土壤湿度和植被盖度对土壤风蚀的影响

1　引　　言随着土地承载量的不断增大 ,土壤风蚀已经成为干旱半干旱区农牧业发展的限制因素之一[4] .孙建中等[8] 研究表明 ,处于农牧交错带东段的河北坝上滦河源区是土壤轻度风蚀与未风蚀的交界带 .赵雪等[10 ] 对河北坝上脆弱生态环境进行了分析 ,指出该区农业发展中存在的问题之一是土壤风蚀和土地沙化 .赵文智[9] 对河北坝上半干旱 半湿润过渡带土壤水分状况研究表明 ,植被盖度的增大能够提高土壤保水能力 .贺大良等[5,6] 在土壤属性方面研究了降雨与起沙风速之间的关系 ,发现降水与土壤湿度关系十分密切 ,而土壤表层水分的增加可减弱…     

果园植被盖度季节变化监测及生物措施因子测算

生物措施因子(B)能够定量衡量植被覆盖对土壤侵蚀的抑制作用.本文采用照相法对全国5个水力侵蚀分区的18个小流域的果园植被覆盖季节变化进行监测,并计算了植被盖度和郁闭度,最后计算果园B值.结果表明:果园郁闭度受人为活动影响小,季节变化呈"几"字形分布.果园的绿色盖度和总盖度因地表下垫面的管理不同而表现出不同的季节变化规律.在林下未清理的果园中,各水力侵蚀分区的绿色盖度呈"几"字形分布;5个水力侵蚀分区中,西北黄土高原区植被总盖度呈"几"字型分布,其余几个分区植被覆盖总盖度呈"一"字形分布,随季节变化不明显.在林下清理的果园中,所有水力侵蚀分区的植被盖度季节变化无规律性.东北黑土区果园B因子最小,平均值为0.0066,西北黄土高原区果园B因子平均值最大,为0.1212,北方土石山区、南方红壤区和西南土石山区果园B因子平均值相差不大,分别为0.0548、0.0627和0.0639.     

植被盖度对扬子鳄选巢和卵孵化的影响

于2002～2005年持续4年对自然和半自然环境下扬子鳄的87座巢内产卵与孵化情况进行观察,观察内容包括产卵时间、窝卵数、孵化期、孵化率等,同时对建巢处的植被盖度和植物种类进行观测。结果得出扬子鳄建巢所需的植被盖度适宜范围是63％～88％,鳄巢建在这种盖度范围内,巢内卵的自然孵化期缩短。     

不同植被对土壤侵蚀和氮素流失的影响

利用 5～ 6a野外径流小区试验资料 ,研究 1 7种植被覆盖对土壤侵蚀和氮素流失的影响 ,结果表明 :1 9种作物、4种草地和 4种草灌间作小区年平均径流量为 2 7773、1 80 2 8和 1 31 4 9m3/ km2 · a,比相应裸地减少 2 7.5%、51 .1 %和64.3% ;侵蚀模数为 1 71 6、1 0 2 1和 81 2 t/ km2 · a,减少 73.0 %、92 .8%和 94 .3% ;全氮富集率为 1 .65、2 .4 8和 2 .59,比裸地增加 1 3.8%～ 1 1 4 % ;年平均土壤氮素流失量为 1 4 58、1 2 52、382 9和 966kg/ km2· a。 2植被通过调节径流流速来间接影响泥沙全氮富集 ,土壤侵蚀模数愈大 ,泥沙全氮富集率愈小。 3土壤氮素流失方程 SN=( 55.56-4 .87ln SL)· SL·TN ,可定量预测土壤氮素的流失。     

