风蚀水蚀交错带侵蚀能量特征

该文计算了黄土高原南北水力侵蚀区、风蚀水蚀交错带及风沙边缘区的风蚀能量、水蚀能量及地形附加侵蚀能量。结果表明：在风水蚀交错带，在降雨侵蚀能量的基础上，由于风蚀能量的迭加，加之地形附加侵蚀能量也较高，使风蚀水蚀交错带成为黄土高原的高侵蚀能量环境区和潜在侵蚀强度较大的地区。随着向风蚀区的过渡，侵蚀能量逐渐增大。同时表明，下垫面条件的脆弱性是该区土壤侵蚀严重的根本原因。

水蚀风蚀交错带植被恢复对土壤物理性质的影响

黄土高原北部晋陕蒙接壤区是典型的水蚀风蚀交错带和强烈侵蚀中心,探讨该区植被恢复对土壤性质的影响有助于该区植被恢复模式的合理选择和土壤生态效应的科学评价。以神木六道沟小流域为研究区域,探讨了土壤物理性质变化与植被恢复的关系。结果表明,研究区土壤容重、砂粒含量以及饱和导水率普遍较高,表层(0-20cm)均值依次为1.38gcm-3、44.2%和1.46mmmin-1,而土壤总孔隙度与粘粒含量则较低,表层均值分别为45.6%和2.4%,反映了研究区土壤荒漠化的严峻现状,其中北坡(迎风坡)表现尤为严重。与农田相比,采用自然弃耕、种植紫花苜蓿(Medicagosativa)和柠条(Caragana korshinskii)、恢复次生天然草地等不同的植被恢复模式可以不同程度地降低土壤容重,增加土壤总孔隙度、饱和导水率以及团聚体稳定性,改善土壤的物理性质,而且随着恢复时间(1-30a)的延长,这种效应会进一步增强。通过种植人工草地并使其自然恢复为次生天然草地的植被恢复模式,对土壤结构的改善作用显著优于直接种植柠条灌丛和自然弃耕等模式。但是,短期内(<30a)植被恢复对土壤颗粒组成、比重等物理性状无显著影响,意味着土壤一旦出现沙化将很难逆转。从对植被恢复响应的敏感性而言,土壤容重、总孔隙度以及团聚体稳定性可以作为土壤生态效应评价的主要指标。

黄土高原水蚀风蚀交错带不同土地利用类型土壤呼吸季节变化及其环境驱动

以黄土高原水蚀风蚀交错区神木县六道沟小流域为研究区,采用动态密闭气室法对植物生长季节(2007年5～10月)5种土地利用方式的土壤呼吸速率进行了测定,并结合水热因子,对不同土地利用方式间土壤呼吸速率的差异性以及其和温度、含水量之间的关系进行了分析。结果表明:5种土地利用类型土壤呼吸速率季节性变化均呈现单峰型曲线,与气温变化趋势一致,其7、8月份土壤呼吸速率均显著高于其它月份(P<0.05);生长季节土壤CO2平均释放速率顺序为:长芒草地>苜蓿地>柠条地>农地>沙柳地,草地在生长前期和旺盛期土壤呼吸强度均显著高于农地和灌木林地;除沙柳地和苜蓿地以外,在土壤呼吸与所有温度指标的关系中,与10cm深度的土壤温度相关性最好,且除沙柳地外,其它4种土地利用类型均与之达到显著相关;农地土壤呼吸对温度的响应最敏感(Q10值为2.20),除沙柳地(Q10值为1.48)外,其它4种土地利用类型Q10值均在2.0左右,接近于全球Q10的平均水平;通过Van’t Hoff模型估算,2007年植物整个生长季节(5～10月份),5种土地利用类型土壤呼吸量从高到低依次为:苜蓿地259gC·m-2,长芒草地236gC·m-2,柠条地226gC·m-2,农地170gC·m-2,沙柳地94gC·m-2;水分对农地和沙柳地的土壤呼吸影响不大;长芒草地、柠条地和苜蓿地土壤呼吸的双变量模型关系显著(P<0.05),比相应的单变量模型更好地解释了土壤呼吸变异。

