陕北黄土高原人工林下土壤干化原因与防治

黄土高原的退耕还林是一项史无前例的宏伟工程,成功实施该项工程对恢复该区严重恶化了的生态环境和减少黄河下游水患具重大现实意义。当前植树造林面临的需要解决的重要问题是土壤干化。土壤干化导致人工林生长不良,甚至干枯死亡,查明土壤干化原因对在植树造林工作中采取合理对策有重要作用。野外调查和资料分析显示,陕北黄土高原土壤干化原因有两个方面:一是自然原因;二是人为原因。自然原因包括该区本来降水量较少,近50 a来降水减少和气温升高3个方面。人为原因包括植被破坏,人工林密度过大,在不适于森林发育的地带进行了造林和没有遵循植被演替规律进行了造林4个方面。根据黄土高原已经发生了变化的自然条件,本文建议在陕西延安以南至关中盆地南缘的落叶阔叶林带应采取植被的自然恢复或人工草灌和稀疏的植树相结合的措施恢复森林植被,在延安至长城之间的森林草原带应以人工发展优良草灌为主,配合大间距的植树恢复森林草原植被,在长城以北以种草为主。为提高乔木成活率和确保人工林正常生长,继续采取建造鱼鳞坑等集雨工程措施是很必要的。     

陕西咸阳人工林地土壤干层研究

根据咸阳庞西村苹果林地、梧桐林地和草地土壤含水量测定,研究了0~6m土壤含水量的变化和土壤干层特点与分布。结果显示, 咸阳人工林地从表层向下含水量呈现由高到低再到低的变化;10龄苹果林地2~4m深处土壤含水量平均为8.3%,12龄梧桐林2~4m深处土壤含水量平均为8.6%,均发育了明显的土壤干层;4龄苹果林下土层有干化显示,但无干层发育;草地土层含水量明显较苹果林地高,无土壤干化的显示。研究表明,土壤干层形成的具体原因一是降水量少决定的薄膜水带埋藏深度小,二是薄膜水的运移速度缓慢和含水量低。为保持人工林基本正常的生长和土壤水的正常运移,应避免严重的土壤干层出现。咸阳附近土壤干层的出现表明土壤干层在黄土高原广泛分布,该区的植被恢复首先应以疏林或森林草原为主,待土壤水分改善后再考虑恢复森林植被。     

特大丰水年洛川人工林地土壤水分特征研究

根据2004年1月对洛川人工林地和农田0~6 m深度土壤含水量的测定,研究了黄土高原半湿润地区土壤干化现象和土壤水分恢复问题。受2003年特大丰水年降水补给作用,人工林地4 m以上深度的土壤干化现象消失,而4 m以下的土壤干化层依然存在。这就表明,年均降水量600 mm左右的黄土高原半湿润区人工林地存在难以自然消除的土壤深层干燥化现象,成为黄土高原植被生态建设的限制性因素。特大丰水年降水对土壤水分的补给深度一般可以达到4 m深度以下,并且随人工林植被类型和植被生长年限不同而有较大差异。因此要从根本上消灭和减轻土壤干化层的危害,应该通过选择合适的造林树种和控制造林密度加以实现。     

黄土高原植被恢复潜力研究

黄土高原从1999年开始大规模退耕还林（草）,植被覆盖发生了较大变化,对黄土高原植被恢复现状和恢复潜力进行评估具有重要意义。本文使用1999-2013年SPOT VEG NDVI数据,采用线性回归、Hurst指数分析法、统计学方法以及地理空间分析技术,对黄土高原植被恢复状况和潜力进行了探讨。结论主要为：① 1999年退耕还林（草）以来,黄土高原植被覆盖度呈显著上升趋势,黄土高原三分之二地区的植被将会持续改善;② 植被响应曲线分析表明,黄土区植被覆盖度和干旱指数呈显著的指数关系,且缓坡相关性大于陡坡。土石山区植被响应函数为线性函数,相关系数下降;③ 整个黄土高原地区平均植被恢复潜力为69.75%。植被恢复潜力值东南高而西北低,黄土高原东南地区植被恢复状况较好,其植被恢复潜力指数较小,而植被恢复潜力指数较高的地区主要为北方风沙区及西部丘陵沟壑区;④ 不同降水量条件下,植被恢复速度差别显著,其中降水量在375~575 mm之间的地区,植被恢复最快。植被恢复措施应该“因水制宜”,避免因造林带来的土壤干化加剧。研究结果以期为黄土高原生态文明建设提供科学支撑。     

