生态系统稳定性概念、评估方法及影响因素

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作者 陈萍 信忠保 +1 位作者 周金星 张志强 《生态学报》 北大核心 2025年第14期6647-6662,共16页

随着气候变化和人类活动的加剧,生态系统能否持续维持其功能和服务受稳定性影响。作为衡量生态系统应对外界压力的重要指标,生态系统稳定性对于理解其在自然和人为干扰下如何保持或恢复其功能至关重要。然而,由于生态系统的复杂性,准确... 随着气候变化和人类活动的加剧,生态系统能否持续维持其功能和服务受稳定性影响。作为衡量生态系统应对外界压力的重要指标,生态系统稳定性对于理解其在自然和人为干扰下如何保持或恢复其功能至关重要。然而,由于生态系统的复杂性,准确理解稳定性内涵和评价稳定性仍具有挑战性。旨在综合认识该领域的研究进展,研究通过文献计量学方法,全面分析了2000—2023年间的生态系统稳定性研究重点,探讨了生态系统稳定性定义、研究方向、评估方法和影响因素,并对生态系统稳定性研究进行了展望。研究表明:(1)基于CiteSpace分析,国内外关于生态系统稳定性的研究热点差异明显,国外研究主要集中在稳定性、生物多样性、恢复力等方面,国内研究更多集中在稳定性和指标体系等。(2)生态系统稳定性研究存在两个主流方向,一是基于平衡系统,认为系统只存在一个稳定状态,重点探讨稳定性组成部分,如时间稳定性、抵抗力和恢复力;二是基于非平衡系统,认为存在多个稳定状态,围绕生态弹性展开。(3)生态系统稳定性的评估方法包括指标体系、试验观测、遥感分析评估等方法,其中遥感分析使用较为广泛,多用于大时空尺度的评估,试验观测多用于小空间尺度的机理研究,指标体系则多用于综合评估和管理决策。(4)生态系统稳定性主要受生物因素和非生物因素的影响,其中生物多样性和气候因子起关键作用。大尺度上,稳定性主要受气候调控,小尺度上,生物多样性起主导作用。(5)生态系统稳定性研究应建立标准化的量化方法,综合考虑多重扰动因素,识别稳定性变化区域,分区分类的研发生态系统稳定性维持和提升技术,为生态系统质量提升提供科学支撑。 展开更多

关键词 生态系统稳定性 平衡系统 遥感分析 生物多样性 气候变化

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晋西黄土区典型植被恢复生态系统各层次化学计量与生态因子的关系 被引量：5

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作者 詹紫馨 冯天骄 +1 位作者 梅柏寒 王平 《浙江农林大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期797-809,共13页

【目的】植被恢复是改善黄土高原水土流失和生态环境的重要手段。评估植被恢复对生态系统养分循环和生态服务功能的影响需进一步明晰林地植被与土壤的化学元素计量和分布特征,这对合理开展植被恢复类型筛选具有重要意义。【方法】选取... 【目的】植被恢复是改善黄土高原水土流失和生态环境的重要手段。评估植被恢复对生态系统养分循环和生态服务功能的影响需进一步明晰林地植被与土壤的化学元素计量和分布特征,这对合理开展植被恢复类型筛选具有重要意义。【方法】选取晋西黄土区4种典型植被恢复类型(油松Pinus tabuliformis人工林、刺槐Robinia pseudoacacia人工林、侧柏Platycladus orientalis人工林、辽东栎Quercus mongolica天然林),分别测定乔木层的树枝、树叶、树干、树皮、树根和灌木层、草本层的地上、地下部分以及0~100 cm土壤各层的碳、氮、磷质量分数,结合单因素方差分析法、最小显著差法、冗余分析法等分析植被恢复类型对生态系统养分循环和生态化学计量的影响。【结果】(1)相比其他植被恢复类型,辽东栎天然林样地的灌木层和草本层生物量最高,其地上部分生物量分别为(8.62±0.78)、(5.91±0.18)t·hm^(-2),地下部分生物量分别为(3.65±0.36)、(3.54±0.25)t·hm^(-2)。(2)辽东栎天然林草本层碳质量分数最高,为(552.90±19.33)g·kg^(-1),氮质量分数最低,为(10.36±0.30)g·kg^(-1)。(3)植物与土壤的碳、氮、磷质量分数具有显著相关关系(P<0.05);辽东栎天然林的土壤碳磷比最高,为15.22±0.28,而刺槐人工林土壤碳磷比最低,为8.28±0.26。(4)Mantel Test和冗余分析结果表明:人工林中,土壤和植被中的养分相关关系显著(P<0.05),然而在辽东栎天然林中两者相关性相对较小,而且辽东栎天然林的乔木层对土壤和植被化学计量特征的影响相对较弱。【结论】近自然造林可以提高植被多样性,并提供更好的生态系统服务。 展开更多

关键词 黄土高原 植物器官 植被恢复类型 生态化学计量

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黄土丘陵区华北落叶松人工林生态系统生物量与养分循环特征 被引量：8

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作者 王彬 魏天兴 刘钊 《水土保持研究》 CSCD 北大核心 2017年第6期45-51,共7页

