侵蚀和干旱逆境下黄土高原水土资源时空过程及其调控

序

前言

第1章黄土高原土壤矿物质组成及其分布特点1

1.1黄土高原南缘武功全新世黄土-古土壤土壤黏土矿物组成及分布1

1.2黏土矿物风化转化及其环境指示意义5

1.2.1伊利石的风化特征6

1.2.2全新世矿物风化的时序特征7

1.2.3时空变迁的矿物学证据10

1.3氧化铁化学形态及分布特征12

1.4黄土高原无机碳14

1.4.1黄土高原土壤无机碳储量与密度分布15

1.4.2黄土丘陵区无机碳分布的影响因素25

参考文献36

第2章黄土高原典型生态区植被恢复与土壤质量演变42

2.1云雾山草地自然恢复的土壤环境效应42

2.1.1草地自然恢复对土壤物理性质的影响44

2.1.2草地自然恢复对土壤化学性质的影响46

2.1.3草地自然恢复对土壤微生物学性质的影响47

2.1.4云雾山典型草原生态系统价值评估49

2.2上黄综合治理小流域不同恢复模式下土壤质量的变化50

2.2.1不同植被恢复模式下土地利用格局的动态变化51

2.2.2不同植被恢复措施对土壤物理性质的影响52

2.2.3植被恢复对土壤化学性质的影响56

2.2.4植被恢复对土壤微生物的影响59

2.3延河流域植被恢复对土壤质量的影响63

2.3.1植被恢复对团聚体的影响63

2.3.2不同植被类型对土壤化学性质的影响64

2.3.3不同植被类型对土壤微生物量的影响65

参考文献71

第3章黄土高原农林草地土壤碳库构成与变化特征74

3.1生态系统中土壤有机碳循环及有机碳库构成75

3.1.1土壤有机碳与土壤性质的关系75

3.1.2土壤有机碳循环76

3.1.3土壤对有机碳的固定作用及其影响因素77

3.1.4土壤有机碳库的主要构成组分及土壤中有机碳的分布特征81

3.2黄土区农田土壤碳库演变及其驱动因素87

3.2.1黄土区不同区域农田土壤有机碳的含量88

3.2.2黄土区不同区域农田土壤有机碳的累积与固定特征91

3.2.3黄土区农田土壤碳库演变的驱动因素分析93

3.3黄土丘陵区林地土壤有机碳的累积与变化94

3.3.1人工柠条林地土壤有机碳的变化95

3.3.2人工柠条林地土壤有机碳的固定量与储量96

3.3.3不同类型林地土壤有机碳的变化97

3.3.4不同类型林地土壤有机碳的固定量与储量99

3.4黄土丘陵沟壑区草地土壤有机碳的累积与变化101

3.4.1不同种类草地土壤有机碳的含量变化和垂直分布特征102

3.4.2不同恢复年限草地土壤活性有机碳103

3.4.3不同恢复年限草地土壤微生物量碳与有机碳的关系104

3.4.4恢复草地土壤有机碳的固定与累积105

3.5黄土坡面土壤有机质迁移过程及流域有机碳输移通量107

3.5.1不同坡面特征条件下土壤和流失泥沙中有机质含量的比较107

3.5.2坡面土壤有机质流失强度与坡长的关系108

3.5.3坡面土壤有机质流失强度与坡度的关系110

3.5.4流域泥沙有机碳输移通量及其与降雨的关系111

3.6黄土丘陵沟壑区小流域土壤有机碳空间分布及其影响因素113

3.6.1小流域剖面土壤有机碳含量空间分布特征113

3.6.2地形和土地利用对小流域土壤有机碳含量变化的影响116

3.6.3深层有机碳含量对小流域土壤有机碳储量的贡献120

3.6.4坡向与坡位对小流域梯田土壤有机碳变化的影响121

参考文献124

第4章黄土高原不同土地利用类型土壤微生物组成与碳氮循环135

4.1黄土高原土壤微生物组成135

4.2根瘤菌和菌根真菌的分布及其在环境修复和植物抗逆中的作用136

4.2.1黄土高原地区根瘤菌的多样性及其环境修复潜力137

4.2.2黄土高原地区菌根真菌的分布及其在植物抗逆中的作用139

4.3黄土高原土地利用类型对土壤有机碳和土壤微生物的影响140

4.3.1土壤有机碳的作用140

4.3.2黄土高原施肥和土地利用类型对土壤有机碳的影响140

