刺槐林地土壤水分与林下植物群落生物量的关系

通过样地调查,对比研究了不同林龄刺槐林地和撂荒地土壤水分年际变化特征及样地生物量特征。结果表明,刺槐林地土壤水分含量及储水量随林龄增长降低,过熟林的剖面含水率接近凋萎湿度;0—140 cm土层生长季土壤水分变异系数遵循过熟林>成熟林>幼龄林>撂荒地的规律,而140—500 cm土层则基本与上述规律相反。成过熟刺槐林下植物群落地上部生物量略高于撂荒地,土壤水分与地上部生物量仅存在微弱的负相关关系。说明刺槐生长虽然消耗了大量土壤储水,但未显著降低林下植物群落的生产力。研究表明,将刺槐作为先锋树种用于黄土高原森林草原区的植被恢复有助于迅速形成植被覆盖,发挥刺槐林的水土保持功能。同时,林下植物群落的健康发育可以保证刺槐衰退后的生态系统持续稳定地发挥其生态功能。

黄土高原不同密度刺槐(Robinia pseudoacia)林地水分生产力与土壤干燥化效应模拟

应用WinEPIC模型模拟研究了1957~2001年期间黄土高原半湿润区长武和半干旱区延安不同密度刺槐(Robinia pseudoacia)林地水分生产力演变规律和深层土壤干燥化效应。结果:(1)长武和延安高密度(6000株/hm2)、中高密度(4500株/hm2)、中低密度(3000株/hm2)和低密度(1500株/hm2)等4种处理刺槐林地逐年生物量模拟值均呈现快速增加、达到最大值后又逐年波动性降低的变化趋势,林地密度越高早期逐年生物量越高,后期逐年生物量差异缩小,两地均以低密度处理逐年生物量平均值和累积生物量模拟值最高;(2)4种密度处理45年生刺槐林地年均耗水量值基本相等,长武和延安分别为603mm和566mm,但生长前期年耗水量明显高于后期,并高于同期年降水量,林地密度越高前期耗水量越高,中期以后各密度处理耗水量基本接近且波动趋势基本一致,林地密度越高干旱胁迫程度越重;(3)模拟生长初期,4种密度处理刺槐林地0~10m土层逐月土壤有效含水量均呈现强烈的波动性降低趋势,长武各密度处理刺槐林地分别在7~23年生、延安分别在7~17年生之后逐月土壤有效含水量均在0~200mm较低水平上随降水量变化而波动..

黄土丘陵沟壑区林地水文生态效应

根据安塞水土保持试验站1993～2002年林地径流小区的降雨产流产沙的定位观测资料及2002年土壤含水量资料,分析了不同树种对坡面尺度降雨产流产沙及土壤水分的影响。结果表明:场降雨径流小区的产流量、产沙量与降雨量具有较好的相关性;多元回归分析表明,场降雨产流量和产沙量与降雨量和最大30min雨强的乘积呈正相关,与植被覆盖度呈负相关,场降雨产沙量回归方程复相关系数为0.253,各处理场降雨产流量回归方程复相关系数的变化范围为0.465～0.723,均达到了极显著的水平(P<0.01)。同时,各树种均具有良好的减流减沙功能,与农地相比,年均产流量和产沙量分别减少4.8%～52.9%和26.8%～86.0%;沙棘纯林及其混交林的减流减沙效益优于油松纯林。同时,沙棘纯林及其各混交林在造林初期就表现出良好的减流减沙效益,随着树龄的增长,其作用更加明显;而油松纯林在造林初期作用不明显,甚至出现产流量和产沙量大于农地的现象,但随着树龄的增长,减流减沙作用逐渐呈现并增大。沙棘纯林及其混交林30cm以下土壤含水量在整个生长季中均呈递减趋势,生长季初(4月份)土壤含水量最高,而生长季末(10月份)降到最低值。2002年沙棘纯林的...

