黄土高原土壤干层形成原因分析

以丰水年洛川人工林地深层土壤水分恢复为依据,采用高精度土壤含水量测量与逐层分析技术,以含水量变化率为主要指标,研究洛川2004年1月-2005年5月不同植被土壤水分的季节变化与水量平衡.结果显示,降水渗深以内表层土壤水分受气候和植被生长影响,呈明显季节变化;渗深以下深层土壤水分,中产农田和梨树林砍伐后基本维持平衡,苹果林地持续减少并以春季减少最多.研究表明,黄土高原深层土壤水分呈低水平循环状态,易形成土壤干层,而季节干旱是土壤干层形成的直接驱动力;"低降水、高蒸发"的气候特点是黄土高原土壤干层形成的决定因素,半湿润半干旱气候中的干旱特征对黄土高原自然地理环境产生广泛而深刻的影响.     

陕西黄土高原土壤干层对植树造林的影响

根据野外考察和陕北、关中土壤含水量测定,讨论了陕西黄土高原土壤干层的分布范围及其对恢复植被的影响。资料表明,黄土高原土壤干层分布普遍,向南分布已达关中平原地区。不同植被带土壤干层发生原因有一定差别,干层发育程度有明显不同。在生态环境建设中,应根据不同地区土壤干层发育强度差别恢复不同类型的植被。在以往划分的延安以南的落叶阔叶林带,土壤干层发育较轻,可采取草、灌、乔木相结合的措施逐步恢复森林植被。在延安到长城之间的森林草原带,土壤干层发育严重,应当先发展草灌植被,后恢复森林草原植被。在长城以北的草原带应自然恢复草原植被。在土壤干层发育严重的地区,造林一般不能带来环境效益与经济效益,反而会导致深部土壤水分的过量消耗等不良后果,是不适于造林的地区。在黄土高原退耕还林还草的生态建设中,不论是发展人工林还是发展草灌为主的植被,都不宜选择耗水多、生长快的植物种,而应当发展生长适中偏慢的乔、灌、草种。     

黄土高原南部全新世土壤微结构形成机理探讨

通过对黄土高原南部不同剖面土壤微结构的研究和与相邻地区的对比 ,探讨了风化成土过程的特征 ,揭示出全新世土壤S0 是由上下两个土壤层组成的复合土壤 ,显示两个较完整的成土过程。早期成土阶段形成了具棕壤特征的古土壤S0 2 ,晚期成土阶段形成了淋溶褐土型古土壤S0 1 。土壤S0 以上的部分是风尘堆积增强时期形成的风积黄土层 ,但被人类耕作活动所扰动。     

陕西咸阳人工林地土壤干层研究

根据咸阳庞西村苹果林地、梧桐林地和草地土壤含水量测定,研究了0~6m土壤含水量的变化和土壤干层特点与分布。结果显示, 咸阳人工林地从表层向下含水量呈现由高到低再到低的变化;10龄苹果林地2~4m深处土壤含水量平均为8.3%,12龄梧桐林2~4m深处土壤含水量平均为8.6%,均发育了明显的土壤干层;4龄苹果林下土层有干化显示,但无干层发育;草地土层含水量明显较苹果林地高,无土壤干化的显示。研究表明,土壤干层形成的具体原因一是降水量少决定的薄膜水带埋藏深度小,二是薄膜水的运移速度缓慢和含水量低。为保持人工林基本正常的生长和土壤水的正常运移,应避免严重的土壤干层出现。咸阳附近土壤干层的出现表明土壤干层在黄土高原广泛分布,该区的植被恢复首先应以疏林或森林草原为主,待土壤水分改善后再考虑恢复森林植被。     

