胡梦珺[1]2003年在《黄土丘陵沟壑区沙棘、柠条林地水量平衡及土壤水分生态特征》文中指出植物生长所需的水分依靠土壤来提供。土壤中的水分受降水、林冠截留、植物蒸腾、土壤蒸发、地表径流等多种因素的影响而发生变化。在黄土五陵沟壑区，降水通常是该地区土壤水分的唯一来源，植物蒸腾以及土壤蒸发是主要的支出项。沙棘、柠条是黄土丘陵沟壑区进行生态植被建设的主要树种，研究沙棘、柠条林地水量平衡各分量在生长季中的动态变化，可为我们正确的认识和评价人工林地的生态作用，加速黄土高原生态环境建设提供重要的理论依据和实践指导。 本文采用野外实验与室内分析相结合的方法，就沙棘、柠条林地水量平衡各分量的动态过程进行了测定与分析，主要结论如下： 1 沙棘、柠条林地的土壤水分有着明显的垂直变化和季节变化，且表现出一定的规律性。从垂直变化来看，可将沙棘、柠条林地的800cm土层土壤水分随深度的变化划分为土壤水分微弱利用层(O～40cm)，林木根系利用层(沙棘40～240cm；柠条40～200cm)以及土壤水分补充调节层(沙棘240cm以下，柠条200cm以下)。平茬与未平茬沙棘林地的土壤水分在生长季中的变化趋势是：随着沙棘的生长，林地的土壤水分持续下降，到生长季末时降到最低值。柠条林地的土壤水分从生长季初的最高值随着柠条的生长而到8月中旬降到最低值，8月中旬～10月略有回升。就不同坡长来看，沙棘林地的土壤水分含量在300cm以上以中坡最低，长坡与短坡基本相同；300cm以下则以长坡为最高，中坡次之，短坡最低。对于不同坡位来说，沙棘林地的含水量则以坡上部最高，坡中部次之，坡下部最低。 2 沙棘、柠条林的林冠具有显着的水文作用，对降水的截留能力均很强。降雨量不同，林冠对降水的截留能力也不同。从平均值来看，以柠条的截留率为最大(42.67％)，未平茬沙棘次之(20.72％)，平茬沙棘最小(13.23％)。 3 沙棘、柠条林具有显着的减流减沙作用，随着林龄的增加，这种作用明显增强。在2002年，未平茬沙棘林地的径流量仅为撂荒地的14.68％，平茬沙棘的径流量占撂荒地的66.87％。从多年平均值来看，未平茬沙棘林地径流量占荒坡的59.51％，其泥沙含量仅为荒坡的12.2％。柠条林地在该年未发生径流，表明其减少径流的能力强于沙棘。 4 沙棘、柠条林地的土壤水分循环处于一种负平衡状态，这种负平衡是由于土壤水分的长期支出大于收入所造成的。在整个生长季中，平茬沙棘耗水量最大(668mm)，柠条次之(648.8mm)，未平茬沙棘最小(638mm)；分别为同期降水量的136％、131％和130％。 5 沙棘、柠条林地皆有“土壤干层”存在。水分循环的负平衡使得沙棘、柠条林地的土壤水分长期处于亏缺状态，5m土层未平茬沙棘林地、平茬沙棘林地以及柠条林地的土壤贮水量距离田间持水量的差值分别为731mm、806mm和829mm。土壤水分的长期负平衡使得不同林地皆有“土壤干层”的存在，对于测深为800cm的林地来说，沙棘林地的“土壤干层”分布在180cm～680cm之间；平茬沙棘林地和柠条林地的“土壤干层”分布在180cm～800cm黄土丘陵沟壑区沙棘、柠条林地水量平衡及土壤水分生态特征甚至800em以下。
杨朝瀚[2]2006年在《黄土丘陵沟壑区几种主要水土保持型植被水分生态特征研究》文中指出水土流失和生态系统退化是黄土丘陵区最为严重的生态环境问题，大量不合理的土地利用导致植被破坏是加剧黄土高原水土流失和环境恶化的主要原因。因此，植被建设是该地区控制水土流失和生态环境恶化的重要手段，而研究不同植被类型的生态适应性和合理的植被配置是植被重建的重要基础。 本研究通过对黄土丘陵区小流域内典型植被类型下土壤水文物理性质、土壤水分和光合生理特性的实地观测，探讨不同植被类型下土壤水文物理性质的变化、土壤水分有效性及亏缺状态和不同植被类型的光合生理特性和适应性；同时对当地主要的造林树种适宜的土壤水分和光照强度范围进行了研究，提出了不同树种合理的立地配置方案。主要研究结果如下： (1) 植被建设对土壤水文物理性质有改善作用。阴坡不同植被类型对土壤水文物理性质改善能力的大小顺序为：刺槐林地＞柠条林地＞刺槐油松林地＞天然灌草地＞沙棘林地。阳坡不同植被类型对土壤水文物理性质改善能力的大小顺序为：苹果林地＞刺槐林地＞灌草梯田＞核桃林地＞天然灌草地＞山杏林地。 (2) 土壤渗透曲线大致可分为叁个阶段：渗透率瞬变阶段，渐变阶段和平稳阶段。