通过样地调查观测和室内样品分析,对位于山西吉县的23年生华北落叶松人工林生态系统中13种元素的循环特征进行研究。测算得到研究区域人工林生态系统的生物量在各器官的空间分布,结合林木各器官养分含量,得出养分元素在空间变异上的积... 通过样地调查观测和室内样品分析,对位于山西吉县的23年生华北落叶松人工林生态系统中13种元素的循环特征进行研究。测算得到研究区域人工林生态系统的生物量在各器官的空间分布,结合林木各器官养分含量,得出养分元素在空间变异上的积累与分布;测算四大分室(林木、土壤、枯落物和大气)中其余分室的养分含量和养分积累与分布,得到养分循环过程中华北落叶松人工林养分年归还量134.719kg/(hm^2·a),年存留量53.409kg/(hm^2·a)和年吸收量188.129kg/(hm2·a);最后综合上述的各分室养分循环状况,得出反映该森林生态系统的养分生物循环特征的参数和指标。研究区华北落叶松人工林生态系统内N,P,K的循环系数均值(0.68),表明研究区生态系统循环速率较快;利用系数偏小,储存效率慢,土壤养分利用效率较高;养分元素通过林冠后均明显增加(林冠截留量142.1mm),并且对降水量(587.8mm)要求一般。较高的富集系数使其适应瘠薄自然环境,养分消耗量低。总体来看,华北落叶松是很有潜力的森林更新和荒山造林树种。 展开更多

关键词 森林生态系统 养分循环特征 生物量 养分含量 积累与分配

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基于刺槐年轮重建黄土丘陵区小流域年径流输沙研究 被引量：5

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作者 刘春月 信忠保 +1 位作者 李宗善 买尔当·克依木 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期343-353,共11页

刺槐是广泛分布于黄土高原的典型水土保持植物。以黄土丘陵区甘肃天水吕二沟小流域为研究区,分析了刺槐径向生长过程及其对气候因子的响应,并开展了利用刺槐年轮估算小流域年径流量、年输沙量的适用性评估。研究表明:(1)吕二沟刺槐人工... 刺槐是广泛分布于黄土高原的典型水土保持植物。以黄土丘陵区甘肃天水吕二沟小流域为研究区,分析了刺槐径向生长过程及其对气候因子的响应,并开展了利用刺槐年轮估算小流域年径流量、年输沙量的适用性评估。研究表明:(1)吕二沟刺槐人工林的径向生长随林龄呈明显的下降趋势,在幼龄林阶段(1—10 a)刺槐处于快速径向生长期((4.17±0.74)mm/a),之后逐渐下降,中龄林、成熟林、过熟林阶段(11—40 a)平均生长速率为(2.31±0.41)mm/a,较前期下降了44.60%。刺槐胸高断面积增量(BAI)在1—10 a平均以(5.46±2.13)cm^(2)/a的速度生长,在11—40 a仍保持上升趋势但年际间生长波动较大,生长速率平均为(10.80±1.95)cm^(2)/a,流域刺槐生长并未发生明显衰退。(2)刺槐的径向生长与温度多呈负相关,与降水、相对湿度及帕默尔干旱指数(PDSI)多呈正相关。其中刺槐径向生长与上年8月、9月(P<0.05)及当年7月均温、最高温呈显著负相关(P<0.01),与当年5月最低温呈显著正相关(P<0.05);与当年6月、7月降水量和上年8月、当年7月相对湿度呈显著正相关(P<0.05),与当年3月相对湿度显著负相关(P<0.05);与上年6月、上年10月—当年1月及当年3月—8月PDSI显著正相关(P<0.05),干旱胁迫明显抑制流域刺槐生长。(3)1978—2017年吕二沟流域年径流量、年输沙量呈减少趋势,年际间波动较大,存在明显丰枯阶段。流域径流输沙受降水量影响显著,且径流输沙显著正相关(P<0.001)。(4)利用刺槐年轮估算吕二沟流域年径流量、输沙量效果良好(P<0.02),方法可行。比较而言,相对自然条件下即人类干扰较少时径流输沙估算优于人类活动影响时期。利用树轮宽度反演水文过程可为缺乏水文观测资料区域提供参考。 展开更多

关键词 黄土高原 刺槐 树木年轮 气候 径流输沙

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澜沧江源区高山柏径向生长对气候变化的响应 被引量：3

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作者 赵国清 信忠保 +3 位作者 柳金昊 刘亚玲 黄艳章 李宗善 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期235-245,共11页

为探究澜沧江源区气候变化对高山柏(Sabina squamata)径向生长的影响,在该区巴青县、杂多县和囊谦县分别对高山柏进行采样。运用树木年轮学方法测定3个样地高山柏逐年树轮宽度和胸高断面积增量(BAI),建立高山柏树轮宽度标准年表并分析... 为探究澜沧江源区气候变化对高山柏(Sabina squamata)径向生长的影响,在该区巴青县、杂多县和囊谦县分别对高山柏进行采样。运用树木年轮学方法测定3个样地高山柏逐年树轮宽度和胸高断面积增量(BAI),建立高山柏树轮宽度标准年表并分析其对气候变化的响应。研究结果表明,1986—2019年,澜沧江源区年平均温度呈快速上升趋势(0.43℃/10a,P<0.01),年平均最低气温(0.57℃/10a,P<0.01)的上升速率明显高于年平均最高气温(0.33℃/10a,P<0.01),而年降水量呈不显著的上升趋势(2.39mm/a,P>0.10)。气候变暖背景下,澜沧江源区高山柏树轮宽度呈上升趋势(P<0.01),2000—2019年生长速率((0.37±0.16) mm/a)较1986—1999年((0.20±0.09) mm/a)增加了85%;BAI亦上升显著,在1986—1999年一直呈上升趋势((12.16±5.16) mm^(2)/a),2000—2019年处于平稳快速生长阶段((22.49±8.84) mm^(2)/a),表现出稳定且持续的生长能力。高山柏树轮宽度标准年表与气候因素的相关性显示:澜沧江源区高山柏径向生长对温度的响应明显强于降水,与多数月份(上年6月—当年10月)的降水呈不显著正相关,而与多数月份的温度呈显著正相关。与月平均最高温度和平均温度相比,高山柏径向生长与月平均最低温度的相关性更为显著(P<0.01)。在气候暖湿化背景下,近30年澜沧江源区高山柏径向生长进入快速生长时期,树轮宽度和BAI均呈快速生长特征,表明该区域气候条件更加适宜高山柏生长。 展开更多

