不同土地利用方式下土壤风蚀主要影响因子研究——以内蒙古武川县为例

以内蒙古武川县为例,选取天然草场、旱作农田(马铃薯)和退耕人工灌木林3类农用地为研究对象,对影响土壤风蚀的气候、植被覆盖度、土壤特性等若干因子进行了野外实测、室内分析及风洞模拟试验.结果表明,降雨少、风大、风多、土壤质地粗糙以及冬春冻融交替作用造成土壤表层疏松干燥等原因,决定了春季是该地区土壤风蚀的易发期.植被覆盖度是影响土壤风蚀的重要因子.在冬春风蚀季节覆盖度高低依次为灌木地＞天然草地＞旱作农田,此时缺少地表覆盖物保护的旱作农田最易受到风蚀危害.土壤含水量是影响风蚀的另一个重要因子.通过风洞试验对土壤风蚀率与含水量的定量关系研究表明,土壤含水量越高,土壤启动风速越大,风蚀率越小.6%土壤含水量是旱作农田风蚀强度由强变弱的一个转折点.田间试验结果表明,不同土地利用方式下表层土壤含水量总体上表现为天然草地＞旱作农田＞灌木林.通过风洞试验对土壤水分和风速的定量化研究表明,土壤风蚀速率随风速的增大而增大,二者呈幂函数关系.在净风吹蚀的条件下,18 m·s^-1风速是风蚀强度急剧增加的一个转折点.     

植被的防治风蚀作用

土壤风蚀是造成干旱、半干旱地区土地荒漠化与沙尘暴灾害的首要因素,也是目前全球性的主要环境问题之一.许多研究表明,通过植物防治风蚀是一种最根本、经济而有效的措施.本文在阅读大量国内外该领域文献的基础上,介绍了目前研究植被防治风蚀作用的风洞实验、野外观测和模型模拟3种主要方法,阐述了植被防治风蚀作用的机理及影响因素,并结合当前国内存在的一些问题和不足,对今后应重点开展的研究和需要解决的问题作了探讨.     

聚丙烯酰胺(PAM)防治土壤风蚀的研究进展

在我国西北地区,风蚀是造成土地退化的主要影响因素之一.聚丙烯酰胺(PAM)是一种高效的土壤结构改良剂.因其具有特殊的物理化学性质,可以与土壤作用而改善土壤表层结构,近年来一直受到人们的广泛关注.本文介绍了PAM的物理化学性质,详细论述了PAM对土壤风蚀量、起动风速的影响,及PAM在风蚀防治中的不同使用量、使用方法和效果,及其与其他材料的对比,并通过PAM对土壤物理性质的改善进一步分析PAM防治风蚀的机理.综合分析得出,虽然PAM在风蚀防治中存在一些问题,但作为一种固沙剂,它不仅能提高土壤抗风蚀的能力,而且也能改善土壤的物理性状,可为植物生长创造良好的水土条件;提出若在风蚀治理和改良城市环境中将PAM与植物种植相结合,将能大大提高植物的成活率、改善风蚀区的风蚀状况和生态环境工程建设的质量.因此,PAM在防治风蚀方面具有重要的现实意义和广阔的应用前景.     

土壤有机碳动态:风蚀效应

土壤风蚀是引起土壤退化最广泛的形式和原因之一。土壤风蚀对土壤碳动态的影响机制一方面是土壤风蚀引起土壤退化使土壤生产力下降,输入土壤的碳数量减少;另一方面是富含有机碳的细粒物质直接移出系统。风蚀土壤碳的去向包括:(1)就近沉积,(2)沉积于水渠和河流,输入水体;(3)以粉尘形式运移,在远离风蚀区的地域沉积;(4)氧化释放至大气。风蚀引起土壤碳的迁移和沉积不仅导致土壤有机碳在地域间的再分布,使土壤性状的空间异质性增加,也显著改变了土壤系统中碳矿化的生物学过程。土壤有机碳的保持可以促进团聚体的形成,使土壤物理稳定性增加,减缓风蚀。对易风蚀土地进行退耕还林还草、实行保护性耕作等措施可以有效增加土壤碳的固存。     

围垦后不同土地利用方式对长江口滩地土壤粒径分布的影响

土壤粒径分布影响土壤水分、肥力等传输与保持,是土壤的重要物理性质.崇明东滩滩地围垦后,表层0～20cm及20～40cm土层土壤粒径分布受土地利用方式和利用年限的显著影响.不同土地利用方式下,土壤平均粒径为高潮滩<稻田<菜地<林地.不同围垦年限下,土地利用15a间土壤平均粒径逐渐增加,但土地利用年限延长至38a时,平均粒径显著降低.不同土地利用方式下土壤水分、植被覆盖和受风蚀程度,以及不同土地利用年限下土壤有机质含量与受风蚀影响程度,改变了粘粒和细粉粒等土壤细颗粒的含量,引起土壤粒径分布的差异.     

