黄土高原半干旱区天然锦鸡儿灌丛对土壤水分的影响

本文选择黄土高原半干旱区定西地区的一种地带性植被,天然甘蒙锦鸡儿灌丛,将其0～99m深的土壤水分含量与人工柠条锦鸡儿灌丛、人工杏树林、天然草地、放牧荒坡和农地的土壤水分含量进行了比较。结果发现,天然锦鸡儿灌丛在1m以下土壤各层的水分含量均高于人工柠条灌丛和人工杏树林,而与放牧荒坡和农地的土壤湿度接近,略低于农地。天然锦鸡儿灌丛4m以上土层的土壤湿度还明显高于天然草地;天然锦鸡儿灌丛形成的难效—无效水层深度在2m土层以上,而人工柠条灌丛形成的难效无效水层则深达56m,人工杏树林42m,天然草地、放牧荒坡分别为36m和33m,农地1m。     

荒漠草原带沙源及灌丛对灌丛沙堆形态的影响

灌丛沙堆是干旱区一种典型的景观类型,经常出现在靠近流沙地带。在地处荒漠草原带的宁夏盐池北部的流沙边缘就发育有典型的白刺(Nitraria tangutorum)灌丛沙堆。本文对不同沙源距离和灌丛生长状况下的白刺灌丛沙堆形态特征进行了研究。结果表明:荒漠草原带白刺灌丛沙堆的高度0.2～4.8 m,90.05%的高度小于3.0 m;体积0.11～805.17 m³,6.08%的体积小于150 m³;面积0.86～333.3 m²,72.26%的小于50 m²。灌丛沙堆长轴长和短轴长、高度和面积、高度和体积、面积和体积间都存在很好的幂函数关系,随着灌丛沙堆高度的增加,其面积和体积也增加。沙源对白刺灌丛沙堆的分布特征有显著影响,灌丛沙堆的高度、面积和体积和沙源距离都有很好的抛物线形关系。白刺灌丛的生长状况对灌丛沙堆的形态特征也有明显的影响,即白刺灌丛生长状况越好,灌丛沙堆的高度、面积和体积也增大。     

干旱半干旱区天然植被的地下水水文生态响应研究

在干旱半干旱地区,天然植被与地下水关系是生态水文地质学的重要研究内容之一.生态地下水埋深等概念建立了生态地下水位的基本框架,但研究成果仅是定性或半定量的描述.为弥补这一不足,国内外学者开展了大量的理论和实验研究.在理论研究方面,提出了植物蒸腾地下水临界水位埋深理论公式,确定了植被受水分胁迫响应的评价方法,并利用植物生理...     

祁连山东段山地典型灌丛枯落物及土壤水源涵养功能研究

为探讨高寒地区灌丛枯落物层及土壤层的水源涵养功能,以祁连山东段6种典型灌丛的枯落物和土壤为研究对象,采用野外调查与室内浸泡相结合的方法,对枯落物及土壤水文特征进行了研究.结果表明:(1)6种灌丛枯落物的蓄积量范围为0.23～3.61 t·hm-2,大小排序为山生柳>硬叶柳>绣线菊>金露梅>头花杜鹃>千里香杜鹃.(2)枯...     

凝结水的生态水文效应研究进展

世界上近一半的国家和地区不同程度地受到干旱问题的影响。干旱区的最显著特征是降水的极端稀少和不确定。任何降雨以外的水资源输入,即使数量很微小,也对荒漠生态系统的维持和存续有重要意义,因此凝结水作为可能性水源成为研究热点。基于文献资料,本文从干旱、半干旱地区凝结水对生物的影响,对生物结皮及土壤水分平衡的作用,对地下水的补给以及凝结水的人为利用等几个方面阐述国内外的凝结水研究现状,着重分析凝结水生态水文效应方面的研究历程和趋势,总结凝结水研究中存在的问题,展望未来研究工作的重点。     

干旱区土地退化与荒漠化对土壤碳循环的影响

荒漠化是干旱区的最为严重生态退化问题,它的发生和发展对干旱土壤碳循环有着重要的影响.土壤是全球陆地生态系统最大的碳库,土壤中碳的固存和向大气的释放直接关系到全球气候的变化.干旱土壤占全球陆地总面积的40%,因此,它在全球碳循环中占有重要的地位.干旱区土地退化和荒漠化对土壤碳循环的影响包括两个主要方面:①它促进了SOC和无机碳的矿化,使之向大气释放CO2,增加了温室效应;②由于荒漠化增加了大气尘埃含量,减少了辐射,在一定程度上间接地缓解了土壤碳的损失.文章综述了近年来相关研究的进展,评价了干旱区土壤碳的固存和在缓解温室效应方面的潜在能力.讨论了干旱荒漠化地区对全球碳平衡的贡献和在干旱区促进土壤碳固存的基本策略.     

