陕北黄土区自然恢复植物群落优势种种间关系研究

从优势种种间关系入手,探索陕北黄土区自然恢复植物群落机理为近自然造林植物配置提供理论依据。基于2×2列联表,采用W检验、X^2检验、联结系数AC及共同出现百分率PC方法,对陕北自然恢复15年的植物群落优势种种间关系进行分析研究。该植物群落总体联结性VR(方差比率)>1,统计量W>X_(0.05)~2(N),说明该植物群落总体种间表现出正关联,且达到显著水平。20个优势种种间联结性的分析结果表明,正关联种对的数量(114)多于负关联种对(75),无关联种对为1,且联结程度呈极显著和显著的种对数所占比例较小;种对间的正负关联性一定程度上反映了植物之间生态位的重叠和分离。陕北黄土区植被自然恢复15年,大多数植物种的分布较为独立,群落仍处于演替之中。

陕北黄土丘陵区乡村聚落发展的土壤侵蚀效应

通过定位观测和实地调查,对陕北黄土丘陵区已建乡村聚落的水力侵蚀、新建窑洞(房)过程中的弃土侵蚀及窑洞坍塌形成的侵蚀进行了研究,结果表明:①观测期间(2004.6～2004.10),乡村聚落的平均水力侵蚀强度为5 434.3 t/km2,已达到强度级侵蚀,其中户间道路为7 348.0 t/km2,户间空地为6 873.2 t/km2,院落为2 081.7 t/km2;②新建1孔(间)窑洞或平房,平均弃土34.9 m3,相当于动土量的23.6%;延安以北丘陵区近20年新建窑(房)平均每年弃土7 957.2万m3,弃土年流失量约为517.22万m3(775.83万t/a);③在调查的102孔(间)塌窑所形成的松散堆积体,平均每孔(间)窑(房)年流失泥沙46.3 m3,延安以北丘陵区因塌窑每年流失泥沙1 249.17万m3(1 873.76万t/a).以上说明乡村聚落发展带来了较严重的土壤侵蚀,应加强研究与防治.

陕北丘陵区农田蒸散规律及对土壤水环境的影响与防治对策

为了探讨陕北黄土高原农田土壤蒸散规律及水分环境现状,提高土壤水分利用效率,采用TDR法测定了土壤水分,对陕北峁状丘陵区旱梯田裸露地、作物地以及农田覆盖地土壤水分进行系统监测,并结合野外自动气象哨资料,分析了该区农田土壤水分蒸散规律。结果表明,裸露地周年存在两个蒸发高峰期,年蒸发量占降水量的74.4%;土地空闲期对恢复土壤水分亏缺贡献很大;地面采取部分覆盖(地膜覆盖,覆盖率60%)有利于土壤水分环境的恢复与保护,而采取全覆盖(组合覆盖和秸秆覆盖,覆盖率100%)有利于土壤水分的高效利用。在此基础上提出了提高该区土壤水分利用率的有效技术途径:采取双料沟垄组合覆盖技术最大限度地抑制裸露地表的无效蒸发,草粮轮作、避免耕地荒芜提高土壤水分利用率。

陕北黄土区坡面微地形对乔木空间分布的影响

[目的]传统造林树木种植点设计忽略了黄土坡面微地形对其生长的影响,研究切沟、塌陷地、缓台等微地形与现有林分乔木空间分布的耦合关系,可为近自然造林及乔灌混交水土保持林结构配置提供参考。[方法]以陕西省吴起县三道川流域内原状坡面及微地形的植被调查数据为基础,采用Arcgis9.3软件的空间分析工具和格局强度指标研究坡面微地形对乔木空间分布的影响。[结果]坡面微地形面积占样地面积的21.03%,微地形上乔木株数占样地总数的51.77%,乔木主要分布在坡面微地形上。乔木在切沟和缓台主要呈聚集分布,在塌陷和陡坎主要呈随机分布。乔木在不同坡面微地形分布差异极显著,榆树、小叶杨、山杏主要聚集分布在切沟,河北杨主要聚集分布在切沟和缓台,刺槐主要聚集分布在缓台。[结论]坡面各类微地形因其土壤水分等微生境差异而对乔木空间分布影响显著,在近自然植被重建中需根据坡面各类微地形生境及空间分布规律长期保持配置树木种植点,切沟以河北杨、小叶杨、榆树等树种为主,缓台以河北杨、刺槐搭配为宜,塌陷以河北杨、小叶杨为宜。

陕北黄土区微地形土壤有效水饱和度

为了明确不同微地形土壤有效水饱和度的特征以及与植被群落特征的关系,采用小波分析、回归分析和Mann-Kendall趋势检验等方法,分析了陕北黄土区阳向陡坡不同微地形0~60 cm土层深度的土壤有效水饱和度。结果表明:(1)在0~60 cm土层深度范围内,不同微地形土壤有效水饱和度顺序为塌陷<缓台<原状坡<切沟<浅沟<陡坎,其中切沟、塌陷和陡坎的土壤有效水饱和度呈现显著增加趋势,浅沟、缓台和原状坡的土壤有效水饱和度呈现下降趋势,但趋势不显著;(2)研究期间,不同微地形土壤有效水饱和度的变化周期不同,陡坎、塌陷和缓台的主周期相同,为22个月,浅沟、切沟和原状坡的主周期分别为23、21个月和28个月;(3)在不同微地形中,Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数和Alatalo均匀度指数均与土壤有效水饱和度呈正相关关系,其中Shannon-Wiener多样性指数和土壤有效水饱和度的相关性最高。

陕北黄土丘陵沟壑区水土保持植物选择

在分析陕北黄土丘陵沟壑区自然生态环境和植物生长关键限制因子基础上,提出了该区域水土保持优先选择灌木和草本植物,以乡土树种草种为主,植物选择应多样等观点,并举例说明灌草种类及种植规格。

陕北黄土丘陵区农田土壤重金属污染及潜在生态风险评价

通过对陕北黄土丘陵区农田土壤样品的采集、监测,运用地累积指数法和潜在生态风险指数法,重点分析评价了对土壤环境及人体危害较大的重金属元素Cd、As、Cr、Pb的污染程度及其潜在生态风险。结果表明:陕北黄土丘陵区农田土壤重金属处于无污染到中污染状态,污染程度具有Pb>As>Cr>Cd的特征;陕北黄土丘陵区农田土壤重金属处于轻微的潜在生态风险,重金属潜在生态危害由强至弱依次为Cd>As>Pb>Cr;陕北黄土丘陵区农田土壤Pb污染程度较高,主要是由于石油生产运输过程中的Pb排放通过大气沉降进入土壤环境引起的,土壤Pb、As的污染也与人为长期不合理使用含Pb、As农药有关。