黄土高原森林植被水土保持机理研究

土壤侵蚀是造成环境退化的一个主要因素。长期以来因不合理的利用自然资源 ,日积月累的结果使得植被生存的环境受到极大的破坏 ,导致植被衰退 ,引发了严重的水土流失 ;水土流失的不断加剧 ,破坏了土地的生产力 ,土壤肥力降低 ,土壤蓄水能力减弱 ,植被生存的环境进一步恶化 ,如此以往使生态环境陷入恶性循环状态。黄土高原严重的水土流失与该区植被覆被率低有密切的关系。据“七五”统计 ,主要水土流失区现有森林面积约 2 5× 1 0 6ｈｍ2 ,其中人工林占 40 %左右 ,有林地森林覆盖率仅为 9 3% ,而且能发挥水土保持功能的森林覆被率仅为 7 0 % ,这些覆被率高的地区 ,地处六盘山、乔山、黄龙山等地 ,该区域人口密度较低 ,人为活动轻微 ,水土流失小 ;在黄土高原水土流失严重的地区 ,森林覆被率更低 ,仅 5 9% ,即使发挥水土保持功能 ,在宏观范围内仍然难以体现出保持水土的效益 (中共陕西省委研究室等 ,1 999;吴钦孝等 ,1 998)。森林植被有强大的水土保持功能 ,体现在下列几个方面 :植被冠层及地被物的截留作用 ,使大气降水的损失量较大 ,减小了产生径流的净雨量 ;地被物层对汇流的延长作用 ...

黄土高原半干旱区退化灌草植被的恢复与重建

针对黄土高原半干旱区灌草植被退化严重的关键问题 ,进行了长期的定位研究 ,提出了灌草植被封育、改良、立体配置等快速恢复与重建的技术体系。试验结果表明 :主要草地群落本氏针茅、百里香适宜封育期为 3～ 5a ,产草量可提高 5 1～ 7 5倍。大针茅适宜封育期为 5a ,产草量可提高 1 5～ 5 0倍 ;改良草地最佳组合荒山穴播为本氏针茅 +杂类草、达乌里胡枝子 +本氏针茅群落 ,产草量提高 6 1～ 6 4倍。撂荒地开沟种植为本氏针茅 +冷蒿、本氏针茅 +红豆草、本氏针茅 +达乌里胡枝子群落 ,产草量提高 4 6～ 4 8倍。荒山隔带耕翻种植为芨芨草、本氏针茅 +紫花苜蓿、本氏针茅 +老芒麦、达乌里胡枝子 +本氏针茅群落 ,产草量提高4 5～ 6 5倍 ;灌草立体配置结合工程整地措施 ,建立了以柠条 +芨芨草、沙棘 +草木樨和山桃 +芨芨草为主的集流灌草配置模式 ,现已形成可更新的稳定的灌草群落类型。该体系的组装配套与试验、示范、推广为黄土高原农牧交错区灌草植被的快速恢复提供了重要的科学依据。

延安黄土丘陵沟壑区山坡防蚀道路技术体系及指标

陕北黄土丘陵沟壑区 ,生态环境脆弱 ,水土流失严重 ,作为环境脆弱带的山坡生产型道路 ,对加剧土壤侵蚀起着重要的作用 ,属等外路。人们并不很重视的山坡生产型道路却与农村生产运输、经济交流密切相关 ,其建设与维护具有重要意义。通过对延安黄土丘陵沟壑区山坡生产型道路侵蚀状况调查及对道路防蚀建设的经验 ,总结了现有山坡道路侵蚀现状、方式、影响因素 ,并从生物、工程两方面初步阐述防蚀措施的配置与设计

黄土旱塬麦田生态系统能流特征及评价

根据长武试区 1 986年～ 1 995年连续 1 0年的统计资料并结合田间试验 ,对黄土旱塬典型农田生态系统——冬小麦农田系统能量的投入产出、流向、流量与转化效率进行了较为系统的研究。结果表明 ,能量平衡中人工辅助能的投入逐渐增加 ,化肥能投入比例逐渐超过有机肥能 ;该区农业已发展到无机—有机复合阶段 ,农业生产中机械化程度有所提高。通过统计分析 ,得出提高无机能的投入比例可提高能量的产投比 ,增加化肥能投入水平则可提高能量的总产出 ,指出应在机械化条件下实行秸秆还田和多途径增加有机肥投入 ,调整能量投入结构 ,提高能量转化效率 ,提高光能利用率

黄土区渭北旱塬苹果基地对区域水循环的影响

通过对苹果地、农田和其他塬面主要土地利用方式的比较研究 ,发现苹果地土壤入渗速率大、降雨产流率低和存在生物利用型土壤干层。这些水文学性质将增强土壤 -植物 -大气间垂直水分交换 ,削弱降雨转化为地表径流和地下水的比例 ,最终影响区域地表和地下水资源的数量。另外土壤干层的出现还削弱了土壤水库对年际和季节性干旱的调节作用 ,导致苹果产量随降雨量的自然变化呈现较大波动

