黄土高原南部土壤水分有效性研究

本文采用田间模拟土柱试验方法，利用作物产量－水分关系的数学模型和植物根系吸收土壤水分的数学模型，定量地研究了黄土高原南部土壤水分对植物有效性的动态规律，两种模拟方法得到了相同的结果，即在田间持水量的９５％到５５％的壤湿度范围内，随着土壤湿度的不小，土壤水分对植物的有效性按抛线规律递减，而且下降的速度越来越快 ；同时还简析了不同土壤水分有效性观点存在的原因，以及土壤水分有效性与土壤水分易吸性相一致或     

黄土高原水蚀风蚀复合区人工植被土壤水分状况

采用烘干法及WP4水势仪对黄土高原水蚀风蚀复合区人工林下土壤重量含水量及水势进行测定,从土壤水分数量和能量两方面分析该区土壤水分时空分布和动态变化特征,并且通过实测数据对不同树种土壤水分特征曲线进行拟合,旨在为该区今后植被建设及生态用水提供理论参考。结果表明,各树种在0-300 cm土层土壤含水量随深度增加而逐渐降低,并趋于稳定。0-30 cm土层土壤含水量变化剧烈,30 cm以下土层土壤含水量逐渐降低,并趋于稳定在3.00%~5.00%。土壤水分受降雨量及其分配影响显著,观测期内土壤储水量盈余26.7 mm。土壤水势与土壤含水量变化规律一致,土壤水分特征曲线拟合结果较好。在丰水年,降雨只对浅层土壤水分起到补给作用,深层土壤水分亏缺严重,存在土壤干层。在特殊降水年份对该区土壤水分进行研究具有重要意义。     

黄土高原人工植被小气候生态效应研究

采用定位短期观测的方法,对安塞县退耕后栽植的人工植被（混交林、灌木林和人工草地）的光照、风速、大气温度、大气相对湿度等表征区域小气候特征的项目进行了测定,同时以邻近裸露坡地为对照进行同步观测。结果表明,在夏季高温天气里,不同类型的人工植被均可显著的削弱光照,降低风速,降低局地范围内温度,提高空气相对湿度;草地、灌木林、混交林日均光照强度为对照的78．79％,23．48％,11．36％,日均气温比对照降低o．58℃,1．12℃,1．51℃,日均相对湿度增加1．67％,9．67％,12．1％,遮光降温保湿效应是混交林〉灌木林〉草地;对不同类型植被小气候要素进行回归分析,发现对照气象要素与不同类型人工植被气象要素间存在显著的相关关系,以气温和土温的相关性最好。     

黄土高原沟壑区人工植被类型对土壤水分和碳氮的影响

以黄土高原沟壑区人工建造的典型植被油松、侧柏、刺槐、沙棘、苹果为研究对象，研究分析了不同植被类型对土壤水分含量、土壤碳氮累积等的变化影响。研究表明，旱季刺槐林地表现出了强烈的耗水特征，200cm以下土壤含水量具明显减少趋势。200—300cm处水分含量仅为5．8％～7．1％，而油松林地200cm以下与荒草地含水量基本相一致，土壤水分含量保持在15％左右，侧柏、沙棘、苹果土壤水分利用主要在20-200cm范围内。雨季，天然降雨虽对林地水分含量有所补充，但只表现在0-50cm表层，且各个植被类型间表现不明显；与荒草相比，油松群落土壤有机碳氮提高了9．3％，果园土壤有机碳含量显著降低，而沙棘、侧柏和刺槐群落的土壤有机碳含量虽低于荒草群落，但尚未达到显著水平。     

