宁夏黄土区稀疏带状山杏人工林土壤湿度动态与影响因素

【目的】以宁夏南部黄土丘陵区带状山杏人工林为例,揭示林带内与带间的不同深度处土壤湿度的时空变化及其关键环境影响因素,为半干旱区林草植被科学管理及雨水资源高效利用提供依据。【方法】2020—2022年,在宁夏彭阳县山杏人工林带内和带间各布设1套200 cm测深的智墒传感器,分层逐时监测土壤体积含水量和土壤温度变化,同时布设1台气象站连续监测近地面降水、气温、空气湿度等气象条件,采用相关分析探究土壤湿度对前1日土壤湿度、土壤温度和气象因子的响应规律。【结果】2020年和2021年为平水年,降水量分别为467.4和440.8 mm;2022年为枯水年,降水量为354.8 mm;土壤体积含水量平均值为平水年(2021年,17.0%)显著高于枯水年(2022年,14.3%)。土壤体积含水量随土层加深呈近线性增加,其斜率表现为林带间高于林带内,平水年高于枯水年。在0~120 cm土层的土壤体积含水量为林带内(15.3%)高于林带间(14.0%),但在120~200 cm土层为林带间(17.6%)高于林带内(16.8%)。在0~60 cm土层的土壤体积含水量变异系数为林带间(42.9%)高于林带内(37.8%),但在60~200 cm土层为林带内(23.2%)高于林带间(19.1%)。土壤湿度变化的季节格局为:相对稳定期(3—4月)、耗损期(5—8月)、恢复期(9—11月)和衰退期(12月—次年2月),最大值多出现在4月,最小值出现在8月(平水年)和12月(枯水年);土壤湿度变化的垂直空间格局为:速变层(0~50 cm)、活跃层(50~90 cm)、次活跃层(90~170 cm)、相对稳定层(170~200 cm)。相关分析发现,土壤湿度日变化相关性最强的环境因子为正相关的前1日土壤湿度和负相关的土壤温度,月变化相关性最强的环境因子为负相关的土壤温度。【结论】宁夏黄土区稀疏带状山杏人工林林带内和林带间土壤湿度在季节和剖面上均表现出较大波动,枯水年比平水年波动的层次更深。综合分析发现前1日土壤湿度、土壤温度、气象因子均是影响枯水年和平水年日及月尺度各剖面层次土壤湿度变化的要素。其中,前1日土壤湿度和土壤温度为主要影响因子;在0~120 cm土层内的土壤湿度为林带内高于林带间。本研究结果对宁夏半干旱黄土区水平沟整地后退化植被科学恢复及土壤水分高效利用有很好的指导意义。

湿陷性黄土区输水隧洞盾构施工风险评估

为了提高针对湿陷性黄土区输水隧洞盾构法施工安全评估的可靠性,从人员管理、机械材料、施工技术、施工环境4个方面构建较为完善的施工安全风险评估指标体系;利用灰色-DEMATEL方法对中心度进行处理得到风险指标权重;以风险发生概率和风险损失程度两个维度为基础构建二维云评估模型,其中发生概率由主、客观方法相结合来确定,损失程度通过改进雷达图法从人员伤亡、经济损失、工期延误、功能缺陷和环境影响5个方面来综合确定。将该评估模型运用到引汉济渭工程X输水隧洞盾构法施工项目的安全评估中。结果表明:该项目施工风险评估等级为Ⅱ级,施工安全风险程度较小,评价结果符合工程实际,验证了该评估模型的可行性和有效性。研究成果可为湿陷性黄土区类似输水隧洞盾构法施工安全风险评估提供借鉴和参考。