陕北黄土高原可持续发展评价研究

通过对陕北黄土高原可持续发展评价指标体系和方法的初步研究 ,设计出了包括 1个高级综合指标——可持续发展综合指数、人口状况等 5个基本指标和人口自然增长率等 30个元素指标的层次性指标体系结构框架 ,熵技术支持下确定可持续发展指标权重的层次分析法 ,以及由递阶多层次综合评价、主成份分析和回归分析等数学方法所集成的可持续发展全面综合评价模型 ,并依次对该地区可持续发展现状及趋势进行了全面分析评价

黄土高原沟沿线的廊道防蚀效应探析

在分析黄土高原地区的沟沿线、沟沿线上下沟间地和沟谷地土壤侵蚀特征、小流域泥沙来源、坡沟侵蚀产沙关系的基础上,结合廊道的生态功能和以往的研究结果,认为在沟沿线的上部建立草灌与整地工程措施相结合的植物廊道,来拦蓄阻截沟间地的来水来沙,可使流域的土壤侵蚀量减少54．5%～77．0%。

雨强对黄土坡面土壤水分入渗及再分布的影响

基于典型黄土的坡地人工降雨实验,对比研究了降雨、入渗及再分布规律;以雨强为主要影响因素,分析了降雨入渗及水分再分布过程中水土物质迁移的定量关系.结果表明,雨强变化对黄土坡面降雨入渗及土壤水分再分布的微观水分运动过程具有重要影响.雨强增大时,入渗和再分布湿润锋均随降雨历时延长而逐渐增加,但水分再分布过程的湿润锋增加速率比入渗慢得多;入渗湿润锋与时间关系可用幂函数表示,同时可表示为雨强的幂函数关系.再分布湿润锋与时间也存在定量关系.雨强越大,初始和稳定的土壤水分入渗率越高,累积入渗量随降雨时间增加得越快.此外,雨强越大,坡顶与坡脚湿润锋深度差异越小,坡面再分布过程的土壤含水量在各层的差异和递减趋势越明显.

陕北黄土高原农牧交错带土地生产潜力及人口承载力

根据陕北黄土高原农牧交错带生态环境特点以及作物生长发育过程对光、热、水、土资源的要求和利用效率,运用逐步订正法对该地区的土地生产潜力进行了定量估算,并对其土地的人口承载力进行了计算与分析,指出了提高该地区土地生产潜力及人口承载力的途径。结果表明,该地区光温生产潜力为光合生产潜力的65.21%,气候生产潜力为光温生产潜力的37.91%,土壤生产潜力为气候生产潜力的32.19%,现实生产能力仅为土壤生产潜力的42.47%;在现实生产能力水平下,人民生活仅能维持我国低消费水平,如果要实现世界中等消费水平,必须使土地的现实生产能力达到土壤生产潜力的89.40%,气候生产潜力的27.00%。提高该地区土地生产潜力及人口承载力的途径包括提高植被覆盖度,控制土地荒漠化;发展设施农业和灌溉农业,提高作物产量;改进施肥方法,培肥地力;因地制宜,开发滩区等。

黄土高原白羊草、沙棘和辽东栎细根比根长特性

以黄土高原地区典型草本(白羊草)、灌木(沙棘)和乔木(辽东栎)为对象,研究了3种植物细根比根长在不同土层的分布状况以及与其它细根参数和土壤物理因子之间的相关性。结果表明,3种植物细根比根长的变化范围为6~55 mm/mg。在0~80cm土层,白羊草、沙棘和辽东栎细根比根长变化范围分别为18~55 mm/mg,14~40 mm/mg,6~33 mm/mg。3种植物0~80cm土层平均细根比根长从大到小依次为白羊草>沙棘>辽东栎。3种植物0~10cm土层细根比根长依次为沙棘>辽东栎>白羊草,10~80cm依次为白羊草>辽东栎>沙棘,表明3种植物细根比根长不仅在这两土层中的分布不具一致性,而且与0~80cm土层平均比根长也不具有一致性,进一步说明3种植物沿土壤剖面的生物量分配策略不同。相关分析表明,3种植物细根比根长与其它细根参数之间的相互关系各不相同,制约程度存在差异。与土壤物理因子的相关分析表明,3种植物细根比根长均随土壤含水量的增加而减少。土壤各级水稳性团聚体和土壤颗粒对3种植物细根比根长并无一致的影响。