阴坡各植被类型下0～40cm土层稳渗速率的大小排序为：天然灌草地＞刺槐林地＞柠条林地＞刺槐油松林地＞沙棘林地；阳坡各植被类型下0～40cm土层稳渗速率的大小排序为：天然灌草地＞山杏林地＞核桃林地＞灌草梯田＞刺槐林地＞苹果林地。 (3) 采用4个渗透公式对阴坡和阳坡不同植被类型下土壤渗透过程进行模拟，结果显示Horton公式模拟效果最好。由Horton公式模拟结果可知：流域内阴坡土壤的初始渗透速率变化在11.03～28.69mm／min之间；稳定渗透速率变化在0.49～1.21mm／min之间；阳坡土壤初渗透速率在12.35～26.85mm／min之间变化；稳定渗透速率变化在0.83～1.51mm／min之间。 (4) 不同植被类型下土壤含水量时空变化主要受降水季节变化、植物蒸腾和地面蒸散的影响。不同植被类型下土壤水分含量差别较大，表明人类活动和植被恢复建设对土壤水分有明显的影响。阴坡不同植被类型下0～100cm土壤含水量在生长季内大小顺序为：刺槐林地(40.58％)＞刺槐油松混交林地(35.21％)＞柠条林地(33.55％)＞沙棘林地(31.99％)＞天然灌草地(26.96％)；阳坡生长季内土壤含水量大小顺序为：山杏林地(54.00％)＞苹果林地(45.60％)＞灌草梯田(40.47％)＞刺槐林地(35.06％)＞核桃林地(28.47％)＞天然灌草地(24.21％)。 (5) 不同植被对土壤水分的消耗和补充不同，土壤含水量、土壤水分有效性和亏缺状态与降水的季节分布和植被耗水特性密切相关。阴坡不同植被类型条件下土壤水分有
王延平[3]2009年在《陕北黄土区陡坡地土壤水分植被承载力研究》文中提出陕北黄土区≥25°陡坡地,植被稀疏,土壤干旱和水土流失极为严重,是黄土高原植被重建和治理水土流失的重点和难点。长期以来,由于降水资源短缺和植被建设缺乏水量平衡的基础,陡坡地植被土壤旱化、生态经济效益低的问题突出存在。合理利用降水资源是陡坡地植被建设可持续发展的关键。为此,研究了陡坡地人工植被的土壤水分生态环境、陡坡地土壤水分和植物生长的关系、陡坡地土壤水分植被承载力和自然降水的高效利用。主要结论如下:1.陡坡地多年生人工植被的土壤水分亏缺极为严重,贫水年0～10m土层贮水量仅相当于田间持水量的26.2%～42.0%,丰水年贮水量也仅占田间持水量的27.0%～43.3%;亏缺次序为:柠条>刺槐>苜蓿>侧柏>杨树>油松>荒坡>杏>枣>农地。年际间同一植被土壤水分含量的变化主要发生在200cm以上土层内,变异程度随土壤深度的增加而减弱。同一生长季,各种植被0～120cm土层含水量的变异系数都较大,但植被间差异较小;120cm以下土层,变异系数较小,但植被间差异较大。陡坡地多年生植被均有永久干层存在,但深层土壤干燥化强度因植物种类和生长年限而存在明显的差异。雨季土壤水分的补偿和恢复深度为1.0～1.4m,但不同植被的土壤贮水增量和补偿度有较大差异。同一植被丰水年的雨水补偿深度比干旱年可增加60cm以上,5m土层贮水增量增加3倍以上。在自然降雨条件下,陡坡地多年生人工植被的土壤贮水亏缺状况不能得到改善,土壤干化现象也不可能有所缓解。2.陡坡地不同植被的干燥化强度可用土壤干燥化指数表示。公式为:SDI =(SM–WM)/(SSM–WM)×(SD-DT)/(SD)×100%,式中,SDI为土壤干燥化指数,SM为土壤湿度,WM为凋萎湿度,SSM为土壤稳定湿度,DT为干燥化厚度,SD为土层深度。陡坡地植被的土壤干燥化强度可划分为6级: (1)若SDI≥100%,为无干燥化;(2)若50%≤SDI<100%,为轻度干燥化;(3)若30%≤SDI<50% ,为中度干燥化;(4)若10%≤SDI<30%,为严重干燥化;(5)若0≤SDI<10% ,为强烈干燥化;(6)若SDI< 0,为极度干燥化。3.杏树林冠截流量次变化在0.30～9.5mm,林冠截留率变化在2.6～67.6%,林冠截流总量占总降雨量的21.10%;柠条林冠截流量次变化在0.21～3.2mm,林冠截留率变化在2.0～28.0%,林冠截流总量占总降雨量的11.73%。降雨次数多、暴雨次数少,林冠截流总量所占比例增大。4.陡坡地植被径流量大。苜蓿地地表径流量随降雨量增大呈指数增长,关系式为:Y = 0.002x2+0.1285x-0.2409(R2 = 0.9731),地表径流量平均占降雨量的12.41%;杏林地地表径流量平均占降雨量的11.41%;柠条林地占降雨量的16.27%。植被类型(冠幅、冠层厚度、郁闭度)、坡度、水保工程是陡坡地地表径流最大的叁个影响因素。5.