荒漠草原区不同土地利用类型土壤水分时空特征

土壤水分是荒漠草原区土地可持续利用的重要指标,通过多个连续生长季的观测能够分析土壤水分的可持续性.对2011-2012年连续2a土壤水分和降水量进行定点观测,比较分析了荒漠草原区不同土地利用类型土壤水分的时空变化.结果表明:枯水年不同土地利用类型之间土壤水分差异比丰水年大;枯水年5种土地利用类型土壤水分随时间的变化均呈增长型,而在丰水年均呈波动型;5种土地利用类型土壤水分在枯水年呈现3峰3谷的变化特征,在丰水年与降水量的波动显著相关,并且有较长时期处于稳定期(7月至次年4月);无论是丰水年还是枯水年,荒漠草原区土壤含水量以人工苜蓿地和人工甘草地较大,甘草苜蓿昆合草地和天然草地次之,柠条林地最低.通过对比分析不同年份5种土地利用类型土壤水分的时空变化,以及水分补给与消耗在土壤剖面上的变化特点,可以更好地理解在景观尺度上的生态过程,对荒漠草原区土壤水分的有效利用及水土保持具有重要意义.     

晋西黄土区林草复合界面雨后土壤水分空间变异规律研究

利用统计学方法对晋西黄土区林草复合系统界面上雨后表层（0～10 cm）、亚表层（10～20 cm）和20～40 cm土层土壤水分空间变异性进行研究。结果表明：草地、林地以及二者组成的林草界面的土壤水分含量、变异系数差别均不大,土壤水分含量随着深度的增加而减少,但土壤水分变异系数则相反;移动窗口法分析表明,林草界面对表层和亚表层的土壤水分影响范围均为4.0 m;草地土壤质量含水量的变异函数模型可以拟合成高斯模型,林地和林草界面则可以拟合球状模型,草地土壤水分总体空间异质性要大于林地和林草界面,草地土壤水分变异函数的平均变程为10.96 m,林草界面及林地土壤水分的平均变程分别为5.37 m和4.31 m。对于描述界面土壤水分分布情况,克立格制图直观性强,具有良好效果。     

黄土丘陵区不同土地利用类型下土壤酶活性和养分特征

研究了土地利用类型对土壤酶活性和土壤养分的影响.首先通过最小显著性差异(LSD)评价各样地之间和同一样地土壤剖面四个不同层次的土壤酶活性和养分的差异,其次分析四种土壤酶(转化酶、碱性磷酸酶、脲酶和过氧化氢酶)活性和土壤养分之间相关性;最后以农地为对照,应用土壤恢复指数研究不同土地利用类型对土壤的改良效果.研究结果表明,同农地相比,不同土地利用类型的表层(0～5 cm)土壤四种酶活性、全氮、有机质和碱解氮含量均有所提高,且在同一土地利用类型下表层土壤酶活性和养分均显著大于下部各土层.相关性分析表明,土壤四种酶活性与有机质、全氮、碱解氮呈极显著正相关关系.同农地相比,其余土地利用类型表层土壤质量显著提高,而以杨树、侧柏、油松、仁用杏和刺槐5种人工林地的土壤质量提高最为明显,同龄树种中,杨树对土壤的恢复效果大于刺槐和油松.     

晋西黄土区不同密度刺槐林土壤有机碳组分及碳库特征

明晰不同林分密度下土壤有机碳组分含量及碳库特征,以期为确定刺槐林适宜人工造林密度和评价水土保持效益提供科技支撑。设置不同密度(700、1 500、1 800、2 400、3 000、3 500 plant·hm^-2)刺槐样地,以荒草地为对照,分析0-40 cm土层土壤有机碳组分及变化规律,计算碳库活度指数(CPAI)、碳库指数(CPI)以及碳库管理指数(CPMI),解析不同密度刺槐林地土壤碳库变化,并探讨土壤理化性质对土壤有机碳及其组分变化的影响。结果表明：不同密度刺槐林地土壤有机碳及其组分的含量均随着土层深度的增加而减少,平均土壤有机碳(SOC)含量为：6.80 g·kg^-1(1 800 plant·hm^-2)>5.01 g·kg^-1(1 500 plant·hm^-2)>4.73 g·kg^-1 (2 400 plant·hm^-2)>4.17 g·kg^-1 (3 000 plant·hm     