人工沟渠对流域水文格局的影响研究

人工沟渠是指以排水和灌溉为主要目的的人工挖掘的水道。目前,国内外对人工沟渠的研究主要集中在控制沟渠对农田或斜坡影响的水文过程上,而有关人工沟渠对流域水文格局影响的研究比较少,并且缺乏人工沟渠景观及其所携带污染物管理的研究。在流域的尺度上,从人工沟渠对流域径流、污染物传输和水文连通性的影响三方面,详细阐述了人工沟渠对流域水文格局的影响;并对目前人工沟渠对流域水文格局影响研究中存在的问题进行了讨论,同时指出了需要进一步开展的相关研究工作。     

干旱半干旱区草原灌丛化的原因及影响-争议与进展

灌丛化作为全球干旱半干旱区草原普遍发生的现象,其定义为草原生态系统中灌木/木本的生物量、密度、盖度的增加以及草本的生物量、密度、盖度的减少。草原灌丛化是气候变化和人类活动多种因素综合作用的结果。过度放牧被认为是引发草原灌丛化的主要原因之一。最新的研究结果表明过度放牧并不能导致草原灌丛化,但过度放牧后实施休牧却改变了草本与灌木的种间作用,有可能导致灌木的扩张。灌木入侵草原长期以来被认为是草原的退化,结论来源于干旱区土壤沙化的情形,在沙化的灌木林中,土壤碳库被局限于灌木株丛及其周边,使草原的碳截留和储存降低。但最近的全球性集成研究表明草原中灌木覆盖率盖度增加对生态系统可以产生积极作用,灌木可以增加土壤水分的下渗,有利于生态系统的水分储存和和养分的转化(如加强氮的矿化过程)。草原灌丛化对生态系统结构和功能影响存在景观尺度和斑块尺度上的差异。进一步研究适应灌丛化过程的管理机制,综合不断变化的气候条件因素和地域因素,采取合理的草原管理策略,对于全球草原区生产具有极其重要的意义。     

藏锦鸡儿（Caragana tibetica）灌丛沙堆的形态与沉积物特征

研究各演化阶段藏锦鸡儿（caragana tibetica）沙堆沉积特征与灌丛形态之间的耦合关系,分析演化过程中藏锦鸡儿灌丛沙堆随时间的变化,阐明各演化阶段藏锦鸡儿灌丛与沙堆的关联性以及沙堆表层沉积物特征,可揭示藏锦鸡儿灌丛发育过程中沙堆的变化及其灌丛阻沙能力的变化。基于野外调查,在样地选取3个演化阶段（发育阶段、稳定阶段和活化阶段）的藏锦鸡儿灌丛沙堆,测量灌丛和沙堆的形态参数,研究沙堆与藏锦鸡儿灌丛之间的相关关系,然后对不同部位的沉积物进行采样,分析沉积物特征。结果表明：藏锦鸡儿灌丛沙堆形态以椭圆形为主,各演化阶段藏锦鸡儿灌丛沙堆长轴、短轴、沙堆高、水平尺度、底面积和体积都呈现活化阶段>稳定阶段>发育阶段。沙堆沉积物发育阶段整体粒级含量居中;稳定阶段灌丛坡顶细砂和粉粒含量较大,呈现逐渐增加的趋势;活化阶段颗粒含量高,沿迎风坡底—坡顶—背风坡底,峰值呈先增大后减少的趋势,间接体现了灌丛沙堆对沙粒的拦截作用。灌丛形态与沙堆沉积物各参数相关性在稳定阶段最大,说明灌丛与沉积物之间由于灌丛呈现椭圆形,灌丛在稳定阶段固沙能力最强。藏锦鸡儿在发育阶段由于灌丛较小,形态与沙堆沉积物各参数相关性不强。藏锦鸡儿灌丛与沉积物之间随演化过程的进行越来越不稳定。     

科尔沁沙地灌木对风沙土壤的生态效应

对科尔沁沙地小叶锦鸡儿、差巴嘎蒿和黄柳灌木阻固沙尘和保育土壤的生态效应进行了野外定株观测研究。结果表明:⑴小叶锦鸡儿阻固沙尘的能力很强,单株灌木基部的平均积沙（尘）量为0.49m³,分别是差巴嘎蒿和黄柳的3倍和16倍。⑵每一灌木种的冠幅直径、基部分枝数和分枝直径均与灌木基部的积沙（尘）量有显著的正相关关系,其中冠幅直径对积沙（尘）量的影响最大,决定系数为0.18～0.58（P<0.05,n=30）。⑶三种灌木对土壤有机质、全P、全N和速效P都有不同程度的富集作用,其中对土壤有机质的富集作用更为明显;不同灌木种间,小叶锦鸡儿对土壤有机质和全N的富集作用略大于差巴嘎蒿和黄柳。     