自然降水条件下,陡坡苜蓿地的最大入渗深度为140cm,陡坡杏树地的最大入渗深度达160cm,而陡坡柠条地的最大入渗深度仅为120cm。6.影响苜蓿地土壤水分补给的主要因素为天然降水、地表径流和林冠截留。25°陡坡苜蓿地土壤水分补给量(Y补)与降水量(P)的关系为:Y补=0.8003P+2.8568 (R2=0.987,n=33),33°关系式为:Y补=0.7771P+3.0411 (R2=0.985,n=33)。坡度越大,地表径流量越大,土壤水分补给量越小。杏林地降雨量(P)与根层土壤水分补给量(SWS)的关系为SWS=0.6299P+0.5901,相关系数为0.9829。柠条林地降雨量(P)与根层土壤水分补给量(SWS)的关系为:SWS=0.5708P+28.579,相关系数为0.9658。在降雨量基本一致的条件下,影响冠层截留和地表径流的因素如植被类型(冠幅、冠层厚度、郁闭度)、坡度、水保工程、土壤结构、地表粗糙度、枯枝落叶、耕作管理等都会对土壤水分的补给量产生不同的影响。7.陡坡苜蓿地土壤水分补给量(Y补)与地上部生物量(W干重)呈线性关系,南向25°上坡关系式为:Y补= 0.0247 W + 275.52,R2=0.9598;南向33°上坡关系式为:Y补= 0.0249 W + 279.37,R2=0.9767;南向25°下坡关系式为:Y补= 0.0348 W + 235.83,R2=0.9620;北向25°下坡关系式为:Y补= 0.0304 W + 247.31,R2=0.9727。陡坡苜蓿地土壤水分消耗量(Y耗)与地上部生物量(W干重)呈二次函数关系,南向25°上坡关系式为:Y耗= 0.0001 W2 - 0.4635 W + 854.72,R2 =0.9595;南向33°上坡关系式为:Y耗= 0.0001 W2 - 0.3836 W + 659.16,R2=0.9805;南向25°下坡关系式为:Y耗= 0.0001 W2 - 0.4628 W + 805.53,R2=0.9731;北向25°下坡关系式为:Y耗= 0.0001 W2 - 0.5324 W + 991.67,R2=0.9514。生物产量高,土壤水分消耗量大。坡向对土壤水分消耗量的影响较大,南坡日晒强烈,蒸发量大,土壤水分消耗量大。用FAO法估算可得陡坡地土壤水分可承载的苜蓿最大产量为3992.2～4173.7 kg/hm2;而根据水量平衡原理计算可得陡坡苜蓿地可承载的地上部生物量为2600～3500kg/hm2,比FAO法低16.07～33.52%。由于FAO法是应用了许多气象因子作为参数模拟所得,增大了误差,故现实中应以水量平衡原理计算结果为准。8.陡坡杏林地土壤水分补给量(Y补)与生物量(W)的关系为W =7.6419Y补+1024.1,R2= 0.9369。土壤水分消耗量与生物量关系为:Y耗=0.00001W2-0.0251W+195.61,R2=0.9282。土壤水分可承载的杏树生物量为2423kg/hm2,即可承载的果实产量为3063kg/hm2。9.陡坡柠条林地林冠截留量(I)与密度(D)的定量关系为:I = 0.7359D0.4925,R2 = 0.9642;地表径流(Run)和密度(D)关系为:Run=-0.021D+152.53,R2 = 0.9509;柠条根层土壤水分补给量(Y补)与密度(D)的关系为:Y补=0.0145D+215.4,R2= 0.9582土壤水分消耗量与密度的关系为:Y耗=0.00001D2-0.0089D+200.82。R2=0.9537。陡坡地土壤水分可承载的柠条密度为2852穴/hm2。10.采用塑膜微集水促渗技术,可提高杏、枣栽植成活率、产量、品质和经济效益;杏树自然降水利用率达2.92kg/m3,比对照提高53.68%,枣树自然降水利用率达3.45kg/m3,比对照提高53.33%;集中降雨前后根际区以下(2-6m土层)的贮水增量为31.1mm,相当于对照的近40倍,可有效防止土壤干化及其所导致的植株生长不良的发生。该技术成本低、简单易行、使用年限长、效率高,在我国广大的干旱贫困山区具有广阔的应用前景。