关中平原人工林地的干层及其成因

根据关中平原人工林地土层含水量测定,研究了0~6m土层含水量的变化、干层特点、分布和形成原因。分析得出,在年降水量小于600mm的中国西北地区,人工林地的干层是普遍发育的自然现象,干层形成的主要原因是降水量少决定的重力-毛管水带厚度明显小于4m,引起干层发育的直接作用的水分因素是薄膜水带埋藏深度小、含水量低、运移速度缓慢,而乔木树种的耗水则是引起干层发育的植物因子。关中和黄土高原重力-毛管水带与薄膜水带分布深度很清楚地指示,该区的土壤干层主要是自然原因决定的,不论是人工林还是自然林,厚层黄土上的中龄林一般都有干层发育。在干层发育弱的地区可以造林,在发育强的地区则不适宜造林。     

汾河流域上游人工林地深层土壤干燥化探讨

以汾河上游环境生态重点治理县静乐、娄烦和岚县的近30年主要人工林杨树、杏树林为例,在14个采样点分别取0~600cm深度共820个土壤样品,测得各取样点土壤水分数据序列,分析不同林龄以及不同植被在不同地点生长期内的耗水情况。研究得出:娄烦10a龄杨树林200~400cm土壤平均含水量为9.89%,娄烦20a杨树林地200~400cm土壤平均含水量为7.88%,岚县18a龄杨树林200~400cm土壤平均含水量在7.27~8.83%之间,静乐30a龄杨树林阳坡200~570cm土壤平均含水量为9.02%、阴坡200~400cm为9.72%。表明:静乐、娄烦和岚县人工林各土壤剖面均存在干燥化现象,有中度或轻度干层发育。汾河流域上游人工林地干层发育具有普遍性,发育深度一般达到了600cm或更大深度。该区干层发育的自然现象,是降水量较少决定的。地形、植被等对干层发育有重要影响,梁峁地段人工林干层强于低洼冲沟地段,阳坡强于阴坡。从植被的适宜性角度提出汾河上游流域区作为生态建设重点地域,应遵循演替规律,科学实施退耕还林还草。在轻度干层发育区可以发展较为耐旱、低耗水的人工林;在中度干层发育区应先发展草灌为主的植被,水分条件改善后再恢复乔灌草相结合的植被。本研究为该地区的生态恢复提供了理论依据。     

陕西兴平与咸阳人工植被土壤含水量研究

根据兴平和咸阳梧桐林地与杨树林地等土壤含水量测定,研究了0～6m土壤含水量的变化和土壤干层特点与分布。结果显示,兴平与咸阳人工林地从地表到6m深度范围内含水量呈现由高到低再到低的变化;中龄人工林地2～4m深处土壤含水量平均值变化在8．5％～9．5％之间,发育了明显的土壤干层;5龄人工林下2～4m深处土壤含水量平均值为12．2％左右,土层有干化显示,但无干层发育;草地2～4m深处土壤含水量平均值为13．2％左右,含水量明显较人工林地高,无土壤干化的显示。研究表明,土壤干层的形成主要是自然原因造成的,是降水量少决定的重力水带分布深度小引起的。兴平与成阳土壤干层的出现表明黄土高原的土壤干层分布广泛,向南分布已达关中地区。在土壤干层发育较轻的地区可以进行植树造林,在干层发育严重的地区则不适于造林。为防止严重的土壤干层发生,选择生长较缓慢、消耗水分少的树种是必要的,并应减小造林树种植株密度。     

贵州普定喀斯特植被恢复进程研究

喀斯特地区由于其环境的特殊性,人为干扰后植被的恢复有很多不确定性。在普定进行标准木解析和年轮调查,对喀斯特地区植被恢复进程进行研究。结果表明,喀斯特植被在恢复过程中,乔木层表现为高度增加、地径增粗,高度、地径的增长分别呈现对数、乘幂曲线,乔木发育时间连续,生长位置随机分布;而在繁殖体大量存在的情况下,植被可以直接由草灌阶段恢复发育形成次生乔林,且恢复时间明显缩短。     

贵州普定喀斯特植被恢复进程研究（英文）

喀斯特地区由于其环境的特殊性,人为干扰后植被的恢复有很多不确定性。在普定进行标准木解析和年轮调查,对喀斯特地区植被恢复进程进行研究。结果表明,喀斯特植被在恢复过程中,乔木层表现为高度增加、地径增粗,高度、地径的增长分别呈现对数、乘幂曲线,乔木发育时间连续,生长位置随机分布;而在繁殖体大量存在的情况下,植被可以直接由草灌阶段恢复发育形成次生乔林,且恢复时间明显缩短。     

西安南郊丰水年秋季土壤水分研究

 通过对西安南郊丰水年秋季土壤含水量的测定，研究了地下0~6 m之间土壤含水量的变化与土壤干层的恢复问题。研究结果表明，丰水年西安南郊人工林下2~3 m的土壤含水量在20％左右，远远高于正常年份的土壤含水量，而且大于表层和深层的土壤含水量。分析得出，土壤干层发育较弱的地区在降水丰富的年份可以得到一定程度的恢复；西安地区基本适合进行人工造林；通过人工措施，增强降水入渗和土壤含水量，对树木成活和长期的生长应当具有明显的作用。     

