半干旱区植物篱侵蚀及养分控制过程的试验研究

针对目前国内外对于温带及半干旱地区植物篱的侵蚀及养分控制过程研究较少的状况,利用冀西北黄土丘陵区较为完备的试验小区的长年观测资料,并结合野外全坡面的大型人工模拟降雨试验,定量地分析黄土丘陵区坡面侵蚀分异规律,得到了在暴雨条件下细沟产生并导致侵蚀剧烈增加的临界坡长为10～15m,从而以此作为植物篱在该区域布设的理论依据。本研究模拟和分析了植物篱对养分流失拦蓄的形态、植物篱改变坡面侵蚀过程、控制细沟产生以及拦蓄泥沙而达到控制侵蚀及养分的目的,对于植物篱———农作复合农林技术在温带及半干旱地区的实践具有科学价值。     

三峡库区坡地生态工程控制土壤养分流失研究——以等高植物篱为例

三峡库区紫色土陡坡地径流小区大雨强模拟降雨实验表明,以等高植物篱为代表的坡地生态工程能相当有效地减少坡面侵蚀量、径流量和坡面氮、磷养分损失量。由于植物篱和带间覆盖稿秆对径流的阻滞作用使坡面径流与表土的混合、养分溶解交换过程更加充分,径流携带的养分流失成为有效养分流失的主要方式。通过施肥改善土壤渗透特性、抗蚀性及带间覆盖能明显提高控制坡面产沙、产流和养分流失。等高植物篱-农作系统各种处理中以施用有机肥和配施有、无机肥-带间麦秆覆盖两种处理效果最好。     

等高固氮植物篱技术——山区坡耕地保护开发利用的有效途径

固氮植物篱近年来被热带地区用作防治坡耕地的水土流失和肥力退化的有效手段。在地处亚热带金沙江干热河谷区的中国科学院成都生物研究所宁南持续发展实验站的研究结果表明：与传统顺坡耕作方式相比，利用新银合欢(L．1eucocephala)或山毛豆(T．candida)在坡耕地上每隔4m培植高密度的双行等高植物篱可使坡耕地的径流量平均减少49．6％以上，土壤侵蚀及其产生的养分流失均减少98％以上，土壤有机质、全氮、阳离子交换量等养分有很大程度的恢复和改善。农作物产量得以维持和提高，这说明等高固氮植物篱对我国亚热带坡耕地的水土保持和土壤改良同样具有十分良好的效果。     

黄土高原坡耕地苜蓿产量及水土流失地形分异模拟——以延安燕沟流域为例

退耕还林还草是目前黄土高原整治生态环境和控制水土流失的主体政策。为使生态退耕政策得到有效落实,本文基于WIN-YIELD软件,以延安燕沟流域为例,利用2006年延安站的逐日气象数据和燕沟流域地貌、土壤及土地利用等资料,模拟分析了不同地形高程、坡度和坡向条件下坡耕地种植苜蓿的秸秆干物质产量、水土流失量及其地形分异特征。结果表明:在黄土高原,地形坡度是影响苜蓿秸秆干物质产量和泥沙流失的重要因素,苜蓿秸秆产量模拟值随地形坡度的增大而减小,泥沙流失的模拟值随地形坡度的增大而增大;地形高程1000 m以下的地域种植苜蓿其产量明显高于1000 m以上的地域,坡耕地苜蓿产生径流和泥沙随地形高程的变化不显著;地形坡向对苜蓿秸秆产量和水土流失量的影响不大。     

北京地区农田氮素养分随地表径流流失机理

田间模拟降雨径流试验研究了北京地区农田暴雨径流氮素流失与雨强、作物覆盖、施肥因子的关系，以及侵蚀泥沙的粒径分布特征和对氮的富集作用。结果表明：（1）降雨强度越大，地表径流模数和侵蚀模数增大，氮素流失越多；作物覆盖有效地减少地表水土和颗粒态氮流失；（2）颗粒态氮浓度占径流全氮浓度的88.9%(施尿素）和98％以上（未施氮肥），是农田径流氮损失的主要形态；（3）施用化学氮肥增大了农田径流溶解态氮浓度，化学氮肥容易通过地表径流流失；（4）侵蚀泥沙的团聚体组成和原来土壤有很大差异，粒径＜0.25mm的团聚体，尤其是含氮量较高的＜0.045mm团聚体的富集是侵蚀泥沙富集氮的主要原因。减少地表径流和土壤侵蚀，降低表土速效氮含量是减少农田地表径流氮养分流失的关键。     