陕北黄土高原人工林下土壤干化原因与防治

黄土高原的退耕还林是一项史无前例的宏伟工程,成功实施该项工程对恢复该区严重恶化了的生态环境和减少黄河下游水患具重大现实意义。当前植树造林面临的需要解决的重要问题是土壤干化。土壤干化导致人工林生长不良,甚至干枯死亡,查明土壤干化原因对在植树造林工作中采取合理对策有重要作用。野外调查和资料分析显示,陕北黄土高原土壤干化原因有两个方面:一是自然原因;二是人为原因。自然原因包括该区本来降水量较少,近50 a来降水减少和气温升高3个方面。人为原因包括植被破坏,人工林密度过大,在不适于森林发育的地带进行了造林和没有遵循植被演替规律进行了造林4个方面。根据黄土高原已经发生了变化的自然条件,本文建议在陕西延安以南至关中盆地南缘的落叶阔叶林带应采取植被的自然恢复或人工草灌和稀疏的植树相结合的措施恢复森林植被,在延安至长城之间的森林草原带应以人工发展优良草灌为主,配合大间距的植树恢复森林草原植被,在长城以北以种草为主。为提高乔木成活率和确保人工林正常生长,继续采取建造鱼鳞坑等集雨工程措施是很必要的。     

半干旱黄土丘陵区人工植被深层土壤干化效应

科学评估不同植被恢复模式的土壤干化效应是目前黄土高原生态恢复一个亟需解决的关键问题。本文以半干旱黄土丘陵区14种典型人工植被为例,通过构建土壤水分相对亏缺指数CSWDI和样地土壤水分相对亏缺指数PCSWDI,定量评估了不同植被深层土壤干化效应。研究发现:除农地和撂荒草地外,各植被深层土壤水分均随土层深度的增加而升高,深层土壤水分含量同土层深度之间呈一元线性关系。不同人工植被深层土壤相对干化程度存在差异,以油松林地最高,杨树侧柏混交林地最低。不同植被类型受其自身蒸腾耗水、根系特征和耕作等影响,土壤干化的程度在剖面上存在差异,但总体趋势为随深度增加而降低。针阔叶植被配置模式土壤水分状况要稍好于阔叶纯林的配置模式。     

西安高陵人工林土壤干层与含水量季节变化研究

通过野外调查和室内测定,利用烘干称重法对高陵地区丰水年前后不同人工林下0~6 m土壤含水量及土壤水分的季节变化进行研究。结果表明,2002年高陵田家村中国梧桐林和杨树林下160~400 cm范围内均已发育了土壤干层。经过2003年丰水年充沛的降水补给,2004年高陵团庄槐树林、杏树林0~6 m土层均未出现土壤干层,说明水分在丰水年得到很好恢复。丰水年后梨、杏、槐三种人工林160~400、410~600 cm层位土壤含水量均显示春季最高,夏季次之,秋季降到最低或略微上升。     

植被作用下土壤干化的反馈效应及相关问题讨论

黄土高原普遍发生的植被作用下的土壤干化现象, 从一个独特角度恰当反映了环境对植 被的限制作用。由于人工林草植被不同于天然植被, 其负反馈调节机制脆弱, 这种植物生长用水 与环境供水之间的矛盾表现, 使人工林草植被生长滞缓, 稳定性下降, 甚至导致其衰亡, 并对后续 深根性植物的生长发育一般起到显著的抑制作用。但是, 后续天然植被或者浅根性植物却仍然能 够继续良好发育。显然, 植被作用下的土壤干化, 对追求一定的经济目标来说有其不利性, 但对于 防止土壤侵蚀并不一定就产生负面影响。需要根据经营目标区别对待人工林草植被的稳定性。人 工林草植被的自然化过程研究是有关生态恢复的一个有意义的命题。     

黄土高原农户可持续生计评估及未来生计策略——基于陕西延安市和宁夏固原市1076 户农户调查

农户可持续生计问题是黄土高原自实施生态退耕政策以来备受关注的关键科学问题之一。通过构建可持续生计效益评价模型, 对农户可持续生计效益进行了分级评价, 并分析了不同类型农户的可持续生计效益差异。结果表明:① 具有较高可持续生计效益指数的农户生计收入构成趋向于多元化, 不同生计策略收入所占比重也趋向平均化, 而生计效益指数较低的农户主要依赖于外出打工、卖粮菜等个别生计策略;② 各类型农户的人均生计效益指数和人均年收入排序呈现出:发展果园型>做小生意型>外出打工型>大棚种植型>舍饲养殖型。基于可持续生计效益评价并结合主体功能区战略, 提出4 种黄土高原未来生计策略:① 推进人口城镇化, 有序引导生态脆弱地区人口外迁;② 促进农地流转, 扩大农业生产规模;③ 拓展生计策略, 增强收入来源多样性;④ 加强技术培训, 提高农户非农生计可持续性。     

