高寒沙地柠条群落土壤水分空间分布特征研究

为探讨治理50余年人工植被恢复区地表0～100 cm深度范围内土壤水分的空间分布特征,文中选取典型高寒干旱荒漠区——共和盆地西北部沙珠玉沙区不同年代栽植的典型固沙植物—柠条(Caragana korshinskii)沙丘,采用植被样方调查和烘干法分析该地区土壤水分的空间分布特征。结果表明:(1)植被恢复年限越长,土壤含水量越低;(2)通过分析土壤水分与植被盖度的关系,发现在一定的土壤含水量条件下,植被盖度维持在一定的水平;(3)土壤含水量具有明显的季节性,与降水量的变化几乎同步;(4)各植被恢复区的土壤水分垂直分布存在季节差异性,主要表现为降水引起的表层10 cm土壤水分的变化。由此可见,植被盖度与土壤水分空间分布特征相关性对理解与探讨沙地人工生态系统稳定性机理有着重要作用。     

毛乌素沙地南缘4种灌木生长季水分利用来源分析

为提升毛乌素沙地防风固沙植被体系的稳定性,利用氢氧稳定同位素法,对不同类型(油蒿、羊柴、紫穗槐、沙地柏)固沙灌木生长季潜在水分来源及水分利用特征进行研究。结果表明:(1)不同类型固沙植被恢复区土壤水分含量具有较大差异,生长旺季显著高于其他两时期。在生长季初期和生长旺季,土壤水分含量随土层深度的增加表现出先增加后减少的趋势,而生长季末期土壤含水量随着土层的增加变化不明显或有所减少;(2)不同类型固沙植被恢复区土壤水和植物样中δD值差异明显,表层土壤水中δD值较集中,而深层土壤水中其含量之间差异比较大;(3)植物水分利用来源和比例的分析表明,油蒿生长季水分利用来源比较均匀,在生长旺盛期偏重于利用浅表层土壤水;紫穗槐和沙地柏主要利用深层土壤水;羊柴对深层和浅层土壤水分均有利用。为避免固沙植物水分利用之间发生竞争,紫穗槐和沙地柏不宜混合搭配,而油蒿和上述两个植物之间可以考虑进行混合搭配。     

晋西黄土区不同林龄人工刺槐林下植被及土壤水分特征

以晋西黄土丘陵沟壑区10、15、20a人工刺槐林为研究对象,原生荒草地为对照,采用时空互代法,调查分析坡面刺槐人工林植被恢复过程中林下植被演替和0~400cm土层土壤水分分布情况.结果表明:随着人工刺槐林林龄的增加,林下灌草植被物种丰富度变大,植被结构发育变好;不同林龄刺槐林地与荒草地土壤平均含水量由大到小顺序为荒草地(16.61%)、20a刺槐林地(10.08%)、15a刺槐林地(9.54%)、10a刺槐林地(8.52%);随着刺槐林龄的增加,土壤水分随坡位下降而增大的趋势有所改变,成熟刺槐林对坡面土壤水分空间分配的调节作用明显;人工刺槐林土壤水分沿垂直剖面变化方式与原生荒草地差异明显,15a以上刺槐林对100cm以下土壤水分的影响已基本稳定;人工刺槐林的生长造成了严重的林地土壤水分亏空,随着林龄的增长0~200cm土层土壤水分条件有所改善,但深层土壤(200~400cm)没有明显的恢复迹象.研究结果为黄土区植被恢复和刺槐林的经营管理提供了科学依据.     

北方典型林地系统土壤水分动态和水量平衡随机模拟研究

以我国北方干旱半干旱地区3种典型林地植被元宝枫、油松、侧柏为研究对象,基于实测数据验证和构建土壤水分动态随机模型,量化区域土壤水分随机分布、水量平衡过程及其水分胁迫特征。结果显示:模型可较好地模拟3种林地的土壤水分动态分布特征,3种林地的土壤湿度概率密度分布区间接近,呈单峰状;大部分土壤水分通过蒸散发损耗且以胁迫蒸散发为主,土壤层深层渗漏量所占比例较小且几乎不产流,符合我国北方干旱半干旱山区林地水循环的实际特征;3种林地系统均受到一定程度的水分胁迫且水分胁迫特征值相近,表明土壤水分条件是影响区域生态系统的决定性因素。     