黄土高原水蚀风蚀交错带和神木试区的环境背景及整治方向

黄土高原土壤侵蚀最强烈地区出现于年降水量为400mm左右的水蚀风蚀交错地带,本区气候变化剧烈,植被稀疏,土壤侵蚀全年进行,为典型的脆弱生态环境区。春季风蚀强烈,夏秋暴雨侵蚀频繁,两者交替进行,相互促进,年均侵蚀模数多在10000t/km^2以上,境内的晋陕蒙煤田开发区为强烈侵蚀的中心,又为黄河下游河床粗泥沙的主要来源区。鉴于治黄和煤田开发的紧迫需要,神木试区即设于该地区,建立该试区进行环境整治的试验示范研究具有广泛的实际指导意义。综合分析神木试区的优势和劣势。以小流域为单元,探讨工副业与农业相结合,生态效益与经济效益同步发展,农林牧副业生产走向商品化,走向市场的新途径。

黄土高原水蚀风蚀交错带植被覆盖时空演变分析

【目的】分析近25年来黄土高原水蚀风蚀交错带植被覆盖的时空演变特征,为黄土高原生态极其脆弱区的环境发展方向及宏观决策提供依据。【方法】利用1982-2006年GIMMS(Global Inventory Modeling andMapping Studies)-归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)8km/15d分辨率数据,统计检验年、季节及月等不同时间尺度上NDVI的演变特征,在ArcGIS软件中表达10年尺度间NDVI均值的空间分布差异,并用面积累积频率曲线表达研究区NDVI值的整体分布及演变状况;同时用时间相关及空间对应法分析研究区ND-VI与降水量的时空联系。【结果】近25年来,黄土高原地区水蚀风蚀交错带植被NDVI总体呈显著(P<0.05)上升趋势,秋季及9-10月NDVI分别呈极显著(P<0.01)和显著(P<0.05)上升趋势。在10年尺度上,研究区植被ND-VI空间分布差异较大,持续性增加面积仅为22.3%,集中分布在陕北吴旗、志丹所在北洛河上游,安塞、延安所在延河地区以及西宁西南部。年降水量与年NDVI均值有较好的正相关关系,月尺度上则存在着明显的滞后效应;在10年尺度上,西宁西南部、吴旗-延安等NDVI持续性增加地区与降水量增加的空间分布比较吻合,而内蒙古东胜附近NDVI改善但降水量呈减少趋势,本区属于鄂尔多斯草原禁牧、退耕还林还草生态恢复区,说明生态环境建设产生了较好的生态环境效益。【结论】黄土高原水蚀风蚀交错带25年来NDVI整体呈显著改善趋势,但空间差异较大;其改善程度的空间差异性既有降水的作用,也有人为活动的影响。

黄土高原水蚀风蚀交错带不同生境植物的叶性状

研究不同生境和不同植被演替阶段的叶性状,将为区域植被建设提供重要科学指导。以黄土高原水蚀风蚀交错带的典型区——神木六道沟流域为研究地点,研究了不同生境植物叶性状的种间和种内差异、退耕地植被演替过程中叶性状的变化及其相互关系。结果表明:(1)不同生境植物的光合特征和叶片结构特征的种间差异较大,这可能是植物长期适应生态环境的结果,同时也与其本身固有的遗传特性有关。(2)在物种水平上,最大光合速率(Pmax)、光合氮素利用效率(PNUE)和比叶面积(SLA)随退耕年限的增加呈显著下降趋势,而水分利用效率(WUE)、叶氮含量(Nmass)与退耕年限相关关系不显著。在群落水平上,除SLA与退耕年限的相关性不显著以外,其它指标皆与物种水平的变化趋势一致。(3)研究区32个物种的Pmax与WUE、PNUE、Nmass呈显著正相关(P<0.05),而与SLA的相关关系不显著。PNUE与WUE、SLA呈显著正相关(P<0.001),而与Nmass的相关性不显著;物种的Nmass与SLA呈显著正相关(P<0.001)。同其它地区相比,研究区物种的Pmax、PNUE、SLA较低。具有较低Pmax、PNUE、SLA的物种可能更适宜研究区土壤贫瘠的生境。