黄土丘陵区带状柠条锦鸡儿林地深层土壤干化及根系分布

针对黄土丘陵区带状柠条锦鸡儿人工林地根系、土壤水分特征及深层土壤干化研究薄弱问题,以宁夏南部山区20 a雨养带状人工柠条锦鸡儿林地为研究对象,选取相似的旱作农田为对照,对0～1000 cm深度土壤水分、柠条锦鸡儿根系垂直分布及其相关性进行分析。结果表明：（1）20 a人工柠条锦鸡儿林地0～1000 cm深度土壤干化,柠条锦鸡儿林地带内和带间土壤水分含量低于农田;0～1000 cm土层带内土壤水分含量较带间降低1.46%。（2）在300～1000 cm土层范围内,20 a人工柠条锦鸡儿林地出现了不同的亏缺程度与干燥化程度,带间、带内水分有效性分别为0.21和0.02,供水系数平均值分别为0.49和0.33。（3）柠条锦鸡儿林地根系主要集中在0～80 cm土层,0～80cm土层带间、带内根干重分别占总根重的46.33%和45.56%,根表面积密度分别占总根表面积密度的66.58%和63.51%,根长密度分别占总根长密度的59.54%和58.45%。该研究对于深入了解半干旱黄土区人工柠条锦鸡儿林地根系、水分具有积极意义。     

黄土高原沟壑区苹果基地退果还耕的生态水分效应

近年来,黄土高原沟壑区许多果园已经退化,需要重新退果还耕,但其生态水分效应尚不明了。以陕西长武县王东沟小流域典型果园为对象,选取了盛果期果园、退化果园和退果还耕等3种土地利用方式,分析1986、2002和2009年三期土壤水分数据,研究退化果园还耕的生态水分效应。结果表明:退化果园和退果还耕地的平均含水量和土壤储水量显著高于同期的盛果期果园。果园退化后废弃和退果还耕,土壤水分会得到部分恢复。当土地利用从盛果期果园变化为耕地后,在200~600cm土层,其土壤平均含水量(10.62%)显著高于盛果期果园(8.53%)。生物利用型土壤干层仍然是盛果期果园、退化果园和退果还耕地尚待急需解决的严重的生态问题。     

陕西黄土高原500 ka BP的古土壤与气候带迁移

根据野外调查和室内分析，确定了长武和西安地区第5层古土壤的CaCO3和Fe2O3已迁出了古土壤，该层古土壤为酸性淋溶土壤。长武的西安第5层古土壤剖面构型分别为Bts-Cs-Cl-Bk-C型和Bts-Cf-Cs-Cl-Bk-C型，该层古土壤底部之下发育了有Fe2O3淀积的深部风化层，表明当时风化作用至少已开始进入铁铝氧化物迁移的化学风化中期阶段，Fe2O3、CaCO3迁移特征、孢粉、粘土矿物和深部风化层等6项指标显示距今500kaBP前后亚热带气候迁移到了黄土高原中部，当时年均降水量显著增加，在比今明显温暖的典型间冰期，秦岭已推动温带与亚热带分界线的作用，当时黄土高原生态环境大为好转。     

黄土高原西部黄土工程物理性质及其成因

根据甘肃东部11个剖面黄土微结构、湿陷系数、凝聚力的测定和西安刘家坡剖面孔隙测定, 研究了黄土孔隙度、湿陷性、抗剪强度及颗粒成分在垂向上的变化规律和成因。结果表明, 孔隙度高、湿陷强和抗剪强度弱的层位是风化成壤弱的黄土层, 孔隙度低、湿陷弱和抗剪强度大的层位是红色古土壤或风化成壤强的黄土层。黄土地层工程物理性质在垂向上具有波动变化特征。第四纪冷干与温湿气候的交替和由此产生的成壤过程变化, 是造成黄土地层工程物理性质波动变化的根本原因。黄土湿陷性是在干旱与半干旱地区弱的成壤过程中产生的, 是草原地带灰黄色土壤具有的特征。在不同地区, 湿陷性黄土分布深度存在差别。干旱区分布深度比湿润区大。在干旱区, 强湿陷黄土分布深度可达12m, 中等湿陷黄土可达17m, 弱湿陷黄土可达20m以上。     

