黄土高原半干旱区植被重建对不同坡位土壤肥力质量的影响

对黄土高原半干旱山地植被重建后不同坡位土壤肥力质量的变化和空间分布特征进行了研究。结果表明:随着人工植被的建立与恢复,有效提高了土壤持水量;不同坡位土壤pH值及全盐含量与荒山相比明显降低,而土壤肥力显著提高,尤其土壤全氮和速效磷含量增加幅度较大;在坡面位置中,上坡位土壤养分含量与下坡位相比普遍要高,而对于荒山则是下坡位的普遍高于上坡位。从坡顶到坡脚表层土壤的全盐含量依次增加,下坡位全盐含量明显高于其它坡位。土壤脲酶活性随着植被重建增加幅度较大,但各坡位间差异不十分明显;表层土壤过氧化氢酶活性对于植被的重建响应不明显,而20-40cm土层的过氧化氢酶活性却显著提高。坡面土壤肥力质量的变化是土地利用方式、植被类型与景观位置分异综合作用的结果,植被恢复和建设对提高该区土壤肥力质量具有重要的作用。     

半干旱区流域土壤养分分布特征及其与地形、植被的关系

以小流域为单元,以典型横断面为代表,初步分析了黄土高原半干旱区中连川小流域坡顶、坡面和坡脚不同部位土壤养分分布特征及其与地形和植被的关系.结果表明,中连川流域土壤养分全量和速效态都匮乏.在开垦利用条件下,0～20 cm土层土壤有机碳、氮、磷、Olsen-P、硝态氮含量在不同坡位的高低顺序:坡面＜坡顶＜坡脚,显示了土壤养分坡脚富集、坡面和坡顶流失的特征.恢复地表植被后,土壤有机碳、氮的含量较相邻的农田显著提高.草本植被群落对土壤养分(0～20 cm)的积累促进作用高于灌木.     

基于M-DEM黄土人工锄耕坡面微地形特征研究

黄土人工锄耕坡面微地形是地表径流和土壤侵蚀过程的重要影响因素。文中在1.0 mm/min雨强的人工模拟降雨试验条件下,采用微地形激光扫描测量方法获取5°人工锄耕坡面微地形相对高程,并进行拟合模型参数验证,进而构建了能反映真实地表情况的高精度M-DEM,并在ArcGIS中对其特征参量进行量化研究。结果表明:黄土人工锄耕坡面微地形起伏较小,整体属于凸形斜坡;虽在某些区域容易形成地表径流,但径流变化比较平缓,不容易形成较大的水流;微地形水系分维能较好地反映复杂微地形特征。论文可为在微地形层面进一步揭示黄土耕作坡面土壤侵蚀机理研究提供数据支持和方法参考。     

黄土丘陵沟壑区陡坡微地形分布研究

水分是黄土丘陵沟壑区植被建设的主要限制因素,而陡坡的水分条件差,导致坡面上水分空间差异的微地形成为陡坡坡面植被恢复的关键因素。利用三维激光扫描全站仪实测陕西省吴起县合家沟流域的地形参数,以Arc GIS 9.2为平台,对切沟、浅沟、缓台、塌陷和陡坎5种微地形在陡坡坡面的分布情况进行了研究。结果表明：陡坡坡面微地形占坡面面积比例介于18%～30%,平均为23.13%;各类微地形占坡面面积比例平均值从大到小依次为切沟8.44%、缓台6.66%、浅沟5.00%、陡坎1.53%、塌陷1.52%;坡面坡向和坡面坡度是影响浅沟、切沟和塌陷占坡面面积比例的主要地形要素,陡坎占坡面面积比例主要受坡面坡度的影响,而坡面坡向与坡面坡度对缓台占坡面面积比例均没有明显的影响;不同坡向陡坡微地形占坡面面积比例大小顺序为：阳坡＞半阳坡＞半阴坡＞阴坡,塌陷、浅沟和切沟占坡面面积比例为阳坡和半阳坡大于半阴坡和阴坡;陡坎、浅沟和切沟占坡面面积比例随着坡度的增大而减小、塌陷占坡面面积比例随着坡度的增大而增大。     