鄱阳湖典型洲滩植物群落结构变化及其与土壤养分的关系

由于鄱阳湖独特的水文特征与潜育化的土壤环境,湿地植物根系生长过程及其对环境的适应机制近年来受到国内外研究人员的高度关注.2011年,以鄱阳湖典型洲滩3种植物群落为研究对象,采用野外调查和统计分析相结合的方法,研究了鄱阳湖典型洲滩植物群落结构变化和群落分布与土壤养分之间的关系.研究结果表明,从水体到泥滩至阶地,鄱阳湖典型洲滩植物呈现带状演替,沿泥滩到阶地的方向,植物群落分别为虉草(Phalaris arundinacea)群落带、灰化薹草(Carex cinerascens)群落带和篱蒿(Artemisia selengensis)群落带;3种植物群落的优势种高度与地表生物量有相同的变化趋势;月降水量越大,则篱蒿群落的Shannon-Wiener生物多样性指数越高;土壤有机碳、全氮和全磷含量能影响植物群落优势种的高度.加强鄱阳湖典型洲滩植物群落结构变化对湿地土壤环境的适应性过程与机制的研究,对于了解鄱阳湖洲滩湿地植物群落的生态演替及演化机制具有重要科学意义.     

雨季期间不同耕作形式旱坡地的土壤侵蚀动态特征

通过对本底值样点和坡面采样点7Be的分布特征、格局与时间变化等进行分析,调查了雨季期间农作物生长覆盖变化条件下循坡农耕地与复垦休耕坡地2块样地土壤颗粒流失特征,初步分析了保护性耕作及农作物覆盖对土壤侵蚀的抑制作用。(1)在雨季前和雨季中期的7Be本底值剖面形态分布形态相似呈递减型变化,而且7Be分布特征反映了多场次降雨过程特征及其在土壤中迁移再分布的变化;循坡农耕地的7Be浓度分布相对较小而且变异小,复垦的休耕坡地的7Be浓度分布相对较高而且变异大,是由于土壤结构差异和锄耕扰动程度不同带来降雨渗透变化不同所致。(2)雨季开始的5月和8月坡地表土7Be含量都低于同期本底值样地的表土层7Be含量,说明锄耕和降雨过程明显地扰动了土壤颗粒的分布,土壤颗粒流失速率变化范围是在5. 31～9. 61 (kg/m2)。(3)土壤颗粒流失速率的对比是复垦休耕地大于循坡耕地。主要是耕种扰动增大了复垦休耕地土壤颗粒流失状况,而循坡耕地的保护性耕作和农作物覆盖对地表土壤有一定的防护作用。     

小流域自然土壤与耕作土壤养分比较及影响因素分析

通过对河北省易县观坐岭小流域自然土壤和耕作土壤有机质、速效氮、速效磷、速效钾及微量元素有效含量的测定分析,得出了该小流域自然土壤和耕作土壤的肥力状况.结果表明:自然土壤中有机质和速效氮含量处于较高水平;速效钾含量丰富,速效磷比较缺乏;有效Fe、Mn含量处于高水平,有效Cu、Zn含量中等.自然土壤开垦为耕作土壤后,有机质和速效氮含量下降;由于施肥原因,速效磷含量明显增高;速效钾含量因母质影响有所下降.海拔与土壤养分变化的相关性小明显,不同坡位土壤养分表现出向下汇集的趋势.并从自然环境、人为影响、地形母质等方面分析土壤养分变化的影响因素.     

分布式土壤侵蚀和泥沙输移非点源污染子模型及其应用研究

官厅水库妫水地区土壤侵蚀较为严重。为控制妫水地区的土壤流失非点源污染,本文建立了一个参数较少、便于应用的分布式土壤侵蚀和泥沙输移子模型。该模型由USLE模型和泥沙输移模型组成。首先,本研究确定了USLE中各因子的计算公式,用该模型计算土壤流失。然后,将流域概化为河网,利用曾提出的应用于经Laplace变换和逆变换求得的一维水质迁移转化方程的解中的面积汇污系数和S曲线之间的关系,推导得到了分布式泥沙输移模型。最后,从妫水河流域土壤图、土地利用图中提取地理信息,以DEM为依据,研究了该模型在妫水河流域的应用。结果表明,该模型不仅可用于研究非点源泥沙污染,而且可用于研究流域内土壤侵蚀的空间分布,为实现农业最佳管理提供科学依据。妫水流域土壤流失主要来自坡度较大、地表植被覆盖差的丘陵和山地,控制土壤流失应该将重点放在该流域内的丘陵和山地上。     

