封育对退化草原植被恢复及土壤理化性质影响的研究进展

封育是退化草原生态系统恢复的有效措施之一。在梳理现有封育研究成果的基础上,归纳封育对植物多样性、生物量、植被演替、土壤物理与化学性状的影响效应,发现:受地理区域、气候条件及封育前退化程度等本底条件的影响,封育条件下植被多样性呈现出显著增加、基本稳定和明显下降3种结果,生物量则表现为围封初期增加,围封时间过长不利于维持较高生物量的变化趋势;封育使得种群拓殖能力与群落资源冗余,土壤种子库结构改善、密度增长,退化草原呈正向演替,并可能出现3种演替模式。封育消除了土壤紧实层,改善了土壤结构与性状,但对土壤养分的影响效应不一致。基于研究现状,提出今后应深入研究的6个内容与方向,对丰富封育条件下退化草原恢复效应具有指导意义。

沙柳方格沙障对库布齐沙漠防风固沙效应的影响

以流沙为对照,设置年限为2,4,7年规格为1.5m×1.5m的沙柳方格沙障沙丘为研究对象,测定各沙丘丘间地、迎风坡底部、迎风坡中部、迎风坡中上部、沙丘顶部、背风坡中部和背风坡底部7个部位的风速、输沙量及蚀积状况,探讨沙障对防风固沙效应的影响。结果表明:沙柳沙障对风速的降低作用随设障年限的延长呈增强趋势,设障沙丘在0.2m处较2m处风速显著降低,3种设障沙丘的防风效果以设障4年为最好,2年最差;设障沙丘不同部位的防风效应由沙丘两侧坡脚向沙丘顶部减弱,迎风坡的防风效果大于背风坡,且以丘间低地防风效应最大。沙障具有增大地表粗糙度、减小输沙量与减弱蚀积强度的作用,输沙量、风蚀强度与设障年限成反比,随设障年限增长,输沙量与蚀积强度呈不同程度地减小,设障年限与沙障中心风蚀深度间遵循一元二次方程的变化趋势,沙丘不同部位的输沙量与蚀积强度自沙丘两侧向丘顶呈增大变化趋势。

冀西北山地华北落叶松和白桦林下枯落物水文特征

[目的] 探讨冀西北山区不同人工林枯落物持水特性的差异，为该地区森林水文循环和森林开发管理提供基础依据。[方法] 以冀西北张家口市崇礼山区的华北落叶松、白桦人工林为研究对象，在林下设置标准样地，测定枯落物层厚度和蓄积量，通过室内浸泡法测定持水特征。[结果] 华北落叶松和白桦林下枯落物层厚度分别为4.2，3.4 cm，枯落物蓄积量为10.90，4.92 t/hm^2；浸泡24 h后华北落叶松枯落物（未分解层和半分解层）总持水量为4 228.5 g/kg，白桦枯落物（未分解层和半分解层）总持水量为5 208.6 g/kg，二者的有效拦蓄量分别为14.06，8.85 t/hm^2。在整个持水过程中，华北落叶松、白桦林下枯落物持水量、吸水速率与浸水时间的变化规律基本一致，均在前4 h内持水作用较强，4～8 h后逐渐变缓，10 h后其持水量基本达到饱和；枯落物持水量与浸水时间存在对数曲线关系，而吸水速率与浸泡时间存在幂函数关系。[结论] 森林枯落物层发挥水文功能由持水能力和蓄积量共同决定，在森林经营管理过程中应充分考虑包括树种组成和搭配、林分密度等因子的影响。

新疆水土流失分析及防治对策探讨

【目的】揭示新疆气候变化对水土流失的影响,为水土流失治理的关键措施和主要策略提供理论依据。【方法】通过实地调查和收集气象资料、遥感影像、土壤资料等基础数据,获得野外分层抽样调查单元资料(地形、土地利用、水土保持措施、植被等地表状况),用模型量化土壤侵蚀各影响因子,估算土壤侵蚀模数,进而按行政或自然单元统计各强度等级侵蚀面积,用于进行水土流失现状及消长分析。【结果】新疆水土流失呈现土壤侵蚀面积大、土壤侵蚀强度总体不高两个显著特点。新疆水土流失的消长情况对气候变化趋势有较好的响应。降水量、降水日数、降雨强度、暴雨次数的增多也导致水力侵蚀强度增大,人为开发建设扰动破坏也会增加局部水土流失。【结论】气候变化对与人类生产活动息息相关的水土环境产生了直接影响,表现出新的水土流失问题。基于新疆自然特点和水土流失特征,应坚持大面积自然修复与局部人居环境建设、农田保育和水源涵养相结合,做好水资源开发利用规划和水土保持规划,分区防治,严控侵蚀扩张和人为水土流失发生,以绿色生产生活方式促进生态文明,建设丝绸之路与美丽新疆。