黄土高原人工植被小气候生态效应研究

采用定位短期观测的方法,对安塞县退耕后栽植的人工植被(混交林、灌木林和人工草地)的光照、风速、大气温度、大气相对湿度等表征区域小气候特征的项目进行了测定,同时以邻近裸露坡地为对照进行同步观测。结果表明,在夏季高温天气里,不同类型的人工植被均可显著的削弱光照,降低风速,降低局地范围内温度,提高空气相对湿度;草地、灌木林、混交林日均光照强度为对照的78.79%,23.48%,11.36%,日均气温比对照降低0.58℃,1.12℃,1.51℃,日均相对湿度增加1.67%,9.67%,12.1%,遮光降温保湿效应是混交林>灌木林>草地;对不同类型植被小气候要素进行回归分析,发现对照气象要素与不同类型人工植被气象要素间存在显著的相关关系,以气温和土温的相关性最好。     

黄土高原西部丘陵区不同降水条件下植被分布与土壤水分关系研究

研究了黄土高原西部丘陵区降水及植被空间分布特征,分析了不同降水条件下人工柠条林、混合灌木林、人工侧柏林、青杄林和人工落叶松林等5种植被类型0~100 cm土壤剖面中土壤水分含量及季节性变化。研究结果表明,0~100 cm的土壤储水量次序为青杄林人工落叶松林侧柏林混合灌木林柠条林。黄土高原西部丘陵区森林草原过渡带降水量无法完全补偿人工侧柏林生长季土壤水分消耗量,该地区选择侧柏进行人工林建设需要注意种植密度。黄土高原西部丘陵区草原地带降水量基本可以补偿人工柠条林生长季土壤水分消耗量,但随着柠条林林龄的增加,可能会出现植被水分亏缺。     

黄土高原丘陵沟壑区不同植被类型土壤水分动态

在黄土丘陵沟壑区选择典型植被油松林（Pinus tabulaeformis）、柠条（Caragana microphylla）、人工草地（Clover）、农田、荒地和裸地,对其土壤水分进行观测分析。得出结论:观测期内林地和草地的土壤储水量最低,农田和灌木的储水量较高。与荒地和裸地相比,灌木的耗水量少,其次是草地、农田,林地最次。灌木和草地的水分补偿程度较高,其次是农田,而林地是负补偿。这些结果为该地区植被恢复中的植被选择提供了科学依据。     

科尔沁沙地人工植被对土壤水分异质性的影响

选择植被状况基本相同而坡位不同的样地 ,坡向和坡度基本相同而植被类型不同的沙丘背风坡 (东南坡 )样线及沙丘上部样地 ,在生长期调查其土壤水分状况 ,探讨植被类型、坡位对沙地土壤水分状况及水分格局的影响。结果表明 :沙丘背风坡 (东南坡 )人工植被土壤水分状况按差巴嘎蒿、杨树、樟子松的次序依次变差。以 0 5m为间隔取样分析表明沿沙丘下部到沙丘上部土壤水分状况有下降趋势。在水平格局上 ,樟子松林地土壤水分状况在0～ 8m ,杨树林地在 0～ 4m ,流动沙地在 0～ 9m的尺度上近似同质 ,随着空间距离的增加 ,异质性加强 ;差巴嘎蒿土壤水分状况在 0～ 4m的范围内异质性较高 ,4m以上近似同质。在垂直格局上 ,流沙在 0～ 60cm ,樟子松在 0～ 80cm ,差巴嘎蒿在 0～ 1 2 0cm的尺度上异质性很强 ,大于该尺度近似同质 ,而杨树林地在 0～ 30 0cm的范围内均有较强的异质性。无论水平格局或垂直格局 ,人工植被的建立增强了沙地土壤水分的异质性     

北京大兴区人工植被恢复过程土壤水分——物理特性变化研究

以北京大兴地区4种人工林为研究对象,分析测定了林地0～100 cm土层土壤水分、土壤机械组成、土壤容重和孔隙等指标。结果表明,随着林分年龄的增长,土壤水分——物理特性得到改善。具体表现为,①土壤含水量增加,土壤水分状况改善程度大小与树种有关。②土壤机械组成中粉沙和黏粒的含量增多,中粗砂含量降低。③土壤容重值减小,土壤总孔隙度增大。     