坡地过程及退化坡地恢复整治研究——以三峡库区紫色土坡地为例

本文以长江三峡库区紫色土坡地的定点试验研究成果为依据,阐明了该类坡地退化的关键因子中的坡度,以及土壤粒径、有机质及Ｎ、Ｐ、Ｋ流失的规律。研究表明,坡面片蚀最大侵蚀量的坡度为２４°～２９°;侵蚀的主要粒径为粉砂和粘粒,土壤有机质及速效Ｎ、Ｐ、Ｋ主要是随粉砂和粘粒流失而流失。在对工程的（石坎梯田）、农业的（等高耕作）和生物的（植物篱技术）措施对比后,认为采用植物篱技术是退化坡地恢复整治可供选择的良好途径。     

不同植物篱坡面的土壤侵蚀过程CA模拟

在一般元胞自动机(CA)模拟方法的基础上,将土壤侵蚀的水力学原理引进CA模型,改进其系统演化的规则,从而建立了可以模拟不同植物篱影响下的坡面土壤侵蚀过程模型,植物篱对于土壤侵蚀的影响使用产流和产沙因子来描述。结合在4个栽有不同植物篱的试验小区和一个对照小区进行的人工降雨侵蚀试验,利用该模型分别对5个小区的水土流失情况进行了模拟,并对模拟结果以及引起模拟误差的原因进行了分析。通过试验观测结果与模拟数据的对比分析发现,该模型可以很好地模拟不同植物篱影响下的坡面累积产流和产沙强度。观测和模拟的结果分别表明植物篱可以显著地减少坡面土壤的流失量,并且不同的植物篱的作用不同,其中,香根草植物篱具有最好的水土保持作用。     

河北省遵化平原土壤养分的时空变异特征——变异函数与Kriging插值分析

运用地统计学 ,结合 GIS研究了 2 0年前后河北省遵化县 (市 )土壤表层 ( 0～ 2 0 cm)速效钾、速效磷和有机质 3种养分的时空变异规律。配对样本的 t检验以及 kriging插值的结果表明 ,1 999年土壤速效钾、速效磷和有机质的含量比 1 980年有一定提高。 3种养分的空间分布特征也不同程度地发生了变化。有机质的空间分布特征变化较大 ,其块金值 ( Nugget)与基台值( Sill)之比从 1 980年的 60 %下降到 1 999年的 32 .3% ,变程也由 4.8km变为 2 .7km。速效钾和速效磷的块金值与基台值之比也有一定变化 ,但变程没有太大改变。人类的施肥、耕作措施的改变及土地利用变化是引起土壤养分变化的主要原因。     

两种梭梭属幼苗在土壤N和P梯度下的竞争能力研究

梭梭（Haloxylon ammodendron）和白梭梭（H.persicum）是古尔班通古特沙漠两个优势树种。两个物种形态相似,但梭梭主要分布在丘间地,而白梭梭主要分布在丘顶。两种梭梭属植物的典型分布格局受到了植物地理或生物地理学家长期关注。但是,我们还远远不能完全理解这种分布格局形成的原因。在本研究中,通过一个竞争实验,试图确定这两个物种在宽幅土壤养分供应处理下的竞争能力,以及检测这两个物种在古尔班通古特沙漠丘顶/丘间地分布格局的潜在原因。结果表明：（1）在幼苗期,高养分条件下梭梭竞争强度大于白梭梭,梭梭为优势竞争者;相反,在低养分条件下白梭梭竞争强度大于梭梭,白梭梭为优势竞争者。在混种盆中相对丰富度指数也展示了同样的结果。实验结果类似于我们在野外观察到的物种分布格局。（2）这两种梭梭截然相反的竞争表现依赖于它们养分生理差异。梭梭高养分吸收能力使自己在高养分条件下具有优势,但在低养分下成了劣势。因为在低养分条件下,养分从土壤到根表面扩散是植物从土壤获取养分的限速步骤,因此,高养分吸收潜力反而对养分获取总量贡献微弱。白梭梭低养分吸收能力暗示着高养分保留率（例如：低流出）。因此,拥有高养分保留率的白梭梭能够在低养分条件下,通过竞争替换拥有高养分吸收能力的梭梭。在土壤贫瘠的地区（如沙漠）,关于种间竞争机制仍不是很清楚。通常认为,植物保留资源能力要比从土壤获取资源能力更重要。但是,结果表明了在养分贫瘠地区养分吸收和养分保留都重要,其中一个关键结果是贫瘠地区种间竞争决定了植物在小尺度上的分布格局。     

坡地土壤氮素与降雨、径流的相互作用机理及模型

坡地土壤氮素径流损失表现为两种形式 ,溶解于径流中的矿质氮随径流液流失 ,吸附于泥沙颗粒表面以无机态和以有机质形式存在的氮素。坡地土壤氮素流失过程实际上是表层土壤氮素与降雨、径流相互作用的过程 ,土壤氮素流失的多少主要受相互作用的限制。从分析土壤与降雨、径流相互作用入手 ,分析了土壤氮素与降雨、径流相互作用过程及机理 ,并对相互作用模型进行探讨。     