关键词 澜沧江源区 高山柏 标准年表 径向生长 气候响应

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北方土石山区冻融与水力复合作用对土壤侵蚀的影响 被引量：1

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作者 杨浩宇 马岚 陈仕媛 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期92-101,共10页

[目的]揭示冻融与水力作用在不同条件下对北方土石山区土壤侵蚀的影响。[方法]以北京市鹫峰地区土壤为研究对象,采用室内径流冲刷及冻融设备进行模拟试验,探讨在冻融与水力作用下冻融循环次数、坡度、流量、土壤初始含水率和冻融温差这... [目的]揭示冻融与水力作用在不同条件下对北方土石山区土壤侵蚀的影响。[方法]以北京市鹫峰地区土壤为研究对象,采用室内径流冲刷及冻融设备进行模拟试验,探讨在冻融与水力作用下冻融循环次数、坡度、流量、土壤初始含水率和冻融温差这5个影响因素对土壤产沙量与抗冲性的影响。[结果](1)土壤抗冲系数对各因素敏感程度大小为坡度>流量>冻融温差>冻融循环次数>初始含水率,其中坡度与流量对其具有显著影响(p<0.05);土壤产沙量对各因素敏感程度大小为流量>坡度>冻融温差>土壤含水率>冻融循环次数,其中流量对其具有极显著影响(p<0.01),坡度与冻融温差对土壤产沙量具有显著影响(p<0.05)。(2)冻融循环次数、坡度及流量的大小与土壤抗冲系数呈负相关,冻融温差大小却与其呈正相关,而抗冲系数随土壤初始含水率的增加呈先减小后增大的趋势。(3)土壤产沙量随流量、坡度和冻融循环次数的增大而增大,随着冻融温差整体温度的增大而减小;随着土壤含水率的增加,土壤产沙量呈先增大后减小的趋势;在冻融循环次数为7,10次时,土壤产沙率在径流冲刷中期(3~6 min)有峰值出现(96.7~99.7 g/min),随后趋于平稳。[结论]北方土石山区土壤在冻融与水力复合作用下受多种因素影响密切,研究结果有助对该地区复合侵蚀防治及合理配置水土保持措施提供理论支持。 展开更多

关键词 冻融作用 水力作用 侵蚀规律 抗冲性 产沙量 产沙率

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内蒙古高原湖泊时空变化特征及影响因素 被引量：1

7

作者 蒋钰迪 于洋 +1 位作者 王正坤 刘殿君 《水土保持学报》 北大核心 2025年第2期92-101,110,共11页

[目的]开展内蒙古高原湖泊面积变化研究对深入理解区域水资源演变具有重要意义。[方法]利用Google Earth Engine(GEE)平台和Landsat影像资料,获取1988—2021年内蒙古高原逐年湖泊面积数据,采用趋势检验和层次分割等方法分析湖泊的时空... [目的]开展内蒙古高原湖泊面积变化研究对深入理解区域水资源演变具有重要意义。[方法]利用Google Earth Engine(GEE)平台和Landsat影像资料,获取1988—2021年内蒙古高原逐年湖泊面积数据,采用趋势检验和层次分割等方法分析湖泊的时空变化特征及其影响因素。[结果]1)1988—2021年,内蒙古的湖泊面积和数量经历先减少后恢复的变化趋势,在年际尺度,2021年湖泊面积最大,达到4 363.63 km^(2),2002年湖泊面积最小,为1 915.61 km^(2)。在湖泊数量方面,>1 km^(2)的湖泊由2002年的71个增加到2021年的458个。2)2012—2021年,内蒙古高原湖泊面积逐渐恢复,主要集中于阿拉善盟、兴安盟和呼伦贝尔市。3)内蒙古高原湖泊面积变化主要受气候和人类活动双重因素影响,其中在1988—2012年,人类活动是湖泊面积变化的主要驱动力,湖泊面积变化与降水呈显著正相关,与灌溉、放牧和煤炭产量呈显著负相关;在2012年以后,气候因素是影响湖泊面积变化的主要因素。[结论]研究结果解析了内蒙古高原湖泊面积变化与气候及人类活动的关系,为高原湖泊的生态保护与恢复提供科学依据。 展开更多

关键词 内蒙古高原 湖泊数量 湖泊面积 时空变化

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晋西黄土区典型人工林土壤水分时空动态及其运移特征

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作者 赵炯昌 张建军 +4 位作者 于洋 胡亚伟 李阳 王勃 杨周 《林业科学研究》 北大核心 2025年第4期53-63,共11页

