黄土丘陵区不同土壤地类人工林土壤物理性状的监测分析

在我国黄土高原丘陵沟壑区,分布着黄绵土、红胶泥土以及土壤与岩石过渡类型——风化岩沫土等土壤类型。研究结果表明,各类树种和配置对以上土壤物理性状均有改良作用,以浅根性沙棘、刺槐和树根穿透力强的侧柏、杨树及其混交配置表现最好,乔灌混交在加速成林的同时能有效减少土壤耗水量。同时发现,造林使风化岩沫土土壤地类孔隙度和0—80cm土层含水量增加,反映了这类土壤植树造林的潜力较大,这在我国水土流失不断加剧的今天是非常有意义的发现。     

黄土丘陵区人工造林对不同土壤类型理化特性的影响

传统的观点认为黄土高原地区除了黄绵土以外,其他两种土壤(红黏土和风化岩沫土)由于营养贫瘠不能维持林木生长发育,不宜进行人工造林。为了拓展黄土丘陵区适宜人工造林的土壤范围,1996-2005年,在陕西省延安市黄土丘陵区开展了土壤类型对人工造林影响的实验研究。结果表明,由于人工植被过度消耗土壤水分,黄绵土土壤地类大面积人工造林可能导致土壤水分短缺以及其它潜在的一系列风险。在红黏土和风化岩沫土土壤地类开展人工造林,单一树种的成活率与黄绵土接近、混交林成活率显著高于黄绵土,这两种土壤类型人工造林对土壤水分影响相对较小。因此,在水分条件适中的沟谷两岸,红黏土和风化岩沫土土壤地类具有开展人工造林的良好条件。     

黄土丘陵区不同树种对土壤适宜性的监测研究

在我国黄土高原丘陵沟壑区,分布着黄绵土、红胶泥土以及土壤与岩石过渡类型——风化岩沫土等土壤类型,由于不同土壤理化性状的巨大差异性,因此对树种的适应性产生较大影响。研究结果表明,红胶泥和风化岩沫土土壤地类主要位于沟谷两岸,地下水供给较为充裕,是浅根性树木生长发育的良好土壤类型;而黄绵土土层深厚,更适宜直根性树木生长发育。     

宁南黄土丘陵区造林技术的研究

在自然环境恶劣，水土流失严重的黄土丘陵区，建造人工林生态系统工程，本身就需要一个复杂的过程。尤其是建造人工林生态系统工程与天然林比较起来的时间周期是十分短暂的。为了短期内形成一个稳定的生态系统，就必须充分吸取和借鉴自然生态系统中生物之间“共能性共生”机制、，减少抗生、竞争等不利因素，使人工林生态系统在最短期间达到稳定与高效能。     

黄土丘陵区不同地类土壤入渗性能研究

采用PVC管在梯田、果园和坝地3种地类取原状土样,土样分表土层、心土层及整体3个层次。将土样带回实验室内采用无压力的供水入渗装置测定土壤的入渗性能。对每个土样的入渗性能进行连续跟踪观测,以土柱底部的稳定出水率为该土层深度的稳渗率。研究结果表明:不同地类土壤的入渗性能存在很大差异,同一地类不同深度土层的入渗性能差异也很显著;原状土的入渗能力要好于扰动土,表层土的入渗结构及入渗能力好于心土层;用原状土进行入渗试验能够更真实地表征土壤的入渗性能,将入渗速率引入测定深度概念,能更精确地表述土壤在垂直尺度上的空间变化和影响因子,对更科学准确地研究土壤入渗、完善土壤入渗理论具有重要的指导价值。     

黄土丘陵区覆盖造林技术试验研究

试验表明,在干旱的黄土丘陵区采用覆盖造林技术,覆盖物选用普通农用塑料薄膜和草类,覆盖塑料薄膜与对照相比,成活率提高幅度分别为2％～17％和17.1％～32％;覆草提高成活率的幅度低于覆膜。试验结果还表明,覆盖不仅能显著促进当年苗木的生长,而且也能促进幼林的生长,其原因主要是提高了林地的土壤水分。     

