半干旱黄土丘陵区人工植被深层土壤干化效应

科学评估不同植被恢复模式的土壤干化效应是目前黄土高原生态恢复一个亟需解决的关键问题。本文以半干旱黄土丘陵区14种典型人工植被为例,通过构建土壤水分相对亏缺指数CSWDI和样地土壤水分相对亏缺指数PCSWDI,定量评估了不同植被深层土壤干化效应。研究发现:除农地和撂荒草地外,各植被深层土壤水分均随土层深度的增加而升高,深层土壤水分含量同土层深度之间呈一元线性关系。不同人工植被深层土壤相对干化程度存在差异,以油松林地最高,杨树侧柏混交林地最低。不同植被类型受其自身蒸腾耗水、根系特征和耕作等影响,土壤干化的程度在剖面上存在差异,但总体趋势为随深度增加而降低。针阔叶植被配置模式土壤水分状况要稍好于阔叶纯林的配置模式。     

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。     

黄土高原土壤干层形成原因分析

以丰水年洛川人工林地深层土壤水分恢复为依据,采用高精度土壤含水量测量与逐层分析技术,以含水量变化率为主要指标,研究洛川2004年1月-2005年5月不同植被土壤水分的季节变化与水量平衡.结果显示,降水渗深以内表层土壤水分受气候和植被生长影响,呈明显季节变化;渗深以下深层土壤水分,中产农田和梨树林砍伐后基本维持平衡,苹果林地持续减少并以春季减少最多.研究表明,黄土高原深层土壤水分呈低水平循环状态,易形成土壤干层,而季节干旱是土壤干层形成的直接驱动力;"低降水、高蒸发"的气候特点是黄土高原土壤干层形成的决定因素,半湿润半干旱气候中的干旱特征对黄土高原自然地理环境产生广泛而深刻的影响.     

陕西黄土高原土壤干层对植树造林的影响

根据野外考察和陕北、关中土壤含水量测定,讨论了陕西黄土高原土壤干层的分布范围及其对恢复植被的影响。资料表明,黄土高原土壤干层分布普遍,向南分布已达关中平原地区。不同植被带土壤干层发生原因有一定差别,干层发育程度有明显不同。在生态环境建设中,应根据不同地区土壤干层发育强度差别恢复不同类型的植被。在以往划分的延安以南的落叶阔叶林带,土壤干层发育较轻,可采取草、灌、乔木相结合的措施逐步恢复森林植被。在延安到长城之间的森林草原带,土壤干层发育严重,应当先发展草灌植被,后恢复森林草原植被。在长城以北的草原带应自然恢复草原植被。在土壤干层发育严重的地区,造林一般不能带来环境效益与经济效益,反而会导致深部土壤水分的过量消耗等不良后果,是不适于造林的地区。在黄土高原退耕还林还草的生态建设中,不论是发展人工林还是发展草灌为主的植被,都不宜选择耗水多、生长快的植物种,而应当发展生长适中偏慢的乔、灌、草种。     

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。     

论山西褐土区农田土壤干燥化问题

以山西褐土区离石、忻州、太原、寿阳、临猗等地玉米、小麦农田为主要研究对象,选取5个代表性样点12个剖面采集0~600cm深度土壤样品,研究分析不同季节土壤垂直剖面水分状况。结果表明,该区玉米、小麦等农田中普遍存在土壤干层,轻度和中度干层都有显现;季节性干层的存在是该地区农作物易于发生干旱灾害的主要原因;晋中玉米地轻度干层发育到了600cm以下;晋南由于长期气候干旱,导致干燥化程度加重,轻度土壤干燥化也已发育到了600cm;晋西玉米地400cm接近轻度干化,晋北玉米地轻度干层也已达到600cm深度。农田季节性干层、深层土壤干层的出现严重影响了农田土壤的水循环;降水量少是本区农田干层产生的主要原因,但农田生产力提高、植被密度和蒸发对临时性干层形成的影响也不可忽视;选择低耗水、深根系的旱地作物,同时合理密植、有条件的地方实施灌溉等都是减缓农田干层的有效途径。     

陕西黄土高原人工林土壤干层及形成原因

1 Introduction Abroad, a lot of research on soil water removal, seeping and evaporation has been done (Ole, 1998; Rapp, 2000). A seeping model of soil water was suggested (Yuin, 1998) and it was known that water removal is very slow in the unsaturated zon…     

西安高陵人工林土壤干层与含水量季节变化研究

通过野外调查和室内测定,利用烘干称重法对高陵地区丰水年前后不同人工林下0~6 m土壤含水量及土壤水分的季节变化进行研究。结果表明,2002年高陵田家村中国梧桐林和杨树林下160~400 cm范围内均已发育了土壤干层。经过2003年丰水年充沛的降水补给,2004年高陵团庄槐树林、杏树林0~6 m土层均未出现土壤干层,说明水分在丰水年得到很好恢复。丰水年后梨、杏、槐三种人工林160~400、410~600 cm层位土壤含水量均显示春季最高,夏季次之,秋季降到最低或略微上升。     

