土壤植被系统及其坡面生态工程意义

坡面生态工程不同于传统的土木工程,它把植被及其对坡面不稳定的影响与侵蚀过程联系起来,这个生物学途径中的一个重要概念是“土壤植被系统”,它强调了生态工程途径的生物生存学属性,由它可推导出一定的理论假设,即土壤植被系统的若干属性和性能。这些理论实体和假设有助于对坡面生态工程科学原理的构建。     

退耕草地近地表层特征对坡面流流速的影响

坡面流是坡面土壤分离与泥沙输移的驱动力与载体,退耕还林还草工程实施后,可能导致近地表层特征发生改变,集中体现为植被覆盖率提高、植被茎秆及枯枝落叶层出现、生物结皮发育、根系系统的形成,进而引起坡面流水动力学特性的变化。然而,目前对退耕引起土壤近地表层特性变化对坡面流水动力学特性的影响尚不清楚。因此,通过野外放水冲刷实验(坡度12°~14°;单宽流量0.002~0.006 m2/s),系统研究了退耕草地近地表层特征(茎杆-枯枝落叶层、生物结皮、植被根系)对坡面流流速的影响。结果表明:坡耕地撂荒7 a后,土壤近地表层特征对坡面流流速影响显著,随着土壤近地表层特性各作用(如根系、生物结皮、植物茎秆及其枯落物)的依次叠加,水流流速依次递减,分别较黄土母质(T4)减少了12.76%、41.53%和66.78%,且平均流速随枯落物干重、根系重量密度的增大呈幂函数形式下降。研究成果对于理解退耕草地坡面侵蚀动力的变化及其机制,具有重要的意义。     

宿迁市道路边坡生态防护的景观效应评价

生态护坡旨在防止水土流失,它涉及生物、土壤以及施工等多个学科领域。以江苏宿迁为例,要实现水土保持的目的,必须加强生态护坡方面的研究工作,充分考察当地地理环境,注意当地的土壤及气候,做到因地制宜、适地适树。通过培育坡面植被的方式,减少地面的水土流失,另一方面也有利于防范滑坡。基于此,坡面植被对于生态护坡具有重要作用。     

干热退化山地不同类型侵蚀沟生物生态工程治理试验研究

冲沟是生态环境治理和控制泥石流活动的关键地段。结合云南南涧县城后山泥石流生物生态工程治理试验示范研究,总结出由土石混砌与土木筑造结构的生物谷坊,浆筑结构拦坝和谷坊等组成的沟道侵蚀治理方法,并成功地进行了相应的生物坝系建设,筛选出大叶桉,赤桉,马鹿花,台湾相思,马占相思,新叶合欢,夹竹桃等一批适宜干热生境和沟道植被恢复及防护林建设的植物种类,同时采取冲沟与谷坡同时整治,生物治理与调蓄水措施相结合的坡面治理方法。结果表明,这些生物生态工程措施对于防止沟床侵蚀,抑制泥石流活动和护床固坡效果显著。     

中国干旱区恢复生态学研究进展及趋势评述

本文评述了中国干旱区恢复生态学研究的历程和特点,系统分析了其研究前沿和未来发展趋势.国家重大需求推动了干旱区恢复生态学研究,植被建设是生态恢复的主要方法和手段;植被分布的地带性规律、土壤生境的恢复、生态水文互馈机理、植物水分关系、生物土壤结皮、基于模型的预测模拟是未来研究的重点;地学与生物学的学科交叉融合为干旱区恢复生态学理论创新和生态恢复实践提供了新的思路和途径.     

不同坡面植被空间布局对坡沟系统产流产沙影响的实验

植被在有效控制水土流失、改善生态环境中具有重要作用。为探讨坡面不同植被覆盖度、不同植被空间布局对坡沟系统侵蚀产沙的影响,以4 m长坡面(坡度为20°)和3 m长沟坡(坡度为50°)组成的坡沟系统为研究对象,采用不同放水流量(3.2 L/min、5.2 L/min)的放水冲刷实验,研究了不同放水流量、不同植被覆盖度、不同植被布设部位对坡-沟系统及沟坡侵蚀产沙的影响。结果表明,在实验条件下,不同植被布设部位在相同放水流量、相同植被覆盖度条件下对坡沟系统侵蚀产沙有明显影响,而对产流量无明显影响;沟坡部分侵蚀产沙量不随坡面植被覆盖度的增大而减小,相反呈增大趋势。说明在实验条件下,对坡沟系统而言,仅在坡面部分布设植被,尽管能在一定程度上减少坡沟系统侵蚀产沙,但并不能有效减小沟坡部分的侵蚀产沙,甚至引起沟坡部分侵蚀产沙的增大。因此,水土流失治理过程中采取有效措施进行坡沟兼治将是减少水土流失的有效手段。     