陕北黄土丘陵沟壑区城郊农村土地利用变化定量分析

以典型黄土丘陵沟壑区——延安市赵庄村为例,选取土地利用动态度、土地利用趋势状态指数、土地利用景观指数等指标,对村庄尺度上的土地利用变化进行了定量分析。结果表明,6 a来,研究区土地利用发生了较大的变化,主要以耕地的减少和未利用土地的增加等变化为主;未利用土地、居住及建设用地、林地、灌草地以不同程度增加,其动态度大小依次为43.92%,15.35%,0.33%,0.17%;而耕地、果园、水域则以不同程度减小,动态度大小依次为7.45%,3.79%,0.20%;耕地、果园、水域呈"落势"状态,而未利用土地、居住及建设用地、林地、灌草地呈"涨势",朝着规模增大的趋势发展;斑块数与斑块密度增加,优势度指数与偏离度指数减小,多样性指数、均匀度指数和破碎度指数都有不同程度的增大。

黄土丘陵区次降雨下的山坡道路侵蚀特征分析

黄土丘陵区是水土流失治理的重点区,由于大规模以植被恢复重建的生态建设和以石油资源开发引起的山区道路建设对本地区侵蚀环境和侵蚀动力机制产生了巨大影响,坡面水土流失与道路水土流失对比发生了新变化,在坡面侵蚀得到初步治理的新环境下,水土流失源于道路侵蚀则上升为主要地位。本文分析了2005年7月2日次降雨引起的支道山路(植物路)、干道山路、石油运输道路和农林草地小区、小支沟的径流、泥沙系统监测结果,提出在本次降雨条件下,三类道路的产沙强度分别为:支道山路500 t.km-2、干道山路3163 t.km-2和运油道路13500 t.km-2,而农林草地下垫面的产沙强度则仅为:5.68~184.38 t.km-2,道路产沙强度远大于农林草地的产沙强度,道路产沙量占流域总产沙量的42%。而灌草地侵蚀产沙仅占流域的26.7%。进而提出黄土高原丘陵区水土流失治理应该重点放在道路防蚀的观点,成果有助于社会主义新农村建设。

黄土丘陵沟壑区退耕地自然恢复植被主要物种生态位特征

为了探究加速黄土丘陵沟壑区退耕地植被恢复过程的人工物种干扰措施如物种选择与搭配的科学依据,利用TWINSPAN分类方法对33个自然恢复的退耕地样方进行分类,得出退耕地在40 a内主要经历了5个群落演替阶段,分别为猪毛蒿群落、赖草群落、达乌里胡枝子+长芒草群落、铁杆蒿群落和白羊草群落。以各个群落的综合资源环境梯度为依据,对各群落主要物种生态位特征进行了分析。通过物种的生态位宽度和生态位重叠特征分析,提出了不同演替阶段的合理物种组合。

黄土丘陵区翻白草光合特性的研究

对典型草原云雾山保护区退耕6 a,11 a(放牧8 a)和16 a的3个退耕地和4个封育草地(百里香群落、铁杆蒿群落、大针茅群落和长芒草群落)对照坡耕地表层土壤的水分特征曲线数学模型、持水参数和比水容量进行了测定。结果表明,封育草地的持水和供水性能要大于退耕地和坡耕地,放牧对退耕11 a的持水和供水性能有较大影响。云雾山自然保护区坡地退耕和草地封育后,样地土壤的持水能力大小顺序为封育长芒草群落>大针茅群落>百里香群落>铁杆蒿群落>退耕16 a>退耕6 a>坡耕地>退耕11 a(放牧8 a)。供水能力大小顺序为封育长芒草群落>百里香群落>铁杆蒿群落>大针茅群落>退耕16 a>退耕6 a>退耕11 a(放牧8 a)>坡耕地。这说明土壤持水和供水性能随着退耕年限的增加和封育草地的正向植被演替均逐渐增强的趋势。坡地退耕和草地封育能够通过改善土壤的水分物理性质提高土壤的蓄水持水性能和抗侵蚀能力。

黄土丘陵区农业生态安全评价指标体系初探

以纸坊沟流域为例,构建了黄土丘陵区流域农业生态安全评价指标体系。依据该流域近70 a来的农业生态安全状况,将该流域生态经济系统演变过程划分为4个阶段。从这4个阶段入手分析影响农业生态安全的主要因子,得出了一系列评价指标。结合选取指标的科学性、动态性、实用性等基本原则,参考压力—状态—响应(PSR)模型和多位专家的建议,进一步筛选、分类和确定评价指标,从而建立了一套由生态环境、社会经济、综合功能3大类,20个具体指标构成的适宜于黄土丘陵区的农业生态安全评价指标体系。