青海湖北土壤水分分布与土壤干层恢复

通过对青海湖北沙柳河镇土壤含水量的测定, 研究了该区土壤水分含量和土壤干层恢复等问题。结果表明:青海湖北沙柳河镇土壤含水量随着深度的增加而减少, 在年降水量略多于400 mm的条件下, 多数土壤干层中的水分得到了恢复, 干层消失, 少数土壤还有干层存在。在2009 年降水增多, 到2011 年土壤水分恢复深度达到了1.3 m, 2011 年土壤含水量显著高于2009 年。在年降水量为410 mm左右的条件下, 土壤干层恢复到1.3 m深度需要的时间为2 年左右。该区土壤水分运移缓慢, 干层恢复比黄土高原缓慢, 恢复的深度较小, 这主要是该区土壤冻结期较长等决定的。土壤干层中水分的恢复表明, 该区2009年以来草原土壤水分输出量略小于输入量。     

华北地区气候暖干化的农业适应性对策研究

通过对华北地区1951-2000年的气温和降水的统计资料进行分析,并作出年平均气温距平变化图和平均降水变化图,得出华北地区50多年来气候呈现暖干化趋势,气温明显升高,冬季表现最为明显,降水明显减少,夏季表现最为明显。接着采用降水量减去同时期蒸发力的方法,从水分平衡的角度分析了气候暖干化对地表水资源的影响,得出近50年来,华北地区年及季的水分亏缺量总体呈增加趋势,春季亏缺尤为严重,加剧了对农业生产的不利影响。然后通过大量农业实验数据,分析了气候暖干化对农作物产量、品质、病虫害及化肥农药的使用的影响,得出气候暖干化对农业生产的影响害处远大于利处。在此基础上分析得出华北地区农业应对气候暖干化的主要问题是水问题,然后通过具体实例和对实验数据的分析,提出以下具体建议与适应性对策:积极推广和普及农业节水技术;推广集水保水技术;因水制宜调整农作物类型,发展优势作物;合理调整种植结构,优化作物布局;加强宣传教育,增强农民气候适应意识。     

Soil erosion and management on the Loess Plateau

The Loess Plateau is well known to the world for its intense soil erosion. The root cause for river sedimentation of Yellow River (Huanghe) and its resultant "hanging river" in certain section is soil and water loss on the Loess Plateau. The Loess Plateau has a long cultivation history, hence population growth, vegetation degeneration and plugging constitute the chief reason for serious soil and water loss on Loess Plateau. This paper analyses several successful cases and failures in soil conservation, presents practical soil conservation technique and related benefit analysis, and discusses some effective methods adopted in China in soil erosion control, research directions and future perspectives on Loess Plateau.     

Soil erosion and management on the Loess Plateau

1 Introduction The Loess Plateau situated in northern China covers the drainage basins in the middle reaches of the Yellow River. It starts from the western piedmont of Taihang Mountains in the east, reaches the eastern slope of the Wushao and Riyue mountains, connects the northern part of the Qinling Mountains in the south and borders the Great Wall in the north, covering an area of about 380,000 km2 (Figure 1). The region is overlain extensively by Quaternary loess in great thickness, …     

黄土高原西部兰州市郊人工林地水分亏缺与调控研究

通过定位监测与对比分析,对兰州市南北两山不同水分管理人工林地植物水分亏缺度及植物水分亏缺补偿度的时空分布进行了研究。结果表明：灌溉林地的植物水分亏缺度最小,亏缺度大部分时间都在20％以下,有自然坡面集雨的林地植物水分亏缺状况好于不灌溉的林地,侧柏林地喷灌、自然坡面集雨和不灌三种处理方式下的植物水分亏缺度虽然稍有差异,但都处于水分极度亏缺的状况。补充灌溉除满足林地正常生长所需要的水分外,对土壤水分也有一定的补偿,补偿度在70％左右。其他不灌溉地块补偿度都为负值,说明这些地块整个雨季没有对水分进行补偿,还将土壤以前贮藏的部分土壤水分利用。植物水分亏缺度在空间上的变化与植物根系的分布相一致。既在水平方向上,随着离树干距离的加大,植物水分亏缺度依次降低。在垂直方向上,表层植物水分的亏缺度最低,随着深度的增加,亏缺度逐渐增大,100~120 cm深达到最大,以后又缓慢降低。植物水分补偿度是降雨与植物水分亏缺程度的反映,植物水分亏缺度越高,补偿度越大。     