植被格局对砒砂岩坡地降雨侵蚀的影响

为进一步研究砒砂岩区不同雨型下植被格局对坡面土壤侵蚀特征的影响,基于野外径流小区原位观测试验与景观生态学相结合的方法,通过对比分析不同坡面的植被斑块格局指数与产流产沙之间的相关关系,阐明植被格局对砒砂岩坡地降雨侵蚀的影响。结果表明：（1）该地区降雨可划分为3类,根据各植被坡面产流产沙能力,得出降雨侵蚀力表现为：雨型II（长历时、大雨量、大雨强）>雨型III（短历时、小雨量、中雨强）>雨型I（中历时、中雨量、小雨强）。降雨量和最大30min雨强与产流产沙量呈显著或极显著关系,相关系数0.695以上,是预测该区域水土流失的主要降雨因子。（2）各坡面水土保持能力与降雨类型有关,不同雨型下3种植被坡面减流减沙率分别达0.42%、20.8%以上,不同植被格局坡面减沙效益优于减流效益,3种植被坡面的减流能力为：雨型I>雨型III>雨型II。（3）3种植被坡面的径流泥沙模数由小到大依次为：均匀分布<聚集分布<随机分布,对比区域多年平均径流泥沙模数,3种植被坡面能够减少侵蚀达21.33%以上。（4）景观形状指数和分离度指数是影响坡面产流产沙的主要格局因子,相关系数分别达0.884和0.825以上。产流、产沙量与坡面植被斑块分离度呈显著正相关,与景观形状指数呈显著负相关。坡面产流量（Y₁）与斑块分离度（SPLIT）和景观形状指数（LSI）的关系式为Y₁=8.247SPLIT-6.605LSI+38.928,R²=0.905。以上结果表明植被斑块间的分离度越小,形状越复杂,坡面阻力增大,抗侵蚀能力越强。研究成果可为生态恢复过程中植被斑块格局的优化提供理论依据和数据支撑。     

黄土丘陵区坡面植被盖度及其配置格局的水蚀效应模拟

黄土高原因土壤侵蚀严重被视为生态脆弱地带,探讨植被盖度及其所处坡位对土壤侵蚀的响应,对坡面侵蚀产沙的预测和调控具有重要意义。基于WEPP模型情景模拟,分析了分布广泛、耐旱性强的长芒草和典型恢复灌木植被柠条在不同雨强(0.5、1.0、1.5 mm/min)、不同植被盖度(20%、40%、60%、80%)和不同坡位(坡上、坡中、坡下)条件下的土壤侵蚀变化情况,运用双因素方差分析和相关贡献指数阐明坡面侵蚀产沙特征对坡位和植被盖度交互作用的响应,并提出植被配置的优化模式。结果表明:(1)提高植被有效覆盖度是减小土壤侵蚀的重要举措,且当植被分布在下坡位时坡面土壤侵蚀最少;(2)植被盖度可以有效减少产沙量。小雨强时,柠条和长芒草随盖度增加对泥沙的拦截率分别从38%增加到90%,64%增加到96%;中、大雨强时,植被盖度小于20%或者大于80%时,长芒草坡面产沙量大于柠条坡面。盖度为40%—60%时,长芒草坡面产沙量小于柠条坡面;(3)双因素方差分析表明:坡位和植被盖度对坡面侵蚀产沙量有极显著的影响(P0.001);当植被是长芒草时,坡位和植被盖度交互作用对坡面侵蚀产沙有显著影响(P0.01),植被是柠条时,坡位和植被盖度交互作用对坡面侵蚀产沙作用不显著;(4)通过模拟柠条和长芒草不同配置情景得出:长芒草分布在坡面下部产沙量较小,且当柠条和长芒草配比为1∶2时产沙量最小。     

飞播马尾松林林下植被盖度与环境因子的关系

采用主成分分析、冗余分析和方差分解法研究飞播马尾松林林下植被盖度与环境因子的关系.结果表明： 选取的环境因子共解释飞播马尾松林林下植被盖度信息的74.2%.在低海拔处,林分因子是影响林下植被盖度的主要因素.林分因子、土壤因子及地形因子对林下植被盖度的解释率分别为55.0%(包含29.1%的单独解释率和25.9%的交互作用)、38.9%(包含12.1%的单独解释率和26.8%的交互作用)和9.0%(包含5.6%的单独解释率和3.4%的交互作用).平均胸径和郁闭度对苔藓类、禾本类和灌木类盖度影响程度较大,且呈显著正相关,芒萁类盖度与非毛管孔隙度和土壤含水量呈显著正相关,与平均胸径、郁闭度、土壤养分及酶活性呈显著负相关.禾本类盖度、苔藓类盖度以及灌木类盖度三者紧密联系,相互促进,而芒萁类盖度与这3类林下植被盖度呈显著负相关.     