水蚀风蚀交错带坡面土壤入渗特性的空间变异及其分形特征

研究在水蚀风蚀交错带的强烈侵蚀中心陕北神木县六道沟流域进行.在一个自然完整坡面上网格布点,采用双环定水头入渗法研究了坡面土壤的入渗特性,在应用传统统计学方法的基础上,将分形理论和地统计学方法结合起来对坡面土壤入渗特性的空间变异进行了研究.获得以下结论:(1)稳定入渗率、平均入渗率和前30 min累积入渗量等三个参数的变异系数分别为0.48、0.36与0.40,在坡面上的变异程度属于中等变异性;(2)三个参数的分维值D分别为1.88、1.92与1.85,样本之间土壤特性值的差异较小,短距离的变异影响占主导地位;(3)研究的土壤在一定的空间范围内具有分形特征.稳定入渗率、平均入渗率与前30 min累积入渗量的自相关范围分别为20～120 m、20～140 m与40～100 m.

神木水蚀风蚀交错带退耕坡地土壤水分空间变异性研究

运用统计学方法,对黄土高原神木水蚀风蚀交错带退耕坡地土壤水分空间变异性及其影响因子进行研究。结果表明:(1)土壤水分含量在垂直剖面方向表现出随深度增加,土壤水分含量呈增加趋势,在100cm土层内变异最大,在100cm以下其变化的梯度基本趋于稳定;(2)土壤水分含量沿坡长方向(即坡顶到坡下)呈波浪状递增趋势,且在各坡位变异程度不一,呈现出变异程度为坡上>坡中>坡下的趋势;(3)土壤水分含量沿垂直于坡长方向表现为:阴坡>山脊>阳坡的明显趋势,其变异程度表现为阳坡>阴坡的趋势。本文对神木水蚀风蚀交错带退耕坡地土壤水分的研究有助于了解退耕地土壤水分的变异特征,为区域环境治理和植被建设提供科学依据。

神木水蚀风蚀交错带主要人工植物细根垂直分布研究

选择位于水蚀风蚀交错带强烈侵蚀中心的神木六道沟流域,通过分层挖掘法调查了6种典型人工植物细根垂直分布特征.结果表明;(1)各树、草种的细根垂直分布特征具有相似性,即浅层土壤中细根分布较多,深层土壤少;(2)细根密度(Fine root density,FRD)垂直分布存在较大差异,0-2 m土层刺槐(Robinia pseudoacacia)总FRD为1.195 m2·m-2,柠条(Caragana korshinskii)为0.927 m2·m-2,沙柳(Salix psammophila)为0.941 m2·m-2,沙棘(Hippophae rhamnoides)为1.248 m2·m-2,沙蒿(Artemisia ordosica)为0.446 m2·m-2,紫花苜蓿(Medicago sativa)为0.631 m2·m-2;(3)细根垂直分布与土壤水分分布存在显著相关性.