黄土丘陵沟壑区不同土地利用类型对坡地产流、产沙的影响

于甘肃省安家沟流域选择设计15个径流小区,通过对径流小区1986-1999年的水文监测资料进行年尺度上的方差分析、多重比较和相关分析,研究不同土地利用类型对坡地产流、产沙的影响,同时分析年降雨量与坡地单位面积年产流、产沙量的相关关系.结果表明,相同坡度等级下5种土地利用类型坡地的单位面积年产流量之间及单位面积年产沙量之间都存在显著差异,大小顺序均表现为:坡耕地>人工草地>乔木林地>自然草地>灌木林地;在研究的坡度(10°～20°)范围内,同一土地利用类型、不同坡度径流小区的单位面积年产流量差异不显著,坡耕地和人工草地的单位面积年产沙量差异显著;年降雨量分别与坡地单位面积年产流量、产沙量无显著相关性.     

稀土矿区不同土地利用类型土壤细菌群落特征及网络分析

为了探明离子型稀土矿区不同土地利用类型土壤细菌多样性及群落结构差异,该研究选择了龙南足洞矿区周边水稻田、蔬菜地、果园、玉米地、草地、林地、裸地（对照组）7种土地利用类型,测量土壤理化性质和重金属含量,利用16S r RNA Illumina高通量测序技术和分子生态网络方法,分析不同生境细菌群落组成和物种互作关系。结果表明,草地、林地、裸地有效磷含量低,土壤Cd、Pb、As、Mn、Zn等重金属含量超过背景值,内梅罗综合污染指数排序为草地>林地>果园>水稻田>裸地>蔬菜地>玉米地。Chao1指数排序为玉米地>蔬菜地>水稻田>果园>草地>林地>裸地;相较裸地,耕地、植被类土壤变形菌门（Proteobacteria）丰度大幅下降,而酸酐菌门（Acidobacteria）、硝化螺旋菌门（Nitrospirae）丰度升高;劳尔氏菌属（Ralstonia）丰度显著下降,产黄杆菌属（Rhodanobacter）、慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）和Kaistobacter等细菌丰度显著上升。耕地土壤中硫杆菌属（Thiob...     

城市边缘区土地利用类型及其面临的环境压力

目前,城市边缘区的土地受到广泛关注。城市边缘区的土地可以分为7种不同类型,同时城市边缘区的土地面临不同程度的环境压力。针对上述几个问题展开了深入的阐述。最后,总结了以前的研究,并展望了未来的研究。     

泥石流频发区不同土地利用类型土壤粒径分布多重分形特征

通过研究泥石流频发区不同土地利用类型土壤粒径分布多重分形特征,可揭示土地利用变化对泥石流频发区土壤粒径分布的影响.在蒋家沟流域选取裸地、草地、灌丛、林地等4种典型土地利用类型,在0-50 cm采集不同土层土壤样品进行粒径分析,基于多重分形理论计算多重分形参数,并分析土壤质地与多重分形参数之间的相关关系.结果显示:土地利用类型显著影响土壤的粒径分布,粉粒体积分数灌丛(65.15%-72.13%)、林地(61.22%-74.04%)显著大于裸地(35.18%-48.48%)、草地(39.92%-47.08%),砂粒总含量体积分数裸地(43.73%-59.10%)、草地(43.28%-44.76%)显著大于灌丛(17.99%-23.32%)、林地(12.73%-25.06%),在0-50cm深度范围内,同一土地利用类型土层深度对土壤粒径分布无显著影响.本研究中各样地土壤粒径分布广义维数谱曲线为反"S"型曲线,土壤粒径奇异谱函数均为非对称上凸曲线,说明各样地不同深度土层土壤粒径分布均呈现出非均质特征,具有多重分形特性.不同土地利用类型土壤粒径分布多重分形参数差异显著,从裸地、草地、灌丛到林地,土壤质地逐渐变细,土壤粒径分布非均匀程度逐渐减弱.本研究中粉粒体积分数与土壤粒径分布局部密集程度和非均匀性呈显著相关.上述研究表明多重分形参数可揭示泥石频发区土地利用变化时土壤体积分数的微小差异,研究结果可为泥石流频发区土壤结构改良和土地利用优化提供理论依据.(图3表5参32)     