沙坡头地区不同植被结构对沙地土壤水分的影响

本文利用沙坡头地区人工植被结构的调查结果及与其对应的土壤水分观测数据,分析了不同植被结构对地表水分的影响.结果表明流沙区土壤水分的变化是由浅层至深层逐渐增加,植被区土壤水分由上至下递减明显,并且人工植被区沙层水分随着植被建立时间的延长而线性减少.该地区草本植物对10cm一20em层的土壤含水量影响较大,灌木主要影响20cm一40cm层的土壤含水量.其中雾冰藜和油蒿对地表水分影响较大.对雾冰藜、油蒿、花棒和小画眉草来说,其密度与土壤含水量呈负相关.     

晋西北黄土区不同植被春季土壤水分动态变化特征研究

以晋西北黄土丘陵区为背景,对当地有代表性的植被(乔木类小叶杨林、灌木类沙棘林和柠条、油松-小叶杨混交地及撂荒地)为主要研究对象,系统地对5种不同植被土壤水分含量状况、垂直分布特征及变异情况进行分析,结果表明:在0~600 cm土层深度范围内,不同类型植被的平均土壤水分含量高低依次为撂荒地油松-小叶杨混交林沙棘林柠条小叶杨,且总体都呈现出先增加后减少然后趋于恒定的变化趋势;其中乔、灌木的土壤水分含量最大值均出现在150 cm~220 cm之间,而撂荒地在320 cm处出现最大值,5种植被类型的最小值大都出现在0~20 cm的表层土壤。最后,根据不同植被的土壤水分分布分层的定量分析,将土壤剖面划分为:易变层(0~100cm)、活跃层(100 cm~200 cm)、次活跃层(200 cm~300 cm)和相对稳定层(300 cm~600cm)。因此,根据本区域土壤水分变化特点,在进行植被恢复建设过程中,依据因地适宜原则,实行乔-草或乔-灌-草相结合的植被配置模式。     

晋西北不同植被类型土壤水分亏缺特征

为了解人工水土保持林地土壤水分变化特征及亏缺现状,对区域植被恢复提供理论依据。对晋西北岚县典型人工林和对照样地撂荒地进行土壤水分测定,通过构建土壤水分亏缺定量评价模型,对柠条林(Cartagena korshinskii)、油松林(Pinus tabuliformis)和撂荒地雨季和非雨季的土壤储水量和土壤水分亏缺指数进行计算。结果表明:(1)随土层深度增加,3种植被的土壤剖面含水量均呈先降低后升高趋势,柠条、油松林土壤剖面含水量分别在300和400 cm深度后呈降低趋势,撂荒地土壤剖面含水量变化呈增长型,土壤含水量最高;(2)3种植被类型的土壤储水量和土壤有效储水量变化趋势相同,均表现为:撂荒地柠条油松,土壤水分相对亏缺量表现为:油松柠条撂荒地;(3)柠条、油松林地存在明显亏缺现象,样地土壤水分平均相对亏缺指数分别为0.24、0.69,撂荒地为-0.19。油松林地的土壤水分亏缺程度高于柠条林和撂荒地。     

科尔沁沙地典型植被群落土壤水分异质性

半干旱沙区土壤水分对植物的成活与生长具有重要的影响.通过对不同植物种类区土壤水分的调查分析表明, 不同植物种类对土壤水分的影响存在显著差别.沙区地下水位深, 土壤水分主要依靠降雨补充, 固沙植物的生长明显地影响了土壤水分供给量, 乔木林地的土壤水分状况最差,灌木树种对深层土壤水分消耗少. 荒地的土壤水分状况最好.在半干旱沙地建立人工植被过程中, 应依照土壤水分状况配置植物种类.     

陕北黄土丘陵区土壤碳氮库对人工植被恢复的响应

为揭示陕北黄土丘陵区深层土壤碳氮含量及储量对不同人工植被恢复的响应特征,在典型退耕还林区,选择恢复30年的人工刺槐、柠条林地、撂荒地及坡耕地,分析0～200 cm土层有机碳和全氮剖面分布和数量的变化状况.结果表明:不同植被类型有机碳和全氮含量均在0～100 cm土层随土层加深呈下降趋势,而100～ 200 cm趋于平缓.较坡耕地,3种植被下100～200 cm深层土壤有机碳密度平均增加7.93 Mg/hm2,全氮密度平均增加0.65 Mg/hm2.且3种植被下100～200 cm深层土壤有机碳和氮密度平均分别占到0～200 cm深土壤的24.4％和26.7％,分别是坡耕地的1.52倍和1.85倍.因此,长期人工植被恢复下能够增加土壤深层(0～ 200 cm)有机碳和全氮储量,并且以刺槐林提升土壤碳氮储量潜力较高.     

