简介:我国是土壤侵蚀最严重的国家之一,黄土高原地区的水土流失造成严重的生态环境恶化问题。为探求黄土细沟流的水动力学特性,从水力学及河流运动力学的角度出发,系统研究6种坡度(2°、4°、6°、8°、10°、12°),5种流量(8、16、24、32和40L/min)组合水槽冲刷试验条件下细沟水流水动力学特征。结果表明:细沟流平均流速与径流流量呈幂函数关系,坡度对其影响较小,其原因同水流强度与床面形态的相互制约有关;黏性底层厚度与坡度、流量均呈现负相关关系;阻力系数与雷诺数无关,说明水流强度增加的同时,床面形态发育愈显著,即水流耗散能量增加愈显著,其值在0.16~1.45之间变化。研究结果对细沟水流水动力学的探究具有一定的理论价值,进而对黄土坡面水土流失治理及生态修复均具有一定的指导意义。
简介:为了解植被与坡面径流侵蚀动力的关系,通过野外模拟冲刷试验,研究不同处理条件下草类植被坡面径流的水动力学特性和侵蚀产沙规律。结果表明:植被完整程度的差异,对坡面径流的流速有显著影响。试验小区上坡面径流流速的大小顺序依次为:裸地小区(0.27m/s)〉铲草小区(0.24m/s)〉剪草小区(0.16m/s)〉原状坡面小区(0.1m/s)〉除草剂小区(0.08m/s),径流雷诺数也有相似的变化趋势。在相同的试验条件下,植被越完整,径流运动所遇到的阻力也就越大;相应的坡面径流深也表现出增加的趋势。径流含沙量的分析结果表明,各小区的径流含沙量都随试验进行而逐渐降低,植被结构越完整,径流舍沙率降低的趋势也就越明显,相应地径流输沙率也从最大裸地小区的400g/min降低到3g/min。
简介:坡面流是土壤侵蚀的主要动力因素之一,也是侵蚀泥沙搬运、农业面源污染的重要载体,为探讨坡面流水力学特征变化规律,本文通过径流小区放水冲刷试验,研究不同坡面覆盖和放水条件下坡面流水动力学特征。结果表明:坡面流雷诺数和弗劳德数受植被覆盖情况和坡面坡度的影响较小,受放水流量影响较显著。其中,坡面流入流断面雷诺数和弗劳德数随时间基本保持不变;出流断面雷诺数动态变化呈增加趋势,弗劳德数呈缓慢下降趋势,其动态变化幅度随植株密度增加而趋于平缓,植株布设方式对雷诺数和弗劳德数的动态变化影响较小。流量和植株密度增加会引起阻力系数增长,阻力系数随冲刷历时呈增长趋势,坡度和植株密度可以控制这种增长趋势。
简介:地表微地形测量是地表粗糙度定量化的基础,对地表形态动态监测、水文过程模拟以及土壤侵蚀过程模型的构建具有重要意义。目前,微地形测量方法主要分为接触式和非接触式2大类,前者包括测针法、链条法、差分GPS法等,后者包括超声波测距法、红外线传感器法、结构光激光扫描法、激光测距扫描法、三维激光扫描仪法、近景摄影测量法等。在全面回顾各方法原理、优缺点及其应用的基础上,分析地表粗糙度定量化常用方法:统计方法指数、地统计学指数和分形及多重分形模型。认为:1)差分GPS法、结构光激光扫描法、三维激光扫描仪法和近景摄影测量法将在亚毫米一,厘米级地表微地形测量及地表粗糙度多尺度特征研究中发挥重要作用,同时简单、方便的测针法可能在野外测量中依然占据主导地位;2)以地表微地形测量技术为基础,在土壤侵蚀过程模型中亟需形成一套完整的“测量一定量化一模型应用”范式,同时应加强对地表微地形空间异质性和各向异性的研究,发展新的统一的地表粗糙度定量化方法。