黄土区不同地貌类型耕地土壤养分空间格局及驱动因素

[目的]了解黄土区不同地貌条件耕地土壤养分空间格局,揭示养分空间变化的驱动因素,可为区域农业精准管理及农田工程建设提供参考。[方法]基于陕西黄土区2020年耕地土壤养分数据,采用克里金插值揭示4种不同地貌耕地土壤养分空间格局,采用地理探测器模型探讨养分空间变化的驱动因素作用。[结果](1)长城沿线风沙滩区、陕北黄土丘陵沟壑区、渭北黄土台塬区和关中平原区有机质(SOM)含量均值分别为10.20,10.08,15.28,18.78 g/kg,全氮(TN)均值分别为0.63,0.66,0.98,1.19 g/kg,有效磷(AP)均值分别为12.99,13.10,16.97,27.24 mg/kg,速效钾(AK)均值分别为117.72,149.94,217.27,252.83 mg/kg,各养分空间格局总体呈现出“风沙滩—丘陵沟壑—台塬—平原”逐渐递增的趋势;(2)日照时长对陕西黄土区整体养分含量解释力最大,其次为年气温与化肥用量,风沙滩区养分分布受土壤容重影响最大,丘陵沟壑区、台塬区及平原区均受化肥用量影响最大,排名前列的因子交互作用对养分的解释力均强于其单因子作用。[结论]风沙滩区及丘陵沟壑区宜适当增加养分输入及提升土壤保肥能力,台塬区及平原区宜注重提高养分利用效率;在农田建设过程中,应根据不同地貌区环境特征因地制宜地进行人为活动。

宁南黄土区不同人工植被类型深层土壤水分亏缺评价

【目的】开展评估不同人工植被类型深层土壤水分亏缺程度,能为区域科学合理实施植被恢复策略提供理论依据。【方法】以宁夏彭阳中庄小流域5种不同植被类型(山桃林、沙棘林、柠条林、苜蓿地,农田为对照)为研究对象,采用土壤水分相对亏缺指数(CSWDI)和干燥化指数(SDI)定量评价模型,对不同植被类型下0~1 000 cm土壤水分亏缺及干燥化程度进行定量化分析与评价。【结果】不同植被类型深层土壤水分变化特征差异明显,0~1 000 cm平均土壤水分含量呈现出农地(16.29%)>山桃林(13.06%)>沙棘林(12.22%)>柠条林(9.12%)>苜蓿地(8.08%)。在垂直剖面上,土壤水分随土层深度增加总体呈现先减小后增加再逐渐稳定的趋势。在0~1 000 cm农地基本没有水分亏缺和干层发生,山桃林、柠条林、沙棘林和苜蓿地均呈现不同程度的土壤水分亏缺现象,平均土壤水分相对亏缺指数分别为0、0.22、0.62、0.35、0.79,平均土壤干燥化指数分别为185.5%、67.45%、51.55%、87.35%、36.10%,5种植被类型中苜蓿地土壤水分亏缺最严重,其次为柠条林、沙棘林、山桃林、农地。山桃林、柠条林、沙棘林、苜蓿地均有不同程度的干层分布,分别呈现中度、轻度和严重干燥化,干层厚度(DSLT)分别为890、860、800、920 cm,DSL-SWC分别为12.42%、8.14%、11.56%、7.76%。【结论】宁南黄土区不同人工植被类型对深层土壤水分亏缺具有明显影响,导致不同程度土壤干层发生,其中苜蓿地土壤水分亏缺最严重,应采取相应措施恢复土壤水分,促进区域水土资源可持续利用和生态健康发展。