[目的]大规模的造林工程有效控制了黄土高原的水土流失,但随着植被生长和气候变化,土壤水分愈发成为林分生态服务功能发挥的限制因素。研究人工林土壤水分的时空动态及其运移特征,对当地植被恢复的可持续发展和水资源合理利用具有重要... [目的]大规模的造林工程有效控制了黄土高原的水土流失,但随着植被生长和气候变化,土壤水分愈发成为林分生态服务功能发挥的限制因素。研究人工林土壤水分的时空动态及其运移特征,对当地植被恢复的可持续发展和水资源合理利用具有重要意义。[方法]以晋西黄土区蔡家川小流域典型人工林(油松林和刺槐林)为研究对象,通过监测2023年生长季0~400 cm土层土壤含水量和水势,阐明不同植被覆盖下土壤水分的动态变化规律。[结果]油松林地和刺槐林地土壤水势日变化均较剧烈,刺槐林地波动更为显著。两种林地0~100 cm的土壤水分呈现明显季节变化,而深层(100~400 cm)相对稳定。整体上,刺槐林地0~400 cm的平均土壤含水量(10.53%)高于油松林地(9.80%)。0~180 cm土层中,油松林地土壤含水量普遍低于刺槐林地,180~400 cm则相反。随土壤深度增加,两林地的土壤含水量均呈先减小、后增大,再逐渐减小并趋于稳定的变化趋势,土壤水势及其变异系数均呈减小趋势。刺槐林地浅层(0~20 cm)水势梯度显著高于其他土层(p<0.05),其余大多表现为负梯度;而油松林地则呈正负交替分布,表现出更复杂的水势梯度结构。[结论]相同降雨事件,刺槐林地含水量的波动程度明显大于油松林地,刺槐林地的雨水入渗深度明显高于油松。两林地收敛型零通量面和发散型零通量面大多交叉分布,土壤水分运移方向在向上和向下之间频繁转化。两林地均存在连续性零通量面,相较于刺槐林,油松林零通量面的持续时间更长,不易破坏,这为采用零通量面进行耗水量计算奠定了基础,并深化了对于黄土高原人工林土壤水分动态及其调控机制的理解,对区域人工林合理配置和水资源可持续利用具有重要意义。 展开更多

关键词 土壤含水量 土壤水势 土壤水分运移 零通量面 人工林 晋西黄土区

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2000—2020年陕西省植被动态变化及其驱动因素

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作者 赵欣铃 华廷 于洋 《生态学报》 北大核心 2025年第14期6886-6898,共13页

生态修复在陆地生态系统保护中发挥着重要的作用,尤其是在水资源有限的干旱半干旱区域,降雨成为影响生态修复成效的重要因素。利用叶面积指数(LAI)、净初级生产力(NPP)、归一化植被指数等多项植被指数卫星遥感数据,以陕西省作为研究区,... 生态修复在陆地生态系统保护中发挥着重要的作用,尤其是在水资源有限的干旱半干旱区域,降雨成为影响生态修复成效的重要因素。利用叶面积指数(LAI)、净初级生产力(NPP)、归一化植被指数等多项植被指数卫星遥感数据,以陕西省作为研究区,采用趋势分析、序列线性回归斜率(SeRGS,Sequential linear Regression Slopes)、偏相关分析等方法,从绿度-生产力时空动态、植被-降雨利用效率(RUE)和植被降雨敏感性(VRRy)开展植被-降雨关系研究,识别生态修复的关键区域。研究发现陕西省大部分区域植被LAI和NPP均呈显著增加趋势;降雨利用效率和植被-降雨敏感性大部分区域趋势特征较为稳定,RUE呈显著增加的区域占4.34%,而显著减少的区域为2.47%;VRR有6.68%的区域显著增加,显著减少的区域有7.51%。偏相关分析得出:LAI、NPP与年降雨、气温主要呈显著负相关关系,RUE与温度偏相关关系较弱,VRR与年降雨、年气温主要呈显著负相关关系。研究强调在大规模生态建设背景下研究植被动态和降雨关系的重要性,通过分析陕西省植被动态及可能原因,深入理解植被和降雨的相互关系,为干旱半干旱地区的生态恢复、水资源管理和可持续发展提供科学依据和决策支持。 展开更多

关键词 植被变绿 植被生产力 降雨利用效率 敏感性 陕西省

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黄土残塬小流域不同土地利用类型土壤水分特征

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作者 王丽平 赵炯昌 +3 位作者 朱洪盛 池金洺 王子涵 于洋 《浙江农林大学学报》 北大核心 2025年第4期784-792,共9页

【目的】植被恢复是黄土高原生态建设的主要举措,水分是该地区植被恢复的主要限制因子。开展不同土地利用类型水分动态研究,旨在为流域综合治理中的植被恢复提供科学依据,优化土地利用和水资源管理策略。【方法】在2023年生长季(5—9月)... 【目的】植被恢复是黄土高原生态建设的主要举措,水分是该地区植被恢复的主要限制因子。开展不同土地利用类型水分动态研究,旨在为流域综合治理中的植被恢复提供科学依据,优化土地利用和水资源管理策略。【方法】在2023年生长季(5—9月),以地处黄土残塬沟壑区的山西省吉县蔡家川流域5种典型土地利用类型:乔木林(刺槐Robinia pseudoacacia)、灌木林(黄刺玫Rosa xanthina)、草地(铁杆蒿Artemisia gmelinii)、果园(苹果Malus pumila)、农田(玉米Zea mays)为研究对象,对不同土层(0~10、10~20、20~40、40~60、60~80、80~100、100~120、120~140、140~160、160~180 cm)土壤水分进行系统的定位监测。基于野外实测数据,分析不同土地利用类型及土层深度对土壤水分的影响。使用最优分割法划分不同土地利用类型土壤水分垂直层次。【结果】生长季内不同土地利用类型土壤水分与降水变化趋势一致。各土地利用类型不同深度土壤水分差异显著(P<0.05)。不同土地利用类型土壤水分从高到低依次为农田(21.06%)、灌木林(17.88%)、草地(15.17%)、果园(15.02%)、乔木林(13.29%)。土壤水分垂直变化表现出一定的层次性。将各土地利用类型土层水分垂直层次划分为强变异层、中等变异层以及弱变异层。草地和乔木林地的垂直层次一致,强变异层为0~10 cm土层,中等变异层为10~100 cm土层,弱变异层为100~180 cm土层。灌木林强变异层以及中等变异层为0~140 cm土层,深度范围大于其他土地利用类型。果园强变异层以及中等变异层为0~80 cm土层,深度范围低于其他土地利用类型。农田土壤水分垂直变异不同于其他土地利用类型,100~180 cm土层变异性最强,中等变异层为0~20 cm土层,弱变异层为20~100 cm土层。【结论】土壤水分动态受降水、土地利用类型以及工程措施综合影响。在开展植被恢复时,应重点关注不同土地利用类型土壤水分的动态变化特征。 展开更多

