陕北水蚀风蚀交错区小流域苔藓结皮的空间特征及其影响因子

生物结皮是旱区普遍存在的活性地被物,在生态系统中发挥重要的生态功能,研究其发育特征与形成机理是有效管理和利用该资源的基础。退耕还林（草）工程实施以来,黄土高原地区生物结皮大面积发育,但相比荒漠地区,相关的研究工作还较薄弱。生物结皮的发育具有过程的复杂性和空间的分异性,诸多荒漠地区的研究结果不能直接外推至黄土高原地区。鉴于此,论文选择黄土高原典型小流域,通过全面调查和测算分析,应用GIS 软件,探讨了生物结皮的空间特征及其影响因子。结果表明：①流域内藓类共有2 科8 属13 种,狭网真藓、真藓、尖叶对齿藓分布最广;②苔藓结皮占绝对优势,面积为4.18 km²,占流域面积的60.7%,主要分布在干扰少、侵蚀弱、水分好的梁峁坡或梁峁顶上;③土壤、植被、坡向均对苔藓结皮的发育有显著影响。同黄土地相比,沙地苔藓结皮的覆盖度高、呈连片分布。乔、灌植被下的生物结皮发育优于草本群落,植被盖度对苔藓结皮产生先促进后抑制的作用（拐点约在覆盖度30%处）。总体上,阴坡生物结皮的覆盖度、厚度均高于阳坡。     

1957-2009年黄土高原地区风速变化趋势

用88个气象站1957-2009年的月平均风速和最大风速日值资料,采用距平累积法、 5 a趋势滑动法、 Mann-Kendall趋势检验法等分析了黄土高原地区风速的变化趋势及其空间分异等特征。结果表明:①黄土高原地区1957-2009年多年平均风速为2.36 m/s,水蚀区、 水蚀风蚀交错区和风蚀区年均风速分别为2.36、 2.17、 2.60 m/s,年际变化倾向率分别为-0.008 4、 -0.009 4和-0.018 8 m·s^-1·a^-1,并均通过了0.001的极显著性检验。3个区域均是冬、 春季的平均风速对全年趋势演变贡献率较大,年均风速也均在1981年发生偏强转为偏弱的跃变,20世纪70年代以后平均风速逐渐减小。②黄土高原平均风速减少的主要原因是最大风速为5级或5级以上的发生日数减少。大风频率从1970年代至2000年代呈显著减少趋势,风蚀区减少幅度最大,减少了10%以上,水蚀风蚀交错区减少1%~5%,到2000年代,大多数站点的大风频率均降低为<2%。③水蚀风蚀交错区和风蚀区年均大风日数较多,而水蚀区和黄土高原西部地区年均大风日数较少。根据大风年均发生日数,将大风天气划分为大风天气较少区(年均大风日数<10 d)、 较多区(10~50 d)、 多发区(50~100 d)和频发区(>100 d)。大风较多区在黄土高原地区分布最广,其次是较少区,无频发区。70年代至90年代,风蚀区和水蚀风蚀交错区的站点大多为大风较多区,其中70年代中宁和包头为大风多发区;2000年代以后,大部分地区转为大风较少区。     

黄土丘陵区生物结皮对土壤物理属性的影响

生物结皮在干旱、半干旱地区广泛发育。迄今,有关生物结皮发育过程中土壤物理属性的响应仍不明确。论文采用野外调查与室内分析相结合的方法,定量研究不同生物量生物结皮对土壤物理属性的影响。结果表明:①生物结皮的发育能够细化土壤,当生物结皮由初期藻结皮演替至60%~80%苔藓结皮时(5等级),生物结皮层粗砂粒含量降低了86%;②随着生物结皮生物量的增加,生物结皮层土壤容重和硬度较初期分别降低了15%和68%,田间持水量和孔隙度分别增加了36%和14%;生物结皮层粘结力是下层土壤的6~7倍;③生物结皮的发育对土壤物理属性的影响与生物量有关,当苔藓生物量达2.91±0.12 g/dm²时,其土壤物理属性基本稳定。研究结果为揭示生物结皮抗侵蚀机理提供了科学参考。     

旱区经营人工植被对土壤干化过程的调控

人工植被在北方旱区具有重要的意义,但在干旱少雨的条件下开展建设,必须讲求水分平衡。基于此,作者通过考察长期的经营实践,从土壤水分角度讨论人工植被与环境之间的耦合匹配问题。阐述了普遍发生的人工植被作用下的土壤干化对植被自身的不利影响以及其可调控性,并进一步对调控途径和措施进行了分析。表明人为采取措施可以将土壤干化现象加以调节和控制,如局部带状或团块状种植、疏伐、轮作、休闲、灌溉等。在贯彻适地适种原则的基础上,还需选择耗水量少的抗旱节水植物和可维持土壤水库水平的密度或盖度,这是保证人工植被稳定持久值得重视的又一重要方面。预防土壤干化是首要的,需多途径相互结合进行调控。对土壤干化过程的调控实际上就是有效经营人工植被。需要结合经营目标评定人工植被的稳定性。     

黄土高原水蚀风蚀交错区施肥对黑麦草农田土壤水溶性有机碳、氮的影响

为阐明施肥通过增加植物同化能力,是否可影响土壤可溶性有机碳(DOC)、氮(DON)为目的,采用田间试验,研究了施肥对黄土高原水蚀风蚀交错区黑麦草生长农田DOC及DON含量及累积量的影响。结果表明,不论施氮或施磷,均能提高黑麦草冠层和根系生物量,且施氮水平与黑麦草冠层和根系生物量之间均呈极显著正相关关系。施磷对土壤DOC含量影响相对较小;土壤DOC含量随施氮水平增加呈现减少趋势,0~20 cm土层土壤DOC含量下降幅度最高达25.9%;施氮后不同土层土壤DON含量及累积量增加,0~100 cm土层DON累积量与施氮量呈显著正相关关系;单施磷时0~60 cm土层土壤DON含量较不施肥对照减少,但差异不显著。以上结果表明,在黄土高原水蚀风蚀交错区,高量无机氮肥投入可增加该区植物产量及土壤DON,但不利于土壤DOC累积,说明氮肥投入对改善该地区土壤供氮能力有积极意义。     