腾格里沙漠沙丘固定后土壤的斥水性特征研究

土壤斥水性是重要的土壤物理属性,对土壤水文过程和地貌过程有重要的影响。利用毛细上升法研究了腾格里沙漠东南缘沙丘固定后土壤的斥水性特征,分析了不同小地形、不同土壤深度和不同土壤粒径土壤的斥水性差异。结果表明,固沙植被建立后显著地改变了沙丘的土壤斥水性,且随沙丘固定时间增加而呈增强的趋势。丘间地和迎风坡的土壤斥水性大于丘顶和背风坡的斥水性。0~3 cm土层的土壤斥水性显著大于3~6 cm。随着粒径的不断增大,土壤斥水性呈减小趋势,不同粒径段土壤斥水性差异显著;且土壤斥水性与粒径分别为0~0.05 mm、0.05~0.01 mm、0.01~0.15 mm的土壤呈极显著正相关线性关系,与粒径大于0.15 mm的土壤呈显著负相关线性关系。植被区土壤斥水性的增加可能与大气降尘在固定沙丘表面不断沉积、生物土壤结皮形成,尤其是藻类和地衣的形成有关,斥水性的增强将影响到植物种在沙丘上的有效水分利用。     

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。     

中国干旱沙区的生态重建与恢复:沙坡头站60年重要研究进展综述

中国科学院沙坡头沙漠研究试验站建站60年来,服务于国家需求,推动了沙漠科学的发展。在沙害治理、沙漠生态重建与恢复、荒漠生态系统长期生态学、沙地生态水文学\,人工植被稳定性及干旱胁迫生理生态学方面取得了重要进展\.解决了在降水量小于200 mm的干旱沙漠地区植被建设的关键技术,证实了通过人为促进生态恢复是可行的,创造了人类活动(治理和利用)与沙漠自然和谐持续发展的模式;探讨了干旱沙区土壤水循环的植被调控机理,提出了生态恢复的关键技术及其应用模式;理论上探明了人工植被稳定性维持的生态学机理,提出了荒漠系统生态恢复的理论模型;揭示了荒漠生态系统碳、氮循环及其对环境因子的响应;引领了生物土壤结皮的生理生态功能及其水文学研究;拓展了干旱逆境生理生态学的研究。沙坡头站已成为国际沙漠科学与荒漠长期生态学研究的重要平台。     

云南省蒋家沟不同植被类型土壤物理性质对水分入渗特征的影响

云南省蒋家沟是中国西南典型泥石流频发区,区内不同植被类型的土壤物理性质影响土壤水分入渗特征和泥石流启动.以往研究主要关注土壤入渗过程的分析及其对泥石流启动过程的影响,对不同植被类型坡面的入渗特征及入渗与土壤物理性质的关系涉及较少.本研究对云南省蒋家沟裸地、草地、灌丛和林地的基本土壤物理性质进行比较,利用双环入渗法测定4...     

试论沙漠化过程及其防治措施的生态学基础

近年来,所开展的有关沙漠化问题的研究工作和防治实践已为该问题的理论深化提供了坚实的基础。本文图就沙漠化过程及其防治措施的生态学原理进行讨论,虽见解肤浅,但望能藉此引起有关专家对此问题的关注和兴趣,以便共同切磋,从中得到有益的帮助。沙漠化,其定义^[1]本身就已表明,它属于自然环境--生物--人类社会相互交织作用网络中,并产生于其间关系失调过程中。因而讨论沙漠化生态学原理,须包括沙漠化发生的生态学机理、沙漠化过程的生态学属性、沙漠化程度的生态学计价及沙漠化土地恢复的生态工程等四个方面的内容。     