关键词 土壤水分 土地利用类型 垂直分布 蔡家川流域

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不同滴灌带布设方式对苹果-大豆间作系统土壤化感物质与微生物的影响 被引量：1

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作者 王鑫 王若水 +5 位作者 陈梨 王莉莎 熊常 张萌 代厚帅 张彦勤 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2023年第6期305-314,324,共11页

为探究不同滴灌带布设方式对果农间作系统土壤酚酸类物质、酶活性和微生物分布特性影响,初步探明间作滴灌条件下,土壤酚酸类物质与土壤生物因子的相互关系。以晋西黄土区典型的苹果—大豆间作系统为研究对象,设置3种(L1、L2、L3)滴灌带... 为探究不同滴灌带布设方式对果农间作系统土壤酚酸类物质、酶活性和微生物分布特性影响,初步探明间作滴灌条件下,土壤酚酸类物质与土壤生物因子的相互关系。以晋西黄土区典型的苹果—大豆间作系统为研究对象,设置3种(L1、L2、L3)滴灌带间距,分析不同水分分布下土壤酚酸类物质、酶活性和微生物数量的空间分布变化,并在相关性基础上利用逐步回归模型,分析3个土壤因子之间的相互关系。结果表明:除苯甲酸和间苯三酚外,滴灌带间距对酚酸类物质分布影响显著(p<0.05),除过氧化氢酶外,滴灌带间距对酶活性、微生物数量分布有显著影响(p<0.05)。在垂直方向上,不同滴灌带布设方式使酚酸更多地分布在深层土壤,微生物数量和部分酶活性在L1、L2处理中随土层加深而先减后增;在水平方向上,不同滴灌带布设方式对土壤酚酸类物质、细菌和真菌分布影响与间作对照处理一致,随距树距离增加而增加。滴灌条件下,除对羟基苯甲酸外,酚酸类物质受脲酶、过氧化氢酶和放线菌的抑制作用显著,间作处理土壤酚酸总量较单作有所减少。L1处理土壤酶活性、微生物总量最高,L2处理土壤酚酸类物质累积量最低。其中L2处理在酚酸累积量最低的基础上,土壤酶活性也处于较高水平,因此,建议在果农间作系统中采用隔行大豆布设滴灌带模式,改善土壤微生态环境的同时可缓解化感物质的抑制作用。 展开更多

关键词 晋西黄土区 滴灌带布设 土壤酚酸 土壤酶活性 果农间作

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东北黑土区不同坡长条件下融雪侵蚀中的水沙迁移过程

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作者 宋子豪 韩玉国 王晓学 《水土保持学报》 北大核心 2025年第3期34-40,共7页

[目的]为研究东北黑土区横垄坡耕地的融雪侵蚀特征及其影响因素,通过选择黑龙江省牡丹江市麻花沟小流域内相同坡度不同坡长坡耕地进行融雪过程观测,探讨不同坡长径流小区融雪侵蚀特征及变化规律。[方法]在春季融雪期间,研究3种坡长(5、2... [目的]为研究东北黑土区横垄坡耕地的融雪侵蚀特征及其影响因素,通过选择黑龙江省牡丹江市麻花沟小流域内相同坡度不同坡长坡耕地进行融雪过程观测,探讨不同坡长径流小区融雪侵蚀特征及变化规律。[方法]在春季融雪期间,研究3种坡长(5、20、100 m)横垄坡耕地的融雪侵蚀过程,分析融雪期间雪深、径流率、含沙量,以及径流总量和泥沙量的变化过程。[结果]1)积雪深度在融雪期间呈现明显的下降趋势,在融雪中期下降较快,在融雪初期与融雪末期下降相对缓慢,5、20、100 m坡长完全融化时间分别为5、6、6 d。2)融雪过程中,100 m坡长每日在9:30左右开始产流,17:30左右停止产流;5、20 m坡长产流时间较晚1 h左右,产流结束时间提前1 h左右。5、20、100 m坡长累计产流时间分别为5、6、7 d。各坡长径流率和含沙量呈先增大后减小的趋势,径流率和含沙量随着坡长的增加而增加,且含沙量峰值相对于径流率滞后约0~2.0 h。3)在融雪过程中,日径流总量和泥沙量大小为100 m>20 m>5 m,各小区径流总量和泥沙量变化呈先增大后减小的趋势。[结论]在融雪过程中,不同坡长条件下积雪深度、产流产沙过程变化规律相似。产流时间、坡面径流率、含沙量、径流总量和泥沙量均随着坡长的增加而增加。对不同坡长条件下横垄坡耕地融雪侵蚀过程的研究,可为东北黑土区坡耕地水土流失的治理提供一定的理论依据。 展开更多

