黄土区不同地貌部位径流泥沙空间分布试验研究

黄土丘陵区侵蚀泥沙的来源以及坡沟侵蚀产沙关系等一直是研究的热点难点之一 ,也是争论较多的问题。在梁峁坡到谷坡的坡沟系统中 ,不同地貌部位有对应的侵蚀形式出现。该文采用多坡段组合模型 ,运用人工模拟降雨试验方法 ,研究了黄土区坡面各垂直侵蚀带径流泥沙的空间分布特征及上坡来水来沙的加速侵蚀作用。结果表明 :单位面积与时间产流量排列为谷坡 >梁峁坡下部 >梁峁坡中部 >梁峁坡上部。雨强 0 .5 mm /min时 ,没有沟蚀发育 ;1.0 mm/min时 ,细沟主要在梁峁坡下部 ;1.5 mm/min时 ,细沟伸展到梁峁坡上部 ,谷坡出现滑塌和崩塌等重力侵蚀现象。坡面径流量、产沙量随坡度、坡长、降雨强度变化成正比增长。上坡来水来沙使梁峁坡和谷坡产沙量大幅度增加。

古尔班通古特沙漠不同地貌部位生物结皮的选择性分布

新疆古尔班通古特沙漠是我国最大的固定和半固定沙漠,其间广泛发育着以地衣植物为主的生物结皮,是除种子植物以外的固定沙面的重要生物因子。研究表明,生物结皮的分布对地貌部位有较强的选择性,生物结皮的不同发育阶段种类组成亦有较大的差别。沙垄顶部为流动或半流动沙丘,主要以微生物种类分布为主。沿沙垄顶部向两侧坡间延伸,开始出现发育较弱的藻结皮,脆而极易破损。从坡上部至坡中部出现发育充分的藻结皮,具有一定的抗机械能力,并在局部微地形凸起部位有地衣植物出现。沿坡中部至坡下缘部,逐渐开始发育有良好的地衣结皮。同时,在蛇麻黄等低矮灌木群落下已经发育有苔藓结皮。丘间低地是生物结皮最为丰富的部位,苔藓植物除分布于低矮灌丛下外,还在灌丛间形成面积不等的纯群,与发育良好的地衣结皮镶嵌分布。

桂林岩溶试验场不同地貌部位主要元素迁移特征及与植物蒸腾作用的相关性

对桂林岩溶试验场不同地貌部位(垭口、坡地、洼地)土壤中Ca、Mg、Zn、Fe、Cu、Mn等主要元素的迁移特征进行了研究,结果表明,不同地貌部位土壤中全态Ca、Mg元素表现为淋溶迁移,全态Zn元素表现为聚积,有效态Zn、Cu、Fe等元素一般表现为淋溶迁移,有效态Mn元素一般表现为聚积,迁聚序列因不同地貌部位有所不同。同时,以场区的优势植物黄荆为例,研究了部分元素迁移与植物蒸腾作用的相关性,结果表明,岩溶地区土壤中Ca、Mg、Zn、Cu、Mn等元素的迁移与植物的蒸腾作用密切相关,而且对于不同的元素,蒸腾作用的影响不同。植物蒸腾作用对Mn、Cu等较难迁移元素的迁移具有重要促进作用。本研究结果将为深入研究岩溶生态系统元素迁移的规律及其影响因素提供一定的理论依据。

桂林岩溶试验场不同地貌部位黄荆蒸腾作用的比较研究

对桂林岩溶试验场5月份不同地貌部位(洼地、坡地和垭口)黄荆的蒸腾作用特征进行了比较研究。结果表明,黄荆的蒸腾速率日变化因不同地貌部位而有所不同。垭口表现为单峰型,在中午12∶30时左右出现峰值,没有出现明显的午休现象。洼地和坡地虽然都表现为双峰型,但坡地确实有午休现象,而洼地则与光照强度瞬间减弱有关。以日平均蒸腾速率进行比较,3个地貌部位从大到小的顺序为垭口>洼地>坡地。3个地貌部位黄荆蒸腾速率的差异与不同地貌部位的水热条件、土层厚度及接受光照的时间不同有关。对黄荆蒸腾速率与其影响因子的关系进行了逐步回归和最优子级回归分析,结果表明,影响黄荆蒸腾速率的主导因子是气孔导度、大气相对湿度和叶面温度,其中气孔导度的影响最大,且影响程度随地貌部位而有所不同。

