黄土丘陵沟壑区小流域土壤水分空间变异性及其影响因素

为了解不同土地利用方式和地形条件下土壤含水率的数量特征及其变异规律,以黄土高原丘陵沟壑区纸坊沟小流域为研究对象,利用经典统计学方法系统分析了小流域尺度土壤含水率的空间变异性。结果表明:不同土地利用方式下土壤平均含水率之间呈极显著差异,其顺序为:农田>草地>林地>灌木地;土壤含水率在土壤剖面上呈先减小后增大的趋势。地形条件显著影响土壤含水率,其中梯田>沟底>坡地>峁顶;不同坡位土壤含水率的顺序为坡下>坡上>坡中,不同坡向间为阴坡>阳坡。上述土壤含水量的变异程度均为中等。在小流域尺度,土地利用和地形对土壤水分具有显著的交互作用。相关结果可为黄土丘陵沟壑区的土壤水分管理、土地利用结构优化、不同地形条件下的植被布局提供参考。     

淳化黄土—古土壤序列黏土矿物分布特征及古环境意义

黄土-古土壤序列是记录第四纪气候环境变化的良好信息载体之一。以黄土高原南缘陕西省淳化黄土-古土壤序列为研究对象,通过X射线衍射法对黄土-古土壤剖面黏土矿物进行定性与半定量分析,调查不同土层黏土矿物相对含量及伊利石/绿泥石比值(I/C值)的变化规律,并结合伊利石结晶度的变化特征,探讨不同土层黏土矿物特征所对应的气候变化规律,揭示黄土高原南部地区在更新世时期的气候环境演变规律。结果表明:(1)淳化剖面黏土矿物的相对含量、I/C值以及伊利石结晶度IC值在反演古气候方面具有较好的指示性。(2)淳化剖面不同土层的黏土矿物类型基本相同,但其相对含量存在差异。在WL-3~S5阶段,即早更新世至中更新世中期,黏土矿物的组合类型为伊利石-蒙脱石-绿泥石-高岭石-蛭石,其中早更新世至中更新世早期(WL-3~L11阶段),伊利石相对含量相对偏低,气候以温凉为主,而中更新世中期(S10~S5阶段),伊利石相对含量上升,但蒙脱石、绿泥石含量均降低,气候相对温湿;在中更新世晚期(L5~S1阶段),黏土矿物的组合类型改变为伊利石-绿泥石-蛭石-高岭石-蒙脱石,以伊利石和绿泥石为主,气候较为干冷。黏土矿物类型及含量表明淳化地区从早更新世早期到中更新世晚期气候环境总体干冷化,并经历了温凉-温湿-干冷的变化过程。(3)I/C值以及伊利石结晶度IC值从剖面底部到顶部均经历了由小到大再到小的过程,它们与黏土矿物的含量所反映的气候变化规律一致。本研究有助于探索黄土高原南部地区在更新世时期的气候环境变化,为全面了解更新世黄土高原不同地区第四纪气候环境演变提供依据。     

延河流域6种草本植物功能性状变异来源分析

以延河流域中阿尔泰狗娃花、茭蒿、铁杆蒿、白羊草、大针茅、长芒草6种常见草本植物为研究对象,测定植物的10种易于测量且能反映生存策略的功能性状,包括比叶面积(SLA)、叶组织密度(LTD)、比根长(SRL)、根组织密度(RTD)、叶氮含量(LNC)、叶磷含量(LPC)、叶氮磷比(LNP)、根氮含量(RNC)、根磷含量(RPC)、根氮磷比(RNP),结合植物遗传背景和环境数据,研究植物功能性状对环境变化的响应,分析了植物功能性状变异的来源。结果表明:(1)不同气候条件下,除了叶组织密度LTD这一植物性状差异不显著外,其他功能性状均表现出显著差异;菊科的SLA,LNC,LPC,RNC,RNP显著高于禾本科,SRL显著低于禾本科。(2)植物物种和气候变化是性状变异主要来源,对研究的8个性状变异来源的影响程度进行排名,物种年均降雨量年均蒸发量年均温度坡度坡位海拔坡向。(3)不同物种根据自身不同遗传背景和环境耐受性,在环境变化时调节自身性状的表达,以产生相应的生存策略。     