何亚龙[4]2011年在《黄土高原退耕地土壤水分养分与碳密度的研究》文中指出本文以黄土丘陵沟壑区实施的退耕还林还草工程为背景,通过野外调查、样品采集和室内分析结合的方式,采用时间与空间相结合的方法,较深入地对神木六道沟流域和安塞县五里湾流域内不同人工林草植被恢复模式下土壤理化性质及生态效应进行了研究。揭示了退耕还林还草中植被恢复与土壤性质变化之间相互关系,明确在继续实施退耕还林还草政策中如何进行土壤管理以及植被选择,为科学评价黄土丘陵沟壑区退耕还林的生态效应和植被恢复效果提供了重要依据。主要结论如下:(1)在神木县六道沟研究区域,不同植被土壤含水量均随土层深度的增加而递增。与对照农田相比,土壤有机碳、全氮和全磷含量在0～20cm的土层深度上增加更明显;全钾含量的变化幅度不大。柠条和苜蓿地土壤有机碳、全氮、全磷和全钾含较高,而农田和撂荒较低。退耕植被表层土壤有机碳和全氮含量较底层高。不同植被类型下,植被生物量大小有一定差异,即撂荒<苜蓿<柠条。同一种植被地上和地下生物量也存在差异,植被生物量都是地上大于地下。(2)在安塞县五里湾研究区域,与对照农田相比,不同植被类型下土壤含水量从小到大顺序为,刺槐<农田<苜蓿<撂荒<柠条<沙棘,刺槐人工林0～100cm土层的土壤含水量随退耕年限增加有递减变化。可见,退耕年限较久的刺槐林耗水性强,而灌木和草本植被的恢复更有利于提高土壤保水能力。土壤容重受退耕年限和植被类型的影响都较小,但是,随土层深度增加而递增。土壤有机碳、碳密度和全氮含量在0～40cm的土层深度上增加更明显;全磷、全钾含量的变化幅度不大,如不同退耕年限的刺槐人工林土壤养分和碳密度都有大幅度提高,柠条和沙棘在植被恢复中的全磷和全钾含量要低于对照农田。随着植被恢复年限的增加,不同植被恢复模式下各养分含量增加。所以,不同植被类型也对土壤养分指标有不同影响,刺槐人工林对土壤的改良效果最好,灌木与草本效果都较小而且差距不大。不同植被类型下,植被生物量大小有一定差异,即撂荒<苜蓿<沙棘<柠条。刺槐人工林生物量(地上和地下)整体随退耕年限的增加呈现增加趋势,相同年限刺槐林茎生物量和碳含量占各总量的比例最大。相同年限退耕植被均是地上部分生物量大于地下部分,刺槐人工林各器官生物量从大到小顺序是茎>根>叶。随着退耕年限增加的植被碳密度碳库主要分配在茎器官,并且随着退耕时间的增加茎生物量碳密度所占的比例逐渐增加。但是,刺槐各器官植被碳含量受退耕年限的影响较小。
张富[5]2008年在《黄土高原丘陵沟壑区小流域水土保持措施对位配置研究》文中研究指明黄土高原是我国水土流失最严重的地区,小流域综合治理是该地区水土保持的重要方式。本论文针对小流域治理工作中存在的措施配置问题,以扩展生态位理论、系统论、水土保持学、水土保持径流调控等理论为指导,以安家沟和九华沟小流域为实验研究基地,采取定位研究与调查研究结合、理论研究与技术研究结合的方法,对小流域水土保持措施对位配置原理与方法、小流域水土保持植物措施对位配置、径流调控工程技术优化设计,研究成果推广应用效益进行了研究,取得了以下主要结论。(1)提出了小流域水土保持措施对位配置新概念。通过对生态位、资源位概念的引进与借鉴,结合水土保持工作特点,阐述了水土保持措施需求生态位、环境资源位、水土保持对位配置的含义,指出水土保持对位配置就是按照水土保持措施需求生态位与环境资源位的能级分布层次,通过水土保持措施需求生态位与治理区域环境资源位的适宜度分析,选择需求生态位与环境资源位特征相适宜的水土保持措施;通过工程措施改变环境资源位,消除或减缓限制性因子对水土保持措施的胁迫程度,满足小流域水土保持措施所需的生态条件,达到防治措施需求位与资源位相互适宜。(2)构建了小流域水土保持措施对位配置的模型,将水土保持对位配置的层次描述为宏观对位、空间对位、植物对位、工程对位、耕作对位、技术对位、管理对位、时序对位、设施对位等九个方面。(3)小流域不同地形部位植物措施生态位适宜度分析结果表明,农地、草地土壤水分生态位适宜度阴坡〉阳坡,且随坡位的抬高而上升;梯田和草地、灌木林地土壤水分明显降低,土层干化,导致其水分生态位适宜度降低,成为影响植物生长发育的瓶颈;水热气候资源生态位适宜度,梯田、草地、灌木林地、农坡地及荒坡阴坡〉阳坡,坡面上、中、下部位措施生态位适宜度随坡位的抬高而减低;草地〉梯田〉农坡地。(4)利用土地生态位适宜性评价模型,对各种土地利用措施从小气候、土壤水分、植物生产力的生态位适宜度指数进行了分析,证明措施适度指数在措施上,梯田〉农坡地〉草地;在坡向上,阴坡〉阳坡;在坡位上,阳坡梯田、草地中部〉下部〉上部,阴坡梯田、草地上部〉中部〉下部。在此基础上,提出了“黄土丘陵区第五副区水土保持治理植物措施对位配置模式”。(5)通过径流聚集工程与人工植被生态用水关键问题的配置研究,提出了隔坡软埂水平阶、漏斗式聚流坑、燕尾式聚流坑、竹节状聚流坑等径流聚集工程的优化设计。