黄土高原半干旱区植被建设的土壤水分效应及其影响因素

 水分是黄土高原半干旱地区植物生长与植被建设的主要限制因子,植被是影响土壤水分最活跃、最积极的因素。为了给黄土高原半干旱区植被的合理经营和今后植被的科学营造及开展植被建设的水文生态效应研究提供参考,从不同植被类型、生长状况与结构,不同植物的耗水特点及影响因素等方面,概述半干旱地区不同植被对土壤水分影响的研究进展。认为:为保证植被建设的可持续,需适度发展植被生产力,合理选择植物类型。在深入研究不同植物需耗水规律的基础上,加强植被生产力与水分利用的结合研究和从景观配置水平研究植被建设对土壤水分环境的影响。     

黄土高原小流域土壤水分及全氮的垂直变异

为了研究黄土高原土壤中水分及全氮垂直分布及变异情况,对陕北神木县六道沟小流域中苜蓿地、荒草地、农地、柠条地以及油松地5种不同植被类型下0～800 cm土层中土壤含水率和土壤全氮进行了测定和分析。土壤含水率在垂直方向上呈现出干湿交替的层状分布。植被类型影响土壤水分含量的垂直剖面分布;各植被类型下相对高湿层和低湿层出现的深度不同;不同深度土层平均土壤含水率不同。农地及退耕荒草地土壤水分涵养较好,垂直方向上含水率变化较大;人工植被苜蓿、柠条消耗土壤水分较多,土壤含水率变化相对平缓;油松地平均土壤含水率及变化幅度居中。研究区域中,土壤全氮含量水平较低,表层发生陡降后,在20 cm以下土层中仍以很小的变幅降低,变化平缓。柠条地土壤全氮含量高于其他植被类型。     

黄土高原丘陵沟壑区土壤水分变化规律的研究

对黄土高原丘陵沟壑区土壤水分变化规律研究结果表明 ,该区土壤水分随时间变化主要受控于降水量 ,表现为与降水量变化同步。土壤水分垂直分布变化 0～ 30cm土层土壤含水量随深度增加而减少 ,30～ 1 2 0cm土层土壤含水量随深度增加而增加 ,总体变化趋势平缓。裸地和农田土壤水分空间变异范围分别为 3.1 7m和 7.2 5m。     

不同植被盖度下的黄土高原土壤侵蚀特征分析

利用地理信息系统(GIS)技术对黄土高原土壤侵蚀空间数据和植被盖度等级数据进行了空间叠加,研究不同盖度的植被对土壤侵蚀的影响。结果表明:植被盖度等级为1时,黄土高原土壤侵蚀全部为水蚀,占整个土壤侵蚀的100%;植被盖度等级为2时,土壤侵蚀主要以水蚀为主,占整个土壤侵蚀的95.61%;植被盖度等级为3、4、5时,土壤侵蚀仍主要以水蚀为主,分别占整个土壤侵蚀的74.90%、66.68%和58.19%。冻融侵蚀出现在植被盖度等级为4和5时,占整个土壤侵蚀的比例均不大。随着植被盖度的增加水蚀所占比重逐渐减小,而风蚀、水?风混合侵蚀和冻融侵蚀所占比重逐渐加大。植被盖度等级为5时,水蚀、风蚀和水-风混合侵蚀的土壤侵蚀指数均比其他植被盖度等级的土壤侵蚀指数大,分别为657.56、796.68和596.79,土壤侵蚀最严重。黄土高原植被盖度变化对土壤侵蚀状况影响显著。     