黄土丘陵区造林技术研究

在半干旱黄土丘陵区,为进一步提高造林成活率、保存率,及增进造林早期苗木生长量,采用径流集存与合理密植,覆盖,吸水剂沾根和施肥等抗旱造林技术,效果显着。     

豫西黄土区造林立地条件类型划分与适地适树研究

正确、合理地划分立地条件类型并选择适宜的树种造林,是营林工作中急需解决的关键技术问题之一。本项研究针对豫西黄土区侵蚀地貌突出、干旱贫瘠的基本特征,在充分汇集本区原有科技资料的基础上,进行了大量、系统的现场调查研究,以土壤水分为主导因子,依地形、土壤条件将豫西黄土区划分为16种立地类型,进而采用刺槐人工林立地指数对其进行了质量评价。在确认其正确、实用的基础上,又进行了各立地类型上大量树种的生长调查分析,从而确定了各立地条件类型适宜的乔、灌木树种及林种,编制了切实可行的豫西黄土区立地条件类型及适生树种表。该表推荐出适宜在本区推广应用的乔木树种22个、灌木种4个、林种4个,建议试验树种10个。     

黄土丘陵区几种退耕还林地土壤固存碳氮效应

探讨了黄土丘陵区退耕10 a和30 a的柠条、刺槐、油松及侧柏林地0～60 cm不同土层有机碳、氮数量和分布的变化特征。结果表明：相比坡耕地,退耕还林10 a后,仅侧柏与油松林地各土层有机碳、氮含量和密度显著提升。退耕还林30 a与10 a相比,各土层有机碳含量增幅表现为侧柏＞油松＞刺槐＞柠条,总体0～60 cm土层碳固存速率分别达到1.06、0.71、0.43、0.36 mgC·hm-2·a-1;氮固存速率以刺槐最高,达到0.051 mgN·hm-2·a-1,其他还林地固存氮速率接近,为0.014～0.026 mgN·hm-2·a-1。30 a还林有机碳的增加主要来自0～20 cm土层,平均贡献达51.9%,而全氮增加除刺槐林地外,主要来自40～60 cm土层,平均贡献达42.5%。各还林地C/N仅在0～20 cm表层均有显著提高,但有机碳与氮均表现出显著的回归相关性。综上,长期退耕还林地能够固存碳氮,且以侧柏林地提升有机碳库较佳,而刺槐林地提升氮库较好。     

土壤水分对黄土丘陵区演替序列种种间竞争的影响

种间竞争是不同物种为争夺资源发生的相互关系,对群落植被演替、恢复有重要意义。同时水分是黄土丘陵区植物生长的限制因素,该区多物种种间水资源竞争研究较少,为此选取该区6种演替序列种,采用种对试验法研究其对土壤水分变化的竞争响应。结果表明:(1)除狗尾草外,其他5种植物的生长指标和土壤水分变化趋势基本一致,地下部分变化程度大于地上部分。不同植物最适水分条件不同。(2)单位竞争能力与总竞争能力相似地反映植物种间竞争状况。狗尾草和白羊草在中高水竞争力均高于同组的猪毛蒿、达乌里胡枝子,低水反之。铁杆蒿随着水分减少,竞争力低于茭蒿。受水分胁迫时,达乌里胡枝子、白羊草的竞争力茭蒿、铁杆蒿猪毛蒿、狗尾草,即演替后期种竞争能力演替中期演替初期,符合演替生态位理论。竞争的不对称随着环境生产力的增加而降低。随着演替中土壤水分的减少,物种耐水分胁迫的能力逐渐增强,从而促使演替的继续。     

陇东黄土高原沟壑区各立地类型水保适生树种的确认

在黄委会西峰水保站关于陇东黄土高原沟壑区立地条件类型划分和拟定的适生树种基础上,针对这里干旱少雨的突出特点,本着乡土树种为主、引进树种为辅的原则,采取自采、自育、自造和以抗旱为中心的造林技术,在西峰水保站南小河沟试验场应用大断面法布设“地树对位”试验区,以相对成活率、相对保存率和相对生长率计算得到的适生值为主要依据,对陇东黄土高原沟壑区8种立地条件类型的适生树种分别进行了确认,共确认乔灌木树种16种。     