内蒙古温带草原区植被盖度变化及其与气象因子的关系

利用1982-1999年内蒙古地区NOAA/AVHRR的NDVI数字遥感影像,对内蒙古温带草原区植被盖度进行了反演,探讨了近20a来温带草原植被盖度的变化情况,并对植被盖度与不同组合方式的降水及气温数据进行了相关分析,探讨了植被盖度与气象因子的关系。结果表明:①近20a来温带草原植被盖度呈上升趋势,占总面积72%的草原植被盖度发生了增长,3种不同草原类型中典型草原盖度上升趋势最为明显;②温带草原生长季平均盖度、逐月盖度与降水成正相关关系,与气温呈负相关关系,其中降水对盖度的影响存在着时滞及累积效应;③3种草原类型植被盖度对气象因子的敏感性不同,荒漠草原植被盖度与气温和降水相关性最强,其次为典型草原与草甸草原。     

腾格里沙漠人工固沙植被演替生物土壤结皮盖度对沙埋的响应

生物土壤结皮(简称结皮)的形成与发展是沙区固沙植被建设成功的重要标志之一,其盖度随固沙植被演替的变化趋势是表征该植被系统地表稳定性的一个直观性生态学指标。利用空间代时间的方法,以腾格里沙漠不同始植年代(1956、1973、1981和1987年)固沙植被区发育的4种优势结皮-真藓(Bryum argenteum Hedw.)结皮、土生对齿藓(Didymodon vinealis(Brid.)Zand.)结皮、齿肋赤藓(Syntrichia caninervis Mitt.)结皮和藻-地衣-藓类混生结皮(Mixed crust)为研究对象,在测定结皮盖度、高度以及粗糙度随沙埋厚度逐渐增加变化的基础上,计算了使结皮盖度(从99.99%)开始降低的初始沙埋厚度(D1)和盖度降低为0%的临界沙埋厚度(D2),研究了该区固沙植被演替过程中结皮盖度对沙埋厚度增加的响应特征及其相关机制。结果显示:(1)4种结皮的盖度随沙埋厚度的增加呈logistic曲线逐渐降低。(2)在同一年代固沙区不同种间比较,混生结皮的D1值最小,D2值最大;真藓结皮的D1和D2值均小于其他两种藓类结皮;土生对齿藓结皮和齿肋赤藓结皮因固沙年限的不同而不同,在1956年固沙区,土生对齿藓结皮齿肋赤藓结皮,而在1973年固沙区和1981年固沙区,齿肋赤藓结皮土生对齿藓结皮。(3)随固沙植被演替,4种结皮盖度随沙埋厚度增加的降低速率逐渐减小,D1和D2值逐渐增大。(4)结皮总盖度随沙埋厚度增加的降低速率逐渐减小,表明随固沙植被演替,结皮对沙埋的抵御能力逐渐增强,固沙区植被系统地表稳定性增加。(5)结皮的粗糙度和高度随固沙植被演替逐渐增加,并显著影响了4种结皮盖度随沙埋厚度增加的降低速率、D1及D2值。研究为全面评估沙埋对沙区结皮结构、功能的影响乃至固沙植被稳定性提供了参考。     

内蒙古荒漠草原植被盖度的空间异质性动态分析

利用半方差函数分析法对内蒙古荒漠草原生长盛期(6—8月)的植被盖度时空变异特征的研究表明,荒漠草原生长盛期的植被盖度半方差函数形态符合指数模型,但函数曲线的形态和各参数在不同月份变化较大。其中,6月的植被盖度变程最大,达到100 m;7月植被盖度的半方差函数形态具有巢式等级结构;8月植被盖度的变程最小,仅为15 m,但空间变异程度最高。3个月的结构比介于72%—85%,具有较强的空间自相关。各向异性分析表明,6月植被盖度在135°方向的半方差函数值明显低于其它3个方向(0°、45°、90°),具有各向异性特征;而7月和8月植被盖度的各向异性比接近于1,表现为各向同性。研究结果表明,荒漠草原植被盖度空间异质性的时间动态不容忽视,在野外采样或制图时,要根据时间合理控制采样范围。     

