黄土高原水蚀风蚀交错带不同植被类型下土壤水分动态特征

为掌握黄土高原水蚀风蚀交错带不同植被类型下0~500 cm土壤含水量的时空变化特征及其剖面变异规律,采用定位观测和经典统计学相结合的方法,本文研究了陕西神木六道沟小流域老爷满渠4种不同植被类型(杏树、杨树、沙蒿以及柠条)下的土壤水分状况。结果表明:在气象、地形、地貌、土壤等立地条件基本一致的情况下,同种植被下土壤含水量的变化趋势具有较高一致性,表层(0~40 cm)土壤含水量在雨季显著大于旱季,并且上层土壤水分(0~40 cm)的变异程度大于下层(40~500 cm);不同植被类型间,杏树地土壤含水量在垂向的变化趋势最稳定,杨树地和沙蒿地次之,柠条地最剧烈。不同植被类型下的土壤水分动态特征与剖面分布具有明显差异。     

黄河支流非点源污染物(N、P)排放量的估算

为了估算黄河支流域非点源污染物的排放量,为今后黄河流域的治理提供科学的依据,对黄河流域的6个子流域(渭河流域、泾河流域、洛河流域、无定河流域、窟野河流域、黄甫川流域)进行了水样、土样和泥沙样的采集分析;结合6个子流域的多年水文资料,利用已经被证明了的平均浓度法对黄河6个子流域的氮磷污染物进行了定量描述,估算出各个流域的氮磷排放量.结果表明,95%的全磷、大于53%的全氮来自于非点源污染,非点源污染是造成黄河污染的主要原因.各流域非点源污染的发生具有明显的地域分异特征.硝态氮主要来自于渭河,铵态氮主要来自于泾河,其次是渭河.从全氮看,绝大部分氮来自于渭河和泾河.全磷则主要来自于泾河,其次是渭河.泾河和渭河是6条河流中对黄河污染物排放量贡献最大的2条河流.     

黄土区坡面尺度微地形和次降雨对5 m土壤水分影响的典型个例分析

微地形和次降雨是坡面尺度土壤水分状况与侵蚀强度的重要影响因素。为阐明其对坡面土壤水分空间分布及其变异性的影响,采用高密度布点方法,结合经典统计学,研究了陕北黄土区坡面尺度微地形和次降雨对0—5 m土壤水分数量与空间分布特征的影响。结果表明:(1)次降雨(降雨量为88.6 mm)对土壤水分的影响深度为0—40 cm;(2)在垂直剖面上降雨前坡面、降雨后坡面及降雨后坳沟,三者土壤水分均在表层为降低型,中间为稳定型,深层分别为波动型、增长型和降低型;(3)表层(0—40 cm)降雨前坡面与降雨后坡面和坳沟均有显著性差异,表层土壤水分与其他各土层之间差异显著(P0.05);(4)沿坡长方向降雨前后坡面表层土壤水分变化趋势相同且与降雨后坳沟变化趋势相反,在10—50 m坡长三者的深层土壤水分变化趋势一致。研究结果可为坡面尺度土壤水分优化管理提供参考依据。     

基于RS和GIS的陕西省洛川县土地利用类型和植被覆盖变化特征

明确土地利用类型转变和植被覆盖度变化的范围、幅度和归因是评估生态工程环境效应的前提。然而,在黄土高原塬区县域尺度类似的研究鲜有报道。基于长时间序列NDVI数据和Landsat系列卫星数据,探究了黄土高原洛川县土地利用和植被覆盖度的变化状况。结果表明：退耕还林（草）工程实施以来,洛川县植被覆盖度从0.6（2000年）增至0.9（2020年）,耕地面积减少了481.8 km²,其中212.8 km²为坡度＜15°的适耕区转为苹果园,耕地改种苹果后植被覆盖度从0.5增至0.8。由于坡耕地还林草的面积在洛川县土地变化总面积中仅占1.5%,远小于其他地类改种苹果的面积（占20.0%）,因此,洛川县植被覆盖度的提升主要是政府大力推广苹果树种植的结果。本研究可为黄土高原经济林建设提供基础数据和科学参考。     

