黄土丘陵区土壤水分空间分布与环境因子的关系

为揭示黄土丘陵区土壤水分空间分布规律及其与环境因子的关系,在延河流域,运用自然间隔法划分样区和布设样点,通过定位观测和样品采集,采用统计分析和冗余分析(RDA)方法,研究土壤水分空间分布规律及其与环境因子的关系。结果表明:不同样区土壤水分均值以万花山最高,镰刀湾最低,土壤水分由南向北逐渐降低,可将其划分为4大水分梯度即14.64%、12.36%、10.32%和8.76%;除高桥、县南沟和招安镇3个样区的土壤水分随着土层加深呈现增加的趋势,其他样区呈现先增后减的趋势;土壤水分空间分布具有明显的环境梯度特征。流域东南部土壤水分由年均温度主导,西南部由年均降雨主导,北部由年均蒸散主导;年均蒸散和年均降雨是流域土壤水分的主控因子,地形和土地利用对土壤水分的影响在流域尺度上不明显。环境因子的综合作用形成流域土壤水分的空间生态梯度。研究对进一步认识黄土丘陵区土壤水分空间格局及其与环境因子的关系具有重要作用,该结果可为黄土丘陵区水土保持植被规划提供理论依据。     

黄土丘陵区弃耕地恢复过程中土壤与植物恢复特征

采用对比分析以及空间代替时间的方法,根据黄土丘陵区5个恢复年限(0-5、6-10、11-15、16-20和21-25年)弃耕地的调查数据,研究其在植被恢复过程中随着弃耕年限的增加植物群落生物量及其土壤养分的变化特征。结果表明,在5个恢复阶段内黄土丘陵区主要的优势物种依次为赖草(Leymus scalinus)、猪毛蒿(Artemisia scoparia)、达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)、长芒草(Stipa bungeana)、白羊草(Bothriochloa ischaemun)。期间,Simpson多样性指数(D)、Shannon-Wiener多样性指数(H)、Pielou均匀度指数(Jsw)、Margalef丰富度指数(Dma)总体上均呈先增大后减小的趋势,其植被覆盖度呈逐渐增加的趋势,这表明黄土丘陵区的植被生物量在自然和人工恢复方式下可以逐渐增加。随着植被恢复年限的增加,黄土丘陵区地上生物量总体上呈现先减少后增加的趋势。土壤养分含量随土层深度(0-20、20-40、40-60cm)的增加而下降,随植被恢复年限的增加土壤有机质、全N和速效K含量呈先减少后增大的趋势,土壤全P含量呈先增大后减小的趋势。植被恢复过程中,21-25年的土壤有机质和全N含量达到峰值,16-20年的土壤全P含量达到峰值,这表明在植被恢复过程中黄土丘陵区土壤养分含量能够得到一定改善,但改善速度缓慢。     

基于Landsat8 OLI遥感影像的延河流域土壤水分反演研究

在生态环境脆弱、水土流失严重的延河流域,土壤水分的遥感反演对该地区的土壤水分动态监测和生态恢复具有重要的意义。为掌握延河流域的土壤水分变化和分布状况,利用Landsat8 OLI影像数据获取的归一化植被指数（NDVI）和陆地表面温度（Ts）,构建Ts-NDVI特征空间,分析土壤水分空间分布变化。结合野外148个实测土壤水分数据,建立0~20 cm,20~40 cm,40~60 cm,60~80 cm和80~100 cm深度的土壤水分遥感反演回归模型,对比分析了5个深度土壤水分的空间变化特征,利用剩余30个样点数据进行精度验证。结果表明：延河流域微旱和干旱的分布范围广且多分布于西北地区,各地表覆盖类型的TVDI总体趋势为：低覆盖度 > 中覆盖度 > 高覆盖度。各土层深度的实测的土壤水分与TVDI的反演值具有较好的负相关性,其中20~40 cm土层的土壤水分与TVDI反演值的相关性较强,表明TVDI指数法适用于延河流域土壤水分反演。TVDI能更稳定反映和指示20~40 cm土层的土壤水分状况,但对于提取更深土层深度的土壤水分信息不能满足精度要求。     

黄土丘陵区微地形条件下草本群落特征与土壤水分及养分关系分析

以黄土丘陵区纸坊沟流域为研究区,通过对典型断面固定样地草本群落特征、土壤水分和养分的调查和测定,研究了微地形尺度典型断面草本群落特征与土壤水分、养分的关系。结果表明：群落地上生物量及物种多样性等生物学特征指标在不同坡向的大小顺序基本为：阴坡>阳坡和半阴半阳坡,在不同坡位的大小顺序基本为：坡下部>坡中、上部,这与土壤养分和土壤水分在阴坡含量较高并且在坡底富集的现象相关。相关分析表明：土壤各养分指标与群落生物学特征之间有关系,相比较而言土壤含水量与群落各生物学特征指标相关性更好,说明土壤水分是限制植物生长的关键限制性因子。