陕北水蚀风蚀交错区两种生物结皮对土壤饱和导水率的影响

该文以陕北水蚀风蚀交错区普遍发育的地表和地上两种生物结皮为研究对象,分别以3种非生物结皮(无结皮、物理结皮、去除生物结皮)为对照,使用盘式入渗仪测定其饱和导水率。结果表明:与无结皮土壤相比,两种类型生物结皮均可极显著降低土壤饱和导水率;与去除生物结皮土壤相比,两种类型生物结皮对土壤饱和导水率的降低均不显著;与有物理结皮发育的土壤相比,地表生物结皮对土壤饱和导水率的降低不显著,而地上生物结皮对土壤饱和导水率的降低显著。一方面,两种生物结皮对土壤饱和导水率均有明显降低作用,预示生物结皮在降雨活动中可能会增加径流、降低入渗,阻碍研究区水分亏缺条件下的植被恢复和生态与环境建设。另一方面,与不同的对照相比,生物结皮对土壤饱和导水率的影响截然不同,该结论可在一定程度上解释当前有关生物结皮影响土壤水分入渗方面所存在的分歧。

植被作用下土壤干化的反馈效应及相关问题讨论

黄土高原普遍发生的植被作用下的土壤干化现象,从一个独特角度恰当反映了环境对植被的限制作用。由于人工林草植被不同于天然植被,其负反馈调节机制脆弱,这种植物生长用水与环境供水之间的矛盾表现,使人工林草植被生长滞缓,稳定性下降,甚至导致其衰亡,并对后续深根性植物的生长发育一般起到显著的抑制作用。但是,后续天然植被或者浅根性植物却仍然能够继续良好发育。显然,植被作用下的土壤干化,对追求一定的经济目标来说有其不利性,但对于防止土壤侵蚀并不一定就产生负面影响。需要根据经营目标区别对待人工林草植被的稳定性。人工林草植被的自然化过程研究是有关生态恢复的一个有意义的命题。

黄土丘陵沟壑区退耕地土壤种子库与地上植被的关系

土壤种子库与地上植被的耦合研究对于探索有效的植被恢复方法具有重要意义。通过野外调查和室内试验研究了黄土丘陵沟壑区退耕地土壤种子库与地上植被的关系。结果表明,地上植被的物种数(54种)多于土壤种子库中的物种数(28种),菊科、禾本科和豆科都是它们物种组成的主要植物;土壤种子库和地上植被的丰富度指数、多样性指数、生态优势度与退耕年限的相关性未达到显著水平,只有均匀度指数和退耕年限呈显著正相关关系;土壤种子库和地上植被的相似性比较小,相似性系数(CC)变化范围为0.143~0.414,平均为0.261。黄土丘陵沟壑区退耕地土壤种子库的物种数、丰富度指数和多样性指数均小于地上植被,这从一定程度上说明了该研究区土壤种子库在植被恢复中的潜力还比较小,植被恢复还需要适度的人为干预与调控。

石灰性土壤供氮能力几种化学测定方法的评价研究

以采自于黄土高原差异较大的25个农田耕层石灰性土壤为供试土样,以淋洗和未淋洗土壤起始NO3--N小麦和玉米两季盆栽试验作物累积吸氮量为参比,对8种反映旱地土壤供氮能力的化学方法进行比较研究。结果表明,在一定程度上,可用有密切关系的土壤全氮或有机质,反映有机氮或全氮存在较大差异的土壤供氮能力,但其灵敏性较差。石灰性土壤矿质氮,特别是NO3--N与未淋洗土壤起始NO3--N作物吸氮量之间有较高相关性(r=0.884,P<0.01),而与淋洗土壤起始NO3--N作物吸氮量间相关系数仅为0.472(P<0.05),说明矿质氮可反映土壤当前供氮水平,而不能反映土壤潜在供氮能力;石灰性土壤起始NO3--N对各化学方法与作物吸氮量之间相关性影响较大。酸性高锰酸钾法既可反映土壤潜在供氮能力,也可反映土壤总供氮能力;酸性高锰酸钾法的修订方法,即硫酸—高锰酸钾法提取出的NH4+-N值接近于KCl水浴法提取出的NH4+-N值,该方法在反映土壤总供氮能力方面与酸性高锰酸钾法相当,但在反映土壤潜在供氮能力方面不及酸性高锰酸钾法优越。KCl水浴法在评价石灰性土壤供氮能力方面,与酸性高锰酸钾法的效果基本相同;沸水浸取法和NaHCO3-UV...