黄土高原北部水蚀风蚀交错带坡面降雨分析

为探明黄土高原北部水蚀风蚀交错带的降雨特点,进而为该地区开展土壤侵蚀、开发利用降雨及地表径流的研究提供科学依据,该文对黄土高原六道沟流域5a(2006-2010年)雨季的坡面降雨进行了分析。采用BoxCarPro4.3软件对降雨数据在时间轴上进行分割,分割时间间隔分别为3、5、10min和1h,分析了六道沟流域雨季的坡面雨强、降雨历时及降雨量的分布。结果表明,3、5、10min和1h时间间隔的最大雨强分别为2.2、2.08、1.68和0.7mm/min,各时间间隔5a内雨季所有降雨历时的平均雨强分别为0.12、0.09、0.06和0.03mm/min。随着单位时间间隔的增加平均降雨强度降低,各时间间隔的小雨强发生概率远高于大雨强发生概率。3min时间间隔雨强大于1mm/min、5min时间间隔雨强大于1mm/min、10min时间间隔雨强大于0.8mm/min以及1h时间间隔雨强大于0.4mm/min发生的概率分别为0.4%、0.2%、0.2%和0.1%。降雨历时小于30min的降雨事件占总降雨事件的近50%;降雨历时在2h以上的降雨事件约占总降雨事件的23%,其中降雨历时大于12h的降雨事件只占总降雨事件的2.6%。降雨量小于等于1mm的降雨事件占年均雨季降雨事件的近50%,但其总降雨量不足年均降雨量的7%;降雨量大于20mm的降雨事件年均5次,其降雨量占年均雨量超过20%。研究结果在一定程度上揭示了黄土高原北部水蚀风蚀交错带的坡面降雨特征。

水蚀风蚀交错带典型土地利用方式土壤水分变化特征

土壤水分是农作物生长的主控因子,对土壤侵蚀过程有着重要的影响.在水蚀风蚀交错带的强烈侵蚀中心——陕北神木县六道沟小流域内,选择5种典型的土地利用类型,修建5 m×21 m标准径流小区,从2004年5月到10月,在天然降雨试验条件下,对其水分变化特征进行了观测.研究结果表明,在观测期内,不同土地利用方式的土壤储水量动态变化趋势与降雨量的变化趋势基本一致,土壤储水量的最高值和最低值分别出现在6月上旬和7月上旬;各小区土壤水分循环过程基本均为"消耗—补偿—消耗",水分变幅随土层深度增加而变小;5个小区的蒸散耗水量大小依次为柠条地>荒草地>退耕地>黑豆地>谷子地,径流量大小依次为黑豆地>谷子地>退耕地>荒草地>柠条地.柠条蒸散耗水量最大,地表径流量最少,说明柠条灌丛具有良好的水土保持效益和较高的水分利用率.在侵蚀严重的水蚀风蚀交错带地区,合理规划发展柠条林等深根性植物是防止土壤侵蚀、利用深层土壤水分的有效方法.

黄土高原水蚀风蚀交错带煤田开发区小流域植被恢复模式

该文以陕北神木县六道沟小流域为研究区,应用参与性农户评估方法（PRA）调查煤田开发对流域居民收入和流域可持续发展的影响,分析流域内主要植被的生长和土壤水分状况,探讨陕北特大型煤田开发基地的生态恢复模式,为煤田可持续开发提供科学依据。调查表明,煤田开发明显改变了流域内农民的收入结构和数量,工农收入比由1.4∶1（1993年）变为26.5∶1（2007年）,人均收入由830.0元增加为9 340.0元,增加了约10倍;收入的增加提高了流域农民对退耕还林（草）政策的认知度,高达95%的群众对退耕还林还草政策持肯定态度;流域内的土地利用方式有了明显变化,表现为种植业用地显著下降,由原来的31.3%下降为21.5%,而畜牧业用地（包括荒草地）从39.6%增加为52.4%,原因是煤田开发让大部分劳动力投入到煤矿生产中,部分耕地特别是坡耕地荒废,成为荒草地。流域内小叶杨人工乔木林85%以上林木生长老化、衰败,树高平均仅4~6 m,形成典型的低效、低产林,林地土壤水分亏损严重,0~50 cm土层含水量仅有3.85%;流域10年生人工柠条灌木林郁闭度只有0.2,并且深层土壤水分被过渡利用,200~600 cm层次平均含水量仅有4.1%;10年生人工紫花苜蓿草地土壤水分消耗也较显著,但程度明显低于人工柠条林地,且紫花苜蓿的存在促进了天然草本群落的演替。研究认为,在煤炭资源枯竭之前,进行有效的草本植被恢复,建立以草本植物为主体、草灌结合、具有高效生态效益和一定经济效益、有利于促进流域次生地带性植被自然生长的人工植物群落是流域有效的植被恢复模式。因此,保证流域形成具有一定郁闭度的优质放牧草原群落,在煤炭资源枯竭之后,流域经济可以顺利地由资源消耗型经济转为以放牧业为支柱产业的循环经济,实现流域的可持续发展。

