土壤微生物生态分布特征的影响,探讨土壤生物结皮的生物学作用及影响土壤微生物数量的因子.结果表明:①在所有微生物类群中细菌数量最大,放线菌次之,真菌最少;②不同植被下土壤微生物数量差异显著(P <0.0...     

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。     

长武塬区不同土地利用条件下土壤水分深剖面分布特征比较

通过调查取样的方法对长武塬面不同土地利用条件下(作物地,果园,苜蓿地)土壤水分状况在0～600 cm范围深度内进行对比,结果显示:长武塬区小麦收获期,不同土地利用条件下土壤水分含量总体存在较大差异,其中春玉米地由于上年小麦收获后直到春玉米播种前土地休闲,土壤含水量显著高于其它土地利用方式.其它土地利用条件下土壤平均含水量相对较低,在0～300 cm的范围内含水量分布表现为果园>苜蓿地>小麦地.300 cm以下含水量表现为小麦地>果园>苜蓿地;同时,不同利用条件下土壤水分剖面低湿层的位置深度也不相同,小麦地土壤水分低湿层深度较果园地和多年苜蓿地浅,土壤水分剖面形态与分布特征受利用模式影响显著.     

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.     

宁夏南部黄土丘陵区生态农业模式研究

以宁夏南部半干旱黄土丘陵侵蚀退化区生态系统内部土地资源适宜性评价及合理配置与系统优化研究为核心,探讨了研究地区生态恢复与生态农业体系建设的基本途径。研究将系统土地资源总体划分为4个一级类、10个二级类和10个三级类。根据土地对作物生长限制生态因子的多少和程度,综合评价土地的适宜性,并将其划分为8个顺序等级。遵循人-地制约关系的基本原则,应用系统工程学的理论和方法对系统进行优化设计和建模,并在生产中实施,取得了良好的综合效益。同时就该地区生态恢复与生态农业体系构建,区域化生态环境治理及农业产业化过程的关系进行了探讨。