黄土高原典型土壤全氮和微生物氮剖面分布特征研究

为阐明黄土高原典型土壤全氮和微生物氮含量随土壤类型、土层和土地利用方式变化规律,研究了从北向南依次分布的干润砂质新成土(神木)、黄土正常新成土(延安)和土垫旱耕人为土(杨陵)等典型土壤的全氮和微生物氮含量的变化特征。结果表明,不同土壤类型、不同土层全氮和微生物氮含量存在显著差异。从南到北,全氮和微生物氮含量显著下降(P<0.05)。对同一土壤类型,全氮和微生物氮含量在0—60 cm随土层深度增加下降很明显,60—120 cm有轻微下降,120 cm以下低而稳定。微生物氮含量随土壤类型的变化趋势与全氮完全相同,其与土壤全氮、有机碳及微生物碳含量均存在极显著正相关关系(P<0.01)。土壤微生物氮与全氮比值变化在0.42%9~.44%之间。虽然土地利用对土壤全氮和C/N比影响不显著,但却显著影响微生物氮含量和微生物氮与全氮的比值;与农田土壤相比,草地土壤微生物氮含量和微生物氮与全氮比值均明显增加。这一结果说明微生物氮含量和微生物氮与全氮比值更能有效、快速地反映土壤质量的变化。

长期施肥对黄土旱塬区土壤—植物系统中氮、磷养分的影响

对1984年建立的长期试验田,分析了2005年小麦产量、养分吸收及土壤养分变化。结果表明,单施磷肥增产25.6%,单施氮肥增产48.1%,其吸氮、磷量也相应增加,但收获指数显著低于对照;氮磷配施增产幅度为101.3%3~02.8%,养分吸收量增加显著,最佳施肥量为N2P2(N 90 kg/hm2、P 56.4 kg/hm2)。施肥明显改变了耕层土壤养分的含量,也影响了养分在土壤剖面的分布。氮磷配施是培肥土壤的有效途径,耕层土壤全磷增加了8.3%~45.2%,速效磷增加54.8%9~17.8%。中等施氮(N 90 kg/hm2)水平下,随着磷的增加,耕层土壤全磷累积和施磷量的关系为y=0.002x-0.112。速效磷含量增加和磷肥用量的关系为y=9.6537Ln(x)-35.371,施肥对60 cm以下磷素影响较小。

黄土高原沟壑区小流域不同地形下土壤性质分布特征

地形条件是影响黄土高原地区土壤性质分布的主要因素,研究不同地形条件下土壤性质的分布是合理评价黄土区土壤质量状况的重要前提。论文研究了黄土高原沟壑区小流域地形条件对土壤性质剖面分布的影响,结果表明土壤硝态氮、速效磷、碱性磷酸酶和蔗糖酶为高度变异的土壤性质;pH值和过氧化氢酶为小变异土壤性质。塬面和沟道土壤pH值和过氧化氢酶活性较低,阳离子交换量较高。土壤有机质、全氮、全磷、速效磷、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性在土壤剖面随土层深度的增加逐渐降低,且均表现为塬面>梯田>坡地>沟道的趋势。不同地形条件下土壤pH值的变化由地形条件引起的土壤过程及硝态氮在土壤中的累积引起;阳离子交换量的变化由成土过程、pH值和有机质的差异引起;土壤有机质及氮、磷养分的差异由与地形条件对应的土地利用方式引起;土壤酶活性的差异则是有机质的差异引起的。