洞庭湖环境系统变化对水文情势的响应

为全面揭示洞庭湖近数十年的水情异常与成因,将湖区视作一个大系统来研究。经水位~流量关系等多种方法研究表明：(1)入湖四水尾闾同水位流量减少1 200~2 800 m³/s,同流量水位抬高0.49~1.28 m;(2) 荆江三口分水比减少19.2%,分沙比减少25.1%;(3) 澧水、松滋、南洞庭湖等主洪道的水位流量关系均发生了较大变化;(4) 天然调蓄能力下降40%,湖口同流量水位抬高1.80~2.50 m;(5) 7~8月湖垸关系常处于危急状态。其主要原因是泥沙淤积恶性循环,导致了湖泊环境系统功能的变化,而由下荆江3处裁弯所引起的江湖水沙调整则加速了其变化过程。这些变化过程对水情的复合响应是：入湖水沙呈逐渐减少趋势变化,洪水位普遍抬高1.50~1.80 m,湖口有时出现江水倒流,洪水涨率增大,高洪水位持续时间长等异常水文现象,且给湖区造成了巨大的洪水压力。     

长江口南港的水文泥沙环境及污染物输移

南港河道水域宽广,水体量大,动力条件强,悬沙含量较高且都是细颗粒物质,纳污容量大,具有较强的输运、稀释和自净能力。污水进入南港以后,污染物在河道中迁移转化,主要吸附在泥沙上。在外泄过程中污染物质在南港中往返逗留,循环输移,向底层、滩地、涨潮沟等地迁移,并在河海相接地带富集。     

基于倾斜摄影技术的戈壁灌丛沙丘形态反演及其对粉尘释放研究的意义

灌丛沙丘是广泛分布于西北干旱区的风沙地貌。戈壁上发育的灌丛沙丘在戈壁沙尘释放和固沙能力方面具有重要的指示意义和应用价值。本研究采用倾斜摄影技术对戈壁上的灌丛沙丘形态特征进行观测和提取,并分析沉积物特征,计算戈壁灌丛沙丘的固沙能力,为沙尘释放研究提供依据。结果表明:(1)戈壁上发育的灌丛沙丘有明显的空间分布格局,即主要分布在干河床的两侧和地势低洼地区。(2)戈壁灌丛沙丘在形态上和其他地表灌丛沙丘类似,但沙丘的长度、宽度、底面积、体积等小得多,而且参数之间具有明显的相关关系。(3)沉积物的累积概率曲线表现为三段式,跃移组分的粒度范围(50~700 μm)明显与以往研究不同。沙丘内部和表层的粉沙和黏土含量分别为4.47%和5.24%,从而说明灌丛沙丘能够捕获戈壁上释放的粉尘物质。(4)戈壁地区单个灌丛沙丘的粉尘释放量约0.05~0.08 m³,固沙能力最大可达18.71 m³。     

土壤侵蚀对农田中土壤有机碳的影响

碳主要在通气状态下释放出CO₂以温室效应的形式影响全球变化。当前,农田土壤固碳过程是土壤碳循环研究中的一个前沿领域,其中农田土壤再分布过程能否导致土壤固碳已引起科学上、政治上以及社会上广泛的兴趣。本文从不同的尺度阐述土壤再分布过程对土壤有机碳的影响。分别阐述土壤侵蚀和再沉积过程在全球碳循环,陆地碳库研究中的作用,土壤侵蚀与农田景观土壤有机碳动态、活性组份以及碳通量之间的关系,土壤再分布过程引起的土壤固碳机理。在此基础上指出今后迫切需要解决的问题。     

新疆极端水文事件年际变化及对气候变化的响应

利用1901~2010年极端水文事件资料,采用Mann-kendall统计检验研究其年际、年代际变化及对气候变化的响应,结果表明:年际变化总体为增加趋势,20世纪70年代以来增加显著;各地区由于主导灾害不同,年代际变化不尽相同, 冰雹为主导灾害的地区80年代的发生频次最多,其它地区呈逐年代平稳增加;各类型极端水文事件年际变化也不尽相同,但于近10 a达最大值;极端水文事件增加趋势与气温、降水一致,不同极端水文事件对气候变化因子响应略有不同。     

土壤碳循环对地下水位的响应研究进展

地下水位通过影响土壤微生物活性、植物根系周转和土壤呼吸速率等改变凋落物和土壤有机质的分解速率与程度,进而影响土壤有机碳(SOC)的积累与损耗过程.过去研究集中在温度和降水等影响因素对土壤碳转化过程和碳储量动态等的影响,较少关注地下水位波动引起的变化,尤其缺乏在不同生态系统中地下水位变化后植物根系-微生物-SOC交互作用...     