黄土丘陵区小流域土壤有效水空间变异及其季节性特征

基于213个样点土壤有效水数据,从流域、坡面和沟道三个尺度分析了黄土丘陵区典型小流域土壤有效水在春、夏、秋三个季节的空间变异特征。结果表明,土壤有效水均呈较强空间变异性,其中沟道土壤有效水均值和空间变异强度(标准差和变异系数)均显著高于坡面,坡面和沟道土壤有效水正态性明显好于流域尺度。不同尺度土壤有效水空间变异程度随均值发生变化,变异系数随均值增加呈指数递减趋势。流域和坡面尺度土壤有效水与坡向呈显著正相关关系且相关系数高于其与坡度和高程,而沟道尺度与各地形因子相关关系均较弱。土壤有效水空间变异呈现明显的季节性特征,秋季土壤有效水均值最高而空间变异性最低,夏季土壤有效水均值最低但变异系数最大。流域尺度夏季土壤有效水与高程相关系数显著高于春秋两季,而坡面尺度则相反。此外,土壤有效水抽样不确定性和估算误差随样点数量增加呈非线性递减变化趋势,当样点数超过20个时,增加样点数量的作用有限。     

水土保持对区域植被演替的影响——以黄土高原地区为例

 在综述已有研究的基础上,结合实地调查,初步分析了水土保持对植被演替影响的主要方式,不同水土保持措施(工程措施、人工恢复植被、水土保持生态自我修复)对植被演替所产生的影响。结果表明,水土保持生态自我修复下的植被演替趋向自然演替过程,而人工恢复植被的影响取决于物种选择与营造方式,不当的物种及纯林营造,往往使植物群落结构单一化,植被正常演替中断或逆向发展。反之,则可促进植被正常演替,缩短植被恢复过程。工程措施对植被演替的影响,可能更多地表现其对植物群落空间分布格局方面。但要全面科学地认识和评价水土保持对区域植被演替的影响,仍需系统的调查研究。     

Changes in soil properties across a chronosequence of vegetation restoration on the Loess Plateau of China

Soil fertility is important for vegetation growth and productivity. The relationship between vegetation and soil fertility is important for both scientific and practical reasons. However, the effects of soil fertility on vegetation development and succession are poorly documented on the Loess Plateau. In this study, we compared soil properties of the Yanhe Watershed in northern Shaanxi across five different land uses (shrubland, farmland, natural grassland, woodland and artificial grassland) and a chronosequence of soils undergoing restoration for 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 and 45 years. We found that revegetation had a positive effect on soil bulk density decrease, total porosity and capillary porosity increase in the surface soil layers but not in the subsurface layer. Additionally, soil organic matter, total nitrogen, available nitrogen and available potassium were greater at shrubland and woodland sites compared with other land uses. Total phosphorus and available phosphorus were greater at farmland sites. Results of the study indicate that revegetation on eroded soil can produce important increases in soil fertility on older plantations and in areas with natural succession.     

基于SHAW模型的黄土高原半干旱区农田土壤水分动态模拟

黄土高原半干旱区土壤蒸发强烈,准确地掌握土壤水分动态对于旱地农业水分管理至关重要。应用基于物理基础的一维水热耦合SHAW（The Simultaneous Heat and Water）模型,模拟了陕西子洲岔巴沟流域1964～1967年土壤水分和土壤蒸发的动态特征,以及神木六道沟流域2006年坡地和梯田土壤水分变化。结果表明,除表层土壤水分模拟结果偏差较大,其他土层模拟值与实测值基本吻合,模拟期土壤水分模拟的相对平均绝对误差（Relatively Mean Absolutely Error,RMAE）为5.2%～11.4%。1964～1967年土壤累积蒸发量模拟值与实测值平均相对偏差为0.8%～6.1%,土壤蒸发的模拟值与实测值较为一致。因此,SHAW模型可以用于黄土高原半干旱区农田土壤水分动态规律研究。     