小流域地貌部位和土地利用类型对侵蚀产沙影响的^(137)Cs法研究

大气核爆产物137Cs能够强烈地被土壤颗粒所吸附,是一种示踪土壤运移的良好示踪剂。通过对紫色丘陵区响水滩小流域不同地貌部位和不同土地利用类型下土壤剖面中137Cs含量的测定与分析,计算了流域各地貌部位、土地利用类型的侵蚀强度。研究得出该流域137Cs含量的背景值是1870 Bq/m2;流域内坡耕地、林地的年均侵蚀强度分别是4468 t/(km2.a)和1759 t/(km2.a);丘顶、丘坡和鞍部的年平均侵蚀强度分别是2125,4676 t/(km2.a)和3625 t/(km2.a),槽土和水田则是沉积区。分析结果表明地貌部位和土地利用类型对土壤侵蚀影响巨大,坡耕地是该小流域泥沙的主要来源。

岩溶峰丛洼地不同地貌部位土壤分布及其侵蚀特点

以广西平果县龙何屯龙何上峰丛洼地系统为单元,通过对不同地貌部位土壤分布、土壤侵蚀和地表径流泥沙的调查监测,分析了不同地貌部位土壤剖面构型、土壤层平均厚度、土被覆盖率以及土壤分布的特点。在此基础上,着重探讨了岩溶峰丛山区不同地貌部位的土壤侵蚀强度、地表地下土壤侵蚀强度、水土流失的主要方式、地表地下土壤侵蚀的相对贡献率等特点,并对不同地貌部位土壤侵蚀的主要影响因素进行了分析。

塔里木沙漠公路不同地貌部位的高立式沙障阻沙特征

对塔里木沙漠公路不同地貌部位的高立式沙障的阻沙效果分析表明 :垄间平地路段高立式沙障可以在 2～ 3年内有效阻止防沙体系外的沙子进入体系内 ,不但能有效阻止体系外风沙流进入体系内 ,而且降低了体系外沙丘移入体系内的速度 ;垄体、垭口和过渡区路段的高立式沙障 ,仅在短时间内有效阻止体系外风沙流进入体系内 ,不能使体系外沙丘移入体系内的速度降低 ;垄间新月型沙丘 (链 )路段的高立式沙障能明显降低体系外沙丘移入体系内的速度 ,使体系外沙丘遇高立式沙障后顺高立式沙障方向移动 ,但最终能越过高立式沙障进入体系内 ;在垄间线形沙丘分布路段 ,丘体附近的高立式沙障在 2～ 3年内既被埋没 ,其他地段的高立式沙障设置 4～ 5年后才能被埋没。

黄土高塬沟壑区植被恢复对不同地貌部位土壤可蚀性的影响

通过采集不同地貌部位(塬面、塬坡和沟坡)各土地利用(农地、草地、灌木地和林地)坡面土壤和根系样品,采用综合土壤可蚀性指数(CSEI)评价了植被恢复对土壤可蚀性的影响。结果表明:(1)不同地貌部位的CSEI差异显著,沟坡CSEI较塬坡和塬面分别增加8.1%和77.7%。(2)塬面草地、灌木地和林地的CSEI较农地分别降低21.1%、29.2%和28.8%;而塬坡和沟坡林地CSEI均低于其他土地利用。(3)CSEI与粘粒含量、砂粒含量、毛管孔隙度、根重密度、根平均直径、根长密度及根表面积密度均呈极显著负相关,而与粉粒含量和土壤容重呈显著正相关关系;粉粒含量、土壤容重和根重密度是影响CSEI的关键因素,其中粉粒含量对CSEI的直接影响最大,而根重密度通过直接或间接作用对CSEI产生负相关影响。建议在塬面上以灌木作为植被恢复模式的首选,而在塬坡和沟坡上选择以乔木为优势群落的恢复模式对水土流失的控制更为有效。