陇东黄土旱塬区几种作物田间耗水量及土壤水分亏缺分异特征

基于陇东黄土干旱塬区轮作及复种模式田间试验土壤水分观测资料，对轮作种植下几种作物的农田耗水量、土壤贮水利用程度及土壤水分亏缺分异规律及数量特征进行了比较分析．主要结论是：在完全雨养农业生产条件下，降水年型、作物播期和生育期及作物耗水特性不同是引起作物田间耗水量、土壤贮水利用程度及土壤水分亏缺分异的主要原因；秋播冬小麦田间耗水对播前土壤贮水表现了较大的依赖性，而播前土壤贮水对春播玉米、马铃薯和谷子生长耗水的补偿效应相对较小；秋播与春播作物在农田土壤贮水利用程度及土壤水分亏缺状况方面的差异也很明显，这表现在无论干旱年还是丰雨年．秋播冬小麦对土壤贮水的利用程度显著高于春播玉米、马铃薯和谷子，而其生育期土壤水分亏缺状况则比春播玉米、马铃薯和谷子严重得多，尽管春播各作物间也存在着一定的差异．     

晋西黄土区封禁流域植被群落组成及物种多样性变化

以晋西黄土区蔡家川封禁26年的小流域为研究对象,采用样线调查技术,对其植被群落特征进行了调查.结合1996年的调查资料,对6种生境类型在不同封育年限条件下群落的物种组成变化进行了对比分析,并运用物种多样性指数、均匀度指数以及生态优势度对调查区域群落物种多样性进行了分析.结果表明:随着封育年限的增加,乔木树种的比例有所上升,灌木的比例有所下降,群落中乔灌木物种更为均衡;研究区域群落整体上物种多样性指数、均匀度指数均有显著提高,生态优势度有所下降,群落朝着更为丰富、均匀、稳定的方向发展.     

红壤坡地不同土地利用类型地表产流特征

在自然降水条件下,连续8 a对红壤丘陵坡地6种不同利用方式下的地表径流进行观测分析.结果表明,自然恢复保护能显著减少地表径流量,不同土地利用类型间地表径流量存在显著差异,其大小依次为:农作区＞甜柿区＞茶园区＞湿地松区＞干扰恢复区＞恢复区.各土地利用类型地表径流量存在明显的季节分布特征,产流主要发生于4-8月,降雨量和2.5～8.0 mm·h-1降雨强度是影响径流量的关键因素.恢复区和干扰恢复区呈现良好的水土保持效应,累积径流量增长缓慢;纯林生态系统水土保持效应与林木种类密切相关;农耕地由于土壤扰动大,水土流失严重,累积径流量增长迅速.必须通过构建合理的农林复合生态系统以进一步防治南方地区的水土流失.     