黄土区煤矸石排矸场重金属污染风险分析及评价

为了探究黄土区煤矸石长期堆存产生的重金属污染问题,以宁夏王洼煤矿排矸场煤矸石和土壤为研究对象,分析排矸场煤矸石和土壤的理化特性,测定煤矸石和底层土壤的重金属总量和有效态含量,并通过潜在生态风险指数法评估煤矸石堆积过程中存在的生态风险,明确底层土壤中潜在危害性突出的重金属元素。结果表明:(1)煤矸石和底层土壤均呈碱性,煤矸石堆底层10cm和20cm深度的土壤全盐量大于1.5g/kg,呈轻度盐化水平,煤矸石的堆存对接触土壤层的盐分累积有一定的贡献。(2)煤矸石底层土壤中Cr、Cu、Pb、Ni、Zn、Cd、As和Hg这8种重金属元素总量平均值低于宁夏土壤背景值。煤矸石中除As元素外7种重金属总量均高于底层土壤、对照点黄土和宁夏土壤背景值,在底层土壤中Cr、Cu、Pb、Ni和Zn这5种元素有效态含量均高于对照点黄土。(3)基于底层土壤中8种重金属元素总量评价,单元素潜在生态风险指数(E_(r)^(i))均低于40,综合潜在生态风险指数(RI)为85.83<150,重金属元素生态风险等级均为Ⅰ级低生态危害水平。因此,宁夏王洼煤矿排矸场煤矸石的露天堆存对底层土壤重金属元素含量产生累积效应,但重金属生态风险等级为轻微水平,其中Hg和Cd元素是主要的生态风险贡献因子。研究结果可以为半干旱黄土丘陵区煤矿固体废物安全堆存和环境生态修复提供理论指导。

晋西黄土区典型人工林土壤水分的垂直分布特征

【目的】探究晋西黄土区人工林恢复过程中0~500 cm土层土壤含水量垂直特征,为改善人工林土壤水环境,实现林水平衡提供理论依据。【方法】以晋西黄土区蔡家川流域5种典型人工林(刺槐Robinia pseudoacacia、侧柏Platycladus orientalis、油松Pinus tabuliformis、刺槐-侧柏、刺槐-油松)为研究对象,通过土钻烘干法测定0~500 cm土层土壤含水量,分析人工林土壤含水量的垂直特征。【结果】研究区典型人工林平均土壤含水量由大到小依次为侧柏、刺槐-侧柏、油松、刺槐-油松、刺槐,5种人工林土壤含水量差异显著(P<0.05),降水量及土壤质地是影响人工林土壤含水量的主要因素;在垂直方向上,人工林土壤含水量变异程度均为中等变异,变异系数随土层深度的增加呈减小趋势,约在360 cm土层形成稳定变化,人工植被主要影响0~360 cm土层内的土壤水,5种人工林中刺槐林地土壤水分变异程度最大,侧柏林地土壤水分最为稳定;采用有序聚类法将人工林土壤水分垂直层次划分为交换层、利用层、调节层和稳定层,不同林分间层次划分深度存在一定差异。【结论】研究区人工林可导致土壤含水量一定程度的减少,刺槐、油松、刺槐-油松林会加剧对深层土壤水分的消耗,其中刺槐林对深层土壤水分的消耗最为明显,建议在林业生态工程建设时,适当减少刺槐林面积,提高侧柏栽植比例。对现存土壤含水量较低的刺槐林,通过间伐降低林分密度,或将其改造为混交林,以期改善土壤水环境,实现林水平衡。