花石崖不同植被类型土壤水分特征

为充分了解黄土高原不同植被类型与土壤水分之间的关系，选择陕西省神木市花石崖镇5种典型植被类型刺槐、木枣、侧柏、柠条和草地为研究对象，采用单因素方差分析法比较不同样地间土壤水分的差异性。结果表明：在0～100 cm土层，研究区不同植被类型间土壤含水量和土壤蓄水量均存在显著性差异（P<0.05），均表现为草地>柠条>木枣>侧柏>刺槐。不同植被类型平均土壤水分亏缺度表现为刺槐>柠条>侧柏>木枣>草地，其中只有草地土壤水分不存在亏缺。综上，处于自然恢复状态下的草地对研究区土壤水分的维持具有相对积极的意义。     

陇中黄土高原安家沟小流域土壤水分空间分布模拟

土壤水分的空间分布状况是植被适宜性评价的关键问题。实现流域尺度土壤水分模拟对于亟待生态恢复的黄土高原地区尤为重要。基于DEM计算了安家沟小流域地形湿度指数,同时引入坡向、坡度等环境变量与土壤水分实测数据,构建了土壤水分空间分布的回归模型。结果表明:土壤水分模拟方程的复相关系数均在0.5以上,模型检验的相关系数均在0.6以上,回归效果显著,能够模拟小流域土壤水分的时空分布。     

不同植被类型下的土壤水分特征研究——以陕西省神木县中鸡镇为例

研究陕西省神木县中鸡镇不同植被类型下土壤含水量的变化特征,主要对不同植被类型下0~70 cm剖面土壤水分总体分布特征进行分析.研究区土壤水分平均值范围3.42%~5.66%,从垂直分布分析,不同地类下土壤水分含量沿垂直剖面的变化具有波动性.小叶杨林地剖面土壤水分的变化呈波浪形趋势,沙柳灌丛剖面土壤水分的变化总体呈降低型趋势,沙葱草地剖面土壤水分的变化总体上呈增长型趋势,裸露沙地剖面土壤水分的变化总体呈稳定型趋势.对研究区土壤水分进行半方差函数分析,块基值显示小叶杨林地、沙葱草地、沙柳灌丛、裸露沙地的土壤水分属于强烈的空间自相关.     

基于时间序列MODIS数据的川续断栽培区土壤水分变化研究

以栽培川续断为研究对象,选择贵州省黔南州龙里县、贵定县的栽培基地为试验区,利用贵州省2010年全年的MODIS植被和温度产品,采用Ts-NDVI特征空间模型,先构建温度植被干旱指数(temperature-NDVI dryness index,TVDI),再通过TVDI与土壤水分的经验关系,反演得到试验区的土壤水分分布图.利用时间序列分析,得到了试验区土壤水分的年内变化特征.从总体上看,从春末到秋初,栽培区的土壤水分比较稳定,变化相对其他时段较小.初春时节,土壤含水量最低.进入秋季后,土壤含水量变化剧烈.在冬季,土壤水分则是先上升后下降,且变化幅度最大.此外,将遥感反演结果与同一时段的两次实地测定的土壤水分进行对比验证,发现遥感反演的结果与实测值较接近.研究结果表明利用本文的方法监测中药材栽培区的土壤水分含量切实可行.     

施工后期植被恢复的试验研究

在有氧状态下采用水溶液聚合法合成高吸水性表面环境修复剂,吸水倍率达到自身的462倍.在植被恢复的现场试验中,加入表面环境修复剂和不加进行对照试验.试验结果表明:加入表面环境修复剂,可有效改善土壤水分,减少水土流失,提前发芽时间,提高出芽率,促进植物生长,加速植被恢复.     