甘肃河西绿洲边缘积沙带所表征的气候环境信息

绿洲边缘积沙带的研究是一个新的科学问题。甘肃河西地区经过半个多世纪的防沙治沙,在绿洲边缘形成了一条积沙带。为了研究积沙带的形成和发育与气候环境因子之间的关系,对河西走廊东端至走廊中西部绿洲边缘的积沙带进行了调查。结果表明：① 年降水量是决定积沙带高度和宽度的关键因子;② 降水量是决定植被盖度的关键因子,降水对天然植被盖度的影响大于对包括人工植被在内的植被总盖度的影响,随着降水增加,背风坡植被盖度增加幅度大于迎风坡;③ 积沙带不同样点之间植被盖度的差异主要是由植株个体大小引起的,亦即降水对植株个体大小的影响大于对植株密度的影响。     

河北坝上不同土地利用方式对土壤风蚀的影响

对河北坝上康保地区天然草地、人工林、农田和退耕地四种土地利用方式的输沙量、风速廓线以及土壤的理化性质进行观测和分析。结果显示:天然草地的地表硬度最大,输沙量最小,表层土壤粗颗粒含量最低;农田地表含水量和硬度最小,输沙量最大,有机质含量最低,表层土壤粗颗粒含量最高;人工林地土壤水分含量较高,输沙量较低,有机质含量较高;退耕还灌木地表层含水量较低,地表硬度和空气动力学粗糙度较大,输沙量大于林地,有机质含量低于林地。表明土壤风蚀受地表含水量、硬度以及空气动力学粗糙度的共同作用影响,三者均不同程度受地表植被的影响,反映了地表植被类型对土壤风蚀的潜在影响。因此,在优先保护原生植被的前提下,重视植被生态恢复建设,着重提高地表植被覆盖度,以改善土壤结构,提高土壤有机质含量,增强土壤抗风蚀能力。     

半干旱黄土丘陵区土壤水分生长季动态分析

土壤水分是半干旱地区植被生长的重要水分来源,尤其是深层土壤水分对黄土高原人工植被恢复起着至关重要的作用,阐明深层土壤水分的季节动态对揭示人类活动影响下的植被与水分的相互作用关系、维持黄土高原植被恢复的可持续性有重要的科学意义。文中基于半干旱黄土丘陵区8种典型植被0-1.8m土壤水分动态监测和0-5m深度土壤水分季节比较,研究发现:1)植被类型对土壤水分及其剖面分布具有显著影响,且不同植被土壤水分季节变化均随深度增加而减弱;2)生长季中不同植被土壤水分都呈现出先减少再增加的变化,不同植被在不同生长阶段中降雨对土壤水分的补充有所不同;3)人工植被深层土壤水分没有显著的季节变化,表明人工植被深层土壤水分已难以受到当季降水补充,维持植被生长的功能可能在逐渐减弱,黄土高原现阶段植被恢复需要平衡维持植被生长与土壤水分可持续利用。     

东祁连山河谷高寒草地植被群落特征及其与土壤性状的关系

为探究东祁连山河谷高寒草地植被群落特征与土壤性状的关系,根据研究区河谷地形地貌及河谷高寒草地分布特征,选取了分布在河谷山地阳坡上部和下部、河谷山地阴坡上部和下部及河谷水平阶地的5类不同植被类型的高寒草地为研究对象。研究草地植被群落和土壤性状特征及相关关系。结果表明:河谷中不同坡向、坡位高寒草地植被群落优势种不同,河谷阳坡高寒草地以嵩草属植物为主,阴坡以蓼属植物为主;阴坡植被总盖度高,阳坡低;河谷阴坡下部草层高度最高,而水平阶地最小;植被群落总科数、总属数和总种数均表现为坡下部高于上部,阴坡高于阳坡;地上生物量依次为:阴坡下部>阳坡上部>阴坡上部>阳坡下部>水平阶地;0~60 cm土层地下生物量依次为:阴坡下部>阳坡下部>阴坡上部>水平阶地>阳坡上部。不同高寒草地土壤性状之间有显著差异(P<0.05)。相关分析表明,土壤含水量、容重、孔隙度和全氮等指标与植被总盖度、地上生物量、总科数、草地平均高度有显著的相关关系。可见,研究区河谷高寒草地植被与土壤之间的影响主要表现为土壤含水量、容重、孔隙度和全氮与植被总盖度、地上生物量、总科数、草地平均高度间的相互作用。     