晋西黄土区不同密度刺槐林土壤有机碳组分及碳库特征

明晰不同林分密度下土壤有机碳组分含量及碳库特征,以期为确定刺槐林适宜人工造林密度和评价水土保持效益提供科技支撑。设置不同密度(700、1 500、1 800、2 400、3 000、3 500 plant·hm^(-2))刺槐样地,以荒草地为对照,分析0-40 cm土层土壤有机碳组分及变化规律,计算碳库活度指数(CPAI)、碳库指数(CPI)以及碳库管理指数(CPMI),解析不同密度刺槐林地土壤碳库变化,并探讨土壤理化性质对土壤有机碳及其组分变化的影响。结果表明:不同密度刺槐林地土壤有机碳及其组分的含量均随着土层深度的增加而减少,平均土壤有机碳(SOC)含量为:6.80 g·kg^(-1)(1 800 plant·hm^(-2))>5.01 g·kg^(-1)(1 500 plant·hm^(-2))>4.73 g·kg^(-1) (2 400 plant·hm^(-2))>4.17 g·kg^(-1) (3 000 plant·hm^(-2))>2.78 g·kg^(-1) (700 plant·hm^(-2))>2.68 g·kg^(-1) (3 500plant·hm^(-2))>0.52 g·kg^(-1) (CK)。随着刺槐人工林密度的增大,土壤有机碳组分及CPMI呈先增大后减小的趋势,中密度刺槐林分土壤有机碳组分含量及CPMI最大。与对照相比,0-40 cm土层,6种林分密度的土壤易氧化有机碳、稳定态有机碳含量、可溶性有机碳、颗粒有机碳和矿质结合态有机碳分别提高了77.3%-94.9%、55.8%-91.3%、86.0%-94.2%、81.4%-93.5%和79.8%-91.2%。6种林分密度土壤碳库管理指数均高于100%。相关关系分析表明土壤总有机碳含量与各有机碳组分均呈极显著正相关(P<0.010);冗余分析表明土壤全氮对土壤有机碳及其组分变化的解释率最大。因此,从森林土壤固碳功能而言,晋西黄土区刺槐人工林的适宜林分密度为1 800 plant·hm^(-2),该林分密度能较好提高土壤碳养分供给水平与碳库稳定性。

晋西黄土区不同坡向刺槐林下植物种间关联及群落稳定性

为了解人工林群落内物种的种间关系及群落稳定性,以晋西黄土区人工刺槐(Robinia pseudoacacia)林为研究对象,在样地调查的基础上,采用方差比率法、χ2检验、戈登·摩尔稳定性等方法,对林下植物的种间关系及群落稳定性进行分析。结果表明:(1)调查样地内共有植物30科56属62种。其中,灌木层植物10科18属19种,杠柳(Periploca sepium)为优势种;草本层植物22科38属43种,虉草(Phalaris arundinacea)为优势种。阳坡有14种灌木,阴坡有7种;阴坡有28种草本植物,阳坡有24种。(2)不同坡向刺槐人工林内植物种的关联性不同,阳坡黑麦草(Lolium perenne)和白首乌(Cynanchum bungei)的关联性极显著(P<0.01);半阳坡茜草(Rubia cordifolia)、虉草(Phalaris arundinacea)和北柴胡(Bupleurum chinense)的关联性极显著(P<0.01);阴坡蛇莓(Duchesnea indica)和芦苇(Phragmites australis)的关联性显著(P<0.05);半阴坡酸枣(Ziziphus jujuba)、卫矛(Euonymus alatus)、蒌蒿(Artemisia selengensis)和披针薹草(Carex lancifolia)的关联性极显著(P<0.01)。(3)阳坡和阴坡的林下植物群落整体稳定性强,半阳坡和半阴坡的林下灌木群落稳定性强。

晋西黄土区典型造林整地措施对土壤水分动态的影响

【目的】探究晋西黄土区典型造林树种和水平阶整地措施对0~180 cm土层土壤水分动态的影响,为植被恢复及流域综合治理提供参考依据。【方法】以晋西黄土残塬区蔡家川流域典型工程措施水平阶以及主要造林树种刺槐Robinia pseudoacacia和侧柏Platycladusorientalis为研究对象,于2019年5—9月生长季开展土壤水分定位监测,并采用配对试验,对自然坡面刺槐林地与侧柏林地土壤水分进行同步观测,分析不同植被和水平阶整地综合影响下的土壤水分特征及对降雨事件的响应,评价典型工程措施对不同植被土壤含水量的影响。【结果】生长季不同植被类型、水平阶整地前后的土壤含水量的变化与降雨量的变化密切相关,不同样地平均土壤含水量由高到低依次为水平阶侧柏林地(18.68%)、自然坡面侧柏林地(16.19%)、水平阶刺槐林地(16.10%)、自然坡面刺槐林地(15.42%)。较之自然坡面,水平阶整地措施能够分别提高侧柏林地和刺槐林地土壤含水量15.38%、4.41%。根据土壤水分垂直变化特征,水平阶整地可以提升土壤水分的活跃层、次活跃层深度:水平阶侧柏林地活跃层、次活跃层深度范围为0~80 cm,相对于自然坡面侧柏林地提升深度33%;水平阶刺槐林地活跃层、次活跃层深度范围为0~140 cm,相对于自然坡面刺槐林地提升深度40%。【结论】土壤含水量的动态变化与降雨量、工程措施、植被作用关系密切,水平阶是开展黄土残塬小流域生态恢复的有效工程措施,且水平阶侧柏林地提升效果要优于水平阶刺槐林地。图3表3参37.