黄土丘陵区不同林地土壤水分动态变化

研究黄土丘陵区不同林地的土壤水分变化,对于改善黄土高原生态环境建设有着重要的意义。采用定点监测的方法,对陕西省吴起县不同林地土壤水分动态变化进行了研究。结果表明:不同林地在生长季中土壤蓄水量具有显著差异,其顺序为:沙棘林>河北杨林>油松林>山杏林;林地的土壤蓄水量变化具有明显的季节性,根据生长季内土壤蓄水量的变化,可以将土壤水分变化分为3个时期:土壤水分恢复期、土壤水分消耗期、土壤水分补充期;各林地0-200 cm土层土壤水分变异系数从小到大为:山杏林>河北杨林>沙棘林>油松林;在雨水入渗、蒸发、蒸散的共同作用下山杏林地在0-60 cm土层含水量的变化明显大于其它林地。研究结果揭示了不同林种对土壤水分消耗和补给的影响,为当地造林结构配置和植被恢复与重建工作提供一定参考依据。     

侵蚀环境人工刺槐林土壤水稳性团聚体演变及其养分效应

采用时空互代法,以典型侵蚀环境纸坊沟流域生态恢复过程中不同年限的人工刺槐林为研究对象,选取坡耕地和天然侧柏林为参照,分析了植被恢复过程中土壤水稳性团聚体变化规律及其与土壤养分状况之间的相互关系。结果表明,侵蚀环境下的坡耕地由于人为耕作干扰,土壤水稳性团聚体含量低下,抗蚀性能较差。营造刺槐林前5a土壤水稳性团聚体含量较坡耕地显著快速增加,随后增幅变缓,成对数增长,恢复25a后土壤水稳性团聚体含量已经达到天然侧柏林水平。在植被恢复过程中土壤小粒径的水稳性团聚体逐渐聚集转变形成大粒径的团聚体。相关性分析和回归分析表明,植被恢复过程中〉0．25mm土壤水稳性团聚体与有机碳、全氮、碱解氮、速效钾、容重等相关性达到显著（P〈0．05）或极显著水平（P〈0．01）,与全磷和速效磷相关性较弱。坡耕地退耕营造刺槐林后可以减少人为干扰,增加碳素和氮素供给,提高水稳性团聚体含量,使土壤抗蚀性能提高。     

黄土丘陵区不同植被类型下土壤水分动态

[目的]探讨黄土丘陵区不同植被类型对土壤水环境分异规律的影响。[方法]以陕西省延安市燕沟鸡蛋卯小流域1997年退耕建造的样板坡面为对象,于2009年4—10月对其西坡面,自坡顶向下分布的7种植被类型(苹果园、刺槐林、沙棘灌丛、柠条林、紫穗槐灌丛、荒草地、农地(谷子)),采用土钻法每月中旬监测。[结果]生长季(4—10月)0—200cm深度平均土壤含水量大小呈现:紫穗槐灌丛荒草地农地(谷子)刺槐林柠条林沙棘灌丛苹果园。不同植被类型下土壤水分垂直剖面分布有较大差异,在浅层(0—40cm),恢复时段的紫穗槐灌丛、刺槐林下土壤含水量一般高于荒草地,沙棘灌丛、农地(谷子)、苹果园土壤含水量低于荒草地;在中层(40—120cm),荒草地土壤含水量最高,苹果园含水量最低,乔灌林地居中;在深层(120—400cm),只有紫穗槐灌丛、农地(谷子)土壤含水量高于荒草地,其他乔灌林地、苹果园含水量较低。[结论]延安地区植被恢复的乔灌林土壤含水量以紫穗槐灌丛偏高,柠条林、刺槐林、沙棘灌丛对深层土壤水分消耗较大,不利于土壤水环境及其永续利用。     