砒砂岩区不同土地利用类型土壤入渗性能及其影响因素研究

砒砂岩区是黄河中游粗泥沙集中来源区之一。为了探究砒砂岩区不同土地利用类型土壤入渗性能及其影响因素,该文以砒砂岩区鲍家沟小流域的林地、水浇地、草地和裸地土壤为研究对象。采用野外双环法测定土壤入渗速率,运用约束性排序方法分析了土壤因子与入渗速率的关系。结果表明:(1)研究区不同土地利用类型土壤容重在1.34-1.52g·cm~(-3)之间,林地和水浇地相比其他土地利用类型土壤更为疏松且肥沃,利于水分的入渗;(2)研究区林地的初渗速率为14.96 mm·min~(-1)显著高于其他土地利用类型,其余依次为水浇地、草地和裸地,稳渗速率在0.53-2.71mm·min~(-1)之间,呈水浇地林地草地裸地的趋势;(3)4种模型中Kostiakov模型对砒砂岩区不同土地利用类型土壤入渗过程模拟效果最好;(4)冗余分析排序关系可以充分反映土壤因子对入渗速率的影响作用,土壤容重对初渗速率的解释能力最强,土壤有机质含量对稳渗速率的解释能力最强。砒砂岩区林地土壤肥力条件良好,其水分入渗过程主要受土壤容重的影响。而草地、裸地的土壤贫瘠且结构较差,入渗过程受多因素的综合影响。水浇地土壤结构与人为管理措施有关,其入渗过程主要受土壤养分条件的影响。     

典型喀斯特地区土壤退化机理探讨:不同土地利用类型土壤水分性能比较

我国西南喀斯特生态脆弱区以土壤退化为核心的环境退化形势严峻.揭示土壤退化过程和退化机理,是认识喀斯特这个特殊环境的土地生态系统诸多环境退化问题的一个重要途径.本文选择黔中猫跳河流域上游长顺县广顺乡典型喀斯特景观为研究区,通过野外采样和实验室分析,对不同土地利用类型的土壤水分性能进行了比较研究,以探讨喀斯特地区土壤退化的过程与机理.结果表明,与基本无退化的本底林地相比较,草地土壤的水分性能明显变劣,表现为:土壤的持水能力下降,田间持水量和毛管持水量分别下降49.5%和56.2%;土壤供水能力降低,总有效含水量下降56.4%;土壤渗透性能减弱,150 min饱和渗水量减少70.1%.土壤的这些水分特征与土壤发生的强度和速度都有着非常密切的关系,草地土壤水分性能的这种退化将加剧土壤的侵蚀.可以认为,在西南典型喀斯特地区,土壤的水分退化是土壤退化的一个关键过程和因素.     

广州市浅层地下水化学时空分布特征及其对土地利用类型的响应

广州市作为珠三角地区的政治经济中心,人口数已经超过1 500万,因此,其供水安全问题至关重要。虽然广州市目前供水主要来源于东江、西江和北江,但是水污染等问题使得其供水能力较为脆弱,而地下水作为应急水源,了解其水质及影响因素为重中之重。为了解广州市地下水化学特征概况和土地利用类型对地下水的影响,分别于2014年12月(旱季)和2015年7月(雨季)各采集72个浅层地下水水样,分析水中pH、TDS和主要的七大离子含量;运用GIS的相关技术方法分析水化学性质的时空分布特征,对水化学类型区域进行划分;采用Duncan多重比较法分析土地利用类型对地下水化学特征的影响。结果表明,广州市浅层地下水化学特征季节性差异不显著,但空间上存在较大差异,其中Na~+和Cl~-在空间上的变异性最大。由于广州市东北地区土壤层较薄,对酸雨的缓冲能力较弱,并且作为流域内的主要补给区,其pH值较低,pH总体呈现出东北低西南高的分布趋势;TDS主要受到海水的影响呈现出与pH相似的分布趋势,另外,农耕地覆盖下和脆弱性较高地区的地下水中的TDS含量相对较高。广州市浅层地下水水化学类型以Ca+Mg-HCO_3为主,沿海区域和中心城区由于海水入侵和人类活动的影响导致水化学类型向Na+K-Cl+SO_4型转变。根据差异性分析结果,土地利用方式会对地下水造成一定的影响,但是较为分散的土地利用方式对地下水的影响效果不显著,而由于行政功能划分不同造成的各土地利用方式在不同行政区的比例差异却会对地下水化学性质造成显著的影响。K~+与SO_4~(2-)在浅层地下水中的含量与农耕用地面积存在正相关关系,Na+则主要与城镇用地面积相关,Cl~-同时受农耕用地和城镇用地的影响。     