水蚀风蚀交错带植被恢复对土壤有机质和氮素的影响

以陕西省神木县六道沟小流域为研究区域,探讨了植被恢复对土壤有机质(SOM)和氮含量的影响。结果表明,研究区不同植被恢复模式表层(0-20 cm)SOM和全氮(TN)的变化顺序为:天然草地>灌丛>人工草地>弃耕地>农田,但是相互间统计差异不显著(p>0.05),意味着不同模式对促进土壤质量恢复均有一定的作用,但效果并不明显,因此考虑到研究区水分的限制性,建议植被恢复模式以草地为主。植被恢复阶段对SOM和TN的影响表现为前期(<14 a)降低而后期稳定增加的趋势,但对矿质氮(Nmin)则无显著影响。坡向比较结果表明,南坡(背风坡)SOM,TN以及矿质氮均显著高于北坡(迎风坡),这与其它地区的研究结果恰恰相反,这一特征意味着土壤沙化导致土壤肥力退化的机理可能在于土壤沙化因增强SOM的矿化消耗而降低了土壤养分的累积。

水蚀风蚀交错带小流域生态环境综合治理模式研究

:水蚀风蚀交错带是黄土高原侵蚀最严重的地区和黄河下游河床粗泥沙的主要来源区 ,其生态环境脆弱、治理难度大 ,加之晋陕蒙能源基地的大规模开发 ,也带来了新的环境问题。鉴于治黄和煤田开发及生态环境整治的紧迫需要 ,以水蚀风蚀交错带六道沟小流域为试区 ,分析研究了该区水蚀风蚀时空分布规律及脆弱生态环境特征 ,提出以防治水蚀和风蚀为中心 ,以提高生态经济效益和持续发展为目标 ,以基本农田优化结构和高效利用及植被建设为重点 ,建立具有防蚀固沙兼高效生态经济功能的大农业复合生态系统综合治理模式 。

黄土高原水蚀风蚀交错带水分和密度对人工草地土壤呼吸的影响

为研究黄土高原水蚀风蚀交错带不同水分与密度处理的人工苜蓿和沙打旺草地土壤呼吸特征,分析了人工草地土壤呼吸对水分和密度的响应及其与环境因子的关系。结果表明:水分增加能够显著促进黄土高原水蚀风蚀交错带人工草地土壤呼吸速率(P<0.01),土壤呼吸对不同密度处理的响应特征因草地植被类型不同而异,土壤呼吸速率的季节变化对水分增加和密度响应不敏感。土壤水分是土壤呼吸的限制因子,土壤温度与土壤呼吸速率在6-7月份(旱季后期)相关性不明显,8月份后(雨季)相关性增强。土壤呼吸与表层土壤水分和温度有着显著的耦合关系,加水减弱了苜蓿草地土壤呼吸对水分和温度的依赖,而未改变沙打旺草地土壤呼吸对表层土壤水分和温度的依赖。