覆沙坡面微地形变化与侵蚀产沙的响应关系

坡面微地形的发育反映了侵蚀的强度及变化过程。为了定量研究不同覆沙厚度下坡面的微地形变化与侵蚀之间的响应,通过模拟1. 5 mm·min~(-1)雨强下的3场连续降雨试验,结合三维激光扫描仪技术,分析了坡面微地形与土壤侵蚀的空间变化特征,较好地拟合了微地形变幅与侵蚀量之间的关系。结果表明:坡面平均含沙量随着降雨场次的增加而减小。覆沙坡面主要产沙区的长度是黄土坡面的3倍左右,且坡段侵蚀量的峰值多分布在坡面4～6 m的位置,而黄土坡面侵蚀峰值分布在3～4 m的位置。随着降雨场次的增加,黄土坡面微地形因子显著增大(P 0. 05),覆沙坡面微地形因子总体呈增大趋势,但并不显著(P 0. 05)。与黄土坡面和覆沙坡面的侵蚀响应最强烈的微地形因子分别为地表切割深度和地表粗糙度,黄土坡面微地形变幅与侵蚀量的响应关系较强于覆沙坡面,覆沙坡面应寻找其他敏感的指标对方程进行优化。该研究为揭示风水复合侵蚀地区的侵蚀机理提供一定参考。     

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。     

基于高分遥感影像的亚高寒草甸土壤水分含量反演

通过高分卫星遥感影像计算植被供水指数来反演亚高寒草甸土壤水分含量,结合高分辨率遥感影像(GF-2)和中分辨率的遥感影像(Landsat-7)进行土壤水分反演模型建模验证,揭示高分遥感影像结合植被供水指数法在青藏高原东北缘亚高寒草甸草原上的适用性,同时分析研究区土壤水分分布及其影响因素。基于高分二号（GF-2）、Landsat-7影像数据,以甘南藏族自治州当周草原为研究区,利用植被供水指数（VSWI, vegetation supply water index）构建土壤水分反演模型得到研究区土壤水分含量反演图,通过半方差函数及主成分分析法探索研究区土壤水分空间分布及影响因素。结果表明：研究区土壤水分含量分布状态呈现出一定程度的空间变异,体现在整个研究区内以及各个地块之间,土壤水分含量主要介于0.11%~60.44%之间;土壤水分含量与坡度、海拔、坡向、NDVI、地表温度均呈正相关关系,分布主要受NDVI、坡向、坡度、海拔的影响。综上,利用植被供水指数法结合高分遥感影像监测土壤水分含量是可行的,基于GF-2遥感影像所建立的模型拟合度最优,较Landsat-7遥感影像更具优势。     

青海湖芨芨草干草原植被退化对土壤温湿特征的影响

芨芨草(Achnatherum splendens）干草原目前退化严重,但对土壤温湿特征的驱动机理仍不清楚。利用2011年连续观测资料分析环青海湖区域的芨芨草干草原原生植被和典型退化区域的0 cm、5 cm、10 cm、20 cm、40 cm和80 cm土壤温度和5 cm、10 cm、20 cm、40 cm和80 cm土壤容积含水量。结果表明:植被退化直接导致0 cm和5 cm表层土壤温度日极大值显著升高了39.04%和13.91%,温度日极小值显著降低,温度日较差升高;而10 cm以下温度日特征无显著响应。原生植被区0 cm逐日土壤温度在植物生长季（5-9月）极显著降低,非生长季5 cm和10 cm则略高。芨芨草植被改变了土壤年均温度垂向扩散特征。植被退化间接导致土壤5 cm土壤容积含水量升高了35.20%,10 cm无差别,20 cm以下显著降低,同时降低了系统土壤含水量的时间稳定性。特征聚类分析结果表明,芨芨草干草原土壤温湿特征对植被退化的综合响应主要表现在7-8月。     

高寒矮嵩草草甸覆被动态变化对土壤气候的影响分析

文中从季节动态变化出发,探讨了覆被对土壤温、湿度的影响特点。表明:有植被覆盖区,在4月下旬到8月下旬期间的随季节进程中,土壤温度与无植被区相比是逐渐升高的,其温度升高的倾向率达0.2276℃/旬。随植被盖度的加大土壤湿度降低,0-60cm整层土壤湿度以1.2587%/旬的速率递减。植被能滞留大部分太阳辐射,发生植被的蒸散要消耗大量的土壤水分。     