模糊聚类法在小翅雏蝗种群动态分析中的应用

1　引　　言小翅雏蝗 (Ｃｈｏｒｔｈｉｐｐｕｓｆａｌｌａｘ)是我国北方草地蝗虫的优势种之一 ,主要分布在我国的内蒙古、新疆、宁夏、甘肃、青海、河北、山西、陕西等省区及国外的西伯利亚、哈萨克斯坦、蒙古等地[7,8,10 ,12 ,13 ,16] .刘长仲等[11] 对小翅雏蝗的生物学特性进行了研究 ,李鸿昌等[9] 研究了小翅雏蝗的取食行为 ,冯光翰等[1,2 ] 提出了小翅雏蝗的防治指标 ,康乐[3～ 6] 、邱星辉[5] 、颜忠诚等[17] 研究了内蒙古典型草原小翅雏蝗的时空异质性、营养生态位以及形态特征与扩散能力之间的关系 .本文依据甘肃省夏河县甘加高山草…     

缙云山森林土壤速效K的分布特征及其与物种多样性的关系

土壤作为植物生长繁殖的基地 ,也作为一种重要的生态因子 ,总是与植物 (被 )协同发展的。Ｍｃｋ ｅｅ研究指出 ,红树林的土壤理化性质影响着群落内植物种类的分布格局[7] 。Ｆｒａｎｃｏ ｖｉｚｃａｉｎｏ等对墨西哥ＢａｊａＣａｌｉｆｏｒｎｉａ沙漠中的土壤性质和植物多样性的研究表明 ,土壤的Ｃａ/Ｍｇ比例与植物是协同发展的 ,土壤Ｃａ ,Ｍｇ含量及其比例与植物多样性存在一定的相关关系[8] 。可见 ,深入研究土壤理化性质与植物种类的分布、植物多样性的关系具有重要的理论和实践意义。最近 ,已有学者研究了速效Ｎ的空间格局及其与群落…     

缙云山森林土壤速效P的分布特征及其与物种多样性的关系研究

土壤状况直接影响着植物的生长发育 ,植物在整个生长发育过程中也能通过根系分泌物和枯落物等改善土壤的水、热、气、肥等理化性质[6 ] 。研究表明 ,土壤理化性质与种子萌发、幼苗定居密切相关 ,且幼苗在定居过程中能分泌氨基酸和有机酸作用于土壤 ,为其生长创造适宜的土壤条件[9] 。Ｍｃｋｅｅ研究指出 ,红树林的土壤理化性质影响着群落内植物种类的分布格局[10 ] 。Ｆｒａｎｃｏ ｖｉｚｃａｉｎｏ等对墨西哥加里佛尼亚沙漠的土壤性质和植物多样性的研究则表明 ,土壤的Ｃａ/Ｍｇ比例与植物多样性密切相关 ,且二者是协同发展的[11] 。可见 ,…     

冻融作用对土壤理化性质及风水蚀影响研究进展

冻融侵蚀在我国分布范围广,是主要土壤侵蚀类型之一,而冻融作用与其他营力复合进行侵蚀的分布范围比单纯的冻融侵蚀更广,所造成的危害也更大.本文基于国内外已有研究成果,总结评述了冻融作用对土壤理化性质及风蚀和水蚀影响的相关研究进展.冻融条件下,土壤水分发生运移,结构被破坏,土壤孔隙度、容重、抗剪强度、团聚体稳定性和有机质等理化性质均发生变化,其变化趋势和幅度与土壤质地、冻融程度有关.冻融作用通过改变土壤理化性质,增加土壤可蚀性,从而影响土壤风蚀和水蚀发生及过程,导致侵蚀强度增大.目前,冻融研究以室内模拟为主,与野外实际冻融过程差异较大,且由于试验条件不同,得到的结论无法统一,甚至相反.因此,通过室内模拟与野外实测相结合,加强冻融条件下土壤侵蚀机理研究是下一步的重点,这对季节性冻融区解冻期侵蚀预报和防治具有重要意义.     