黄土丘陵区坡面形态和植被组合的土壤侵蚀效应研究北大核心CSCD

以位于陕北黄土丘陵区的羊圈沟流域为重点研究区,针对不同坡面类型(坡长、坡形、坡度)和植被组合进行野外土壤采样,利用137Cs元素示踪方法评估坡面的土壤侵蚀效应。研究发现:1坡面形态对土壤侵蚀具有重要影响。自坡顶至坡脚,"直-凹"组合的坡型一般具有相对较低的土壤侵蚀模数,整体上起到"汇"的作用;但"凹-直/凸"组合的坡型具有相对较高的土壤侵蚀模数,在土壤侵蚀方面起到"源"的作用;其他坡型,如直坡、凸坡、"直-凸"和复杂性坡型的土壤侵蚀模数介于两者之间。2坡面不同植被空间配置对土壤侵蚀的影响具有明显差异。研究发现,坡面植被组合(自坡顶至坡脚)为荒草地-果园、有林地-其他植被类型组合和荒草地-其他植被类型的坡面具有相对较低的土壤侵蚀模数,起到了一定"汇"的功能,但人为干扰较为强烈的景观坡面(无水土保持措施)具有相对较高的土壤侵蚀模数,整体上表现为土壤侵蚀的"源"区。     

黄土丘陵区坡面形态和植被组合的土壤侵蚀效应研究

以位于陕北黄土丘陵区的羊圈沟流域为重点研究区,针对不同坡面类型（坡长、坡形、坡度）和植被组合进行野外土壤采样,利用¹³⁷Cs元素示踪方法评估坡面的土壤侵蚀效应。研究发现：① 坡面形态对土壤侵蚀具有重要影响。自坡顶至坡脚,“直-凹”组合的坡型一般具有相对较低的土壤侵蚀模数,整体上起到“汇”的作用;但“凹-直/凸”组合的坡型具有相对较高的土壤侵蚀模数,在土壤侵蚀方面起到“源”的作用;其他坡型,如直坡、凸坡、“直-凸”和复杂性坡型的土壤侵蚀模数介于两者之间。② 坡面不同植被空间配置对土壤侵蚀的影响具有明显差异。研究发现,坡面植被组合（自坡顶至坡脚）为荒草地-果园、有林地-其他植被类型组合和荒草地-其他植被类型的坡面具有相对较低的土壤侵蚀模数,起到了一定“汇”的功能,但人为干扰较为强烈的景观坡面（无水土保持措施）具有相对较高的土壤侵蚀模数,整体上表现为土壤侵蚀的“源”区。     

模糊坡位信息在精细土壤属性空间推测中的应用

坡位的空间渐变特征影响着小流域及坡面尺度上的土壤、水文、地貌等现象和过程,因此对精细尺度下的地理建模(如土壤空间信息推理)有重要作用。虽然目前已有多种模糊坡位信息定量提取方法,但所得到的模糊坡位信息还缺乏实际应用。本文以精细尺度下的土壤属性空间分布推测为例,对此展开探索。应用模型假设:(1)在小流域内,地形因素主导着土壤属性空间分布的变化;(2)典型坡位上对应分布着典型的土壤属性值,土壤属性与坡位之间存在协同变化关系。据此建立以模糊坡位信息对各类典型坡位上土壤样点属性值的加权平均模型,推测土壤属性的空间分布。模型应用于黑龙江省嫩江流域一个地形平缓的小区(面积约60 km²),通过一个以坡位典型位置作为原型的模糊坡位定量方法提取5类坡位(山脊、坡肩、背坡、坡脚、沟谷)的空间渐变信息,对土壤表层有机质含量的空间分布进行推测。推测结果通过研究区70个土壤采样点进行评价,以推测结果与评价样点集之间的相关系数、平均绝对误差、均方根误差作为定量评价指标,与使用常用地形属性的多元线性回归模型推测结果进行对比。评价结果表明,仅使用极少建模点的加权平均模型的推测结果优于多元线性回归模型的推测结果。     

岔巴沟流域次暴雨坡面土壤侵蚀经验模型

坡面土壤流失预测、水保效益评估,无不需要坡面侵蚀模型。本文以岔巴沟流域坡面径流场降雨水文资料为基础,建立了次侵蚀性降雨坡面土壤侵蚀模型、次降雨坡面细沟侵蚀模型,并对各模型的精度进行了分析。结果发现模型具有较好的预报精度,对大侵蚀产沙事件预测很准;坡度、最大10分钟雨强、植被覆盖度是影响次侵蚀性降雨主要因子,坡度、最大10分钟雨强、降雨量是影响细沟侵蚀主要因子,植被覆盖对细沟侵蚀产沙影响很小。     