黄土高原西部人工灌木林土壤水分分布规律

利用便携式中子水分测定仪,对黄土高原西部丘陵区不同立地条件、不同灌木类型覆盖下土壤水分含量进行观测研究,同时对人工灌木林土壤水分分布规律进行了初步的探讨。结果表明：阴坡土壤水分储量最高,其次为半阴坡和半阳坡,阳坡最低,坡向因子与土壤水分储量呈显著正相关,坡位因子与土壤水分储量相关性不显著。柠条(Caragana korshinskii)、半日花(Helianthemum songaricum)耗水量较大,沙木蓼(Atraphaxis bracteata）、梭梭(Haloxylon ammodendron)等耗水量居中,荒漠锦鸡儿(Caragana roborovskyi)、甘蒙锦鸡儿(Caragana opulens)、枸杞(Lycium chinense)耗水量较低,在植被恢复过程中,应根据物种抗旱性的不同在不同坡向进行合理的配置。从单株植物对土壤水分水平分布的影响看,随着离树干距离的加大,土壤水分含量越高,但在不同的土层深度土壤水分水平分布特征有差异。     

民勤地区沙面蒸发及影响因素的初步研究

对土壤的水分状况、太阳辐射、气温、空气湿度、风速、植被盖度等因素与沙面蒸发的关系，进行了探讨。     

科尔沁沙地人工固沙植被优化配置模式试验研究

通过对科尔沁沙地7种人工固沙植被配置模式在植物生长季节土壤水分含量、蒸散量和植被盖度的综合分析,优选出可以维持较好的土壤水分状况、形成有效的植被盖度和保障稳定固沙效果的人工固沙植被建立初期的配置模式。结果表明：7种人工固沙配置模式处于人工固沙林定植初级阶段,沙地土壤含水量维持在2.32%～3.41%,基本满足固沙植被水分需求。但在降雨量较低的月份,部分固沙模式土壤含水量表现出较低水平,影响固沙植物的正常生长需求。7种人工固沙植被配置模式蒸散量占同期降雨量94%以上,基本能够维持土壤水量平衡。柠条纯林(525株/hm2)、山竹岩黄芪+沙蒿混交(沙蒿2 800株/hm²、山竹岩黄芪500株/hm²)、山竹岩黄芪（3 300株/hm²)的人工固沙配置模式适合初期建立的固沙工程应用。虽然山竹岩黄芪纯林(3 300株/hm²)固沙模式盖度较高,防风固沙效果好,但由于土壤耗水大,应采取措施,降低其密度。由于小叶杨纯林(1 350株/hm²)的固沙模式土壤耗水较高、植被盖度低,在固沙初级阶段,相对其他6种固沙模式,综合效果较差。     

浑善达克沙地不同植被下的土壤水分状况

浑善达克沙地的中东段阳坡近裸的流动风沙土 0 - 1 0cm土层整个生长季内平均含水量较低、波动也比较大 ,而在 1 0cm以下则基本稳定在 3%左右 ,尤其是深层。丘间低地草本群落下的土壤湿度随深度增加变化较大 ,2 0cm以上土层含量较高 ,40 - 5 0cm土层的含水量最低 ,波动也剧烈 ,90cm以下达裸沙含水量水平。阴坡灌丛下 ,最低土壤含水量出现在 70 -90cm土层 ,深层土壤含水量长期稳定在 1 .5 %左右。这说明植物的生长使根层土壤含水量下降 ,而且不同植物利用水的土层及利用土壤水的量不同。这可能是引起流动风沙土向固定风沙土转变过程中地表植被演替及决定地区顶级群落的主要原因。在干旱半干旱地区 ,植被影响着降水在土层中的分布及地表的蒸散条件 ,使土壤有效水向浅层分配。而降水在土壤不同深度的分配及入渗深度 ,决定着地表植被的生活型 ,从而影响地表植被的演替方向及顶级类型。需水量较大的灌丛在沙丘阴坡能形成稳定的群落 ,是由于沙丘为植物避免干旱胁迫 ,延长在干旱季节的生存时间创造了条件 ,因此 ,沙丘是沙地的重要环境资源 ,尤其是高大沙丘 ,在这类地区的防风固沙中具有重要的作用。