库姆塔格沙漠东南部柽柳液流特征及其与气象因子的相关分析

【目的】揭示库姆塔格沙漠东南部柽柳的水分传输过程,探究柽柳的耗水特性,为该地区柽柳生长及生理研究提供数据支撑,对该区域柽柳经营管理具有一定理论意义。【方法】利用PS-TDP8树木茎流监测系统对库姆塔格沙漠东南部柽柳的液流变化进行测定,采用相关分析及逐步回归法分析气象因子对柽柳液流的影响。【结果】柽柳茎干液流速率整体为“宽峰型”。夏季,液流速率最早启动,峰值最大,持续时间最长,日树干液流量最大。秋季,液流速率有最晚的启动时间。不同季节夜间有低值液流。液流速率均值夏季最大,秋季最小。春季,空气温度能单独解释73.1%的液流速率变化,三者共同解释78.3%的液流速率变化;夏季,太阳辐射能单独解释63.0%的液流速率变化,4个因子共同解释69.8%的液流速率变化;秋季,空气温度能单独解释73.3%的液流速率变化,2个因子共同解释液流速率变化的73.8%。春秋季液流主要受气温影响,太阳辐射是影响夏季柽柳液流速率的主导因子。【结论】柽柳液流速率可以通过回归方程估算。本研究结果为摸清干旱沙漠地区柽柳水分利用特性提供基础数据。

水土流失观测设施问题与对策--以河北崇陵流域为例

水土流失监测是国家水土保持规划和部署的基础。目前我国已建立起较为完善的水土流失监测网络。针对我国水土流失监测中遇到的普适性问题,以河北崇陵观测站为代表,提出相应对策。1)径流小区:径流泥沙自动观测仪量程有限制,建议布设水沙观测复合设备;自动设备精密度高,受野外环境影响大,建议安装报警装置,人工及时处理设备故障;自动设备专业性强,后期自主维护难,探索设备模块化组装,便于后期自主维护;自动设备数据量大,整编数据任务重,管理部门可统一要求,规范厂家数据库,减小数据整理量。2)小流域:控制站观测设施单一、量程范围窄,建议结合实际,布设复合堰;观测设施依据标准不统一、建设不规范,管理部门可统一设计标准、建设规范;控制站水沙自动观测协同难,建议多点观测,增设多探头自动监测设备。

坡耕地降雨径流与土壤侵蚀特征研究

研究人工模拟降雨对坡耕地土壤侵蚀特征的影响,旨为北方土石山区坡改梯建设提供科学依据。以北方土石山区典型砂质壤土为研究对象,采用人工模拟降雨试验的方法,在室内模拟不同坡度(10°、15°、20°和25°)、不同降雨强度(40、90、120和180 mm/h)下的坡面产流和产沙过程,研究不同坡度和降雨强度对坡面土壤侵蚀过程的调控机制。结果表明:(1)坡面开始产流所需的时间不受坡度的影响,随着降雨强度的增大,坡面产流所需的时间明显缩短;(2)在降雨强度一定的条件下,随着坡度的增大,坡面产沙量逐渐增加,本试验坡面最高产沙量的临界坡度约为22°;(3)产流量随坡度变化并非单调的递增或递减趋势,而是随着坡面由缓变陡呈先增加后降低的变化;(4)在降雨量相等的前提下,大降雨强度能够带来较大的单位时间产流量,但并不能保证总产流量也最大;在其他条件一致时,坡面侵蚀随着降雨强度的增大而增加。在降雨强度一定的条件下,坡面产沙量存在临界坡度,不同土质、不同降雨强度下的临界坡度尚需进一步研究。