Study on the Ecological Degradation of Lashihai Area based on Potential Vegetation

Ecological degradation is a common problem around the world which has a profound impact on the sustainable development of mankind. This paper selects Lashihai basin as the study case, and uses Logistic stepwise regression to simulate the original ecology of the potential vegetation in the area as a reference system for the definition and analysis of the subsequent degree of ecological degradation and its distribution characteristics. The analysis yields four main results. (1) The strong human disturbance areas in the Lashihai region are concentrated in the Lashihai basin, and the main impact factors are roads, residential areas and cultivated lands. (2) Besides lake, there are eight potential vegetation types in Lashihai, among which evergreen coniferous forest is the dominant community, and the other seven planting types of potential vegetation include warm meadow, grass, beach grass, evergreen broad-leaved shrubbery, deciduous broad-leaved shrubbery, warm steppe and alpine grassland. (3) The elevation and average phosphorus content have significant effects on the distribution of potential vegetation, while the different vegetation types have differential sensitivities to environmental factors. (4) On the whole, the degree of ecological degradation in the basin is relatively light, in which the proportion of non-degraded areas accounts for nearly half, the area of mild degradation is about one-fourth, the moderately degraded area is concentrated in areas with strong human disturbance, accounting for only 18.64%, and the severe degradation is rare, occupying an area of only 3.17%.     

内蒙古高原东南部森林-草原交错带的地形-气候-植被格局和植被恢复对策

探讨内蒙古高原东南缘森林-草原交错带地形-气候-植被格局,表明植被分布受气候和地形综合影响,在区域尺度上,随降水量减少阔叶林逐步由桦林向栎林、山杨林转变,针叶林更为接近森林旱极;在局地尺度上,阔叶林多分布在蒸发微弱、土壤容重较小的陡阴坡,草原分布在对应的阳坡上,非地带性榆树疏林分布在毛管作用微弱、蒸发小的沙地上。交错带植被建设应在降水量允许范围内优先考虑针叶树;其次要考虑坡向、坡位对土壤水分条件的影响,森林应尽量栽植在坡度10°~40°的阴坡;在区域和局地尺度上都应注意造林密度以及乔灌草结合,沙地不宜栽植密林。     

金沙江干热河谷不同植被坡面土壤水分时空分布特征

于2016年7~12月和2017年4月的旱、雨季期间,以金沙江干热河谷苴那小流域内的银合欢（Leucaena Benth）林地、车桑子（Dodonaea angustifolia）灌丛地和扭黄茅（Heteropogon cantortus）草地为研究对象,通过网格法和土钻法采集并测定了（0~100 cm）土层的土壤含水量,应用经典统计法和地统计学方法分析该区域不同林草植被下坡面土壤水分的动态变化特征。结果表明：（1）研究区土壤含水量总体较低,雨季显著大于旱季,旱、雨季均表现为灌丛地>草地>林地,呈中度至强度变异（0.07~0.28之间）。（2）不同林草植被下旱、雨季土壤水分具有相似的空间自相关性,自相关系数均由正向负转变,但由正向负转变的滞后距离有所不同,且雨季大于旱季,呈中等或强等空间自相关性。（3）不同林草植被下的土壤水分空间结构不同,林地、灌丛地和草地旱雨季最佳拟合模型均为球状模型;相同林草植被下各土层旱、雨季土壤水分的空间分布特征相似,但旱季的分布格局差异更显著,不同林草植被下深层土壤水分分布比表层土壤水分的分布更为复杂,土壤水分呈明显的斑块或条带状分布,含水量高值区和低值区位置不固定。总之不同林草植被类型会改变局部地段土壤水分空间分布,降雨会加强这种差异的趋势,但土壤水分仍具一定空间连续性。     

黄河中游的侵蚀环境与植被恢复前景

黄土高原的土壤侵蚀和生态环境问题世界瞩目。在保证蓄水拦沙效益基础上,提高林、草保存率,使植被恢复得到最佳的生态效益,是黄土高原环境整治中亟待解决的关键问题。本文根据黄土高原不同空间地理位置的流域、重点县水文监测资料,研究了气候、地表覆被、土地利用方式的变化对流域侵蚀产沙的影响以及流域产沙与地理环境要素间的耦合关系,定量分析了黄土高原,特别是多沙粗沙区自然与人文要素对流域侵蚀产沙的综合影响和因子的权重分析,并利用天然降雨植被生态需水适宜性系数和林、草恢复度的概念,重点探讨了黄河中游主要产沙区、尤其是多沙粗沙区退耕还林等土地利用方式宏观格局变化与植被恢复前景。研究表明,在植被生长主要依赖天然降雨的黄土高原,生物措施(植被类型)要与自然带相适应,应根据植被恢复度和植被生态需水适应性系数来进行宏观植被的恢复与实施。这是目前在不断增长的人口压力下,进行水土保持,解决好经济发展与环境保护、减少垦殖率与保证老百姓的基本农田、造林种草与植被类型的自然适应性、以及控制泥沙作用中生物措施与工程措施合理布局等诸多矛盾的关键所在。     