中国东北地区典型流域水文变化特性及其对气候变化的响应

以辽河的主要水源区太子河流域为对象,分析近50 a来流域的降水径流变化特性,采用水文模拟方法,研究了河川径流量及土壤含水量对气候变化的响应。结果表明:近50 a来实测径流量总体呈现减少趋势;20世纪80年代以来,气候因素对河川径流量的绝对影响量呈现增加趋势;降水增加比减少对河川径流量的影响明显,土壤含水量对降水减少的响应更加敏感,气候暖干化趋势将非常不利于东北地区的水资源利用和农业生产。     

黄土高原沟壑区苹果基地退果还耕的生态水分效应

近年来,黄土高原沟壑区许多果园已经退化,需要重新退果还耕,但其生态水分效应尚不明了。以陕西长武县王东沟小流域典型果园为对象,选取了盛果期果园、退化果园和退果还耕等3种土地利用方式,分析1986、2002和2009年三期土壤水分数据,研究退化果园还耕的生态水分效应。结果表明:退化果园和退果还耕地的平均含水量和土壤储水量显著高于同期的盛果期果园。果园退化后废弃和退果还耕,土壤水分会得到部分恢复。当土地利用从盛果期果园变化为耕地后,在200~600cm土层,其土壤平均含水量(10.62%)显著高于盛果期果园(8.53%)。生物利用型土壤干层仍然是盛果期果园、退化果园和退果还耕地尚待急需解决的严重的生态问题。     

樟子松固沙林土壤碳截存及土壤呼吸对干湿变化的响应

 在科尔沁沙地测定分析了流动沙丘栽植樟子松林23 a后的土壤碳截存作用,以及林地和流动沙丘土壤呼吸对干湿变化的响应。结果表明:①流动沙丘造林后土壤容重减小,土壤颗粒中极细沙和黏粉粒含量显著增加;②樟子松林地0~5 cm和5~15 cm层土壤有机碳截存量分别为221.8 g·m-2和113.9 g·m-2,截存速率分别为9.64 g·m-2·a-1和4.95 g·m-2·a-1;CaCO3-C截存量分别为4.0 g·m-2和2.5 g·m-2, 截存速率分别为0.17 g·m-2·a-1和0.11 g·m-2·a-1;③干旱条件下土壤呼吸随气温的升高呈现指数减小;无论是干旱还是降雨后,林地土壤呼吸速率均显著高于流动沙丘;④降雨刺激后土壤呼吸显著增加,林地增加的幅度显著高于流动沙丘;林地地表凋落物去除后土壤呼吸速率下降,并且在降雨后下降更为明显。     

基于河链结构和LUCC的分布式流域水文模型及径流响应

为了定量评估土地利用/覆被变化的水文水资源效应,并考虑流域水文效应的空间差异,提出考虑土地利用/覆被变化的分布式流域水文模型。该模型基于Shreve河链概念对流域河网进行单元划分,基于中国科学院土地资源分类系统的一级类型,将流域划分为6种不同土地利用及覆被变化类型;在每一类土地利用及覆被变化面积上,分别考虑蒸发和下渗的差异,并利用蓄满-超渗耦合产流模型计算该面积上的地表径流量和地面以下径流量;利用地貌汇流模型和线性水库模型将每类面积上的地表径流量和地面以下径流量演算至流域出口断面,从而得到流域的水文过程。模型参数包括流域地貌特征参数、产流参数和汇流参数,前者可以根据地理信息系统技术和遥感技术获得,而后者则需要根据流域的水文资料通过最优化方法求得。利用大理河流域1981—1990年的逐日降雨、蒸发及流量资料对该模型进行了参数率定和检验,率定期1981—1987年的水量平衡系数为0.993,年径流深合格率为100.0%;检验期1988—1990年的水量平衡系数为1.230,径流深合格率为66.667%,计算结果表明该模型在大理河流域具有良好的适应性。并以2000年大理河流域的土地利用/覆被状况为基准,计算得到流域的基准径流深为30.36 mm,并对大理河流域未来土地利用情况进行情景分析,为充分发挥小流域(或单元)水土保持措施带来的各种效益提供参考依据。