植被覆盖度和综合治理对纸坊沟流域土壤氮素流失的影响

同小流域土壤侵蚀一样,小流域土壤氮素随洪流流失也受到植被覆盖度的影响,通常经过调整小流域内土地利用结构以达到控制水土流失.该研究以8.27 km2纸坊沟流域和1:400比例流域模型为研究对象,研究植被覆盖度和综合治理对纸坊沟流域土壤氮素流失的影响.结果表明:在模拟降雨下,当流域植被覆盖度分别为60%、40%、20%和0时,流域模型铵态氮流失量分别为87.08、44.31、25.16和13.71 kg/km2,硝态氮为85.50、74.05、63.95和56.23 kg/km2,全氮为0.81、1.18、1.98和7.51 t/km2;在自然降雨下,1998年与1992年相比,全流域年土壤侵蚀量为1 086 t/km2和1 119 t/km2,氮素流失量为8 758.5和7 562.2 kg,减少了15.8%,其中农地减少了52.0%.流域对降水中的矿质氮具有过滤作用,硝态氮的过滤作用明显高于铵态氮.洪流泥沙中＜20 μm微团聚体富集造成了泥沙有机质和全氮的富集.植被覆盖虽能有效地减少流域土壤侵蚀和全氮的流失,却能增加土壤矿质氮的流失.坡地退耕还林草可显著减少流域土壤氮素流失.     

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。     

植被覆盖度和综合治理对纸坊沟流域土壤氮素流失的影响

同小流域土壤侵蚀一样,小流域土壤氮素随洪流流失也受到植被覆盖度的影响,通常经过调整小流域内土地利用结构以达到控制水土流失。该研究以8.27 km2纸坊沟流域和1:400比例流域模型为研究对象,研究植被覆盖度和综合治理对纸坊沟流域土壤氮素流失的影响。结果表明:在模拟降雨下,当流域植被覆盖度分别为60%、40%、20%和0时,流域模型铵态氮流失量分别为87.08、44.31、25.16和13.71 kg/km2,硝态氮为85.50、74.05、63.95和56.23 kg/km2,全氮为0.81、1.18、1.98和7.51 t/km2;在自然降雨下,1998年与1992年相比,全流域年土壤侵蚀量为1 086 t/km2和1 119 t/km2,氮素流失量为8 758.5和7 562.2 kg,减少了15.8%,其中农地减少了52.0%。流域对降水中的矿质氮具有过滤作用,硝态氮的过滤作用明显高于铵态氮。洪流泥沙中<20 mm微团聚体富集造成了泥沙有机质和全氮的富集。植被覆盖虽能有效地减少流域土壤侵蚀和全氮的流失,却能增加土壤矿质氮的流失。坡地退耕还林草可显著减少流域土壤氮素流失。     

基于TM遥感影像的陕北黄土区结构化植被因子指数提取

根据结构化植被因子指数的概念,以TM影像为信息源,探讨了利用遥感技术提取陕北黄土区结构化植被因子指数（C_s）的途径与方法.结果表明：在陕北黄土区,C_s能更好地描述植被群落的水土保持效益,其与绿度植被指数（归一化植被指数NDVI、修正土壤调整植被指数MSAVI）和黄度植被指（归一化差异衰败指数NDSVI、归一化耕作指数NDTI）等单一的遥感植被指数虽然均存在良好的相关关系,但用绿度与黄度植被指数相结合可综合反映植被的水土保持功能,能较好地克服单一指数在描述植被控制水土流失中的不足;MSAVI、NDTI分别是基于遥感影像提取C_s较为理想的绿度和黄度植被指数;根据群落结构化植被因子指数与遥感植被指数的关系推算区域尺度上的结构化植被因子指数是可行的,但由于不同地区植物物候期的差异,要使该方法在其他地区适用,仍需开展相应的率定和验证工作.     

生态安全条件下土地利用格局优化——以皇甫川流域为例

在人类活动导致的生态环境问题中,土地利用格局变化对区域生态安全起着决定性作用。选择我国乃至在世界上都罕见的多沙、粗沙、强烈水土流失的黄河皇甫川流域作为研究区域,针对土壤侵蚀和生态用水这两大影响流域生态安全的关键问题,开展土地利用变化模拟、土壤侵蚀3S监测、适宜植被盖度估算、土壤侵蚀情景模拟、土地利用格局优化等方面的综合研究。结果表明:(1)土地利用格局变化是导致土壤侵蚀变化的重要因素。从1987年到2015年,建筑用地、林地和灌丛面积增加,水域、沙地和裸砒砂岩面积减少,导致流域年平均土壤侵蚀模数由16160.72 t km-2a-1降至9710.72 t km-2a-1。(2)土地利用类型与土壤侵蚀模数密切相关并存在一定规律。6种不同土地利用类型多年平均土壤侵蚀模数的大小顺序为:裸砒砂岩沙地耕地草地林地灌丛,表明灌、林措施是流域植被恢复和土壤侵蚀减少的首选。(3)土地利用结构和空间格局优化有助于提升区域生态安全水平。在优化格局下,2007年和2015年土壤侵蚀模数比优化前分别减少5469.57 t km-2a-1和5432.77 t km-2a-1,优化后2015年土壤侵蚀模数仅为4277.95 t km-2a-1,低于流域自然侵蚀临界值或允许土壤侵蚀模数5300 t km-2a-1,优化土地利用格局成为加强流域生态环境建设的重要途径。     