推广应用结果证明各种径流聚集工程措施的林木成活率达83%～98%;隔坡软埂水平阶隔坡产草量第四年后稳定在4000～7000kg/hm2。提出了“黄土丘陵区第五副区水土保持植物措施与径流调控工程对位配置模式”。(6)调查与总结了两个示范流域推广应用的治理模式与产业化发展模式。安家沟流域作为城郊型小流域,形成植物措施与工程措施配套,农业、牧业用地镶嵌式配置的治理模式,流域经济发展形成了以农业、服务业为主体的产业结构模式;九华沟小流域作为典型的半干旱山区小流域水土保持治理与扶贫开发相结合的典型,形成以径流调控综合利用体系为主,工程措施与植物措施及耕作技术优化组合、对位配置的治理的模式,建立了以工程养植物,以植物保工程,以生态保经济,以经济促生态,多功能、多目标、高效益的水土保持综合防护体系。(7)小流域治理的社会经济、生态效益分析结果表明:一是减水减沙效益显着。至2007年底,安家沟流域治理程度达79.33%,林草覆盖率40.07%。安家沟流域土壤侵蚀模数降至土壤侵蚀容许值1000t/km2以下,径流模数减少81.95%;九华沟流域治理程度达到86.3%,林草覆盖率达到57.1%,年土壤侵蚀模数降到915t/ km2,减沙效益达83.06%,减水效益达90.8%。二是治理开发相互促进,流域总产值稳步增加,农林牧各业同步增长。安家坡村立足农业生产,利用城郊优势,大力发展农村服务业,流域收入迅速增加。安家坡村2002～2007年年均农业总产值(1990年不变价)达到112.28万元,农业、服务业占到总产值的99.22%;九华沟流域通过综合治理和生产结构调整,农业用地减少38.5%,林牧业用地增长137.5%,农业、林业、畜牧业产值分别增长了15.7%、2.8倍、1.57倍。粮食生产效率达到1638.kg/hm2,提高了86.77%;农民人均年纯收入达到1486元,提高了96.3%。叁是社会效益显着。九华沟流域土地生产率达到3051.45元/ hm2,劳动生产率达到24.17元/工日,人均收入达到1486元/人,脱贫致富步伐明显加快,稳定解决温饱的农户已达到85%以上;为同类型区建设生态环境,脱贫致富奔小康树立了典型,起到了示范带动作用。
易亮[6]2009年在《黄土高原沟壑区生态经济型防护林土壤水分养分特征与空间配置研究》文中认为针对黄土高原生态环境恶化以及黄土高原防护林体系经济效益低下的问题,以黄土高原沟壑区生态经济型防护林为研究对象,通过野外调查与室内分析相结合的方法,系统研究了林地的水分和养分特征,并以水分生态条件为依据,对黄土高原沟壑区生态经济型防护林进行了空间配置。研究取得以下主要结论:(1)黄土高原沟壑区不同立地类型生态经济型防护林地土壤养分层次变异程度总体表现为阴坡＞半阴坡＞半阳坡＞塬面(平地)＞阳坡。林地土壤有机质和碱解氮含量较低,速效磷、速效钾含量相对较高。经济林中仁用杏和柿树林地P肥最为缺乏,杏树林地最缺N肥,花椒林地最缺N肥和P肥,核桃林地最缺乏K肥。(2)黄土高原沟壑区生态经济型防护林地土壤水分年内季节动态可划分为生长季初土壤水分相对稳定期、生长季中土壤水分强烈消耗期、生长季中土壤水分恢复补偿期以及生长季末土壤水分缓慢蒸发期这4个阶段。土壤水分含量垂直变化划分为土壤水分弱利用层、土壤水分利用层和土壤水分调节层3个层次。(3)欠水年除了核桃林地水分供求关系协调外,其它经济林地在生长季内供水量均小于耗水量,出现不同程度的水分亏缺现象,水分供需矛盾突出。(4)生态经济型防护林地不同树种间土壤水分生态位适宜度大小表现为核桃＞侧柏＞油松＞柿树＞杏树＞刺槐＞花椒＞仁用杏。(5)根据土壤水分生态条件,提出了黄土高原沟壑区不同地貌部位的防护林和经济林树种的空间配置方案,并且依据树木胸径和林地水分营养面积关系,确定了主要造林树种的合理林分密度。
李文华[7]2007年在《陕北黄土区主要造林树种蒸腾耗水及光合特性研究》文中提出本文针对黄土区植被建设中水资源短缺的问题，以陕北黄土丘陵沟壑区侧柏(Platycladus orientalis)、油松(Pinus tabulaeformis)、刺槐(Robinia pseudoacacia)、小叶杨(Populus simonii)、山杏(Prunus armeniaca)、沙棘(Hippophae rhamnoides)和柠条(Caragana microphylla)等7个主要造林树种为研究对象，在2005和2006年的两个生长季，利用树干茎流仪、WP4土壤-植物水势仪和Li-6400光合测定系统仪，研究了不同树木根层土壤水分、水势的动态变化，及植物叶片水势、蒸腾速率、水分利用率、光合特性和荧光特性。