黄土高原小流域不同地貌下土壤有机碳的分布特征

为了研究不同地貌部位(峁坡、沟坡、峁顶)和不同坡向(阴坡、阳坡、半阴坡、半阳坡)对土壤有机碳分布的影响,以陕北黄土高原为研究对象,在考虑不同地貌部位和坡向的基础上,选取样点49个,按0～10 cm,10～20 cm,20～30 cm,30～40 cm分层采集样品。结果表明,土壤有机碳的均值为13.2 g/kg;不同地貌部位土壤有机碳分布主要受降雨径流以及植物根系的影响;不同坡向土壤有机碳含量均值的大小顺序为:阴坡>半阴坡>半阳坡>阳坡;相同地貌部位,阳坡,阴坡、半阴坡、半阳坡均发生向下的淋溶迁移;相同坡向,峁坡和沟坡土壤有机碳剖面分布基本一致。

不同形态河谷沉积物中稀土元素的粒径分布特征

稀土元素(REE)作为一种重要的土壤侵蚀示踪元素,明确其含量随土壤颗粒粒径的变化特征,对准确量化土壤侵蚀速率具有重要意义。本研究基于Samonova等采样测定的不同粒径范围(<1、1~10、10~50、50~250和250~1 000μm)土壤/沉积物颗粒中的REE含量,分析了俄罗斯普罗特瓦河左岸河谷形态(“U”和“V”形谷)、地貌部位(坡面、沟坡/沟壁、沟道底部和洪积扇)、侵蚀(坡面、沟坡/沟壁)和沉积(沟道底部和洪积扇)环境对土壤/沉积物REE含量、富集系数等的影响。结果表明:(1)“U”和“V”形谷四类地貌下,轻稀土(LREE)、重稀土(HREE)和总稀土(ΣREE)含量均随颗粒粒径变粗呈降低趋势。在相同地貌部位,“U”形谷细颗粒(<50μm)中LREE、HREE和ΣREE含量较“V”形谷分别低14.6%~24.7%、10.0%~33.5%和14.2%~21.1%。(2)无论河谷形态和地貌部位,LREE和HREE均明显富集在细颗粒中,尤其是“V”形谷,LREE和HREE主要富集在<10μm的颗粒中。(3)对比侵蚀和沉积区,“U”和“V”形谷沉积区细颗粒中LREE和HREE的富集程度均显著(P<0.05)大于侵蚀区。可见,无论河谷形态、地貌部位和侵蚀沉积区,REE均主要富集在细颗粒中;但河谷形态和侵蚀、沉积对REE含量的粒径分布有重要影响。

黄土丘陵沟壑区地貌与生态恢复措施关系的研究

以黄土丘陵沟壑区第二副区的彭阳县为研究区,以1∶50 000比例尺的数字高程模型(DEM)、2014年资源三号高清遥感影像数据为数据源,采用GIS空间分析方法提取正负地形、剖面曲率、坡度和地势起伏度、地貌类型,结合研究区的实际情况自动提取划分梁峁顶、梁峁坡、沟坡、沟底和沟谷塬区5类地貌部位。结合资源三号高分影像等数据对自动提取的地貌类型进行修正,将自动提取的地貌部位进行实地验证,分析研究区地貌部位及景观格局与生态恢复措施之间的关系。结果表明,运用DEM地形分析方法可以自动提取彭阳县的梁峁顶、梁峁坡、沟坡、沟底、沟谷塬区等地貌部位;彭阳县5类地貌部位的面积大小为梁峁顶>梁峁坡>沟坡>沟底>沟谷塬区,地貌类型面积以梁峁顶和梁峁坡为主;不同地貌部位生态恢复措施景观配置不同,依据自动提取的研究区地貌数据,继续遵循因地制宜、因害设防的原则,合理布设生态恢复措施。

