北方带状植物篱土壤水分物理性质分异特征

为了探究不同带状格局植被土壤水分物理性质的差异,通过选取我国北方12种典型植物篱并对其土壤水分物理性质的主要指标进行对比分析。结果表明:(1)植物篱系统内各部位土壤持水性能、毛管孔隙度、总孔隙度和机械组成差异不显著(p0.05);黑土区和风沙土区植物篱系统内各部位土壤水稳性微团聚体(粒径0.25mm)、小团聚体(粒径0.25~2.00mm)、大团聚体(粒径2.00mm)和团聚体总量差异显著(p0.05),其中微团聚体(粒径0.25mm)、大团聚体(粒径2.00mm)和团聚体总量均为带内最高;风沙土区与黄土区植物篱系统内各部位土壤有机质含量差异不显著(p0.05);黑土区植物篱系统内各部位土壤有机质含量差异显著(p0.05),其中带内是带前的1.48倍,带后的1.42倍、带间的1.72倍。(2)不同植物篱系统整体间土壤持水性能、孔隙度、水稳性团聚体和有机质含量差异显著(p0.01)。土壤最大持水量、毛管持水量、田间持水量、毛管孔隙度和总孔隙度均表现为黄土区植物篱风沙土区植物篱黑土区植物篱;土壤微团聚体、小团聚体、大团聚体和团聚体总量均为黑土区最高,风沙土区最小;有机质含量表现为黑土区植物篱黄土区植物篱风沙土区植物篱。(3)不同植物篱系统整体间土壤机械组成差异显著(p0.01)。粘粒含量为黄土区植物篱黑土区植物篱风沙土区植物篱;粉粒含量为黑土区植物篱黄土区植物篱风沙土区植物篱;砂粒含量为风沙土区植物篱黄土区植物篱黑土区植物篱。(4)对12种植物篱系统整体进行聚类,按土壤类型不同可分为三类,即黄土区植物篱(甘肃定西和宁夏彭阳)、风沙土区植物篱(内蒙赤峰)、黑土区植物篱(黑龙江拜泉)。     

黄土高原样带典型地貌类型坡面土壤水分分布特征及其差异

为掌握黄土高原典型地貌类型丘陵沟壑区和高塬沟壑区的坡面土壤水分分布特征,选取3个典型坡面(长武高塬沟壑区,安塞丘陵沟壑区,神木丘陵沟壑区(风蚀水蚀交错区)),分析3个坡面土壤水分的时空分布和对应环境因素的分布特征,并采用地统计分析比较不同地貌类型坡面土壤水分的差异。根据不同地貌类型区坡面土壤含水量变异系数(CV)平均值的剖面变化,0 ~ 500 cm土壤剖面可以划分为速变层(0 ~ 40 cm)、活跃层(40 ~ 100 cm)、次活跃层(100 ~ 200 cm)和相对稳定层(200 ~ 500 cm);除丘陵沟壑区坡面0 ~ 40 cm和100 ~ 200 cm土层外,其他土层土壤含水量均具有较好的空间结构特征,理论半方差函数模型可对其进行较好的模拟,拟合模型结果一般表层土壤含水量为球状模型,深层土壤含水量为高斯模型;由于地形、土壤和植被等因子空间分布的差异性,高塬沟壑区坡面土壤含水量的空间变化与容重、海拔高度和最大叶面积指数有显著相关关系(P<0.01),而丘陵沟壑区和风蚀水蚀交错区坡面土壤含水量的空间变化分别只与最大叶面积指数和土壤质地有显著相关关系(P<0.05)。黄土高原典型地貌类型区不同土层间土壤含水量差异较大,地统计分析可以很好地表达坡面水分的空间异质性。     

砒砂岩区典型坡面土壤水分空间分布特征

土壤水分是水文循环的重要组成部分,是干旱半干旱地区植被重建和生态环境修复的重要影响因素.探明坡面土壤水分的空间分布特征,对于植被重建具有指导意义.采用经典统计学和地统计学相结合的方式,分析坡面土壤水分的分布规律、变异特征和空间结构.结果表明:1)坡面0～200 cm 土壤平均含水量介于9.93％～13.88％之间,随土...     