旨在为该区的林业生态建设工程的树种选择及配置提供理论依据。1、各参试树种根层土壤含水量月变化趋势基本相同，均与降水量的季节分配基本同步；6月的土壤含水量最低，为2.6％～3.6％，8月的最高，为8.0％～9.5％。沙棘、山杏和刺槐土壤的贮水量较高而且稳定，柠条、小叶杨、侧柏和油松的贮水量月变化较大。2、各树种不同月份叶片水势的日变化趋势与大气水势的日变化趋势基本相同，呈“V”字形。土壤水势、叶水势、大气水势在时间和空间上都存在很大的差异。土壤水势和叶水势日、月变化幅度较小；大气水势日、月变化幅度较大。在空间上，大气水势远低于植物叶水势和土壤水势，植物叶片水势与土壤水势之间的差值相对于大气水势来说，两者相差不是很大。3、在树木旺盛生长的7～9月，小叶杨平均日耗水量为3.199kg，柠条单丛的平均日蒸腾耗水量为0.5677kg，沙棘单株日蒸腾散失的水量为0.152kg。4、在自然降水条件下，树种蒸腾作用的季节变化趋势不仅受土壤水分的影响，还受其自身生理调控和年生长节律的制约。根据水分利用率的大小，结合树种的光合速率和蒸腾速率，将树种划分为4种类型：刺槐、小叶杨和沙棘为节水高产型，油松和侧柏为节水低产型，柠条为耗水高产型，山杏属耗水低产型。5、各树种在不同月份的光响应和CO_2响应参数表现不同。根据光响应，可将7个树种分为4类：(1)刺槐和柠条为耐阴喜光型，既有较强的利用弱光能力，可以较好适应荫蔽环境，又可以在光照充分时更好地生长。(2)沙棘、小叶杨为中性，能够适应荫蔽环境，在光照充分时生长良好。(3)油松和山杏为弱阳性，在弱光下比在强光下生长好。(4)侧柏为阳性，在光照较充分时生长良好。6、根据各树种生长季节的Fv/Fm，各树种的耐旱能力由大到小的顺序为柠条、沙棘、侧柏、山杏、刺槐、油松、小叶杨。7、沙棘、柠条具有较高的PhiPS2、qP和ETR，是耐光抑制能力比较强的树种；侧柏、油松的PhiPS2、qP和ETR均较低，耐光抑制能力较弱；刺槐、山杏和小叶杨叁者相比，小叶杨的耐光抑制能力较强，山杏最弱。根据植物NPQ最大值的变化可知，沙棘、柠条叶片对强光的适应能力和对光胁迫伤害的保护能力较强，其他树种对强光的适应能力和对光胁迫伤害的保护能力从小到大的顺序为：侧柏、小叶杨、山杏、刺槐、油松。
张卫强[8]2006年在《黄土半干旱区主要树种光合生理与耗水特性研究》文中进行了进一步梳理本文针对黄土半干旱区植被建设中水资源短缺的问题,以土壤-植物-大气连续系统理论为基础,在山西省方山县北京林业大学径流林业试验地,选择白榆(Ulmus pumila)、油松(Pinus tabulaeformis)、柠条(Caragana microphylla)、刺槐(Robinia pseudoacacia)、侧柏(Platycladus orientalis)、山杏(Prunus armeniaca)、元宝枫(Acer truncatum)和沙棘(Hippophae rhamnoides)主要造林树种作为研究对象,在2004年和2005年两个生长季,利用Li-1600稳定气孔计和Li-6400光合测定系统仪等仪器,系统地分析了主要造林树种抗旱性能与适宜的土壤水分条件,测定并计算了不同密度油松、白榆和柠条林分实际蒸散量与林木需水量。旨在为该地区耐旱性树种的选择、林地土壤水分适宜性评价、森林植被生态用水量提供科学依据。本文主要开展了以下几方面的研究:(1)黄土半干旱区降水资源动态分析(2)主要造林树种光合生理特性(3)林地土壤水分适宜性分析(4)林地土壤蒸发耗水规律(5)林分蒸腾耗水量模拟与预测(6)林分蒸散特性(7)林木需水量和林木植物系数主要研究结果如下:研究区近50年多年平均年降水量504mm,近20年呈下降趋势;降水集中于盛夏,春末夏初降水偏少,秋冬土壤补墒不足,28%变率的降水年际变化是造成该地区防护林林分不稳定的重要因素之一。在分析土壤水分对林木生理影响机制中,利用盆栽试验,确定了以提高光合速率与水分利用效率为核心的适宜土壤水分条件和土壤水合补偿点(接近于凋萎系数)。白榆、刺槐、油松、侧柏、山杏、元宝枫、柠条和沙棘生长适宜的土壤水分范围分别为10.8%～13.7%、11.2%～12.7%、10.1%～14.7%、9.9%～13.2%、10.2%～13.2%、9.8%～13.3%、10.3%～15.2%和11.6%～13.1%,土壤水合补偿点分别为4.5%、4.7%、3.7%、3.9%、4.4%、3.9%、4.0%和4.7%。在林木适宜土壤水分分析基础上,对生长季不同密度白榆、油松和柠条林地土壤水分有效性进行了评价。2004年7、8月和2005年8月林地土壤水分基本满足林木正常生长的要求,其余月份,林木生长均处于土壤水分胁迫与严重胁迫状态。利用Micro-lysimeter微型土壤蒸发器,人为设定土壤水分,在不同土壤水分(SWC)条件下,依据林地土壤蒸发量(E1)、裸地土壤蒸发量(E2)与水面蒸发量