小流域土壤矿质氮与地形因子的关系及其空间变异性研究

为掌握小流域土壤特性与地形因子的关系及其空间变异规律,采用经典统计学与地统计学相结合的方法,对黄土高原水蚀风蚀交错带小流域土壤矿质氮与地形因子的关系及其空间变异性进行了系统研究,结果表明:①硝态氮的变异程度为强变异性,铵态氮、坡度、坡向则为中等变异性,土壤类型、土地利用对矿质氮的变异程度有极显著影响;②各研究特性在采样尺度内表现出不同程度的空间依赖性,铵态氮、海拔为强烈的空间依赖性,而硝态氮、坡度及坡向则为中等的空间依赖性;③分维数与空问异质比所揭示的结果具有一致性,各变量的分维数从大到小依次为:硝态氮(1.982 6)＞坡向(1.976 7)＞坡度(1.9420)＞铵态氮(1.879 1)＞海拔(1.746 1);④硝态氮在0°与90°,45°与135°方向上具有各向同性结构,而海拔为各向异性结构,其余的研究特性则表现出微弱的各向异性;⑤海拔、铵态氮具有很强的空间自相关性,硝态氮则为空间不相关;硝态氮与铵态氮、坡度与坡向之间具有极显著的正相关性,而铵态氮与海拔、坡度与海拔之间则为显著的负相关,表明在水蚀风蚀交错带铵态氮和坡度的空间分布具有海拔梯度性.     

黄土高原关键带土壤水分空间分异特征

地球关键带是人类生存和发展的关键区域。关键带发生的一系列物理、化学和生物过程与人类活动密切相关。土壤水分是黄土高原关键带的关键要素,同时又是黄土高原植被恢复与生态环境重建的决定因子。为揭示黄土高原关键带土壤水分的空间分异特征,采用网格(50m×50m)布点,雨季结束后采集0~500cm深度土壤样品,结合室内分析,结果表明:黄土高原小流域中73个样点0~500cm的土壤含水量分布范围介于1%~23%之间,降水对0~100cm土层的土壤水分补充明显;土壤水分在水平和垂直方向都表现出明显的空间异质性,在不同方向上的水分控制过程有所不同,是对土地利用方式、植被类型、地形要素、土壤质地等多因素综合响应的结果。充分理解关键带土壤水分空间的分异规律及其主控因素有助于该区小流域综合治理中的植被建造与布局,也有助于对该区土壤水文和生物地球化学过程的理解。     

黄土高原淤地坝土壤性质剖面变化规律及其功能探讨

为分析淤地坝土壤性质的剖面变化规律及其在非点源污染工程治理方面的可能性,采用经典统计学方法研究了黄土高原典型淤地坝土壤性质在5.20 m剖面上的变化规律,并探讨了淤地坝作为碳储存库以及养分富集库的独特功能.结果表明,①坝前土壤剖面容重、砂粒含量低于坝尾,而土壤含水率、有机碳、粘粒、粉粒、速效磷、硝态氮以及铵态氮均大于坝尾;容重随剖面的变异情况为弱变异性,其余指标为中等变异性;除坝前砂粒含量和坝尾土壤含水率外,其余指标均呈正态分布;②坝前和坝尾剖面土壤含水率随土层深度的增加均呈锯齿型变化趋势,在剖面上的分布表现为波动型;土壤有机碳、速效磷、铵态氮随剖面的变化规律与土壤水分的趋势相同;③除坝尾容重与硝态氮、铵态氮及速效磷与铵态氮的相关性未达到显著水平外,土壤含水率、有机碳、容重、粘粒、粉粒、砂粒、速效磷、硝态氮以及铵态氮之间的相关性均达到了显著水平(p＜0.05),并且坝前与坝尾剖面土壤各个性质之间所表现的正相关性或负相关性是一致的;④淤地坝作为黄土高原的一个重要碳储存库,坝前有机碳储量高于坝尾,且坝前在400～520 cm储量最高,坝尾在0～100 cm储量最高;⑤淤地坝对速效养分具有富集效应,坝前储量大于坝尾,且2个剖面上的储量大小顺序均为:铵态氮＞速效磷＞硝态氮;淤地坝对铵态氮、硝态氮的富集系数分别为1.132和1.956;⑥淤地坝作为土壤养分的富集库,对区域碳平衡以及小流域非点源污染工程措施有效治理具有重要的理论意义,对黄土高原坝系建设及其生态功能的深入认识具有一定的参考价值.