黄土丘陵区生物多样性与生态系统功能响应关系的分析

为探究黄土高原植物群落生物多样性与生态系统功能的关系，本研究以黄土丘陵区不同环境条件下稳定的自然植物群落为对象，采用3个物种多样性指数(Shannon-Wiener指数、Simpson优势度指数、Pielou均匀度指数)和4个功能多样性指数(FRic功能丰富度、FDiv功能趋异指数、FEve功能均匀度和FDis功能离散度),选取地上生物量(Aboveground biomass, AGB)、土壤全氮(Soil total nitrogen, STN)、土壤有机碳(Soil organic carbon, SOC)和土壤全磷(Soil total phosphorus, STP)作为生态系统功能指标，运用冗余分析和全因子回归的方法对影响生态系统功能的因素进行分析。结果表明：Shannon指数、STP随降雨量和气温递增呈现先递增后递减的趋势，FRic呈递减趋势，FDiv, AGB,SOC,STN呈递增趋势(P<0.05);年均降雨量Pa对生态系统功能的贡献值达到21.5%,功能多样性指数(FDiv, FDis, FEve)对生态系统功能的贡献值要高于物种多样性(Shannon指数),...     

黄土丘陵区草地地上生物量及土壤水分养分对微地形变化的响应

[目的]深入了解地形变化对草地生产力及土壤水分养分的影响，为草地生态系统地形复杂地区的生态恢复以及生产力的维持提供参考和依据，对草地生态系统的合理利用与科学管理具有重要意义。[方法]以黄土丘陵区草地生态系统为研究对象，采用单因素方差分析、Duncan多重比较以及Pearson相关分析等方法对6个不同微地形下的草地地上生物量及0—40 cm的土壤有机碳、全氮、全磷含量和0—100 cm的土壤水分含量进行了研究。[结果](1)在阳坡，地上生物量随坡位的降低逐渐减少且呈极显著差异，土壤有机碳和全氮含量都随坡位的降低而减小，土壤全磷含量随坡位的降低呈“V”字形变化；在阴坡，地上生物量随坡位的降低呈现增加的趋势，土壤全磷含量随坡位降低而增大。土壤有机碳、全氮及全磷含量在不同坡向、坡位上均有显著性差异。(2)土壤有机碳、全氮及全磷含量均随土层加深而减小，其中全磷含量变化不明显；6种微地形的平均水分含量均随土层深度的加深而增加，且在大于40 cm土层上，6种微地形的土壤水分含量之间有显著差异。(3)相关性分析表明，0—20 cm土层的全磷与地上生物量呈显著负相关，20—40 cm土层的有机碳与地上生...     

黄河中游河龙区间侵蚀产沙对景观特征的非线性响应

为明确退耕还林（草）工程期间景观特征变化对侵蚀产沙过程的非线性影响机制，以2006—2016年黄河流域河龙区间33个水文站控制子流域为研究对象，采用增强回归树方法分析了河龙区间子流域产沙模数时空差异的景观驱动因子，定量评价了各景观特征与产沙模数的非线性关系。结果表明，林地和耕地面积比例对产沙模数变异贡献最大，分别贡献22.0%和16.9%的变异；林地面积的增加和耕地面积的减少可以减少产沙模数，但当林地面积>15%，耕地面积<20%时，对产沙模数的影响减弱；增加林地和草地的植被覆盖度对水土流失的减缓作用也存在阈值，草地和林地植被覆盖度的阈值分别为0.5和0.3，当超过该阈值后，其对侵蚀产沙过程的减缓作用趋于弱化；适当减少边界密度数量有利于控制流域土壤侵蚀，当边界密度<60 m/100 hm²时，边界密度对产沙模数影响不大，当超过阈值后，产沙模数随着边界密度的增加急剧增大。当边界密度维持在60 m/100 hm²之内时，可以达到适宜的水土流失防治效果。研究结果揭示了河龙区间流域尺度上景观因子对侵蚀产沙过程的阈值效应，可以为黄河流域植被合理恢复提供重要参考。     

施加生物质炭对盐渍土土壤结构和水力特性的影响

以江苏省沿海围垦区盐渍土为研究对象,基于Micro-CT图像扫描技术,分析施加生物质炭后改良盐渍土土壤孔隙度、土壤水分特征曲线以及非饱和导水率等土壤特性的变化,并建立分形模型预测土壤水力性质,以此揭示施用生物质炭对于海涂围垦区盐渍土土壤结构和水力特性的影响。试验设置0、2%、5%(与表层0～20 cm土壤质量比) 3个生物质炭添加水平,重复3次。结果表明:施加5%生物质炭显著降低盐渍土土壤容重,增加土壤总孔隙度和大孔隙度;大于0. 25 mm水稳性团聚体质量分数显著增加,增加土壤孔隙分形维数;提高土壤饱和含水率和饱和导水率;结合Micro-CT图像扫描技术和孔隙分形理论预测改良盐渍土土壤水分特征曲线和非饱和导水率,预测效果精度高,能够用于实际问题的研究。