黄土高原高塬沟壑区坡面表层土壤水分研究

在黄土高寒区,通过人工控制土壤水分的方法,利用Li-6400便携式光合测定系统对银水牛果和沙棘苗木叶片的气体交换参数因子的光响应进行研究。结果表明,2种灌木的净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率随着光强的增大而增强,而随着光强进一步增大,净光合速率、水分利用效率却出现下降的趋势,蒸腾速率仍继续增大。随着土壤含水量的增加,2种灌木的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度逐渐增大,水分利用效率先上升,在轻度水分胁迫下达到最大值后下降。在相同土壤含水量下,银水牛果光补偿点明显小于沙棘,光饱和点大于沙棘,光能利用率高于沙棘;银水牛果的表观量子效率大于沙棘,在低光强下的光合能力较高。在水分胁迫下,2种灌木相比,沙棘比银水牛果更易受强光胁迫;银水牛果对弱光的利用能力高于沙棘,水分利用效率高于沙棘,耐旱生产力较高。     

黄土丘陵区不同植被土壤水分的分异性特征

为定量研究半干旱黄土丘陵区不同植被深层土壤水分的时空分异性特征,选择晋西北岢岚县为目标研究区域,对撂荒地、柠条林、小叶杨林3种林型4—7月份0—600cm深度剖面土壤水分的时空异质性特征进行了分析。研究结果表明:(1)3种植被4个月份内土壤含水量变化范围在3.34%~17.19%之间。在0—200cm深度土壤含水量变化没有明显规律,在200—600cm深度土层范围内,撂荒地、柠条林土壤含水量分别有升高和轻缓降低趋势,小叶杨林有先轻缓降低再轻缓升高趋势。(2)土壤含水量在4个月份间均存在显著性差异(p0.01),不同月份不同植被类型土壤含水量总体分布差异性也都不同。(3)土壤含水量变异系数值大多集中在0~30%之间,个别土层深度变异系数值超过50%,表明土壤水含量总体上具有结构稳定性,但存在局部较强变异特征。     

黄土高原沟壑区小流域土壤水分空间分布特征

以长武王东沟小流域为研究对象 ,研究了黄土高原沟壑区小流域的土壤水分分布特征。结果表明 :在王东沟小流域内 ,土壤剖面中 0— 2 m的土层经过一个雨季之后 ,土壤水分得到了部分的恢复 ;2 m以下土层 ,由于没有水分补给 ,相对比较干燥。该流域内农地的土壤贮水量高于草地 ,草地高于果园地 ,林地的土壤贮水量最低。而在同一地理位置 ,土壤的水分分布又受坡度、坡向、坡位、植被类型、植被密度和生物量的影响 ,表现出一定的空间变异特性     

黄土高原典型植被枯落物坡面分布及持水特征

选取黄土高原丘陵沟壑区刺槐、柠条、铁杆蒿、白羊草4种典型植被样地,系统研究枯落物蓄积量、持水量和拦蓄量变化情况。结果表明:(1)枯落物地表蓄积量(0.14~0.83kg/m~2)和土壤中混入量(0.18~0.66kg/m~2)均表现为林地灌木林地草地,而土壤中枯落物所占比重(44.1%~73.5%)则表现为草地灌木林地林地;林地(刺槐和柠条)地表枯落物和土壤中枯落物沿坡长均表现为增加—减少交替的周期性变化,草地(白羊草和铁杆蒿)则随坡长的增大而增加。(2)枯落物持水量可表示为浸泡时间的对数函数(R2≥0.89,p0.01);白羊草样地地表枯落物持水量最高,刺槐林地土壤中枯落物持水量最高;土壤中枯落物最大持水量均不同程度地高于地表枯落物(1.9~2.5倍)。(3)土壤中枯落物有效拦蓄量校正系数为0.34~0.48,普遍小于地表枯落物;地表和土壤中枯落物有效拦蓄量分别为2.4~12.5t/hm~2和1.6~5.8t/hm~2,其中林地土壤中枯落物有效拦蓄量低于地表枯落物,而草地则高于地表枯落物。总体而言,刺槐样地枯落物总有效拦蓄量最大(16.4t/hm~2),是其他样地的1.5~4.1倍。研究结果为评价黄土高原典型植被枯落物持水特征、深入理解植被恢复水文效应提供重要依据。     

人工林对黄土高原小流域上下游不同坡面土壤水分的影响

为对比不同生态治理小流域的土壤水分,以人工刺槐小流域杨家沟及其相邻自然恢复小流域董庄沟为研究对象,2016年8月每4天在两流域的对照坡面、样点同时采样、分层测定0~120 cm剖面土壤含水量(SWC),通过经典统计学方法分析各流域不同区段、坡向、坡位、土层的SWC变化,并采用土壤水分流域变差系数指标进行流域对比。结果表明:1)董庄沟SWC上游下游,东坡西坡,坡脚坡腰坡肩,沿剖面向下先短暂降低(0~20 cm)又持续增大(20~120 cm),不同区段、坡向间差异显著(P0.05);2)在林木耗水及蒸发调节影响下,杨家沟SWC下降(P0.05)、土壤水分格局发生变化,下游与东坡土壤较湿润,SWC坡脚显著高于坡腰与坡肩(P0.05)、剖面垂向分布先持续下降(0~100 cm)后转而上升(100~120 cm);3)SWC空间变异性董庄沟(29.19%)杨家沟(23.51%),时间变异性杨家沟(10.99%)董庄沟(8.76%);4)上游、东坡、坡腰与60~120 cm土层是杨家沟土壤水分亏缺的主要区域与层次。研究结果可以作为小流域生态建设植被配置与布局的依据。     