退耕还林还草工程生态效应的地域分异特征

退耕还林还草工程作为我国投资最大、涉及面最广的一项重大生态工程,其生态经济社会效应是行业部门及学术界关注的焦点。选择退耕还林还草面积、植被覆盖度、土壤侵蚀量作为指标,依据遥感反演和模型模拟得到的结果,分析了2000—2015年县域退耕还林还草时空差异,退耕还林还草区域植被覆盖度与土壤侵蚀变化及其对县域生态状况变化的贡献,并基于规划目标评估了退耕还林还草工程的宏观生态效应及其地域分异特征。结果表明:(1)近15年,工程区耕地转林地面积12.75万km²,耕地转林地区域植被覆盖度年增加0.32%、土壤水蚀和风蚀模数分别年减少0.43 t/hm²和0.21 t/hm²。(2)耕地转草地面积9.43万km²,耕地转草地区域植被覆盖度年增加0.43%,土壤水蚀和风蚀模数分别年减少0.55 t/hm²和0.94 t/hm²。(3)工程区全县域植被覆盖度年增加0.17%,平均土壤水蚀和风蚀模数分别年减少0.13 t/hm²和0.68 t/hm     

南亚热带水土流失地区人工加速植被演替过程

水土流失地区植被在自然条件下从阳生草本到乔灌草复合植被的演替过程常常需要很长的时间,选取适当树种人工造林可以省略先锋物种强阳生草本的发育时间,提早诱发灌木和草本植物发育,大大加速植被恢复演替过程。通过对广东惠州市惠阳区上杨试验站等南亚热带典型水土流失地区的研究发现：自然封育状态下,水土流失地区植被恢复和演替缓慢,25。后植被覆盖度只有35％,且主要以阳生性耐贫瘠的灌木及草本为主,土壤侵蚀仍然比较严重。选择大叶相思树人工造林加速了植被演替进程,控制了水土流失,12a左右植被覆盖度就达90％左右。造林23a左右,林地遮蔽涵养水分和控制侵蚀作用下迅速生长多种当地物种,形成了乔、灌、草、藤、竹多层复合植被。在南亚热带季风气候地区,自然封育状态下严重水土流失区植被恢复至较稳定的次生林阶段需要60a左右的时间;人工造林加速植被演替只需要20a。植树造林是该地区植被恢复发育及控制水土流失的有效措施。     

吉林省水蚀模数与下垫面各因素的关系

利用遥感技术对吉林省水蚀情况进行调查,并运用线性模型理论,研究了水蚀灾害的影响因素,分析了下垫面诸因素对水蚀模数的影响程度,找出影响水蚀模数的主导因素。结果表明:影响吉林省水蚀模数的下垫面各因素中,成土母质、土地利用类型、植被覆盖度3个因子与水蚀模数的关系在0.05水平上达到显著程度。不同成土母质水蚀模数的大小次序为:石质<土石质<土质<黄土。吉林省土地利用类型中裸地的平均水蚀模数为6500t/(km2·a),针叶林、阔叶林、针阔混交林、灌木林、草地、农田的平均水蚀模数依次是250、1440、2366、3446、1188、2917t/(km2·a),分别比裸地减少96.2%、77.8%、63.6%、47.0%、81.7%、55.1%。随着植被覆盖度的增大,水蚀模数显著减少。农田覆盖度与植被覆盖度30%~50%的水土保持功效相当。各因素正规方程解可预测不同立地条件下的水蚀模数,相关系数达到0.975(自由度为53)。该研究为吉林省预防及治理水蚀灾害提供了理论依据。     

伊克昭盟项目区水土保持的生态效益

根据对伊克昭盟世行项目区的监测数据,分析了项目实施后水土保持的生态效益。结果表明,项目实施后,改善了土壤的理化性质,增加了土壤肥力;同时,提高了当地的林草植被覆盖度,改善了局地气候,促进了生物多样性的恢复和保护。