古尔班通古特沙漠生物结皮的分布特征

新疆古尔班通古特沙漠是我国最大的固定和半固定沙漠,其间广泛发育着以地衣植物为主的生物结皮,是除种子植物以外的固定沙面的重要生物因子。研究表明,选择适当的时段,应用遥感技术并结合地面调查来研究沙漠生物结皮的空间分布格局是可行的,遥感制图与地面调查的结果基本一致。该沙漠南部是生物结皮最为丰富的区域,各种类型的生物结皮均有充分发育,呈连续分布,但其分布模式向北、向西和向东变得破碎。通过统计生物结皮像元的面积,得到生物结皮覆盖率超过33%的像元面积占研究区总面积的28.7%。生物结皮的分布对地貌部位有较强的选择性,生物结皮的不同发育阶段种类组成亦有较大的差别。

桂西北喀斯特峰丛洼地表层土壤养分时空分异特征

运用传统统计方法研究了典型喀斯特峰丛洼地4个植被演替阶段(草地、灌木林、次生林、原生林)表层(0—15 cm)土壤养分的空间分异特征,并分析其成因。结果表明:(1)不同植被演替阶段土壤养分(有机碳、全氮、碳氮比、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾)及pH值有明显差异(P<0.05);除全钾外,其他养分含量均随植被正向演替而增加。(2)地貌部位对养分含量的影响不尽一致:各植被演替阶段的磷、钾及原生林的碳氮均符合养分的"洼积效应",只有受人为干扰较强的草地、灌木林、次生林的碳氮养分存在随坡位升高而增加的现象。通过本研究得知,植被演替对养分积累具有积极作用;磷素(速效磷3.55—11.41 mg/kg)、钾素(速效钾64.05—105.75 mg/kg)是该区域的养分限制性因子;该区域养分的"倒置现象"并不普遍存在。

岩溶生态系统土壤酶活性的时空动态及其与土壤肥力的关系--以桂林丫吉村岩溶试验场为例

以桂林丫吉村岩溶试验场为考察基地,研究了不同地貌部位(洼地、坡地和垭口)土壤酶活性(转化酶、蛋白酶、脲酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶)的时空变化特征,结果表明,不同地貌部位土壤酶活性存在明显差异,洼地和垭口土壤水解酶类活性较高,与这两个地貌部位微生物数量较多的结果相对应。试验场不同地貌部位土壤水解酶类活性随土壤深度的增加而逐渐降低,但对于不同的酶和不同的地貌部位,酶活性降低的幅度有所差异。各地貌部位各层次土壤过氧化氢酶活性差别不大。4种水解酶活性的季节变化规律一般是春季上升,夏季或秋季为最高。此外,土壤水解酶类活性与不同地貌部位的土壤养分水平密切相关,一般与土壤有机质、全N、有效N、速效P之间呈显著或极显著正相关,这既说明土壤酶活性在一定程度上反映了岩溶土壤肥力水平的高低,可作为评价岩溶土壤肥力水平的重要指标之一,而且也为评价西南岩溶生态系统脆弱程度提供了新的生物学方面的指标,为不同地貌部位的土地利用方式和植被重建模式提供了一定的理论依据。

防沙工程的结皮效应研究

对土壤物理结皮形成的研究,大都集中在降雨和流水对物理结皮形成的作用,而忽视了风力尤其是在流沙区风力及其大气降尘对结皮的形成和促进作用。通过在流沙表面不同的地貌部位设置不同规格的草方格沙障,来研究沙面结皮形成时的情况,并就障内表层沙样的粒度分布和流沙的粒度分布作了对比。同时就流沙区丰富的大气降尘对结皮形成的物质来源和促进作用进行了分析;