黄土高原水蚀风蚀交错带不同立地条件下土壤呼吸特征

水蚀风蚀交错带是黄土高原土壤侵蚀最严重地区,该地区立地条件复杂,土壤质地有较大的空间变异性,对生态系统碳循环过程产生重要影响。该文选取土壤质地为立地条件的主要参考因子,利用便携式CO2分析仪对黄土高原水蚀风蚀交错带不同立地条件下2种典型灌木(柠条和沙柳)土壤呼吸特征进行了连续2a的野外对比研究,分析不同立地条件下灌木林地土壤呼吸之间的差异,阐明土壤呼吸的动态变化及其对土壤温度的敏感性。结果表明:在不同立地条件下,柠条林地黄绵土土壤呼吸高于风沙土,相反,沙柳林地风沙土土壤呼吸高于黄绵土。每种灌木林地在不同立地条件下土壤呼吸呈现明显的季节性变化,土壤呼吸速率的高峰值出现在7、8月份。不同立地条件下土壤呼吸与土壤温度呈现显著指数函数关系,每种灌木林地黄绵土土壤呼吸的温度敏感性系数Q10高于风沙土,从而对土壤温度的响应更为敏感。

黄土高原水蚀风蚀交错带降水及灌木林冠截留特性研究

黄土高原土壤侵蚀最强烈地区出现于年降水量为400mm左右的水蚀风蚀交错带,沙柳、柠条等灌木是该地区主要的造林树种,在防风固沙、水土保持等方面起着重要的作用。本研究采用在林内外随机放置自制雨量筒测量林内降雨量和林外降雨量的方法研究了雨季灌木林降水及林冠截留特性,得出如下结论:(1)沙柳、柠条林内降水与林外降水呈线性正相关,相关系数分别为0.9985、0.9996;(2)沙柳、柠条林冠截留量与林外降水量呈幂函数关系,相关系数分别为0.8843、0.9187。总体而言,林冠截留率随着林外降水量的增加而减小,相关关系不明显;(3)7、8月份沙柳、柠条林冠截留率小于9月份林冠截留率,且沙柳林冠截留率小于柠条,9月份沙柳林冠截留率大于柠条。

黄土高原水蚀风蚀交错带柠条幼林地土壤水分动态变化

沿坡面布点,通过中子仪观测人工柠条幼林坡地小区土壤含水量的垂直变化,并对储水量的时空变化进行模拟和预测.结果表明：柠条幼林地上、中、下不同坡位0～400 cm土壤剖面储水量动态变化趋势一致,即雨季迅速增加,冬季变化较小,春季至下一个雨季初迅速下降.柠条幼林坡地土壤剖面储水量表现为从坡顶至坡底呈逐渐增大的趋势.土壤水分消耗量从坡顶至坡底也呈逐渐增大的趋势.柠条地土壤储水量与坡面位置和时间的关系可用一个二元三次多项式来表达.

陕北水蚀风蚀交错带土壤特性及系统分类研究

对陕西北部神木、榆林、定边等县区 11个典型剖面的分析研究表明 ,本地区土壤存在不同程度的退化现象 ,表现为土壤机械组成粗化 ,有机质含量较低 ,氮磷营养成分贫乏 ,土壤交换性能较差等。在系统分类中共检索出 5个土纲 ,7个亚纲 ,11个土类。发生分类与系统分类结果之间既存在着差异 ,也有一定的对应关系。

黄土高原水蚀风蚀交错带沟岸灌木林地土壤水分变化

选择黄土高原水蚀风蚀交错带典型切沟,采用人工取样和中子仪测定研究了柠条坡地不同坡位土壤水分变化,明确了切沟对沟岸柠条林地土壤水分的影响范围,建立了土壤储水量与距沟沿不同距离之间的关系。结果表明:在黄土高原雨季(7～10月),天然降水对柠条坡地下位的补给深度达到了220cm,对坡地上位和中位的补给深度分别为180cm和160cm。在土壤剖面200cm深度范围内,坡下位土壤水分含量始终高于坡上位和坡中位,200cm深度以下,坡地上、中、下位土壤水分趋于一致。切沟对柠条林地土壤水分影响水平宽度达到3～4m,垂直深度达到6m以下。沟岸柠条坡地距沟沿不同距离土壤剖面储水量与沟沿距离间的关系可以用线性函数来表达。研究沟岸地距沟沿不同距离的土壤水分变化规律对沟岸地植被的恢复具有重要的科学意义。