晋西黄土区不同入渗水量下刺槐林地优先流特征

为探究晋西黄土区刺槐林地是否存在土壤优先流及不同入渗水量条件下对优先流发育程度的影响,以山西吉县蔡家川小流域刺槐人工林为研究对象,结合野外染色示踪试验与室内图像处理的技术方法,获取垂直剖面染色形态特征图像并进行特征值的提取,选取基质流深度、染色面积比、优先流比、长度指数、平均最大染色深度和染色面积比变异系数6个特征指标,基于均方差决策法定量分析不同入渗水量条件下的优先流发育情况。结果表明:(1)刺槐人工林土壤水分入渗过程中存在优先流现象,随入渗水量的增加,优先路径逐步向侧向发展,优先流斜侧入渗现象明显;(2)染色面积比随土层深度的增加呈非线性减小趋势,水分呈现非均匀下渗现象;入渗水量为75mm时的优先流比达到47.11%,优先流发育程度最高;(3)3种入渗水量条件下的平均最大染色深度分别为25.33、32.20、38.87cm,与入渗水量的大小呈正相关关系,表明入渗水量的增加可以促进水分向深层运动,有利于优先路径的开启;(4)入渗水量与优先流评价指数之间呈正相关关系,优先流评价指数75 mm(0.81)>50 mm(0.39)>25 mm(0.36),入渗水量增加促使优先流发育程度更高。

陕北黄土区典型植被土壤水分亏缺特征

在陕北地区,土壤水分是限制植被生长的主要因素之一。为了解陕北黄土区不同植被类型土壤水分变化情况,给研究区林业生态工程建设提供科学依据与数据支撑,选取吴起县广泛分布的7种典型退耕还林植被,经单因素方差分析和Duncan多重比较,结果显示:研究区土壤含水量随季节变化总体表现为春季>秋季>夏季;在7种植被类型中,土壤含水量和土壤贮水量均表现为河北杨最高,草地次之,刺槐山杏混交林最低;研究区在2020年秋季至2021年夏季土壤水分处于持续亏缺状态,且各植被类型春季土壤贮水亏缺补偿度明显小于冬季。研究表明:研究区土壤水分受植被类型影响明显,在陕北选择合理的植被配置模式进行退耕还林十分重要。