晋西北黄土丘陵区不同植被恢复下的土壤碳氮累积特征

探讨黄土丘陵区土壤碳氮特征及其蓄积速率对植被恢复的响应规律,不仅对于精确评估黄土高原生态恢复工程的土壤碳氮效应具有重要意义,同时也是国家积极推进碳中和战略和生态文明建设的科学基础。以晋西北黄土丘陵区—右玉县典型生态恢复区为研究对象,以相邻农田为对照,分析了不同植被类型在不同恢复年限下的土壤碳氮特征和固碳(氮)效应。结果表明:以20 a和50 a为界,植被恢复的土壤固碳(氮)效应可分为短期、中期和长期3个阶段。从短期(20 a)来看,退耕还林(草)的土壤固碳(氮)效应不明显,甚至导致了土壤表层(0—20 cm)SOC和STN含量和储量的降低,而退耕还灌的土壤碳氮增汇效应较为显著;从中期(21—50 a)来看,随着恢复年限的增加,3种植被的土壤碳氮增汇效应显著,其中草地在恢复21—35 a后,土壤固碳(氮)达到最高值,之后其SOC、STN含量和储量开始降低,而林地和灌木地的土壤碳(氮)汇效应表现显著;从长期来看(50 a),林地表层土壤碳(氮)增汇效应仍持续增强,而灌木地和草地SOC、STN含量和储量,均低于对照农田。总体来看,退耕还林在中期和长期的土壤碳氮蓄积效应相当可观,退耕还灌在短期和中期的土壤碳氮蓄积效应表现显著;对于草地,仅在退耕中期(21—35 a)表现出一定的土壤碳氮增汇效应。从表层土壤的碳氮平均蓄积速率来看,林地在退耕中期和长期,均表现出较高的平均碳氮蓄积速率,而灌木地在退耕早期(20 a),其表层土壤平均碳氮蓄积速率最快,之后,随恢复年限的增加,逐步降低,最终转变为负值(50 a);而草地仅在退耕21—35 a,土壤碳氮蓄积速率表现为正值,其余阶段均为负值。退耕还林(草)后的表层SOC含量与STN含量、C/N和土壤含水量呈明显的正相关,与土壤容重之间呈显著的负相关。土壤C/N受SOC的影响较大;土壤水分条件的改善可促进SOC和STN的积累,其对表层STN的影响程度甚至高于SOC。随着表层SOC含量的增加,会改变土壤颗粒的胶结状况,从而导致土壤容重的降低。     

黄土丘陵沟壑区深层土壤水分空间变异及其影响因子

以甘肃省定西市龙滩流域为例,对比分析了不同坡位、坡度和坡向典型植被(柠条林地、油松林地、侧柏林地、苜蓿草地、荒草地和农地)0～8 m深度土壤水分的空间变异状况。结果表明,不同植被和地形条件下,深层土壤水分的剖面分布特征均表现为随土层深度增加而增加。地形是浅层土壤水分空间变异的重要影响因子,而植被生长状况是深层土壤水分空间变异的决定因素,植被生长越好则深层土壤含水量越低。坡度对深层土壤水分有显著影响,缓坡地土壤含水量显著高于陡坡地。水土保持工程和耕作管理措施能有效提高深层土壤含水量,可作为提高土壤储水的有效途径。     