黄土丘陵沟壑区退耕地植物群落优势种对显著影响因子的响应

根据在黄土高原丘陵沟壑区具有代表性的安塞县退耕地植被样方的调查资料,利用TWINSPAN对退耕地植物群落的类型及其优势种进行了确定,即退耕地植物群落主要有猪毛蒿(Artemisia scoparia)为优势种的群落、达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)和长芒草(Stipa bungeana)为优势种的群落、铁杆蒿(Artemisia gmelinii)为优势种的群落和白羊草(Bothriochloa ischaemum)为优势种的群落。典范对应分析(Canonical Correspondence Analysis)得出:显著影响黄土高原丘陵沟壑区退耕地物种变化的主要因子为退耕年限、全磷、速效磷和土壤水分。结合物种生活型特征,认为白羊草和达乌里胡枝子在黄土高原丘陵沟壑区具有较强的适应性,可作为退耕地的适宜引种物种,以调控和加速植物群落演替,控制土壤侵蚀。

芨芨草在黄土边坡治理中的应用效果

针对黄土高原铁路、公路、大坝及农田地埂边坡长期裸露的水土流失与生态环境问题,选择禾本科植物-芨芨草,进行了为期10年的引种、栽培、生理生态特性与水保等方面的综合开发利用研究。结果表明,芨芨草具有耐旱、耐盐碱、耐瘠薄、抗风沙和极强的固土护坡作用,采用的包衣穴播、分根栽植、基茎扦插3大栽培技术,使芨芨草植株在长期干旱裸露的边坡能快速形成密集的地上部分和发达的根系,固结土壤,防止地表径流冲刷土壤,保护了铁路、公路、大坝及农田地埂边坡的生态安全,为我国西部同类型区的边坡治理,提供了抗逆性较强的优良禾本科植物与配套的栽培技术体系。

CLIGEN降水要素在黄土塬区的适应性评估

CLIGEN是目前较全面产生降水要素(降水量、历时、达到最大降水强度的时间与降水总历时的比率、最大降水强度与平均降水强度的比率)的天气发生器,其生成降水要素的质量直接影响水文和农业响应模型的输出结果。利用黄土高原长武1957—2001年的日气象观测数据、王东沟流域1988—2001年的降水要素数据和CLIGEN生成的100年日气象数据,对CLIGEN模型产生日、月、年降水量的均值和方差、概率分布、降水极端值和降水历时、强度进行评估。结果表明:CLIGEN对日、月和年降水量均值的模拟效果较好,相对误差都不大于1.0%;对标准差的模拟结果偏低,相对误差的绝对值小于6.6%;没有模拟出日降水量的概率分布,但是较好地模拟出了月和年降水量的概率分布;对日、月和年最大降水量的模拟误差较大,表明CLIGEN对极值的模拟精度有待提高。CLIGEN很好地模拟出连续降水的频率,但是连续干旱天数在20 d以内的累积频率的平均相对误差为8.9%;CLIGEN产生的最大降水强度与平均降水强度的比率高于实测数据;相对于实测数据,CLIGEN模拟的降水历时和降水量具有相同的趋势,对小降水量或短历时的模拟结果偏高,对大降水量或长历时的模拟结...

黄土高原水土保持措施对侵蚀土壤发育的效应

水土保持工程及植被措施实施,对土壤形成条件、土壤特征及土壤发育产生一定影响,而侵蚀土壤发育程度是评价土壤质量变化及其生态环境效应的重要基础。研究黄土高原水土保持措施对侵蚀土壤理化性质、发育和功能的影响,可为水土保持综合治理,改善黄土高原生态环境提供依据。评述长期定位试验的方法及以空间代替时间的原理,研究了在实施不同水土保持措施后,土壤基本理化性状的变化特征。结果表明:随着措施实施年限的增加,土壤的水分环境和土壤有机碳含量发生了明显改善,对土壤结构和功能产生了影响。证明水土保持措施对侵蚀土壤的发育有一定促进作用。

黄土区不同土地利用方式坡面土壤含水率的空间变异性研究

为掌握不同土地利用方式下坡面土壤含水率的空间分布特征及其变异规律,利用经典统计学方法对黄土高原水蚀风蚀交错带草地和农地坡面土壤含水率的空间变异性进行了对比研究。结果表明:草地和农地的土壤含水率均值在同一土层深度下差异极显著,但二者在垂直方向、坡长方向的变异程度均为中等变异程度;草地和农地坡面土壤含水率的垂直变化特征不同,前者为降低型,后者在100 cm以上为波动型,以下为稳定型;草地和农地坡面土壤含水率均随坡长的增加呈波浪式变化规律,整体上有增加趋势;将坡面划分为5个坡长或将土层划分为4层以后,草地和农地坡面土壤含水率沿垂直方向、坡长方向的总体变化趋势均没有改变,但由于尺度的扩展获得了一些较大尺度上的水分信息。