许红梅[9]2003年在《黄土高原丘陵沟壑区小流域植被净第一性生产过程模拟研究》文中研究说明植被第一性生产力的形成过程涉及复杂的生物学机制、多方面交互作用的环境因素、并跨越微观到宏观时空尺度,因此在植被净第一性生产力的研究中模型模拟成为必不可少的重要手段。在影响植被净第一性生产力形成的诸多因素中,气候变化和土地利用方式的改变是最主要的驱动因素。黄土高原以其独特的自然环境特征而成为我国乃至世界水土流失的严重区。植被是该地区控制水土流失、恢复生态系统的重要手段。不同植被类型、不同植物种在不同环境条件下的生产力直接反映了它们对黄土高原的适应性。因此黄土高原的植被生产力的研究是植被建设和生态系恢复的重要基础。第二章通过机理性气孔导度模型和净光合速率模型,模拟了黄土高原森林草原区14 种植物的蒸腾和光合特性。模型在黄土高原地区具有很好的适应性。结果表明:(1)刺槐、苹果和柠条由于保卫细胞弹性模数大,渗透势低,气孔导度受土壤水分压力影响小,因此具有较强的抗旱能力;沙棘、铁杆蒿、茵陈蒿、玉米、白羊草和沙打旺由于具有较软的保卫细胞结构,气孔导度很容易受土壤水分压力的影响而变小,因此抗旱性差,但在保持土壤水分以抵抗长期连续干旱方面可能更具有优势。(2)沙棘、铁杆蒿、茵陈蒿、达乌里胡枝子、柳枝稷和玉米的保卫细胞渗透势对光合有效辐射反应不敏感,气孔导度的日变化只在上午8:00 出现一个峰值,在8:00-16:00 期间受水汽压亏缺影响降低,这进一步说明这几种植物具有较强的保水性。(3)紫花苜蓿、柳枝稷、达乌里胡枝子和沙棘的生物化学光合能力较高,白羊草、玉米和谷子这叁种C4 植物的光呼吸速率很低,而茵陈蒿、玉米和沙打旺的光合电子流用于羧化的比例大,这些植物种的净光合速率较高,而铁杆蒿光合生化能力较低,刺槐、苹果、柠条和茭蒿光合电子流用于光呼吸的比例高,所以净光合速率较低。(4)14 种植物光合作用的日变化都与光合有效辐射的日变化相关性较强,刺槐、铁杆蒿、茵陈蒿和沙棘在午后出现的净光合速率下降主要是由气孔导度减小引起的,而其它植物种午后净光合速率的降低与叶肉细胞光合活性降低有关。第叁章在叶片尺度机理性模型的基础上,通过考虑冠层结构和地形因素对辐射的影响进行尺度转换,构建了景观尺度植被生产力模型,并用于黄土高原丘陵沟壑区纸坊沟流域植被生产力模拟。通过对植被生产力和土壤水分动态模拟的有效性检验,表明模型能够较好的反映黄土高原丘陵沟壑区植被的第一性生产过程。模拟结果表明:(1)刺槐林和苹果林的净第一性生产力较高而蒸腾量很低,属于高光合-低蒸腾类型;农作物、白羊草群落和达乌里胡枝子群落的净第一性生产力很高,但同时蒸腾耗水量也很高,属于高光合-高蒸腾类型;而铁杆蒿群落和茭蒿群落的植被净第一性生产力较低,蒸腾量也较低,属于低光合-低蒸腾类型;沙棘灌丛和柠条灌丛的净第一性生产力居中,但蒸腾量较高。(2)流域内土壤水分在多年序列上基本平衡,而在不同的水文年表现出失衡。其中刺槐林、苹果林和沙棘灌丛的多年平均土壤水分在年内存在少量亏缺,铁杆蒿群落和茭蒿群落略有增加,而其它植被类型的土壤水分在年内保持平衡。丰水年不同植被类型土壤含水量都明显高于欠水年,并且2 米土层内多年平均土壤水分含量的变化在丰水年表现为盈余,而在欠水年
王力[10]2002年在《陕北黄土高原土壤水分亏缺状况与林木生长关系》文中研究指明黄土高原作为我国西部开发整体格局中的重要组成部分，恢复其脆弱的生态环境是维系这一地区可持续发展的最基本要素。黄土高原生态环境的建设，退耕还林还草是切入点，由于地处于干旱半干旱区，水分则是制约该区植被恢复和生态重建的主要限制因子。因此，研究黄土高原的土壤水分生态环境问题，对于该区的林草植被的建设和生态环境的重建工作具有十分重要的意义。 本论文主要针对黄土高原土壤水分严重亏缺现状以及因之而形成的土壤干化和林草植被衰退现象，主要对以下几方面的问题进行了研究：(1)土壤水分的意义及其在生态系统水分循环过程中的作用；(2)林草植被土壤水分亏缺状况及其对植被生长的影响；(3)土壤干层的涵义及成因分析；(4)陕北黄土高原土壤干层的分布及特征；(5)土壤干层的量化指标初步研究。 