黄土丘陵区坡面尺度上不同植被格局下植物群落和土壤性质研究

通过对黄土丘陵沟壑区陕西延安羊圈沟小流域坡面上退耕还林还草后形成的林地(单一种植刺槐人工林)、草地(单一的撂荒草地)、草地-林地-草地(上坡位和下坡位撂荒草地,中坡位种植刺槐人工林)及林地-草地-林地(上坡位和下坡位种植刺槐人工林,中坡位为撂荒草地)四种不同的植被格局下植物物种多样性及土壤理化性质变化的研究,旨在揭示植被恢复过程中,坡面上植被不同的空间配置模式对植物物种的组成及土壤环境变化的影响.研究发现,4种植被格局下植物物种的多样性以单一的撂荒草地坡面最高,人工林的种植一定程度上影响了林下植物物种多样性的恢复,但整个灌木和草本的群落结构4种植被格局之间均未达到极不相似水平.土壤有机碳及总氮含量均以坡面上草地-林地-草地的空间配置格局最高且有机碳存在显著差异,而撂荒草地则在土壤水分的保持及改善土壤pH值上优于其他3种植被格局.     

石羊河上游林区景观空间邻接特征及生态安全分析

在干旱区山地,荒地斑块特征可反映植被的破碎化及退化状况,农田斑块特征可反映自然植被景观受农田开垦的威胁程度,而其它景观类型与这两种类型斑块的邻接特征可间接反映这些类型潜在的植被退化风险大小或受农田开垦的威胁程度。以Landsat/TM及林相图作为数据源,在桌面GIS下解译出石羊河上游的哈溪林区各景观类型,计算了各景观类型与荒地和农田的空间邻接长度和数目比例,并利用缓冲区分析方法计算了荒地和农田对各景观的影响面积。在此基础上通过计算各类型植被退化风险大小和受农田开垦的威胁程度,定量分析了研究区各景观类型的生态安全性。结果表明：灌丛和草地与荒地的邻接边长和数目较大,由放牧活动引起的植被破碎化和退化的风险较大,而乔木林种与农田的邻接长度、数目较大,受农田开垦的威胁较为严重;景观整体植被退化的风险（0.28）高于受农田威胁程度（0.11）;各类型植被退化风险值的差别不明显,但灌丛草地相对较高,而各乔木林种受农田开垦的威胁程度明显高于灌丛和草地;基于景观类型空间邻接的生态安全评价分析可以初步反映干旱区山地景观受人类活动影响的威胁程度。     

半干旱荒漠草原带沙化草地封禁治理效果研究

如何依靠大自然的力量充分发挥生态系统的自我修复能力加速水土流失的治理,是进入21世纪我国社会经济的发展对水土保持生态建设提出的新要求。围封禁牧是半干旱荒漠草原带生态修复的有效措施。宁夏盐池县花马池镇四墩子的治理模式为半干旱荒漠草原封禁治理提供了重要的经验。封禁当年的植被盖度达50%以上,禾本科牧草多度增加,地上生物量上升;而劣质毒害草多度减少,地上生物量下降。采用柠条林带作为生物围栏是沙化草地封禁治理的重要措施,既增加了草地的植被盖度,加强了防风固沙效益,又增加了草地的产草量。暖棚养殖能有效提高养羊效益,也是确保封禁治理成功的重要措施。     

基于Landsat8影像时间序列NDVI的作物种植结构提取

为提高内蒙古平原灌区作物种植结构遥感监测精度和效率,提出一种基于时序NDVI曲线的作物种植结构提取方法。以内蒙古土默特右旗平原区为研究区域,以2015年覆盖作物生育期的多时相Landsat影像为数据源,根据不同地物其NDVI值范围不同,将研究区地表分为植被覆盖地表,无植被覆盖地表和水体3类。在植被覆盖区域内,根据林地和荒草地时序NDVI曲线特征,提取林地和荒草地,其余区域即为农田。根据小麦、玉米、葵花和西葫芦的时间序列NDVI曲线特征差异构建分类决策树模型,在农田区域内提取上述作物的空间种植分布信息。研究区各类地物及作物遥感提取面积与实际统计面积接近,土地利用分类总体精度达到85.71%,作物分类总体精度达到82.69%。研究结果表明该方法提取作物种植信息的精度较高,能够实现区域作物种植信息的高效准确监测。