晋西黄土区刺槐林典型植物蒸腾特征及其环境响应

[目的]揭示晋西黄土区刺槐林典型植物(乔木、灌木、草本)的蒸腾耗水规律,以期明确该区刺槐人工林蒸腾耗水的主导环境因子。[方法]利用Li-6400XT便携式光合仪对植物的蒸腾过程进行测定,并同步收集土壤水分及气象因子数据,分析了刺槐林典型植物蒸腾特征及其环境响应。[结果](1)7月,刺槐(乔木)和高羊茅(草本)的蒸腾速率日变化特征呈现双峰曲线规律,杠柳(灌木)蒸腾速率日变化特征为单峰曲线;9月3种植物蒸腾速率的日变化特征均呈单峰曲线的趋势。(2)研究期间0—20 cm土层的平均土壤体积含水率在9.37%~18.09%,坡上的平均土壤含水量为12.16%,坡下的平均土壤含水量为15.41%。坡上刺槐和杠柳的蒸腾速率对土壤含水量的响应大于坡下,而高羊茅的蒸腾速率对土壤含水量的响应在坡上小于坡下。(3)在坡上,光合有效辐射是驱动植物蒸腾的主导气象因子;在坡下,刺槐、杠柳和高羊茅蒸腾的主导气象因子分别为空气相对湿度、光合有效辐射和大气CO_(2)浓度。(4)在整个研究期间建立逐步回归拟合,刺槐和杠柳建立的方程可以更准确地模拟蒸腾速率,而高羊茅效果不理想。[结论]在晋西黄土区,不同植物蒸腾特征差异明显,且各植物影响蒸腾特征的环境因子因坡位而异,在植被建设过程中应综合考虑坡位以及环境因子的作用。

晋西黄土区不同密度刺槐林下植物多样性评价

【目的】分析晋西黄土区不同林分密度刺槐人工林下植物的多样性特征及其差异,为确定刺槐人工林的合理林分密度及其健康可持续经营管理提供理论依据。【方法】以山西吉县蔡家川流域5种不同密度(675,1025,1575,2175和2500株/hm^(2))刺槐人工林为研究对象,对其林下灌、草植物的种类、数量及盖度进行调查分析,计算不同林分密度刺槐林植物多样性指数。确定了10项评价指标,采用主成分分析法对各个林分密度刺槐人工林植物多样性进行综合评价。【结果】(1)刺槐人工林群落内灌木和草本植物主要为菊科、蔷薇科及禾本科,重要值较高的植物种主要为黄刺玫(Rosa xanthina)、杠柳(Periploca sepium)、茅莓(Rubus parvifolius)和艾蒿(Artemisia argyi)。(2)随着刺槐人工林密度的增大,林下植物多样性指数呈先增大后减小的趋势,密度适中(1575和2175株/hm^(2))时的刺槐林下植物多样性指数最大,林分密度为1575株/hm^(2)的刺槐林灌木层Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数与密度为675和2500株/hm^(2)刺槐林间均存在显著差异(P<0.05),林分密度为1575株/hm^(2)的刺槐林草本层Simpson多样性指数、Shannon-Wiener指数与密度为675和2500株/hm^(2)的林分之间差异显著(P<0.05)。(3)对不同密度刺槐林下植物多样性的综合评价结果表明,密度为1575株/hm^(2)时刺槐林的植物多样性综合评价值最高。【结论】晋西黄土区刺槐人工林的适宜林分密度为1185~1785株/hm^(2),该密度刺槐人工林下灌、草植物较为丰富多样,该林分密度可以作为当地刺槐人工林造林及可持续经营的参考。

陕北黄土区不同植被下深剖面土壤的分形特征

[目的]探究不同植被下深剖面土壤分形特征及其与土壤理化性质和水力学参数的关系,为植被恢复和农业生产提供重要的参考依据。[方法]以陕西省神木六道沟流域为研究区域,采集该区域4种植被(草地、杏树、油松、柠条)下>13 m深剖面土壤样品,测定土壤颗粒组成、含水率以及有机碳含量等,计算土壤分形维数,分析不同植被下深剖面土壤的分形特征。[结果](1)该区土壤黏粒、粉粒及砂粒含量分别为15%,40%和45%,不同植被下土壤颗粒组成的差异显著(p<0.05)。(2)整个剖面上4个样地的分形维数无显著差异(p>0.05),在1—2 m土层深度内,植被类型对土壤分形维数的影响显著(p<0.05),且油松及草地样地的分形维数大于其他两个样地。(3)土壤分形维数与黏粒含量及土壤水力参数(θ_(r),n和K_(sat))的相关性显著(p<0.05),但与有机碳和含水率相关性不显著(p>0.05)。[结论]土壤分形维数主要受土壤细小颗粒影响,且对土壤水力性质具有一定的指示作用,油松及草地对土壤结构改善作用最佳。