关键词 融雪过程 产流时间 融雪速率 泥沙量 东北黑土区

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冻融循环对不同砾石含量土壤团聚体稳定性和可蚀性的影响

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作者 陈仕媛 马岚 +1 位作者 杨浩宇 隋晶心 《生态学报》 北大核心 2025年第14期6719-6729,共11页

冻融和水力复合作用是西南高山峡谷主要侵蚀机制,且部分地区砾石含较高,给生态恢复带来挑战。设计0%、20%和40%砾石含量土壤的室内模拟冻融试验,探讨砾石和冻融共同作用对土壤团聚体稳定性和分离能力的影响。结果表明:团聚体稳定性随冻... 冻融和水力复合作用是西南高山峡谷主要侵蚀机制,且部分地区砾石含较高,给生态恢复带来挑战。设计0%、20%和40%砾石含量土壤的室内模拟冻融试验,探讨砾石和冻融共同作用对土壤团聚体稳定性和分离能力的影响。结果表明:团聚体稳定性随冻融次数变化存在较大差异,冻融循环7次内,稳定性达峰值,15次之后趋于稳定,砾石含量越高团聚体稳定性越低(P<0.05)。冻融作用下的土壤分离能力与坡度和流量呈正相关,与未冻融土壤相比增大40%—50%,但增量小于未冻融土壤;未冻融的0%砾石含量土壤分离能力均值比20%和40%砾石高1.13倍、1.42倍,而比冻融条件下高1.14倍、1.44倍。经历冻融的土壤可蚀性(K_(i)基于几何平均直径模型,K_(r)基于WEPP模型)大于未冻融,在小流量冲刷下,不同砾石含量K_(i)和K_(r)有较高相似度,二者差值均在±(0.01—0.03)之间,但这种相似度随流量增大而降低(差值0.21—0.49)。可见在流量较小情况下,这两种模型都可以预测冻融作用下的含砾土壤的可蚀性,而在较大流量下,它们的相关性会减弱。研究发现为西南高山峡谷区冻融带土壤侵蚀预测模型提供了科学依据。 展开更多

关键词 冻融循环 砾石含量 团聚体 土壤分离能力 可蚀性因子

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不同水热调控方式对苹果-大豆间作系统土壤温度和根系分布的影响 被引量：2

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作者 罗成威 王若水 +5 位作者 王莉莎 熊常 王鑫 代厚帅 万倩 肖婉 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2023年第2期217-226,共10页

为探究适于黄土区果农间作系统的水热调控方式,选取该区典型的苹果—大豆间作系统为对象,分析不同水热调控方式对间作系统耗水量、土壤温度及根系分布的影响。试验设置3个灌水量上限:田间持水量的50%(W1),65%(W2)和80%(W3);2个覆膜时间... 为探究适于黄土区果农间作系统的水热调控方式,选取该区典型的苹果—大豆间作系统为对象,分析不同水热调控方式对间作系统耗水量、土壤温度及根系分布的影响。试验设置3个灌水量上限:田间持水量的50%(W1),65%(W2)和80%(W3);2个覆膜时间:大豆播种至结荚期(M1)和全生育期覆膜(M2)。结果表明:灌水处理的耗水量与灌水量呈正相关,其耗水量较对照提高1.02%~79.11%。土壤温度在分枝和结荚期随土层深度的增加先增后减,最大值出现在15 cm,而在鼓粒期却呈减小趋势。覆膜在生长前期可增温1.13~3.09℃,而在后期降温0.05~2.36℃。间作系统中作物根系在竖直和水平方向上主要分布范围为0—80 cm深度和距树行0.3~1.8 m。土壤有效积温和根系竞争强度总体上随灌水量的增加先增后减,最大值出现在W2;同时,M1组根系竞争强度较M2提高12.69%。相关分析表明,土壤水分与根系呈极显著负相关性。中等水平的灌水结合播种至结荚期覆膜能最大程度地提升作物根系密度,改善土壤物理性质。建议在幼龄果树间作大豆系统中采用半生育期覆膜(M1)结合田间持水量的65%作为灌水上限(W2)。 展开更多

关键词 农林复合 覆膜时间 滴灌 种间竞争 晋西黄土区

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不同生态恢复模式对黄土残塬沟壑区深层土壤有机碳的影响 被引量：26

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作者 黄艳章 信忠保 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期778-788,共11页

黄土高原退耕还林近20年来,大量生态恢复工程的实施,势必对土壤碳库产生影响。为评估生态恢复的土壤碳汇效益,本研究以黄土残塬沟壑区天然次生林、人工生态林和人工经济林等3种生态恢复模式为对象,研究其4 m土壤有机碳(SOC)储量。结果表... 黄土高原退耕还林近20年来,大量生态恢复工程的实施,势必对土壤碳库产生影响。为评估生态恢复的土壤碳汇效益,本研究以黄土残塬沟壑区天然次生林、人工生态林和人工经济林等3种生态恢复模式为对象,研究其4 m土壤有机碳(SOC)储量。结果表明:(1)三种生态恢复模式具有明显的碳汇效益。天然次生林4 m SOC储量为(166.40±42.90) t/hm^2比坡中农地((58.73±4.73) t/hm^2显著增加了183.33%;人工生态林和人工经济林分别为(111.32±13.30) t/hm^2、(104.60±7.10) t/hm^2比坡中农地高89.54%、78.11%;(2)0-60 cm SOC含量随深度的增加显著降低(P<0.05),由表层的(11.03±7.51) g/kg减少到(2.40±0.93) g/kg,降幅达78.22%,表现出明显的表聚性;60-400 cm SOC含量变化较为稳定,含量较低为(1.81±0.88) g/kg;(3)三种恢复模式深层(1-4 m)SOC储量与坡中农地相比分别提高109.43%、76.43%、65.06%;深层SOC储量天然次生林((77.81±8.40) t/hm^2)、人工生态林((65.55±7.71) t/hm^2)、人工经济林((61.32±3.16) t/hm^2)分别占4 m剖面有机碳储量的46.76%、58.89%、58.62%。结果表明天然次生林和人工混交林是黄土高原残塬沟壑区良好的生态恢复模式,且深层SOC在土壤碳库中不可忽视。 展开更多