区域土地利用变化对生态环境影响定量评估——以铜川市城郊区为例

区域土地利用变化对生态环境的影响,是地理学全球变化研究的重要内容,而生态服务价值则是目前生态学、生态经济学研究的热点问题。研究利用研究区地形、土壤、植被数据和近10年来每年的气候、土地利用数据,运用生态服务价值测算模型,计算了1994~2003年铜川市城郊区历年的生态服务价值,并模拟了无土地利用变化情景下的生态服务价值,提出了土地利用变化环境效应指数,并尝试性地运用该指数定量评价了城郊区土地利用变化对生态环境的影响。结果表明:①由于气候变化、人类活动尤其是土地利用变化等原因的影响,城郊区生态服务价值年际间变化很大,1994~2003年期间,在不考虑水域生态服务功能情况下（基于水域面积年际变化极小考虑）,城郊区生态服务价值在4.77×108~1.56×10⁹元间波动;②模拟了无土地利用变化情景下的生态服务价值,结果表明每年基于无土地利用变化情景下的生态服务价值明显低于基于土地利用变化情景下的生态服务价值;③运用土地利用变化环境效应指数计算模型计算了土地利用变化环境效应指数,结果表明都大于1,从1994年到2003年期间,土地利用变化环境效应指数除个别年份略有波动外,整体呈增加趋势,反映了土地利用变化对城郊区生态环境的影响是积极的。     

植被类型对黄土丘陵区流域土壤有机碳氮的影响

恢复植被是遏止水土流失和提高土壤有机碳氮(SOC,TSN)积累的重要措施。以黄土丘陵沟壑区燕沟流域为基础,分析了主要植被类型的SOC,TSN变化及其分布特征。结果表明,自然恢复的辽东栎群落SOC含量为29.5g/kg,其次为黄刺玫,狼牙刺群落11.6～21.3g/kg,铁杆蒿(+长芒草)群落为8.4～10.6g/kg。人工建造的刺槐林5.53～11.9g/kg,小叶杨12.8～18.4g/kg,沙棘群落为8.7g/kg,仁用杏为4.7g/kg,苹果园SOC含量3.4～3.9g/kg,退耕苜蓿为4.2g/kg,耕地3.3～4.8g/kg。自然恢复的灌丛群落和人工乔木群落可有效地改变坡面SOC含量与分布。土壤有机碳氮具有显著线性关系,而C/N比例和作用区间随着农田到林地的演变而变大。     

胡敏酸在土壤中的迁移

研究了不同条件下胡敏酸在土壤中的迁移过程.结果表明,其迁移过程表现出较大的差异,在溶液pH值、胡敏酸浓度和溶液流速均较高时,胡敏酸迁移的阻滞因子和在土壤中的吸附系数均较低,有利于胡敏酸在土壤中的迁移;在溶液pH值、胡敏酸浓度和溶液流速均较低时,土壤对胡敏酸迁移的阻滞作用较大.胡敏酸的迁移还与土壤性质有关,土壤黏粒含量和阳离子交换量越高,胡敏酸在土壤中吸附的越多,越不利于迁移.在土壤中的吸附是胡敏酸迁移的主要控制因素,在预测胡敏酸在水土环境中迁移时,应该充分考虑不同条件下胡敏酸在不同性质土壤中的吸附.     

黄土丘陵沟壑区苜蓿地土壤水分环境效应

根据田间试验资料,分析研究了黄土丘陵沟壑区苜蓿地土壤水分的周年变化规律,并以休闲地和几种一年生作物地作为对照进行对比研究,得出以下主要结论:①雨季降水对苜蓿地土壤水分的补给起着重要的作用,其土壤贮水量动态与年内的降雨周期相吻合,但总体上朝着土壤不断干化的方向发展;②经过一个雨季,苜蓿地的土壤贮水量与平均含水量分别呈不同程度的下降,而休闲地与4月份持平;③相同的降水对不同作物地的补给效果不同,以3m土层计算,苜蓿地的农田蒸散量与谷子、玉米相当,比豆子地高,但要低于高粱地;④长期种植苜蓿引起的深层土壤干化问题必须引起足够的重视,干化土地的水分恢复不是一朝一夕的事情。     

黄土高原生态环境的恶化及其对策

由于种种原因,黄土高原生态环境脆弱现象日益扩张,水土流失、沙漠化、干旱、沙尘暴等灾害频繁发生,生态环境的可持续性引起了科技工作者的关注。利用历史资料,从黄土高原2000a左右的自然灾害发生频率、森林植被的严重破坏、土壤侵蚀的不断加剧、人口的无限制增长以及近几十年来黄河的频繁断流等几个方面出发,说明了黄土高原生态环境在这些重要因素的影响下,表现出明显的不可持续性发展,并提出了相应的防治对策,包括加强人口控制、加快植被的恢复与重建、节约利用水资源以及提高利用效率等。该研究的目的并非消极悲观,而是正确认识黄土高原生态环境的演变历史,树立国民的环境忧患意识和可持续发展的思想,为实现黄土高原的生态安全和持续发展提供科学依据。