黄土丘陵区柠条种植带状结构对坡面土壤水分的影响

为了探明柠条种植对坡面土壤水分的影响,选择黄土丘陵区等高线带状种植15 a,25 a和35 a柠条(Caragana korshinskii Kom.)坡地,以撂荒草地为对照,分析了不同种植年限、坡位以及灌草部位(柠条带间、带前、带内和带后)下0—100 cm土层水分变化。结果表明:(1)与撂荒草地相比,柠条种植15,25,35 a后,土壤含水量分别降低了7.76%,44.30%,48.42%。不同坡位的土壤含水量表现为坡顶最高,坡中和坡下次之并显著高于坡上。(2)研究区灌草部位土壤含水量在带间、带前和带内无显著差异(p0.05),但均显著高于带后(p0.05)。灌草部位显著差异主要出现在坡上、坡中、坡下。(3)冗余分析(RDA)结果表明:柠条种植年限对坡面尺度土壤含水量影响最大,海拔和坡度次之。变异分割分析(VPA)检测结果显示:年限、海拔、坡度对土壤含水量的解释量分别为4.8%,3.6%,2.3%,各环境因子综合效应的解释量为65.2%。总体来看,黄土丘陵区长时间柠条种植已显著降低了坡面土壤水分含量及其异质性,年限是坡面尺度土壤含水量的主控因素,而柠条带状结构种植也对小尺度土壤水分产生了明显的影响。     

黄土高原六道沟小流域坡面土壤入渗特性的空间变异研究

水蚀风蚀交错带是黄土高原水土流失最为严重的地区,研究其不同地类土壤的入渗特性及其空间变异规律,有助于揭示黄土高原土壤侵蚀过程和生态环境的脆弱性以及流域水文模型精度的提高。本研究选取在水蚀风蚀交错带的强烈侵蚀中心六道沟小流域进行,采用双环定水头入渗法,在六道沟流域内一个长375m的完整天然坡面上网格布点,应用传统统计学方法和地统计学方法对稳定入渗率和前30min累积入渗量等土壤入渗特性重要参数的空间变异结构进行了研究,结果表明:(1)土壤稳定入渗率和前30min累积入渗量的变异系数分别为0.480和0.404,在坡面上的变异程度均呈现中等变异性;(2)两个入渗特性参数的试验半方差函数与理论半方差函数均拟合较好,自相关特征距离分别为126m和226m;块金值均大于0,表明在采样间隔范围内可能存在更小尺度的空间变异,要进一步研究在采样间隔内是否具有更小尺度的空间相关特征,可以增加采样密度来分析。     

黄土区小尺度坡面土壤含水率时空变异性研究

土壤含水率在水平和垂直方向上均具有高度的时空异质性,关于水平方向变异的研究取得了很大进展,而对垂直方向变异的研究较为缺乏。为掌握土壤含水率在剖面上的垂直变异特征,采用经典统计、地统计及分形分析相结合的方法,研究了黄土高原典型坡地剖面土壤含水率的时空变异性。结果表明:不同测定时间下的剖面土壤含水率均服从自然对数正态分布,在空间上均表现为中等变异性,沿土层深度方向的变化趋势均为增长型,且这种变化规律具有时间稳定性;剖面土壤含水率在整个研究区域尺度、微尺度上的半方差函数均可用指数模型进行很好地拟合,均表现出强烈的空间依赖性,并且这种规律几乎不随时间的变化而变化;不同测定时间下剖面土壤含水率在整个研究尺度上均表现出有限的自相似性,在小于2.00 m的间距尺度下具有稳定的自相似性,大于2.00 m间距尺度的自相似性比较微弱,分维数的大小与控制土壤含水率的主要过程有关;不同测定时间下剖面土壤含水率的空间自相关性基本一致,即当滞后距离小于3.20 m时为空间正自相关,大于3.20 m时为负自相关,等于3.20 m时为不相关,而在剖面土壤含水率之间的相关性达到了极显著水平。     

黄土高原地区土壤水分区域动态特征

黄土高原地区土壤水分动态特征:一是土壤墒情恢复时间,由南向北和由东向西逐渐提高,高原北部和西部,接近与农作物生长同步,对提高降雨利用率有利;土壤失墒主要分布在两个时期:第一个时期在9—12月份,日平均失水0.64mm,失水量在平均值以上,为丰水失水期,第二个时期在3—7月份,日平均减少0.5—2.34mm,失水量在年平均值以下,为亏缺失水期。冬季蒸发量较少,地区之间有所不同,南部塬区为微弱蒸发,北部丘陵区为缓慢蒸发,西部地区为基本稳定期。二是剖面水分分布分为速变层、活跃层、次活跃层和相对稳定层四个部分。黄     