简介:为掌握陕北黄土区不同植被特征对坡面微地形的响应,以陕西省吴起县合沟流域半阴、半阳2个坡向的原状坡及其5种微地形为研究对象,分析对比不同坡向各类微地形的物种组成、草本生物量、植被盖度及植物多样性特征。结果表明:1)各类微地形植物群落的物种组成、植被盖度、草本生物量及植物多样性指数多优于原状坡,其中切沟和塌陷的植被状况最优,其次为浅沟和缓台,陡坎最差;2)各类微地形植物群落的Simpson指数与ShannonWiener指数变化趋势一致,均为切沟〉塌陷〉缓台〉浅沟〉陡坎〉原状坡,其中切沟和塌陷的植物群落所处的自然演替阶段高于其他微地形;3)经过15年自然恢复,半阳坡形成以星毛委陵菜、赖草等多年生草本植物为优势种的植物群落,半阴坡形成以铁杆蒿、茭蒿等地带性多年生草本植物为优势种的植物群落,半阴坡各类微地形植物群落的物种组成状况、草本生物量、植被盖度以及植物多样性特征指数均优于半阳坡。掌握不同微地形植被配置的差异,有助于提高陕北黄土区植被恢复措施的有效性和持续性。
简介:为正确理解黄土高原土地利用区域分异的驱动力机制,改善黄土高原人地关系,借用植被数量排序方法,对黄土高原中部泾河流域的土地利用区域分异与驱动力的关系进行多元定量分析,认为:泾河流域土地利用格局存在明显的区域分异现象,地形坡度、降水、人口密度、农业机械化程度和河网密度是影响黄土高原土地利用格局区域差异的主要因子。地形坡度与林地、灌丛地的分布呈正相关,与居住、工矿用地的分布呈负相关;降水与林地的分布呈正相关;人口密度与耕地、居住工矿用地的分布呈正相关;农业机械化程度与耕地、灌丛的分布呈负相关。进而定量诊断出各种驱动力因子对该地区土地利用格局区域分异的贡献大小。
简介:土壤水分是陕北半干旱黄土区植被生长最主要的限制因子,然而受坡面微地形的影响,黄土坡面土壤水分存在异质性,从而影响林草植被精准配置。为此,本研究通过对黄土高原5类陡坡微地形土壤含水量(0~180cm土层)的定位监测数据,分析研究不同降水年型条件下土壤水分的变化特征及其对微地形的响应。结果表明:1)降水年型对微地形土壤水分时空变化均有影响,枯水年切沟底土壤含水率季节变化平缓,雨季前下降趋势缓慢,雨季后增长趋势滞后;而丰水年切沟底土壤水分的变化呈V型变化;缓台、浅沟、塌陷和陡坎4种微地形枯水年土壤水分季节变化一致,呈M型变化;而丰水年土壤水分季节变化呈w型,2个最低值出现在5月和11月。2)垂直方向上塌陷、原状坡、陡坎土壤水分自上而下呈先减小后增大的趋势,缓台、浅沟、缓坡呈先增大后减小的趋势,黄土陡坡中的切沟底土壤水分含量最高。3)缓台、陡坎、原状坡的土壤水分速变层和活跃层在丰水年消失,在枯水年深度下移;塌陷、切沟、浅沟、和缓坡土壤水分速变层和活跃层在枯水年均下移。
简介:封山育林、人工造林等治理措施能够有效改善土壤侵蚀区的生态环境,但伴随产生的碳汇效益长期以来并没有得到相应的重视。文章以福建省长汀县水土保持项目治理区为研究对象,定量分析该区自2000年开展生态治理以来马尾松林碳储量的时空格局与碳增汇变化,同时借助2000—2013年政策治理数据以及社会统计资料,利用主成分分析法探讨各主要驱动因素对森林碳增汇的影响。结果表明:1)2000—2013年该治理区总碳储量由127.01万t增加到189.96万t,平均每年增长3.52%,远高于全县平均水平;当地2000、2006和2013年的马尾松林碳密度分别为27.95、32.82和41.72t/hm^2,区域碳汇能力正在不断提高。2)在空间上,该区总碳储量的增长主要表现在海拔600m和坡度25°以下区域,总增长幅度分别达到41.6%和50.9%。马尾松林碳密度随海拔和坡度上升而明显增加,表明其碳汇能力仍具备较大恢复潜力。3)主成分分析表明,治理区马尾松林碳储量变化的主要驱动因素是政策治理、经济结构调整和农户增收,其中政策治理是该区马尾松林碳增汇能力提升的最显著因子。
简介:以小兴安岭阔叶红松林林隙为研究对象,采用地统计学方法对林隙0-20cm和20-40cm土层土壤物理性质的微环境异质性进行分析。结果表明:阔叶红松林林隙表层土壤含水量、饱和持水量、毛管持水量和孔隙度均大于下层,但土壤密度相反;表层土壤物理性质有相对高的极差和变异系数。土壤物理性质总空间异质性程度和由空间自相关引起的异质性均为表层土壤高于下层。土壤含水量表现出明显各向异性,土壤孔隙度趋近于各向同性,其他3个物理因子随空间距离增大而表现出各向异性。表层土壤物理性质在空间自相关范围内变异函数相互影响较小。不同层次土壤物理性质空间分布均以中低等级斑块为主,相对较高等级的斑块仅分布在0-20cm土层中,并位于林隙中心以北的范围内。