酸沉降影响下庐山森林生态系统土壤硫形态分布研究

近年来 ,因农业高产的养分平衡问题及因酸沉降污染问题硫的植物营养与生物地球化学研究日益活跃。至今已有较多研究者对农田和自然土壤中硫含量、形态分布及不同施肥条件和作物对它们的影响进行了研究[1,2 ,12～ 16 ] 。酸沉降影响下森林土壤硫及其去向倍受关注。研究表明 ,在高度风化的土壤上的森林生态系统中ＳＯ4 2 - 处于积累状态[17] ,而发育时间较短的土壤上的森林生态系统中ＳＯ4 2 - 则处于接近动态平衡的状态[18,19] 。Ｃａｒｌｓｓｏｎ等[2 0 ] 利用34Ｓ对挪威半岛森林土壤硫形态及其与酸沉降的关系进行了研究 ,认为有机硫和吸附…     

Quantitative effects of wind erosion on the soil texture and soil nutrients under different vegetation coverage in a semiarid steppe of northern China

Many studies reported the influence of wind erosion on soil degradation and the effect of vegetation coverage on preventing wind erosion. However, fewer studies have quantitatively measured the grassland soil particle size fractions and nutrients’ loss caused by wind erosion under different vegetation coverage. Aims: We conducted a field experiments to (1) to explore the effect of vegetation coverage on soil wind erosion; (2) examine quantitatively the effects of wind erosion on soil texture, and determine the most erodible particles fraction of soil; (3) to examine quantitatively the soil carbon, nutrients such as nitrogen and phosphorus loss caused by wind erosion under different vegetation coverage. Methods: Six vegetation coverage treatments (0 %, 15 %, 35 %, 55 %, 75 % and 95 %) were constructed. To be able to monitor wind erosion status under more diverse weather conditions, three consecutive repeat experiments under different weather condition were conducted. Results: The results show that all the residue soil samples after wind erosion became coarser than that of original soil samples. The degree of change for the soil particle size distribution before and after wind erosion gradually increased with the less of vegetation coverage. The critical particle size for distinguishing the original soil sample and the residue soil after wind erosion occurred in the range of 125 μm and 210 μm depending on the vegetation cover. The fractions below or above the critical particle size are either easy to deplete or favoured by wind erosion, respectively. The most reduction occurs between 50 and 90 μm depending on the different weather condition and vegetation coverage. Due to the disproportionately greater amounts of nutrients in the fine soil particles, the preferential depletion of fine particles directly lead to a preferentially significant depletion of organic carbon and nutrients. The organic carbon and nutrient contents in the residue soil after erosion decreased significantly compared to that in the original soil. The soil nutrient loss ratio decrease significantly with the increase of vegetation coverage. Conclusions: Wind erosion is an important factor to affect the evolution of soil texture and soil nutrient. Vegetation coverage has a major impact on both preventing wind erosion and decreasing loss ratio of fine particles and nutrients. If we want to effectively protect the fine particles and nutrients, the vegetation cover should be maintained at least above 35 %.     

Vegetation coverage,species richness,and dune stability in the southern part of Gurbantünggüt Desert

This study investigated the relationship between vegetation coverage, species richness, and environmental factors, and also analyzed the relationship between vegetation coverage, species richness, and dune stability in different terrains, in the southern part of Gurbantünggüt Desert in China. The results showed that the order of vegetation coverage and species richness was greatest in middle areas, followed by the eastern areas, with the western areas being sparse. On a large scale, precipitation from April to June determined the amount of vegetation coverage. On a small scale, vegetation coverage was influenced by the type of terrain and the water and salt content in soils. Species richness of vegetation was determined by soil water and salt content on both the large and small scales. There were also remarkable differences in relative wind erosion among the different terrains and their order was: crest, slope, and inter-dune in descending order. The correlations between wind erosion and vegetation coverage and species richness were influenced by the type of terrain. Furthermore, there were significant correlations between wind erosion and vegetation coverage and species richness in dune slopes and crests. There was, however, no significant correlation between wind erosion and vegetation coverage and species richness in inter-dune sites. Vegetation coverage was the dominant factor influencing wind erosion in both slopes and crests. Species richness may have an impact on wind erosion through vegetation coverage in both slopes and crests. These results suggest that the effect of terrain type should be fully considered during the establishment of vegetation cover in the desert.     