黄土区无水文资料小流域设计洪水计算方法

兰州地区大部分季节性沟道没有相应水文资料,无法获取准确的洪峰流量,给沟道治理和管理带来很多不便。因此,建立适用于黄土区无水文资料小流域设计洪峰流量计算方法对流域防灾减灾工作具有重要意义。以甘肃兰州地区无水文资料山洪沟道为研究对象,结合甘肃省科学院地质自然灾害防治研究所调查评价数据,通过Kendall协同系数检验和灰色关联分析,分别对沟道流域特征参数的一致性和特征参数与设计洪水计算相关性进行检验分析,选取沟道面积与主沟道长两个特征参数建立适用于兰州市山洪沟道设计洪峰流量计算经验公式。结合兰州市洪水经验公式法和“铁一院”法对比分析,3种计算方法两两对比均值误差分别为:新经验公式法-兰州洪水经验公式相对误差均值约14.4%、新经验公式法-“铁一院”法相对误差均值约17.8%、兰州洪水经验公式法-“铁一院”法相对误差均值约20.3%,新经验公式计算结果介于兰州洪水经验公式与“铁一院”法之间,具有一定准确性及合理性,能够更加高效、便捷地进行设计洪峰流量推求。同时新经验公式推求设计洪峰流量仅涉及两个特征参数且可准确量化。

宁南黄土区中庄小流域山杏天然更新对人工调控措施的响应

天然更新是森林健康、生态系统动态与平衡、林业可持续发展的重要内容之一。本研究以宁夏南部黄土区主要造林树种山杏人工林天然更新幼苗为例,采用凋落物去除、活地被物去除、1/2垂直冠幅去除、1/2水平冠幅去除4种人工调控措施,分析其对种子萌发及幼苗生长指标的影响,为最佳人工调控措施的选择提供科学依据。结果表明:(1)4种人工调控措施及对照生长季山杏幼苗株高生长量大小顺序为1/2水平冠幅去除>地被物去除>凋落物去除>1/2垂直冠幅去除>对照,株高生长提高率大小顺序为1/2水平冠幅去除(57.0%)>地被物去除(51.3%)>1/2垂直冠幅去除(45.0%)>凋落物去除(44.7%)>对照(32.7%);(2)生长季地径生长量大小顺序为地被物去除>凋落物去除=1/2垂直冠幅去除>1/2水平冠幅去除>对照,地径生长提高率大小顺序为地被物去除(52.4%)>1/2垂直冠幅去除(34.9%)>凋落物去除(28.8%)>1/2水平冠幅去除(27.4%)>对照(20.2%)。通过仅1年的观测研究,发现4种人工调控措施对山杏人工林天然更新幼苗密度和生长影响较弱,即人工调控效应不明显。

神木北部风沙黄土区不同植被类型土壤水分特征

为进一步了解风沙黄土区不同植被类型土壤水分特征,选择陕西省榆林市神木市大柳塔镇5种典型植被类型的7个样地柠条1、柠条2、草地1、草地2、樟子松、沙棘、杏树为研究对象,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:(1)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差异(P<0.05),均表现为杏树>沙棘>柠条1>柠条2>草地1>樟子松>草地2。(2)不同植被类型土壤含水量随着土层深度的增加整体上都成增加趋势。其中草地1、樟子松、草地2的变化趋势不明显。(3)不同植被类型土壤蓄水量随土层深度的增加整体上均表现出不断增加的趋势。各植被在0~40 cm土层的蓄水量均比较少且变化不大,在40~100 cm土层时土壤蓄水量变化较大且均在80~100 cm土层时的蓄水量达到最大。该试验分析出了该地不同植被类型下的土壤含水量及土壤蓄水量特征,对该地后续的水土保持与植被恢复和生态环境建设提供理论依据。