煤矸石沙障小气候效应调查研究

采用煤矸石搭设防风固沙障蔽,能改变微地形条件,降低风速,减少蒸发,改善土壤水分条件,促进植被恢复．这为沙地煤矿区的植被建设提供了科学依据,又为煤矸石的进一步处理和利用开辟了新途径     

植被恢复与重建的生态功能特征研究概述

恢复、修复或重建被破坏的森林和其他自然生态系统,可增加林冠对降雨的截留作用,其凋落层是巨大的水分蓄积库,增强了系统水分涵养功能;植被的恢复和重建,通过改良土壤理化性质,达到在一定程度上增加土壤水分的入渗和土壤储水量,减少地表径流。     

滇东喀斯特石漠化区不同植被恢复模式下土壤水分空间变异特征研究

分析了7种不同植被恢复模式的土壤容重和水分等土壤特性的变异及分布特征．结果表明,土壤容重变异较小,土壤水分含量变化相对较大．不同植被恢复模式之间,天然成熟林的含水量最大,新造林最低;不同坡位之间,以下坡的含水量最大．容重变化与水分含量变化恰好相反．通过研究滇东喀斯特石漠化地区不同年龄植被在不同坡向、坡位、石漠化程度等条件下土壤水分的空间变异规律,为滇东喀斯特石漠化地区的植被建设和规划提供理论依据和实践依据．     

土壤水分植被承载力初步研究

土壤水分植被承载力是干旱、半干旱和半湿润易旱地区土壤水分与植物生长关系调控、合理利用水土资源和林草植被的核心科学问题之一。定位研究密度与植物生长、土壤水分补给和消耗的关系是确定土壤水分植被承载力的实验基础。我们以黄土高原半干旱区16年生人工柠条林为例,进行了实验研究,实验密度包括8700、7100、5100、3200、1600丛/hm2。研究结果如下:土壤水分植被承载力为土壤水分承载植物的最大负荷,它是指在较长时期和特定条件下,土壤水分所能维持相应植物群落健康生长的最大密度;多年生柠条根系虽然可分布到500cm以下土层,但是大部分根量分布在0～150cm土层,根系随深度分布可用指数方程描述;降水最大入渗深度为170～270cm。柠条主要吸收利用0～270cm土层的土壤水分;一年内植物生长与土壤水分的关系可分为4个阶段;柠条密度与生产力或土壤水分补给量为线形关系,与土壤水分消耗量为二次抛物线关系,研究区柠条林地土壤水分承载力为8115丛/hm2,柠条林合理利用方向为保持水土和改善环境质量。     

晋西北丘陵风沙区人工植被数量分类与排序研究

在群落样方调查的基础上,采用TWINSPAN等级分类和DcA排序相结合的方法,对晋西北丘陵风沙区人工植被群落进行了植被数最分类与排序分析.TWINSPAN分类将晋西北丘陵风沙区人工植被87个样方109个种划分为11个群丛,并论述了各群丛的特征.分类结果很好地反映了植物群丛类型与环境梯度之间的关系,并在DCA二维排序图上得到了较好的验证,DCA排序轴反映了海拔、坡向和土壤水分的梯度变化,结果表明海拔、坡向和土壤水分是决定群落分布的主导因子.     

大佛寺煤矿开采区土壤水分变化遥感反演研究

土壤水分是驱动矿区生态环境变化的关键要素。为研究黄土高原煤矿区开采沉陷对土壤水分变化的扰动影响,以彬长矿区大佛寺煤矿为例,采用主动微波和光学遥感影像反演开采沉陷区土壤水分的空间变化,用水云模型消除植被对主动微波影像的后向散射系数影响,通过实地采样数据构建支持向量机回归模型,获取矿区地表土壤水分的分布特征,分析黄土沟壑区地形因子和开采沉陷变形对矿区土壤水分变化的影响。结果表明：SVM构建的回归分析模型可以有效反演黄土高原煤矿开采区土壤水分的空间分布,地形特征对土壤水分的影响最大,沟壑区域土壤含水量更高;在未受开采影响的区域,土壤水分变化受地形坡度影响最大,坡向次之,高程影响最小;在40201工作面开采沉陷变形区域,土壤水分分布的变异系数显著增大,尤其在采动裂缝发育区更为明显。研究结果为揭示黄土高原煤矿开采区土壤水分变化的时空特征及机理提供了技术支持。