关键词 黄土高原 深层土壤 有机碳 生态恢复 植被类型

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滴灌水肥调控对苹果-大豆间作系统光合特性和水分利用的影响 被引量：7

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作者 李超楠 王若水 +3 位作者 周宣 郑成浩 刘文治 李永红 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2020年第3期299-310,共12页

为探究适于晋西黄土区果农间作系统滴灌水肥一体化管理制度,以典型的苹果-大豆间作系统为研究对象,设置灌水和施肥两因素,分析不同水肥调控措施对土壤含水量分布、苹果和大豆光合生理特征、大豆生长和产量以及间作系统水分利用等指标的... 为探究适于晋西黄土区果农间作系统滴灌水肥一体化管理制度,以典型的苹果-大豆间作系统为研究对象,设置灌水和施肥两因素,分析不同水肥调控措施对土壤含水量分布、苹果和大豆光合生理特征、大豆生长和产量以及间作系统水分利用等指标的影响。试验在大豆4个关键需水期进行灌水,肥料随灌溉水施入,每次设置不同灌水上限和施肥水平,4个灌水量上限水平分别为:田间持水量(Fc)的60%(W1),70%(W2),80%(W3)和90%(W4),3个施氮水平:纯N 59.40 kg/hm^2(F1),92.00 kg/hm^2(F2),124.32 kg/hm^2(F3),对照处理(CK)整个生育期不灌水不施肥,仅在播种前施入基肥。结果表明:各水肥处理土壤含水量在水平和垂直方向上具有显著差异,灌水量对土壤含水量的影响程度高于施肥量和水肥交互作用。苹果和大豆的净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)的日变化特征相似,均为单峰型曲线,最大值均为W3F2处理。各处理大豆株高、茎粗和叶面积指数(LAI)分别较对照组提高了1.3%~32.3%,2.8%~33.9%和3.4%~125.9%,其中最大值均出现在W3F2处理,该处理大豆产量和间作系统水分利用效率(WUE)也最优,较其他处理分别提高了10.9%~99.3%和8.0%~70.0%。在播种至出苗期、幼苗期至分枝期、开花结荚期和鼓粒期可以设置80%Fc的灌水上限,同时在大豆幼苗期至分枝期、结荚期和鼓粒期分别施加92.00 kg/hm^2的氮肥,该水肥管理方式使苹果—大豆间作系统获得较高的作物产量及水分利用效率,可为该地区间作系统滴灌水肥一体化管理提供参考。 展开更多

关键词 果农间作 滴灌 晋西黄土区 光合 水分利用效率

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不同地表粗糙度坡面流水力学特性试验研究 被引量：3

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作者 张旖璇 马岚 +4 位作者 薛梦华 孙旭 王福星 李浩玉 宋天翼 《陕西师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1-10,共10页

为进一步探明坡面流水力学特性,通过室内定床放水冲刷试验,研究了不同流量和坡度下不同粗糙度(0.2~0.6 mm、0.6~1 mm、1~1.4 mm、1.4~2 mm、2~3 mm粒径和光滑对照组)下垫面的坡面流水力学特性。结果表明:下垫面粗糙度的增加减缓了坡面... 为进一步探明坡面流水力学特性,通过室内定床放水冲刷试验,研究了不同流量和坡度下不同粗糙度(0.2~0.6 mm、0.6~1 mm、1~1.4 mm、1.4~2 mm、2~3 mm粒径和光滑对照组)下垫面的坡面流水力学特性。结果表明:下垫面粗糙度的增加减缓了坡面流流速,增大了水深,且流速和水深均与流量、坡度和粗糙度因子呈良好幂函数关系;雷诺数在对照组达最大值,粗糙度的增加使流型趋于缓流;阻力系数随粗糙度呈正势变化,其与流量、坡度、粗糙度因子的幂函数回归关系较好;计算径流剪应力与实测径流剪应力在对照组下垫面的关系良好,粗糙度增加对实测径流剪应力的增加有一定影响。研究成果对深入认识土壤侵蚀机理和坡面侵蚀防治具有重要意义。 展开更多

关键词 坡面流 粗糙度 水力学参数 径流剪应力

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黄土丘陵区第三副区人工牧草SCS-CN值率定研究

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作者 邹伟婷 信忠保 +2 位作者 秦瑞杰 张满良 刘晓 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2022年第5期233-239,共7页