黄土丘陵沟壑区封禁流域立地因子对植物群落特征的影响

[目的]研究黄土丘陵沟壑区封禁流域立地因子对植物群落特征的影响。[方法]通过对陕西吴起县内封禁流域进行植被调查,研究了不同立地类型内植被群落特征和物种多样性的差异。[结果]调查区域内植被群落以旱生草本植物为主,物种组成相对单一,结构简单。地带性植被类型为铁杆蒿(Artemisia sacrorum)+茭蒿(Artemisia giraldii)群落;植物多样性在不同地貌部位表现为梁顶>沟底>梁坡>沟坡,在不同坡向表现为半阴坡>阴坡>半阳坡>阳坡;阳坡多样性指数随坡度的增加表现为"S"形变化趋势,37°左右达到最大值。[结论]为黄土丘陵沟壑区的植物恢复提供了理论依据。

东北典型黑土耕层颗粒组成与腐殖质层厚度的关系

土壤颗粒组成是影响土壤肥力的主要物理性质之一。为了了解东北黑土腐殖质层厚度与土壤颗粒组成的关系,通过在东北典型黑土区选择典型坡面,调查不同地貌部位土壤腐殖质层厚度,测定耕层土壤的颗粒组成,分析腐殖质层厚度和耕层土壤颗粒组成随地貌部位的变化趋势,以及土壤颗粒组成与腐殖质层厚度的关系。结果表明:土壤腐殖质层厚度由上坡至坡脚有显著增加的趋势,沙粒质量分数在坡顶较低,但耕层土壤颗粒组成随地貌部位的变化趋势不明显;土壤腐殖质层厚度和颗粒组成受局部地形变化的影响较大;耕层土壤颗粒组成主要由腐殖质层厚度决定,随着腐殖质层厚度的增加,黏粒和粉粒质量分数呈指数曲线增加,而砂粒质量分数则呈指数曲线递减,当腐殖质层厚度大于60 cm后,耕层土壤颗粒组成随腐殖质层厚度的继续增加变化缓慢。研究结果对于了解东北黑土区土壤侵蚀导致的土壤退化机制有一定的帮助。

^137Cs技术研究岩溶高原湿地小流域土壤侵蚀特征

运用137Cs技术研究了威宁草海沙河小流域不同土地利用方式和地貌部位的土壤侵蚀特征。结果表明:研究区137Cs的背景值为879Bq·m2;农耕地土壤剖面中137Cs中呈均匀分布,非农耕地土壤剖面中呈指数递减分布;不同土地利用方式下,137Cs的面积活度值从大到小为灌丛地>人工草地>农耕地,土壤侵蚀模数值为农耕地>草地>灌丛地;不同地貌部位土壤中,137Cs面积活度值从大到小为下坡>中坡>上坡,侵蚀模数值变化为上坡>中坡>下坡。小流域年均侵蚀模数为:1254.9t·(km2·a)-1,灌丛地侵蚀模数为462.6t·(km2·a)-1,人工草地为630.4t·(km2·a)-1,农耕地为3311.8t·(km2·a)-1。因此,在小流域水土流失综合治理过程中,农耕地是治理的重点。

陕北黄土区不同地形自然恢复的植物多样性

以陕北吴旗县自然恢复15年的合沟流域为例,探究植被在自然恢复过程中的群落结构和植物多样性特征,为半干旱黄土区人工林草植被构建提供科学依据。实验采用样方法,从地貌部位、坡向及坡度3个方面对研究区植物群落结构和植物多样性进行调查分析。结果表明:1)合沟流域自然恢复15年后仍以草本群落为主,地带性植被类型是铁杆蒿+长芒草群落;2)先锋乔木和灌木已经出现在沟底和切沟、塌陷地、缓台等土壤水分条件较好的坡面微地形中;3)植物多样性在地貌部位上从大到小的顺序依次是梁峁坡、梁峁顶、沟坡和沟底,随坡向的大小顺序是阴坡>半阳坡>半阴坡>阳坡,随坡度的增大呈现先减小后增大再减小的"S"形变化,在32°处取得最大值。建议在人工植被建设的过程中,沟底和水分条件好的坡面微地形可以适当配置乔木和灌木,而阳坡陡坡以保护和恢复草本植物为主。