简介:土壤性质空间变异是一种普遍现象,但等高绿篱——坡地农业复合系统中土壤性质空间变异的研究较少。本文以设置在三峡库区王家桥小流域的香根草(Vetiveriazizanioides)绿篱试验小区为研究对象,从径流小区尺度探讨了不同措施对土壤性质空间变异的影响。结果表明,绿篱种植可降低O.2~0.002mm粒级团聚体的空间变异,绿篱+有机肥与绿篱+无机肥措施可降低〈0.002mm粒级团聚体的空间变异,绿篱+覆盖措施能降低0.2—0.002mm粒级团聚体的空间变异。绿篱种植可降低土壤有机碳、全氮、全磷、速效磷养分空间变异。施肥措施对系统内土壤养分空间变异影响不同,绿篱+有机肥措施增大了全磷、速效磷的空间变异,绿篱+无机肥措施增大了速效钾的空间变异。
简介:为揭示煤炭开采对山西森林生态系统的影响,为矿区植被恢复提供基础资料,以山西省大规模煤炭开采区、采空区和受煤炭开采影响表征比较明显的区域为调查范围,地带性的油松次生林为主要调查林分,结合以往的调查统计数据和遥感资料,与非开采区特征相近的森林生态系统对比分析。结果表明:全省因煤矿开采破坏林地133.68km^2;采煤区林地土壤的Hg、Cd含量是山西土壤平均含量的3.26倍和2.73倍;采煤区林地阴、阳坡土壤含水量比非采煤区分别降低18.0%和23.4%;采煤区油松的生物量和生产力比非采煤区平均下降15.08%和15.30%;采煤区油松群落的物种丰富度、多样性、水土保持和水源涵养功均呈下降态势。
简介:选取盐化草甸、柽柳和河岸林胡杨林作为塔河流域自然生态系统的表征,分析不同干旱年份,塔河干流来水量对地下水位的影响,以及地下水位变化过程中自然生态系统的生态响应,并对塔河干流段不同干旱年份河岸生态系统进行情景分析。结果显示:塔河流域干旱程度直接影响其地表生态特征,干旱程度的加剧,导致径流量的减少,从而引发河岸地下水埋深的增大,进而引起流域植被生态特征的变化。随着地下水埋深的增加,盐化草甸、柽柳和河岸林胡杨林均出现水分胁迫的状况,地下水埋深3.5m为草甸植被生长胁迫深度,地下水埋深5m为柽柳生长的胁迫深度,地下水位埋深4.5m为胡杨生长的胁迫深度。通过对塔河干流段不同干旱年份生态情景分析可以看出,在保证率分别为75%,90%和95%的干旱年,距离河道100m处,地下水埋深在4~4.28m范围内,盐化草甸植被开始受影响,柽柳和胡杨长势良好,当地下水埋深大于4.28m,草甸植被受影响较大;距离河道300~1000m的距离,地下水位埋深在4.19~5.71m的范围内,草甸植被消失,柽柳、胡杨生长开始受到影响;距离河道1500m处,地下水埋深在5.71~5.98m的范围内,柽柳、胡杨生长停滞,濒临死亡,当地下水埋深达到6.06m,柽柳和胡杨出现枯死的现象。
简介:以华北土石山区51块油松(Pinustabulaeformis)林标准地为研究对象,运用主成分分析法选取主成分指标,运用聚类分析法对标准地进行分类,通过构造综合评价指数对其生态系统健康状况进行评价。结果表明:所选样本可分别被判定为Ⅰ级优质健康、Ⅱ级良好健康、Ⅲ级一般健康、Ⅳ级亚健康和Ⅴ级不健康5级,Ⅰ级优质健康的油松林标准地共有6块,其中5块为很少有人为干扰的天然林,1块为人工林,其他健康级别全部为人工油松林,依次为12块1、1块、18块和4块;评价方法能够比较客观地反应所调查油松林的健康状况,具有一定的科学性和可操作性,可达到定量化评估华北土石山区油松林生态系统健康的目的,对该区森林生态系统健康经营具有一定的参考价值。