太行山中低山石灰岩区典型小流域治理措施及效果

【目的】通过划分小流域类型,对太行山中低山石灰岩区典型小流域提出治理措施,分析治理效果,为建立小流域综合治理优化模式体系奠定基础。【方法】通过野外调查和查阅资料,根据岩石类型和小流域所处的地理位置划分小流域类型,在对小流域分类和分区的基础上,考虑物种的生态适宜性、小流域经济特征,兼顾社会、经济、生态效益,从而形成规模经营,发挥区域资源优势小流域治理模式。【结果】太行山中低山石灰岩区选取的典型小流域有东井小流域、翟庄小流域、继城小流域、安河小流域、册井小流域、上岳各庄小流域。各小流域主要治理措施有栽植水保林,主要树种有油松、侧柏、小叶杨、垂柳、黄连木、刺槐、紫穗槐等,鱼鳞坑整地;栽植经济林主要树种有胡桃、柿子、枣、花椒、杏、板栗,反坡梯田整地;各小流域的治理措施还包括封禁治理、建设水平梯田、河滩人工垫地、谷坊坝、水池、扬水站、道路、蓄水池、水窖。【结论】通过治理,太行山中低山石灰岩区典型小流域提高了生态效益和经济效益,减少了地表径流和土壤流失量,减轻了各种自然灾害可能造成的损失。使土地资源得到了合理的开发利用,提高了土地资源利用率和商品产出率,为发展优质、高效、绿色产业奠定了基础;同时水土保持治理措施的实施,有效地防治了洪水、泥石流的危害,增强了抗御自然灾害的能力。

河北省太行山4种经济林林冠层的水文效应

[目的]探索河北省太行山区4种经济林林冠层的水文效应,揭示其水源涵养功能。[方法]选取位于石家庄市西南部山区的核桃、苹果、杏、樱桃成林,雨量筒测定穿透雨量,树干缠绕法测定树干径流量,分析林冠层水文效应。[结果] 4种经济林的林内穿透雨量、树干径流量均随林外降雨量增加而增大;林外降雨量达到45.1 mm之前,林冠截留量随之增加而增大,之后增大趋势减缓;次降雨量在14.3～29.5 mm时,4种经济林的林冠截留作用最大,截留量占比均在20%以上;林外降雨量一定的情况下,4种经济林林冠层对降雨的截留量有较大差异,其排序为:樱桃>苹果>核桃>杏,与郁闭度大小排序一致,林内穿透雨量与截留量排序相反;树干径流量排序为:樱桃>杏>核桃>苹果,与平均地径大小排序基本一致。[结论] 4种经济林林冠层对降雨的再分配作用明显,林冠截留作用主要与林外降雨量有关,受林分类型、树冠结构特征如郁闭度、树木地径等的影响。

河北省太行山5种经济林枯落物及土壤水文效应

为评价河北省太行山区经济林水源涵养功能,选择梯田栽植的苹果、核桃、樱桃、板栗、杏5种经济林,采用室内浸水法和环刀法等研究其林下枯落物和土壤的持水特性和持水效益,分析其水文效应。结果表明:枯落物蓄积量表现为杏(3.42t/hm^2)<樱桃(3.69t/hm^2)<苹果(4.07t/hm^2)<板栗(7.11t/hm^2)<核桃(8.28t/hm^2);板栗林下枯落物最大持水量(17.07t/hm^2)最大,枯落物的持水量与持水时间正相关呈对数函数关系,持水速率与持水时间呈幂函数关系;至于林下枯落物有效拦蓄量,板栗林最大(14.37t/hm^2)。5种经济林林下土壤容重均值在1.40~1.52g/cm3,随深度增加而增大;土壤的最大持水量均值在856.01~946.41t/hm^2,其排序与总孔隙度一致,依次为苹果<核桃<樱桃<板栗<杏;有效持水量均值在185.82~329.03t/hm^2,排序与非毛管孔隙度一致,依次为樱桃<苹果<核桃<板栗<杏。

沙柳方格沙障对库布齐沙漠沙丘粒度分布的影响

为定量探讨沙柳方格沙障对沙粒粒度组成与特征的影响,以流动沙丘(LS)、设障2a沙丘(TS)和设障6a沙丘(SS)为研究对象,在沙丘不同部位、不同土层和障格内不同位置进行取样,分析样品的粒度组成与特征。结果表明:1)随着设障年限的增加,粘粒和粉粒含量增加,细砂含量下降,SS粘粒和粉粒含量与TS和LS的含量差异显著,而TS和LS二者间差异不明显;LS、TS各粒级含量在三个层次间差异均不明显,而SS 0-5cm的粘粒、粉粒以及极细砂粒体积含量较其他2层差异显著。2)SS的频率分布曲线变化幅度小于TS和LS的频率分布曲线变化幅度。各沙丘的平均粒径MZ、分选系数δ、偏度SK、峰度KG的大小顺序均表现为SS<TS<LS,SS与其他两种类型沙丘粒度参数间差异明显,后二者粒度参数间差异不明显,且SS和TS各个土层的各个粒度参数的大小顺序均表现为0-5cm<5-10cm<10-15cm,而LS各个土层之间的粒度参数差异不明显。3)SS和TS障格西北和东南角粉粒和粘粒含量高于障格中部,各粒度参数则表现为障格中部小于障格西北角或者东南角的特征。