植被覆盖对风蚀地表保护作用研究的某些新进展

 植被覆盖在风蚀过程中可通过多种途径保护地表土壤,减少风蚀输沙,对此人们早已有所认识。然而,在植被覆盖防护效应的定量研究方面,却长期存在着严重不足。近年来,国外学术界在植被覆盖保护作用的机理和定量研究等多个方面取得了突破性进展,国内却仍处于起步阶段。在大量总结国内外最新文献基础上,从理论研究、观测实验和定量模型3个方面,就植被覆盖对风蚀地表保护作用研究的新进展进行了系统介绍和评述,并结合当前国内的研究状况和现实需要,提出了4个有待进一步深入研究的重点问题。     

不同荒漠化阶段植被生态特征对土壤环境因子的响应——以民勤荒漠绿洲过渡带为例

荒漠绿洲过渡带是荒漠化和绿洲化两种地理过程共同影响的生态交错区,是恢复生态学重点关注的区域。利用第五次全国荒漠化和沙化监测数据,采用方差分析和冗余分析,研究了民勤荒漠绿洲过渡带4种不同荒漠化发展阶段的植被生态特征和土壤环境因子的变化规律与相互关系。结果表明:(1)随着荒漠化的发展,土壤环境因子中,除有效土层厚度逐渐变浅外,风蚀痕迹占地率、表土砾石含量、盐碱斑占地率和坡度均呈现增加的动态趋势;植被因子中,除优势种盖度与植被总盖度的比值逐步增加,物种丰富度、优势种多度等其他指标均表现出明显的下降特征;(2)土壤环境因子中,有效土层厚度在4种荒漠化阶段对植被生态特征的影响程度达显著水平(P0.05),风蚀痕迹占地率在轻度、中度和重度阶段是植被生态特征变化的主导驱动因子。其他因子在多数荒漠化阶段与植被生态特征相关性不显著;(3)相比其他荒漠化阶段,中度阶段中植被生态特征对土壤环境因子的响应更加敏感,应是荒漠化防治重点关注的阶段。     

基于规划目标的京津风沙源治理区生态保护与修复效应

为改善和优化京津及周边地区生态环境状况,减轻风沙危害,2003年启动实施了京津风沙源治理工程。基于工程规划目标评估了京津风沙源治理区生态保护与修复效应,结果表明:(1)草地和林地作为京津风沙源治理区绿色生态屏障的主要组成,分别占治理区面积的57.3%和9.7%,而风沙策源地的耕地和沙地分别占17.2%和6.4%。(2)2003—2017年,京津风沙源治理区草地、耕地、沙地面积减少,而林地和其他类型面积增加。治理区植被覆盖度平均提高了2.3%,其中林地提高了4.3%,草地提高了2.4%。(3)沙尘天气发生的春季,治理区土壤风蚀量减少了54%。在防风固沙服务总量的贡献中,草地和沙地贡献了71%。因此,草地和沙地生态系统的植被恢复,对治理区生态系统防风固沙服务的提高发挥了最为重要的作用。(4)除治理区植被有所恢复外,由于气候整体变暖,近15年风场强度有所减弱,特别是沙尘天气易发生的春季风场强度减弱近45%,也是影响京津风沙源治理区风蚀量下降的一个重要原因。     

坡度和植被盖度对粉砂质河岸带坡面流侵蚀水动力特征的影响

揭示坡面水流水动力参数特征对于深入了解坡面土壤侵蚀的内在机制具有重要意义.本试验在黄河下游河岸带原生坡面上,采用野外模拟径流冲刷的方法,研究了4个坡度(5°、10°、15°、20°)和3个植被盖度(0%、15%、30%)在特定放水量(15 L·min^-1)条件下坡面薄层水流剥蚀土壤的水动力学过程,分析了径流剪应力(τ)、水流功率(ω)、径流能量(F)等水动力学参数的变化及其对坡度、植被盖度以及二者交互作用的响应差异.结果表明: 在坡度和植被盖度的影响下,τ、ω和F变化规律明显,坡度不变情况下,τ随着植被盖度的增加而增加,ω和F随着植被盖度的增加而减小;植被盖度不变情况下,τ、ω和F均随坡度的增加而增加.坡度小于10°时,坡度和植被盖度的变化对坡面土壤侵蚀的影响不明显;坡度大于10°时,相同坡度条件下植被盖度越大减蚀效果越明显,相同植被盖度下坡面侵蚀量随坡度的增大而增加.τ、ω均与土壤剥蚀率呈显著的线性关系,在土壤侵蚀发生时均存在临界剪应力和临界功率;F与土壤剥蚀率则呈现良好的对数关系.双因素方差分析表明,坡度和植被盖度对τ、ω和F的影响显著,两者的交互作用对ω影响显著,但对τ、F的影响不显著.     