珠江三角洲土地利用变化对特征大气污染物扩散的影响

在珠江三角洲两种下垫面条件下,应用CALPUFF大气污染扩散模式,对特征污染物SO2、SO42-的扩散进行数值模拟,探讨大规模土地利用变化,尤其是城镇建设用地增加,对珠江三角洲地区大气污染物扩散的影响,并通过对4个典型区污染物月均质量浓度变化特征分析,揭示土地利用变化对不同地区的污染物分布的影响机制。模拟结果表明：土地利用变化,尤其是城镇建设用地增加,不利于污染物扩散,污染源下风方向地区受影响较大,污染物质量浓度明显升高,SO2和 SO42-年均质量浓度分别增加14.07%和3.31%;受影响范围、变化幅度与污染源排污强度呈正相关,变化幅度亦与污染源距离远近呈负相关。土地利用变化后,尤其是城镇建设用地增加,四个典型区 SO2月均质量浓度都表现为升高趋势,且冬季 SO2质量浓度升高幅度最大,夏季升高幅度最小,临近污染源密集区的两个典型区SO2月均质量浓度分别增加33.6%和26.3%。土地利用变化不仅改变局地的污染扩散,也会对区域的污染扩散有一定影响,尤其对污染源分布密集区的大气污染物扩散影响强度最大。因此,建议人类在城市化建设过程中尽可能保留自然斑块,消除人工下垫面对污染物扩散的负面影响。     

三江平原白浆土不同土地利用类型Fe2+分布特征

土壤铁元素由高价态转化为低价态(二价铁),是土壤中铁元素移动的主要途径.为了探讨三江平原不同土地利用类型Fe2 分布情况及影响因素,文章通过在三江平原典型白浆土区采取水田、旱田、草地、林地4种不同土地利用类型样点,对其Fe2 含量及其影响因子进行对比研究分析.结果表明:土壤表层(0~10 cm)Fe2 含量高低顺序为水田>草地>旱田>林地,主要影响因子为水分状况和pH值(r=0.851,r=0.909,p＜0.01),其中水田Fe2 含量(305.5 mg·kg-1)明显高于林地和旱田(30~40 mg·kg-1),是其含量的8~10倍;草地除表层(0~20 cm)Fe2 含量低于水田外,以下各层含量均高于其它土地利用类型;草地、旱田、林地Fe2 含量垂直分布规律相似:表层(0~10 cm)及白浆层(30~40 cm)含量略高,40 cm以下Fe2 含量持续缓慢递减,相关分析表明旱田、草地主要影响因子为土壤pH值(r=-0.871,r=0.795,p＜0.05),林地影响因子相关性均不显著;水田垂直变化趋势与其它3种类型相比有所不同,表层最高达305.5 mg·kg-1,至40 cm深处急剧递减至35.2 mg·kg-1,以下无明显变化,主要影响因子为水分状况和TOC(r=0.962,r=0.991,p＜0.01).     

渭北黄土区刺槐根系空间分布特征研究

采用土钻法对黄土高原地区主要造林树种刺槐的根系分布特征进行调查,结果表明不同立地上刺槐根系的空间分布特征具有明显差异.阴坡立地上,刺槐根系随距树干距离的增加表现出了先增加后减少的趋势,并且不同深度土层的分布相对比较均匀,这一分布特征扩大了刺槐根系的吸收空间范围,有利于树木地上部分的生长;而阳坡立地上的刺槐根系随距树干距离的增加呈降低趋,并且各处根系集中分布在40～80 cm的土层中,这一分布特征限制了根系在土层中的吸收空间,进而树木地上部分的生长也产生了一定的限制作用.对不同径级根系生物量分布特征的分析结果表明,不同立地上根系存在的差异主要是由于大径级根系生物量而引起的,阴坡立地上的细根生物量更大一些.在两个立地上,直径为1 mm<d<3 mm的根系生物量具有相似的分布特征;而直径d<1 mm的根系生物量具有明显的差异,反映了立地条件对于树木生长的影响,可以作为反映根系吸收等生理特性的有效根系.结合树木根系消弱系数,从量化的角度对不同立地上刺槐根系分布特征的进一步分析,结果表明阳坡立地上刺槐较细根系的根系消弱系数数值较小,说明在深层土壤中的分布较少,这种分布结构不利于树木对深层土壤水分和养分的吸收利用;而阴坡立地上的刺槐较细根系的根系消弱系数数值较大,说明在深层土壤中细根的分布比例相对较大,这种分布特征扩大了刺槐的吸收空间,有利于树木吸收深层的水分和养分,促进树木地上部分的生长和发育.