4.3.3黄土高原不同土地利用类型土壤微生物的差异142

4.3.4黄土高原农田和果园覆盖对土壤微生物的影响144

4.4黄土高原农田施肥对氮循环微生物的影响及其与土壤氮循环之间的联系146

4.4.1黄土高原农田施肥对土壤氮循环过程的影响146

4.4.2黄土高原农田施肥对土壤氮循环微生物的影响147

4.4.3黄土高原土壤氮循环微生物与氮循环过程之间的联系148

参考文献149

第5章黄土高原水蚀风蚀交错区土壤水转化过程与调控156

5.1土地利用对坡地水循环的影响156

5.1.1研究区概况与方法157

5.1.2三种植被措施下剖面土壤水分季节变化158

5.1.3三种植被措施下径流量及水分利用效率160

5.1.4丰水年土壤水分恢复161

5.2典型植被耗水过程164

5.2.1试验材料与方法165

5.2.2植物生长季0~260cm土层储水量167

5.2.3不同土地利用方式下土壤水分消耗与补给深度168

5.2.4土壤水分消耗与补充特征分类172

5.3地表覆盖对人工草地水分利用的影响172

5.3.1试验材料与方法172

5.3.2不同覆盖处理下浅层土壤温度与水分变化174

5.3.3不同覆盖处理下土壤剖面水分的变化176

5.3.4不同覆盖处理苜蓿产量及水分利用效率比较177

5.4柳树耗水特征与影响因素177

5.4.1研究地区及方法178

5.4.2不同土壤质地下柳树树干液流变化规律差异180

5.4.3柳树树干液流对大气干旱和土壤干旱的响应181

5.4.4不同土壤质地柳树树干液流量的差异182

参考文献186

第6章非均质土壤坡面水土过程研究189

6.1非均质土壤水土过程研究现状189

6.1.1土壤水分运动190

6.1.2坡面产流过程191

6.1.3土壤水分配和转化192

6.2非均质土壤坡面入渗193

6.2.1试验条件及方法193

6.2.2产流前入渗量194

6.2.3坡面降雨入渗过程195

6.3非均质土壤坡面产流198

6.3.1坡面径流水力学参数计算方法198

6.3.2坡面径流水动力学参数199

6.3.3坡面径流流速变化200

6.3.4坡面径流量变化201

6.4非均质土壤坡面产沙202

6.4.1雨强对坡面总产沙的影响202

6.4.2坡面产沙过程203

6.4.3含沙率与产沙量的关系204

6.5非均质土壤水土过程参数及模拟206

6.5.1非均质土壤饱和导水率206

6.5.2非均质土壤水分入渗过程模拟209

参考文献219

第7章生物炭添加对黄土高原土壤水分的影响223

7.1生物炭对土壤导水性能的影响224

7.1.1生物炭对土壤饱和导水率的影响224

7.1.2生物炭对土壤入渗性能的影响226

7.2生物炭对土壤持水特征的影响232

7.2.1生物炭对土壤水分特征曲线的影响232

7.2.2生物炭对土壤田间持水量的影响235

7.3生物炭对土壤水分蒸发过程的影响239

7.3.1土壤累积蒸发量变化239

7.3.2土壤日蒸发量变化243

7.3.3土壤含水量比较246

7.3.4蒸发失水比246

参考文献250

第8章黄土高原地区生物结皮土壤水文效应252

8.1黄土高原生物结皮的形成?演替及分布253

8.1.1黄土高原生物结皮的形成及演替253

8.1.2黄土高原生物结皮的类型和分布254

8.2生物结皮对土壤理化属性的影响255

8.2.1生物结皮对土壤有机质含量的影响255

8.2.2生物结皮对土壤物理属性的影响256

8.2.3生物结皮土壤的持水性和斥水性259

8.2.4生物结皮土壤糙度及其影响因子261

8.3生物结皮对土壤水分入渗及再分布的影响263

8.3.1生物结皮对土壤水分渗透性的影响263

8.3.2测定方法对生物结皮水文效应的影响266

8.3.3生物结皮对水分入渗参数的影响268

8.3.4生物结皮对土壤水分再分布的影响269