植被覆盖度的时间变化及其防风蚀效应

 在防治风蚀过程中过去人们只关注植被覆盖度的空间特性,但对其随时间变化的特性未引起足够的重视。该文着重强调了植被覆盖度随时间变化的特性,并对不同类型植物覆盖度的动态变化特征进行了研究。通过调查研究与理论分析,在土壤风蚀量与植被覆盖度及风蚀气候侵蚀因子三者之间建立了随时间变化的定量关系,并利用该公式计算和比较了不同类型植物防风治沙性能的动态差异、总植被覆盖度及相应的总土壤风蚀量的动态变化。结果表明在防风蚀的作用效应中灌木＞多年生牧草＞林木＞作物＞一年生牧草;总时空植被覆盖度与总土壤风蚀量呈“反相位”的动态变化;风蚀季节总植被覆盖度较低,介于0.11～0.14之间,低于20%的临界覆盖度,这也是该地区风蚀危害严重的一个重要原因所在。     

高时空分辨率植被覆盖获取方法及其在土壤侵蚀监测中的应用

土壤侵蚀是全球性生态问题,准确监测区域土壤侵蚀状况是评估区域生态质量和生态保护成效的基础。准确获取高时空分辨率植被覆盖信息并与降水动态匹配是土壤侵蚀准确监测的关键。然而,受卫星传感器限制,大区域高时间分辨率与高空间分辨率遥感数据无法同时获取,高空间分辨率植被动态遥感监测面临巨大挑战。为解决这一问题,本研究提出了一套多源遥感数据融合的高时空分辨率绿色植被覆盖度(半月尺度,空间分辨率2 m)获取方法,并与半月尺度的降水因子匹配应用于CSLE开展了天津市蓟州区的土壤侵蚀监测。研究结果表明:1)降雨和植被覆盖度因子在一年之内变异较大,半月降雨量的平均值为43.32 mm,变异系数可达150%,绿色植被半月植被覆盖度的平均值为54.74%,变异系数为18%。考虑土地覆盖类型的高时空分辨率绿色植被覆盖度融合方法,可以获取合理的高空间分辨率绿色植被覆盖度动态,为高空间分辨率土壤侵蚀监测提供了一个有效手段;2)土壤侵蚀发生范围与强度与降水及植被因子在年内的动态匹配高度相关,土壤侵蚀发生范围最大为10月上半月,发生面积为137.55 km~2,土壤侵蚀发生强度最为严重为7月下半月,25 t/hm~2以上土壤侵蚀发生面积为12.70 km~2;3)高时空分辨率植被与降水因子耦合下的土壤侵蚀监测结果与地面一致性较好(判定系数可达0.88),明显好于仅用一期高空间分辨率植被因子的土壤侵蚀监测结果(判定系数仅为0.097),采用高时空分辨率植被与降水因子耦合的土壤侵蚀监测方法可以大幅度提高土壤侵蚀监测的准确性,本研究为其他区域准确开展土壤侵蚀监测提供了一套有效的方法。     

砒砂岩黄土区植被盖度对土壤侵蚀的影响

十大孔兑砒砂岩区为鄂尔多斯北部水土流失最为严重的地区之一,土壤侵蚀发生、发展极大影响了区域水、土资源开发利用。应用通用土壤侵蚀模型(Universal Soil Loss Equation, USLE)计算了区域土壤侵蚀模数,采用整体回归拟合和分段回归拟合的方法对研究区植被盖度和土壤侵蚀模数的关系进行了分析并识别土壤侵蚀模数阈值和对应植被盖度。结果表明:2000—2017年十大孔兑砒砂岩黄土区土壤侵蚀模数在时间尺度上呈现复杂的变化趋势,多年土壤侵蚀模数平均值为29.31 t hm~(-2) a~(-1);最大和最小值分别为65.6 t hm~(-2) a~(-1)和10.95 t hm~(-2) a~(-1)。从总体来看,土壤侵蚀模数随着植被盖度增加呈极显著抛物线型变化趋势(P0.001);在坡度级别分别为5°、5—10°和10°时,土壤侵蚀模数阈值(18.18 t hm~(-2) a~(-1)、34.29 t hm~(-2) a~(-1)和74.56 t hm~(-2) a~(-1))对应植被盖度分别为11.42%、16.51%和16.5%。结果解释了砒砂岩黄土区土壤侵蚀模数不仅受到了USLE模型中诸因子的影响,而且也受到了土壤可侵蚀量限制。此外,判断区域土壤侵蚀与植被盖度关系时应高度关注较大侵蚀量年份。