川中丘陵区小流域土地利用变化和泥沙来源示踪的δ~(13)C技术

在2010年和2011年,采集长江上游川中丘陵区万安沟小流域塘库沉积泥沙、河床沉积泥沙、不同土地利用类型的表层土壤,应用δ13C技术研究小流域土地利用变化和泥沙来源。结果表明:森林坡地、弃耕坡地和耕种梯田的表层土壤δ13C值分别是-26.40‰,-25.91‰和-25.81‰,非常相近,说明土壤有机物δ13C主要是占主导地位C3植物的残留物,而C4植物玉米对土壤有机物δ13C值几乎没有影响。结合δ13C值和土地利用变化分析,土壤和沉积泥沙δ13C值是土地利用状况的良好指示因子,较低δ13C值(-26‰)表明丘陵坡地森林覆盖率较高,而较高δ13C值(-24.30‰)则说明森林覆盖率较低。δ13C技术只有在沉积泥沙主要来源是土壤有机物的条件下,才能定量评价沉积泥沙的不同来源。由于当地沉积泥沙有机物是土壤有机物、生物碎屑和生活污水的混合物,采用δ13C指标示踪泥沙来源的可靠性受到影响,但可以肯定地说,δ13C技术对定量评价沉积泥沙的来源是有帮助的。     

黄河河口泥沙扩散规律分析——以钓口河流路为例

分析黄河口钓口河亚三角洲不同时期泥沙沉积速率和水沙条件变化,发现来沙输沙率是影响黄河三角洲沉积速率的主要因素,随输沙率增加三角洲泥沙沉积速率增大.来水流量和来沙粒度组成变化对沉积速率的影响不明显.还发现来水含沙量与三角洲泥沙淤积占来沙的比例(沉积比)之间为双值关系,在某一含沙量时沉积比达最大值.对比显示,在河口河道畅通,沙嘴突出时期,三角洲泥沙沉积比反而比河口改道初期大,意味着集中水流入海可能降低海流带走泥沙的比例.另外,根据前三角洲的地形测量资料分析发现,进入远海的泥沙随距离增加呈指数递减.对黄河口这些独特的泥沙扩散规律发生机理进行了深入分析.     

黄土高原坡地单株植物下的微地形研究

坡地孤立植物下的微地形反映了植被、土壤、侵蚀和沉积过程之间复杂的相互作用。本文通过对黄土高原三种植物微地形结构的研究，分析了坡度和植物种类对微地形形成的影响。结果表明：坡度越大，沉积物堆积高度越大，微地形越明显；不同植物之间的微地形有明显差异。本研究中，地表植被覆盖为草类的刺槐林保持土壤的作用最大，可以为黄土高原植被覆盖度低地区的植被恢复和水土保持规划提供科学依据。     

3种藜科植物叶特性因子对土壤养分、水分及种群密度的响应

 以科尔沁沙地3种主要的藜科植物为实验材料,通过控制土壤养分、土壤水分以及种群密度,研究植物比叶面积（SLA）和叶干物质含量（LDMC）对土壤养分、土壤水分和种群密度及三者交互作用的响应。结果表明：养分和水分对这3种植物的SLA和LDMC的影响均为显著,其中养分为最大的变异源。3种藜科植物的SLA和LDMC对密度处理响应均为不显著。交互作用对3种藜科植物SLA和LDMC的影响则要弱于单因素（密度、水分）处理;养分的增加导致沙蓬、大果虫实的SLA增大,LDMC减小;水分对SLA、LDMC的影响和养分相似;尖头叶藜的响应方式与沙蓬、大果虫实相异,随养分的增加其SLA有减小的趋势,LDMC反而有增大的趋势; 土壤养分、水分的改变对尖头叶藜SLA和LDMC的影响较弱。     

长乐林场林地综合效益评估

选择用材林收益、经济林收益、水源涵养、防止泥沙流失、防止土壤养分流失、释放氧气,增加就业等７项指标进行林地效益综合评估。结果表明,长乐林场林地经济效益仅占综合效益的８．４％,另外９１．６％的综合效益都因资源外溢而形成林地外部效应。     

中国荒漠植物-土壤系统生态化学计量学研究进展

荒漠生态系统是中国陆地生态系统的重要组成部分,具有独特的结构和功能.生态化学计量学重点关注C、N、P元素比例及权衡关系,已成为揭示生态系统养分循环及其限制等生态过程的有力工具.植物自身体现出对养分元素的调控能力和对环境变化的响应及适应性,土壤C∶N∶P可表征土壤养分供应能力和储量变化,植物-土壤系统中N、P的养分循环关...