径流曲线数法(SCS-CN模型)是估算地表径流的常用方法,可以快速评估不同地表覆盖对降水径流关系的影响。为探讨径流曲线数法在黄土高原地区人工牧草措施下的适用性,提高植被恢复对黄土高原水资源影响的理解,为黄土高原人工牧草地表径流... 径流曲线数法(SCS-CN模型)是估算地表径流的常用方法,可以快速评估不同地表覆盖对降水径流关系的影响。为探讨径流曲线数法在黄土高原地区人工牧草措施下的适用性,提高植被恢复对黄土高原水资源影响的理解,为黄土高原人工牧草地表径流估算提供理论参考,选取黄河水利委员会天水水土保持科学试验站罗玉沟试验场7个径流小区中73场降雨径流事件资料,采用步长法对黄土高原人工牧草标准SCS-CN模型的径流曲线数(CN)和初损率(λ)进行优化率定。结果表明:(1)人工牧草最优λ值为0.15,而对照农田为0.18;(2)不同种类牧草CN值差异不显著,约为79,对照农田CN值为81,表明美国土壤保持局推荐的CN值对黄土高原人工牧草径流计算具有适用性,但λ值需根据实际情况进行优化率定;(3)根据前期土壤湿度情况修正S值,模拟效果较为理想,修正后的SCS-CN模型适用于黄土高原半干旱人工牧草地区。 展开更多

关键词 黄土高原 SCS-CN 人工牧草 径流

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1986-2018年黄土丘陵区典型小流域不同水文年水沙变化 被引量：6

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作者 刘春月 信忠保 +2 位作者 秦瑞杰 张满良 刘晓 《水土保持研究》 CSCD 北大核心 2024年第1期126-135,共10页

[目的]探讨黄土丘陵区罗玉沟典型小流域水沙变化趋势以及不同水文年径流输沙对水土流失治理的响应差异,量化降水和人类活动对流域水沙影响的相对贡献,以期为黄土丘陵第三副区流域水土流失治理和水资源管理提供参考。[方法]基于罗玉沟流... [目的]探讨黄土丘陵区罗玉沟典型小流域水沙变化趋势以及不同水文年径流输沙对水土流失治理的响应差异,量化降水和人类活动对流域水沙影响的相对贡献,以期为黄土丘陵第三副区流域水土流失治理和水资源管理提供参考。[方法]基于罗玉沟流域1986—2018年的降雨、径流、输沙等数据,采用Mann-Kendall检验法、累积距平法及双累积曲线法分析流域水沙变化趋势及驱动因素。[结果]1986—2018年罗玉沟流域河流由常流河转变为季节性河流,干河日数显著上升(p<0.01),2000年以来干河日数多在300 d以上;同期,罗玉沟流域径流输沙显著下降(p<0.05),与基准期1986—1993年相比,1994—2007年减水减沙率分别为61.9%,44.3%,2008—2018年径流输沙分别减少67.5%,76.4%;在2008—2018年平水年和枯水年间罗玉沟流域输沙模数分别为(1 080.0±107.5) t/km^(2),(167.8±111.4) t/km^(2),而在暴雨频发丰水年,输沙模数仍接近4 000 t/km^(2);流域产流产沙能力降低,水沙关系发生改变,相同径流条件下输沙量减少,即流域径流含沙量水平降低,开始变清;相比降雨变化而言,人类活动是流域水沙变化的主导因素,1994—2007年人类活动对减水减沙的贡献率分别为83.3%和79.5%,而2008—2018年人类活动的贡献率分别为91.8%,94.4%,表明流域水沙变化受人类活动影响越来越大,其中,坡改梯及退耕还林还草工程是主要影响因素。[结论]因沟道治理工程建设不足,罗玉沟流域在丰水年因沟道重力侵蚀导致流域输沙仍然剧烈,因此,需要加强沟道治理进一步减少流域水土流失。 展开更多

关键词 黄土高原 水沙变化 丰水年 水土保持措施 趋势分析 归因分析

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晋西黄土区典型林分凋落物-土壤养分对降雨再分配变化的响应 被引量：5

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作者 龚世豪 查同刚 +3 位作者 张晓霞 张恒硕 高连炜 于洋 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第17期7748-7759,共12页

降雨是影响黄土高原地区植被生长的主要限制因子,但植被群落结构间存在的差异使其对凋落物和土壤养分的影响存在较大的不确定性。以黄土区油松人工纯林、刺槐人工纯林、油松-刺槐人工混交林、山杨-辽东栎天然次生林为对象,研究了林冠对... 降雨是影响黄土高原地区植被生长的主要限制因子,但植被群落结构间存在的差异使其对凋落物和土壤养分的影响存在较大的不确定性。以黄土区油松人工纯林、刺槐人工纯林、油松-刺槐人工混交林、山杨-辽东栎天然次生林为对象,研究了林冠对降雨的再分配特征、凋落物储量、土壤有机碳(SOC)、总氮(STN)、总磷(STP)含量随林型的变化,分析了不同降雨分配特征对凋落物、土壤养分的影响。结果表明:(1)4种林分类型间降雨再分配特征具有一定差异性,油松林、刺槐林、油松刺槐林、次生林累计穿透雨率分别为86.43%、85.37%、71.68%、64.77%,树干径流率为1.0%、1.6%、1.3%、3.2%,树冠截流率为12.48%、13.01%、27.00%、31.93%。(2)不同林分类型SOC、STN、STP以及凋落物养分释放效率表现出显著差异性,天然次生林养分含量整体上高于人工林。(3)4种林分类型中,刺槐林的土壤C∶N最低,其它3种林分的土壤C∶N无显著差异;天然次生林的土壤N∶P和C∶P最高,油松林和刺槐林的土壤N∶P无显著差异。(4)穿透雨和林冠截流的变化能够影响土壤N、P组分和凋落物C、N、P元素释放率,但对土壤C组分影响较小。综上所述,黄土高原地区植被恢复过程中,降雨能够提高土壤养分含量,促进凋落物养分归还。天然次生林对改变降雨分配特征和土壤养分特征的潜力更大,自然恢复更有利于土壤养分积累。 展开更多

关键词 降雨再分配 土壤养分 养分释放 林分类型

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