8.4生物结皮对土壤水蒸发的影响270

8.4.1生物结皮对土壤水分蒸发过程及蒸发量的影响270

8.4.2生物结皮对土壤水蒸发参数的影响271

8.4.3生物结皮土壤水分蒸发的影响因素272

8.5生物结皮对坡面产汇流的影响273

8.5.1不同类型生物结皮对坡面产流的影响273

8.5.2不同类型生物结皮对坡面产流参数的影响275

8.6生物结皮对土壤储水量的影响277

参考文献279

第9章黄土高原土壤水分有效性研究284

9.1土壤水分有效性动态曲线285

9.1.1土壤有效含水量285

9.1.2土壤水分有效性分级286

9.1.3土壤水分有效性动态曲线287

9.2土壤水分有效性评价指标与影响因素288

9.2.1土壤水分有效性评价指标288

9.2.2土壤水分有效性的影响因素291

9.3三种典型黄土的水分有效性294

9.3.1三种典型黄土的水分物理性质294

9.3.2三种典型黄土水分对冬小麦有效性296

9.3.3三种典型黄土水分对玉米的有效性305

9.3.4三种典型黄土水分对刺槐的有效性312

9.4三种典型黄土水分有效性综合评价319

9.4.1Hydrus-1D模型介绍320

9.4.2模型运行参数321

9.4.3土壤水分有效性影响因素综合评价322

9.4.4土壤?气象和植物覆盖的差异对临界水分阈值的影响323

参考文献329

第10章高塬沟壑区水循环过程及其对环境变化的响应336

10.1降水和潜在蒸散特征及其对全球变暖的响应336

10.1.1气候变化预测方法337

10.1.2降水与潜在蒸散的时空特性341

10.1.3降水和潜在蒸散的未来变化趋势预测344

10.2地表径流对人类活动和气候变化的响应347

10.2.1环境变化水文效应347

10.2.2当前人类活动和气候变化对地表径流的影响348

10.2.3未来气候变化的水文效应351

10.2.4径流对未来气候变化的响应352

10.3土壤水分及其与土地利用变化的关系356

10.3.1不同利用方式下土壤水分特征356

10.3.2不同利用方式下的土壤干层状况363

10.3.3不同利用方式下的蒸散分析364

10.4黄土塬区地下水补给机制分析367

10.4.1黄土塬区地下水补给机制问题367

10.4.2长武塬区地下水补给机制分析368

参考文献371

第11章黄土高原水土资源时空过程与有效利用377

11.1侵蚀与干旱条件下黄土高原水土资源时空过程特征377

11.1.1黄土高原侵蚀与干旱共存的自然背景377

11.1.2土壤水分运动?地表蒸散及循环特征378

11.1.3农林草地土壤养分与碳循环机制及过程383

11.2黄土高原农业生产和生态建设对区域水土环境的影响386

11.2.1农业生产?生态建设与区域水土环境386

11.2.2农业生产对区域水土环境的影响388

11.2.3生态建设对区域水土环境的影响389

11.3水土资源保持与有效利用的调控机制及措施394

11.3.1水土资源保持与有效利用的调控机制394

11.3.2水土资源调控与承载力398

11.3.3水土资源保持与有效利用的技术措施404

参考文献406

《侵蚀和干旱逆境下黄土高原水土资源时空过程及其调控》在土壤侵蚀防治与旱地农业发展的交叉领域，就黄土高原水土资源时空过程及其调控进行了研究，由理论创新带动技术开发，为区域水土保持、农业生产与社会经济发展服务。 《侵蚀和干旱逆境下黄土高原水土资源时空过程及其调控》首先阐述了黄土高原土壤物质组成、土壤质量演变、土壤碳库以及土壤微生物等的影响因素及驱动机制，随后就水蚀风蚀交错区、非均质土壤、生物炭添加、退耕地生物结皮等条件下的土壤水文过程及特征进行了分析，进而就土壤水分有效性、高塬沟壑区水循环过程及其对环境变化的响应做了深入地探讨，最后从综合的角度就侵蚀与干旱条件下黄土高原水土资源时空过程与有效利用研究进行了论述。