经过两年多的野外实地考察和室内分析，取得了如下主要研究结果： 1 土壤水分是指贮存在土壤中一定深度范围内能被植物吸收利用的土壤水含量，土壤水分的有效性对植物的生长发育起着最为关键的作用，因此，土壤水分应属于水资源的范畴，是水资源的重要组成部分。降水是黄土高原地区土壤水分的唯一来源，土壤水分在生态系统的水分循环过程中起着中枢的作用。 2 天然林地和人工林地土壤水分亏缺状况对比：(1)提出了“林地土壤稳定持水量”的概念，初步定义为“不会影响到林分正常生长、发育，不会导致群落产生逆向演替所需的最低土壤含水量”。(2)天然林与人工林地土壤水分状况存在明显的差异。总的来说，天然林地土壤水分条件优于人工林地。以“林地稳定持水量”为依据，天然林地水分亏缺不严重，只在浅层形成了轻度亏缺，并在雨季后能得到及时的恢复；同时这种亏缺并没有影响到了天然植被的发育与演替。人工林地土壤水分则亏缺明显，深层亏缺尤为严重，已接近凋萎湿度；同时，这种水分亏缺严重地影响到了人工林的生存和发展，部分林地已出现了明显的衰退迹象。(3)在人工林地，因水分亏缺形成了严重程度不同的干化层。(4)富县天然山杨林和天然辽东栎林的景观生态特征表明，两类森林群落没有出现衰退的迹象，这说明森林群落合理的内部结构不会造成林地土壤水分的严重亏缺，其自然气候条件可以满足森林群落生存、发展的需要。当前人工林地的土壤水分出现严重亏缺而形成土壤干化层并导致人工林衰退是人为不合理经营造成人工林群落林分结构不完善的结果，如果人为干预适当，能创造出类似于天然植被的生存条件，人工植被完全有可能得到正常的生存和发展，出现衰退的人工刺槐林完全有可能得良好的恢复。 3 土壤水分对林分生长的影响：(1)土壤水分亏缺严重制约着树高、胸径和材积的生长。具体表现为，从富县开始，人工刺槐林地下都存在不同程度的土壤干化现象，且从南到北渐趋严重。这一趋势与人工刺槐林的生长状况紧密地结合在一起，即从南到北，人工刺槐林的生长状况受土壤水分的影响也渐趋恶化。(2)降雨量不足，干旱缺水是黄土高原丘陵沟壑区低效低产林形成的主要原因。(3)土壤干化层的形成，是林木生长和气候干旱双重作用的结果，而人为高密度粗放经营，不合理的种植方式亦加剧了土壤的旱化，造成了水分长期亏损的累积，且随着亏损程丝王力博士学位论文:陕北黄土高原土壤水分亏缺状况与林木生长关系里口典口目旦口目里里里里里里里里度的加剧，干化层逐渐上移。同时，干化层的存在，严重地阻碍了植物对深层土壤水分的利用，使现有植被仅能利用当年的降雨而生存，从而使林分完全处于干旱气候的胁迫之下。(4)除了降雨量之外，栽植密度也是影响林木生长的重要因素。(5)在陕北黄土高原，除南部的宜君和富县之外，北部的吴旗、安塞、绥德、米脂等地人工刺槐林生长极为缓慢，经济效益甚微，在改善生态环境和保持水土方面所起的作用也很低，严重地影响了黄土高原地区的植被建设和可持续发展，并损害群众造林的积极性。同时表明，这些地方不适合刺槐这类耗水性较强的植物大面积生长。 4土壤干层的危害:(l)土壤干层的存在使局部小气候环境趋于旱化。(2)土壤干层导致了土地的退化。(3)土壤干层使植被生长衰退，形成大面积的低效低产林。(4)严重土壤干层使天然下种更新不良。(5)土壤干层使衰败后的林草地重新造林难度更大。 5土壤干层的成因:(l)气候干早，降水减少。(2)土壤水分物理性能。(3)严重的水土流失。(4)植被类型选择失当。(5)群落生产力过高，群落密度过大。 6土壤干层的分布及特征:(l)土壤干层在黄土高原从南到北大范围内普遍分布，根据干化程度可分为四个类型区:①以宜君为代表的高原沟壑区南部，主要包括子午岭、黄龙山的大部分地区，土壤干化程度轻微，如遇丰水年或辅以适当的整地节水措施，土壤水分亏缺可以得到有效缓解;②以富县、黄陵为代表的高原沟壑区北部，出现了轻度干化层，有的地方还相对较为严重，并有继续恶化的趋势，应引起足够的重视;③范围较广的丘陵沟壑区，出现了程度严重的土壤干化层，该区又可分为南、西、北叁个小区域，南区以延安、延长为代表，土壤干化程度为中度;
参考文献：
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[10]. 陕北黄土高原土壤水分亏缺状况与林木生长关系[D]. 王力. 西北农林科技大学. 2002
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