陕北黄土高原景观动态的植被覆盖季节响应

半干旱地区生态环境状态与景观动态变化息息相关,为深入探讨景观动态的生态响应,本研究选择陕北黄土高原为研究区,分别就景观动态的3种类型 (景观类型间变化、类型内组分变化及未变化) 与植被覆盖状态进行分析。其中植被覆盖状态主要通过植被覆盖值高低及年内植被恢复期、维持期与转折点等曲线特征体现。结果发现研究区景观类型的动态变化并不显著,而各动态类型与植被覆盖的相关程度各不相同,植被覆盖不仅和景观类型有关,亦与景观动态类型有关,而在植被覆盖对景观动态的响应上,则体现出由于景观动态类型的差异,造成同一景观类型的植被覆盖季节响应模式和强度完全不同。     

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。     

黄土高原退耕地恢复对土壤无脊椎动物多样性的影响

黄土高原退耕地在恢复过程中,植被从沙蓬(Agriophyllum arenarium)单优群落向以达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)为优势种的群落演替,土壤无脊椎群落随着退耕年限的增加由简单向复杂化演变。退耕地土壤无脊椎动物优势类群主要为线虫、螨类、拟步甲科、象甲、土蝽科和金龟甲科等组成,土壤无脊椎动物从退耕1年的14类逐步增加到7年的28类,土壤无脊椎动物的多样性指数与退耕年限呈正相关关系。土壤无脊椎动物类群的增加前期快后期慢,土壤无脊椎动物的多样性增加主要由植被和土壤的改善决定。     

黄土高原典型塬区土壤热状况研究

在陆-气相互作用中,土壤热状况（土壤温度、土壤导热率等）和土壤湿度等陆面状况对大气环流和气候变化都有着重要影响。黄土高原横跨干旱、半干旱及半湿润地区,为我国第二大高原,幅员辽阔。该复杂下垫面上的陆-气相互作用不仅直接影响到黄土高原地区的气候和环境变化,而且对东亚、乃至全球的气候和环境变化都可能产生重要影响。而对黄土高原区域的土壤热状况及土壤温度的研究是黄土高原陆-气相互作用研究的重要组成部分。分析了黄土高原典型塬区不同下垫面的土壤温度状况,分析了造成各种下垫面温度分布和变化不同的原因,得到如下结论：在近地层,随着土壤深度的增加,土壤温度振幅逐渐减小,40 cm土壤温度相对以上各层变化不明显。就季节变化而言,土壤温度在1 a中有两次稳定状态。第一次出现在4月上旬,其值约为6 ℃左右;第二次出现在11月中旬,温度值为14 ℃。相对于全年土壤温度而言,在12月到次年2月有一个低温中心,温度低于零度;7～8月间有一个暖中心。各层土壤温度在1月份是最低的,其后一路上升,4、5月份是土壤温度快速上升期,至8月上旬土壤温度达到最大值,为土壤升温期;其后温度开始下降。土壤温度梯度具有明显的日变化特征,夜间,土壤的热量是从深层传向地表的,而随着太阳高度角的加大,土壤温度梯度转为负值,深层土壤从地表获得能量,到了傍晚19时左右,温度梯度又转为正值;土壤温度梯度的变幅在有植被时要明显小于无植被时。各站的日平均土壤导热率,柴寺、塬下和中心站分别是1.43,1.24,1.17 W·m^-1·k^-1,土壤物理性质和土壤质地的不同是各站土壤温度分布和土壤热传导率存在差异的原因之一。     

黄土丘陵小流域土壤物理性质的 空间变异

黄土丘陵小流域土壤物理性质在景观尺度上的空间变异以质地、容重和饱和含水量最小，稳定入渗率最大，团稳性与粘结力居中，不同土地利用类型之间诸项物理性质都存在显著差异，土壤质地以林地的砂粒含量显著偏低但粉粒含量显著高于其它土地利用类型，休闲地的粉粒含量显著较低；容重以林地显著偏大，耕地较小；饱和含水量以灌木地较大，林地显著偏低，土壤团稳性以林地显著偏高，耕地显著偏低；土壤粘结力以灌木地，林地，荒地和休闲地显著较强，耕地显著较弱；稳定入渗率以灌木地显著较高，间作地显著较低，就坡形来说，垂直与水平凹形坡的砂粒含量都显著较低而粉粒含量比较高，相反直形坡的砂粒比较高而粉粒含量显著较低；饱和含水量与稳定入渗率都是以垂直直形坡较高，垂直凹形坡则较低，就坡向而言，偏东坡的土壤粘结力显著低于偏西坡；偏北坡土壤质地比偏南坡粘性强，但稳定入渗率低，稳定入渗率还随坡度的增大而增高，随着海拔的升高，土壤砂粒含量与稳定入渗率增高，而粘粒含量与团稳性呈降低趋势。