黄土高原北部草地土壤水分空间变异研究

土壤水是维系黄土高原恢复生态系统稳定性和可持续性的关键因子。为深入理解黄土高原不同类型草地恢复生态系统土壤水的分布特征,采用经典统计学与地统计学方法,分析了陕北神木六道沟小流域样地尺度长芒草和苜蓿草地0～500 cm剖面土壤水分的空间变异特征。结果表明:两种草地土壤水分随土层深度增加均呈先增大、后减小,而后趋于稳定的变化趋势,具有中等程度变异性。垂直方向上两种草地土壤含水量及空间变异系数均具有显著差异(P 0.001),苜蓿和长芒草地0～500 cm剖面土壤水分变异系数平均值分别为0.19和0.33。总体上,苜蓿导致深层土壤水过度消耗,70cm以下土层土壤含水量明显低于长芒草地,其高耗水特性削弱了垂直方向140 cm以下土层土壤水的空间变异强度。因此,苜蓿植被强化了土壤水在垂直方向上的循环,并导致深层土壤水负平衡,进而使样地尺度土壤水在水平方向的分布趋于均质化。     

黄土高原陡坡土壤侵蚀特性试验研究

通过室内冲刷模拟试验对黄土高原陡坡土壤侵蚀特性进行系列研究.结果表明,陡坡径流平均流速随径流量和坡度的增大呈波动趋势增加.坡面径流平均含沙率,平均输沙率和平均剪切力均随流量的增加波动增加,随坡度的增加而呈抛物线形式变化,临界坡度值出现在21°和24°之间.坡面径流平均输沙率与平均剪切力之间量良好的线性关系.本研究对深入了解陡坡土壤侵蚀机理,合理确定退耕坡度具有重要意义.     

道路边坡土壤水分空间变异性研究

以20世纪50年代修建成昆铁路时形成的路堑边坡为对象,对道路边坡土壤水分在不同坡度、坡长、坡位的空间变异性进行观测研究。结果表明:道路边坡土壤水分随着坡度的增大呈现先增大再减小的变化趋势,在同一坡面不同坡位上的土壤含水量表现为坡下>坡中>坡上。道路边坡土壤水分随着坡长的增长而减小,最短的10m坡长土壤含水量为23.27%,而最长的40m坡长土壤含水量为21.78%,最短坡长比最长坡长的土壤含水量增加了6.84%。     

道路边坡土壤水分空间变异性研究

以上世纪50年代修建成昆铁路时形成的路堑边坡为对象,对道路边坡土壤水分在不同坡度、坡长、坡位的空间变异性进行了观测研究。结果表明：道路边坡土壤水分随着坡度的增大呈现先增大再减小的变化趋势,在同一坡面不同坡位上的土壤含水量表现为坡下〉坡中〉坡上。道路边坡土壤水分随着坡长的增长而减小,最短的10m坡长土壤含水量为23.27%,而最长的40 m坡长土壤含水量为21.78%,最短坡长比最长坡长的土壤含水量增加了6.84%。     

黄土区撂荒地土壤全磷的小尺度空间变异研究

研究黄土高原地区撂荒地土壤全磷的空间变异,可为该地区植被自然恢复措施的持续实施提供理论指导。本文通过2 m×2 m小网格布置了49个采样点,利用经典统计和地统计学方法研究分析了地面以下4个深度土壤全磷的空间异质性规律。结果表明:(1)表层(0~10 cm)全磷含量水平为0.44 g kg-1,显著高于其它3个深度,且土壤全磷在每个深度层均为中等程度变异;(2)土壤全磷含量水平与其方差的正相关关系在土壤表层最显著(P0.05);(3)土壤全磷在0~10 cm和30~40 cm深度范围呈现中等空间依赖性,在10~20 cm与20~30 cm呈现强烈空间依赖性;(4)土壤全磷在各深度的空间分布插值图显示,表层土壤全磷的空间分布与下层差异较大,10~20 cm与20~30 cm土壤全磷的空间分布具有高度的相似性。     

黄土高原植被演替过程中相对土壤酶活性的变化特征

明确土壤相对酶活性在植被恢复过程中的变化特征及影响因素,对客观揭示植被次生演替过程中微生物活性变化特征具有重要意义.利用时空互代法,选取黄土丘陵区植被次生演替过程中农田、草地、灌木、先锋林和顶级群落5个阶段为研究对象,探讨了β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)、纤维二糖水解酶(CBH)、β-木糖苷酶(BX)、N-乙酰-β-D...