渭北黄土高原核桃林地的土壤水分特征

 水分是制约黄土高原地区生态环境恢复和经济发展的主要限制因子。研究黄土高原土壤水分变化规律,有着极其重要的科学和实际意义。采用随机设计,实地试验的方法,对渭北黄土高原核桃林下土壤水分状况及其变化规律进行了研究。结果表明:黄土高原核桃林地土壤蒸发量与月均温呈正相关关系。土壤含水量随时间的变化,主要受降水量和土壤蒸发与植被蒸腾耗水的影响。黄土高原核桃生长期的土壤水分季节变化,分为3个阶段:春末夏初土壤水分强烈消耗期(5—6月)、雨季土壤水分补充期(7—10月)和冬春土壤水分缓慢积累期(11月至翌年4月)。土壤含水量的季节性变化,与降水量的季节性变化密切相关。核桃林下的土壤贮水量,以8月份最大,6月份最小;耗水量在7月份最大,4月最小。4—7月处于水分亏损状态,而8—10月随降雨量增加,土壤水分便得到补充。水分调控不仅能不同程度地提高土壤贮水量,而且对水分亏损有一定缓解。各灌水处理下的土壤耗水量均有一定程度增大,而覆膜、覆草和修剪下的土壤耗水量,则有一定程度的降低。综合起来可以看出,覆膜、覆草、中等以上程度修剪、4月和6月分别灌水225kg和225kg等5种处理效果较佳,尤其是覆膜效果最好,不仅显著提高了土壤含水量和降低了土壤耗水量,促进了果实的生长发育,而且成本低廉,易于获得,使用方便。建议在黄土高原经济林丰产栽培中推广作用。     

黄土高塬沟壑区植被自然恢复年限对坡面土壤抗冲性的影响

为评价黄土高塬沟壑区坡面植被自然恢复对土壤抵抗径流侵蚀性能的影响,以农地为对照,通过野外原位冲刷试验研究了不同植被恢复年限（0~28 a）的坡面土壤抗冲性变化及其与土壤性质和根系密度的关系。结果表明,1）土壤各项性质均随恢复年限的增加不断改善,其中土壤容重和崩解速率随恢复年限呈递减的指数函数关系（P<0.01）,而饱和导水率、有机质含量、水稳性团聚体、MWD及各直径根系密度则随年限以线性或指数方式递增（P<0.01）。2）植被恢复3 a的坡面土壤抗冲性较农地增加不显著（P>0.05）,恢复3a后土壤抗冲性显著增加1.98～9.82倍（P<0.05）,且土壤抗冲性与恢复年限呈极显著线性关系（R2=0.98,P<0.01）。3）土壤抗冲性与容重和崩解速率呈显著的负相关关系,与饱和导水率、有机质含量、水稳性团聚体及MWD则呈极显著正相关关系;抗冲性与根系密度的关系可采用Hill曲线模拟,<0.5 mm是提高抗冲性的最有效根系直径。4）土壤抗冲性的提高与土壤性质的改善和根系密度的增加密切相关,土壤容重、团聚体稳定性（MWD）及<0.5 mm根系密度是影响土壤抗冲性的关键因子。     

ERS卫星反演数据在黄土高原近地表土壤水分中的应用研究

将黄土高原地区1992—2000年欧洲遥感卫星(European Remote Sensing Satellites,ERS)风散射计获取的土壤水分指数(Soil Water Index,SWI)与农田实测土壤水分数据进行对比,并分析降雨、植被、土地利用和人工灌溉对反演数据的影响;探讨其在近地表土壤水分时空变化中的应用情况。结果表明,遥感反演的土壤水分数据SWI较好地反映了黄土高原地区土壤水分的时空变化规律,总体上表现出南多北少、东高西低的空间特点和夏秋偏高、春季较低的季节变化趋势;其次,根据SWI转换得到的土壤体积含水量数据Wswi与0~10 cm农田实测土壤水分呈极显著相关,表明该ERS反演土壤水分数据接近表层土壤水分实际情况,可用于估测研究区表层土壤水分含量;在农业集中的平原地区,Wswi与农田表层实测土壤水分相关性较高;而在农业、林业、牧业用地复合交叉地区其相关性较差。研究结果还发现,在相对干旱季节农田实测水分普遍较卫星反演结果高,主要是由于灌溉增加了农田水分含量。这说明在应用卫星遥感数据估算土壤水分时,除了考虑气候、地貌、土壤、植被等自然因素,同时也应充分考虑人为因素的影响。