宁南黄土丘陵区不同轮作方式农田水分平衡研究

通过定位试验,对宁南黄土丘陵区几种轮作方式的农田水分平衡进行了研究。结果表明:粮豆轮作方式(春豌豆—→春小麦—→春小麦—→糜子)能较好地调节土壤水分,使其轮作周期内的农田水分基本保持平衡状态;苜蓿参与草田轮作是可行的。当苜蓿生长到5至6年时,1m以上土层含水量基本适于耐旱作物种植(如谷子),经过2至3年种植作物后,2m以上土层含水量可得到恢复;春小麦长期连作水分亏缺矛盾不太突出,但会导致土壤肥力减退,病虫害蔓延,杂草滋生,降低生产力。     

黄土丘陵区红豆草和苜蓿植物篱对土壤颗粒组成的影响

以苜蓿、红豆草两种植物篱为研究对象,对黄土丘陵沟壑区坡耕地布设植物篱后不同坡位土壤颗粒含量的变化、土壤分形维数进行研究,分析了植物篱对土壤颗粒组成的影响。结果表明:（1）同坡面相比,中坡及下坡土壤极细沙粒与粗粉粒含量增加,细粉粒与黏粒含量减少,出现相对于上坡的土壤机械组成粗化现象,且下坡粗化程度大于中坡;（2）相对于对照坡面,植物篱坡面各坡位粗化现象均得到缓解,红豆草对土壤颗粒的影响在上坡表现明显,苜蓿的影响在下坡表现明显;（3）坡面土壤分形维数呈现上部 > 中部 > 下部,苜蓿 > 红豆草 > 对照样地;（4）土壤颗粒与土壤分形维数的相关性分析显示,土壤分形维数与极细沙粒、粗粉粒呈极显著（P < 0.01）负相关,与黏粒呈显著（P < 0.05）正相关。     

黄土丘陵区不同土地利用方式下土壤养分及生态化学计量特征

[目的]探究黄土丘陵区土地利用方式变化前后土壤养分及生态化学计量比的变化特征,为该区农业生产以及生态恢复工作提供科学依据。[方法]选取山西省永和县岔口小流域因生态工程的实施而改变土地利用方式的坡改梯地(梯田)、退耕还林地(林地)、地埂核桃园地(园地)3种样地为研究对象,以现有坡耕地为对照,利用时空互代法,比较不同土地利用方式变化前后0—20 cm,20—40 cm土壤C,N,P,K含量以及生态化学计量比的差异。[结果]①流域各种生态恢复措施实施后,土壤C,N元素含量明显增加,梯田、林地、园地0—40 cm土壤有机C含量分别是坡耕地的1.38,2.44和1.09倍,全N含量分别是坡耕地的1.76,2.66,1.68倍。P,K元素增加量不明显,林地相比其他2种土地利用方式对C,N元素的固持更加明显;②通过分析土壤养分化学计量比的关系,发现流域土壤的限制性元素为C,N元素;③流域土壤养分及计量比之间存在着稳定的耦合关系,C-N之间的耦合关系最为显著且在各元素和生态化学计量比稳定方面发挥着重要作用。[结论]流域3种土地利用方式有效地改变了土壤全量养分含量和元素的生态化学计量比,有利于流域的生态保护和植被修复。     

SWAT模型在黄土丘陵区燕沟流域的应用研究

SWAT是基于物理机制的分布式水文模型,能够准确地模拟及预测不同下垫面的径流量。应用SWAT模型对黄土丘陵区燕沟流域2002—2008年逐月径流量进行了模拟。结果表明,模拟率定期和验证期的Nash—Sutticliffe效率系数分别为0.76和0.81,相关系数r2分别为0.79和0.80。模型模拟精度高于评价标准(模拟效率Ens>0.5,r2>0.6),说明SWAT模型适用于黄土丘陵区小流域,模拟效果很好,可以用来监测预报黄土丘陵区的汛情,具有很强的实用性。