陆地生态系统碳—水耦合机制初探

陆地生态系统的碳循环和水循环是当前全球变化研究的热点。大量的研究已经表明两者之间具有密切的耦合作用。但是目前对于两者的耦合关系和耦合机制还缺乏系统的分析和总结。本文在综合相关研究的基础上,对陆地生态系统碳-水耦合的基本过程和基本作用机制作了概括。我们认为陆地生态系统碳-水耦合过程共包括土壤-植被节点、植被-大气节点（气孔节点）、土壤-大气节点和生化节点4个碳-水耦合节点。碳-水间的生化反应、气孔对光合-蒸腾的共同控制和优化调控作用、生态系统对碳、水循环的同向驱动机制分别是陆地生态系统碳-水耦合的生物化学、生物物理学和生态学基础,共同构成了碳-水耦合的基本作用机制。我们还用水分利用效率（WUE）概念对碳-水耦合过程中的碳/水耦合比例关系作了探讨。     

坡位渐变信息的模糊推理

坡位的空间变化通常是渐变的,定量的坡位空间渐变信息对于精细尺度上的坡面土壤侵蚀、预测性土壤制图等应用具有重要意义。现有基于栅格DEM的坡位模糊识别方法,或是仅在属性域内模糊聚类,忽略了空间信息;或是需要繁琐的规则进行模糊分类,实用性受限。本文建立了一种基于相似度的模糊推理方法,根据各类坡位在空间上的典型位置,计算其他位置与典型位置间的相似度,从而对坡位空间渐变信息进行系统、定量的描述。应用表明本方法能够合理地描述山脊、坡肩、背坡、坡脚、沟谷等重要坡位类型的渐变信息,所获得的坡位渐变信息也能够合理地解释土壤样点的A层土壤含砂量随坡位渐变的变化趋势。     

贵州典型喀斯特环境退化与自然恢复速率

喀斯特环境退化与自然恢复速率是具有重要意义的问题。在分析贵族典型喀斯特环境主要因子关系的基础上,确定用土地覆盖、植被状况和土壤属性反映喀斯特环境退化与自然恢复过程,应用和地面观测方法对研究区土地覆盖、植被覆盖、生物生产量、生物多样性和土壤理化性质等指标进行研究,从而得出研究区喀斯特环境退化与自然恢复规律及其相应的速率。     

干旱区土壤植被系统恢复的生态水文学研究进展

干旱区约占地球陆表面积的40%以上,所支撑的复杂多样的生态系统是全球陆地生态系统的重要组成,水是干旱区诸多生态系统过程的驱动力和关键的非生物限制因子。生态水文学作为新兴的交叉学科,为客观、全面地诠释干旱区植被与土壤系统相互作用与反馈机理提供了新的理念和途径,同时,也为干旱区以植被建设为主的生态恢复实践提供了理论基础。以沙坡头沙漠研究试验站在腾格里沙漠东南缘荒漠化草原和草原化荒漠过渡带的长期定位监测研究为例,分析、综述了我国在干旱区生态水文学研究领域所取得的主要成绩和相关进展,重点讨论了沙地植被从组成、结构和功能群演变等多层次上对土壤生态水文过程的响应,以及植被对土壤环境和水循环的长期反馈作用和调控机理;将生物土壤结皮首次作为影响植被-土壤系统水文过程的重要环节来考虑,对其发挥的生态水文功能的相关研究进行了总结;归纳了基于水量平衡的干旱区生态恢复理论模式及其在实践中的应用。     

生物与土壤

S15 4 .4 2 0 0 5 0 2 1134退化沙质草地植被与土壤分布特征及相关分布 =Analysisonthedistributionandcorrelationofthevegetationcharacteristicsandsoilpropertiesoverthedegeneratedsandygrasslands/文海燕 ,赵哈林∥干旱区研究 .— 2 0 0 4 ,2 1(1) .— 76～ 80植被与土壤是陆地景观中最为突出的两个组成部分 ,两者的分布特征及相互关系是生态学研究的重要内容 .该文对科尔沁退化沙质草地的植被与土壤的分布特征及两者的相关性进行了研究 .结果表明 ,退化沙质草地土壤养分含量贫瘠 ,土壤性质已经高度异质化 ;植被盖度低 ,物种较为贫乏…