陕西黄土高原晚更新世环境变化

岐山剖面孢粉分析表明,黄土高原东南部晚更新世植被与气候变化可分为７个阶段和１３个小阶段。其中末次冰期的３个冷干阶段和２个温湿阶段被分别命名为秦家寨,岐山,坡头冰阶和尚家坡,杨家湾间冰阶。冰阶的植被以温带森林草原为主,间冰阶的植被以落叶阔叶林为主。     

黄土丘陵沟壑区不同深度土壤水分对降雨的响应及其稳定性

通过采用点面结合的方法,分析黄土高原地区降雨影响下不同深度土壤水分的时空变化,从土壤水分复杂的"变异性"中提取相对的"不变性".结果表明:20 cm以上土壤水分无明显规律,难以表征不同植被类型或空间位置上的土壤水分差异;小于30 mm的降雨基本不会引起40 cm以下土壤水分明显波动;100 cm深处,各采样点的土壤水分...     

不同植被类型的土壤水分对黄土高原的影响

Water stored in deep loess soil is one of the most important resources regulating vegetation growth in the semi-arid area of the Loess Plateau, but planted shrub and forest often disrupt the natural water cycle and in turn influence plant growth. The purpose of this study was to examine the effects of main vegetation types on soil moisture and its inter-annual change. Soil moisture in 0–10 m depth of six vegetation types, i.e., crop, grass, planted shrub of caragana, planted forests of arborvitae, pine and the mixture of pine and arborvitae were measured in 2001, 2005 and 2006. Soil moisture in about 0–3 m of cropland and about 0–2 m of other vegetation types varied inter-annually dependent on annual precipitation, but was stable inter-annually below these depths. In 0–2 m, soil moisture of cropland was significantly greater than those of all other vegetation types, and there were no significant differences among other vegetation types. In 2–10 m, there was no significant moisture difference between cropland and grassland, but the soil moistures under both of them were significantly higher than those of planted shrub and forests. The planted shrub and forests had depleted soil moisture below 2 m to or near permanent wilting point, and there were no significant moisture differences among forest types. The soil moisture of caragana shrub was significantly lower than those of forests, but the absolute difference was very small. The results of this study implicated that the planted shrub and forests had depleted deep soil moisture to the lowest limits to which they could extract and they lived mainly on present year precipitation for transpiration.     

Soil moisture of different vegetation types on the Loess Plateau

Water stored in deep loess soil is one of the most important resources regulating vegetation growth in the semi-arid area of the Loess Plateau, but planted shrub and forest often disrupt the natural water cycle and in turn influence plant growth. The purpose of this study was to examine the effects of main vegetation types on soil moisture and its inter- annual change. Soil moisture in 0–10 m depth of six vegetation types, i.e., crop, grass, planted shrub of caragana, planted forests of arborvitae, pine and the mixture of pine and arborvitae were measured in 2001, 2005 and 2006. Soil moisture in about 0–3 m of cropland and about 0–2 m of other vegetation types varied inter-annually dependent on annual precipitation, but was stable inter-annually below these depths. In 0–2 m, soil moisture of cropland was significantly greater than those of all other vegetation types, and there were no significant differences among other vegetation types. In 2–10 m, there was no significant moisture difference between cropland and grassland, but the soil moistures under both of them were significantly higher than those of planted shrub and forests. The planted shrub and forests had depleted soil moisture below 2 m to or near permanent wilting point, and there were no significant moisture differences among forest types. The soil moisture of caragana shrub was significantly lower than those of forests, but the absolute difference was very small. The results of this study implicated that the planted shrub and forests had depleted deep soil moisture to the lowest limits to which they could extract and they lived mainly on present year precipitation for transpiration.     

基于SMOS的黄土高原区域尺度表层土壤水分时空变化

用SMOS土壤水分数据、MODIS植被指数数据和TRMM月降水数据,通过对黄土高原区域尺度表层土壤水分含量时空变化的研究,对表层土壤水分的时空变化特征及其对降水的响应进行了分析。结果表明：黄土高原表层土壤水分空间分布主要表现为西部和东北部低、东南部较高。青海石质高山区及山西西南部等区域土壤水分含量与整个区域存在差异。黄土高原西部与河套平原部分区域表层土壤水分含量季节性变化较大。在不同降水条件下,土壤水分含量与降水量相关性呈显著差异。