黄土区大型露天煤矿废弃地植被恢复过程中的植被动态

生境再造与植被恢复是黄土区露天矿生态重建的核心 ,其中植被恢复是生态重建的保证。以我国平朔安太堡露天煤矿为例 ,采用野外调查、统计分析相结合的方法 ,对 1 985～ 2 0 0 1年矿区植被恢复过程中的植被动态进行研究。结果表明 :该区的人工植被经过演变 ,植物种的组成发生较大变化 ,由单一的物种组成结构逐渐发展为复杂的物种组成结构 ,并逐渐趋于动态的平衡。通过研究同一植物在不同配置模式下的生长情况 ,以及它们之间的相互影响 ,得出该区人工植被的较好模式为 :刺槐×油松×柠条、刺槐×油松、刺槐×沙棘和刺槐纯林。首次运用多样性指数、生态优势度、均匀度 ,对该区主要复垦植被群落进行分析 ,进一步预测了人工植被的演替方向 :刺槐林→刺槐林、沙棘林→沙棘林、沙棘×刺槐→刺槐、刺槐×油松→刺槐×油松和刺槐×油松×柠条→刺槐×油松×柠条。

黄土区露天煤矿排土场复垦后土壤与植被的演变规律

恢复受损的土壤和植被是矿区生态恢复的关键,植被恢复过程的实质是植被-土壤复合生态系统相互作用的过程。该文通过典型小区调查的方法,选择山西平朔州安太堡露天煤矿复垦排土场为研究区,分析了不同复垦年限(3、5、10、12和17 a)土壤环境因子和乔木林地植被生物量的动态演变规律,建立了黄土区露天煤矿排土场复垦土壤环境因子和乔木林地植被生物量Logistic演替模型,并构建了土壤-植被交互影响的偏微分方程组。相关系数及显著性检验表明所建立的土壤各环境因子演变模型和乔木林复垦地的植被生物量演变模型有效,能够很好地反映排土场的土壤因子和植被生物量的动态演变过程;随着复垦年限的增加,研究区土壤环境因子质量不断提升并逐渐接近原地貌,土壤因子和植被生物量都呈S型变化,符合Logistic生长演替模型;土壤环境因子与植被生物量二者交互作用明显,符合Kolmogorov捕食模型。该研究可为黄土区露天矿排土场土地复垦与生态恢复提供理论依据。

不同干扰对黄土区典型草原物种多样性和生物量的影响

对黄土区典型草原进行封育+施肥(EF)、封育+火烧(EB)、封育(E)和放牧(G)处理,实地调查分析群落盖度、高度、密度、地上现存量和物种多样性,以研究不同干扰对黄土区典型草原群落物种多样性和生物量的影响。结果表明:在4种干扰类型中,施肥+封育草地群落盖度和地上生物量最高,且优势度指数最高,这与禾本科草占优势地位有关,群落均匀度指数和多样性指数最低,符合"生态位理论";放牧地群落高度、盖度、密度和地上现存量最低,群落丰富度指数和多样性指数最高,支持"中度干扰理论";封育地密度和均匀度指数最高;具体表现为:4种干扰类型地上生物量的变化趋势为封育+施肥>封育+火烧>封育>放牧;说明长时间的封育对草地是一种严重干扰。群落丰富度指数(R和Ma)的排列顺序为放牧>封育+施肥>封育+火烧>封育,群落物种多样性指数(H'和D)的排列顺序为放牧>封育>封育+火烧>封育+施肥,优势度指数与多样性指数相反,群落均匀度指数(Jsw和Ea)的排列顺序为封育>放牧>封育+火烧>封育+施肥。不同干扰样地群落生产力与Shannon-Wiener和Simpson多样性指数间呈负相关关系,这个结论可以用地上/地下竞争的相互作用来解释。