岩溶区峰丛洼地植被指数的克里格分析

为了全面掌握岩溶区峰丛洼地植被指数(NDVI)的空间分布状况,解决岩溶区峰丛洼地遥感影像山体阴影区域NDVI信息"缺失"的问题,对广西平果县果化生态重建示范区内的典型峰丛洼地非阴影区域NDVI进行了提取.利用地统计学的方法对NDVI的空间结构特征进行了分析,并对山体阴影区的NDVI进行了预测与验证.结果表明,研究区域NDVI主要受到内在因子的作用,具有强烈的空间自相关性,自相关距离为300 m;Kriging插值结果表明,研究区域NDVI的均值为0.196,在空间分布上表现为条带状和斑块状分布,NDVI高值区域主要分布在峰丛坡度>25°的山体区域,低值区域主要分布在峰丛坡度<25°的山脚和洼地等区域;Kriging插值验证结果表明,研究区域NDVI具有非常高的预测精度,能很好地估计山体阴影区NDVI,为岩溶区生态环境监控、石漠化评估提供了新的思路与方法.     

典型岩溶断陷盆地耕地承载状况时空分布特征

西南岩溶地区生态系统脆弱,人地矛盾尤其突出。为研究云南小江流域耕地生态承载状况,以2008、2011、2014、2017年统计数据为基础,应用生态足迹法和GIS技术在修正耕地产量因子的基础上从地貌分区对小江流域耕地4个节点的生态承载状况进行时空动态分析。研究结果表明:小江流域耕地生态足迹增长迅速,其中沉积平坝区、峰丛洼地区和台地槽谷区增长较快;耕地生态承载力先减后增,整体变化幅度较小;流域内除了岩溶河谷区北端耕地生态盈余以外,其余地区皆为生态赤字,对耕地的过度消耗利用,导致耕地处于高负荷状态,很不利于耕地的可持续利用,自2014年开始赤字状况有所好转。整体来看,岩溶中山区和河谷区赤字状况要优于沉积平坝区、峰丛洼地区和台地槽谷区。     

近17年广西平果县植被覆盖度变化分析

以MOD13Q1-NDVI为数据源,计算和分析平果县2000年和2016年植被演变和空间变化特征,并通过叠加平果县岩性图比较岩溶区和非岩溶区的差异。结果表明:(1)平果县平均植被覆盖度72.49%,年均增长0.8%,以中高和高覆盖度为主,生态恢复和环境治理工程取得显著成效;(2)从2000年至2016年岩溶区和非岩溶平均植被覆盖度分别提高了9.93%和18.22%,地质背景对植被生长影响显著;(3)植被覆盖度重度增长、中度增长和轻度增长区域面积占全县71%,植被覆盖度减少较明显的区域主要是马头镇、新安镇等相对发展开发的地区。     

岩溶脆弱环境下贵阳盆地土壤和植被的保护

从贵阳市岩溶脆弱环境下的气候条件、地形地貌、地层岩性、水文地质条件等方面,调查分析母岩与土壤及植被的关系,讨论各种因素对植被生长及环境保护的影响,提出了岩溶脆弱环境下不同土层中适宜生长的植被类型及相应保护措施,有利于贵阳市区的生态环境保护和可持续发展。     

受地质条件制约的中国西南岩溶生态系统

岩溶生态系统是受岩溶环境制约的生态系统。中国西南岩溶石山区岩溶发育的地质历史背景,决定其碳酸盐岩主要分布于NE向的构造隆起带上。碳酸盐岩出露面积占土地面积比例≥30%的岩溶县有292个。岩溶生态环境的特殊性和脆弱性主要表现在:(1)西南岩溶生态系统中水、土资源的短缺且不协调。水资源以地下水资源为主,且难开发;土壤资源零星分散,土层薄,易流失;(2)现存广西区植被覆盖特征显示,岩溶石山区森林覆盖率明显低于非岩溶区,同时也暗示着岩溶石山区植被的恢复、演化慢于非岩溶区植被;(3)贵州石漠化分布特征表明岩性对岩溶生态环境的制约;(4)脆弱的岩溶生态环境制约着生态系统的人口承载力。贵州省是西南碳酸盐岩集中分布区的中心,其人均国民生产总值则远比邻省的低。广西、湖南、湖北、重庆碳酸盐岩的分布具有明显的地块性,其岩溶县的人口密度仅分别为非岩溶县的85.05%、83.03%、46.78%、54.43%,岩溶县的人均国民生产总值、农民人均纯收入也不及非岩溶县。根据岩溶生态系统结构特征,在西南岩溶生态重建过程中应关注地表植被覆盖率对表层岩溶带水循环的影响、关注土地利用对地下水的影响、关注岩溶地球化学对特色经济植物可持续发展的影响。     

不同地质背景下岩溶生态系统的自然特征差异--以茂兰和花江为例

自然特征是典型岩溶生态系统研究与评价的基础。西南岩溶山区,由于气候、地形、地质构造、岩溶作用、土壤等条件的不同,各圈层发生着地质地貌组合→水文土壤组合→植被和小生境组合结构的作用过程,不同组合结构的岩溶生态系统具有特殊的功能和圈层的耦合作用,其本底稳定性与脆弱性各异,从而形成了不同区域岩溶生态系统及生境类型的多样性。对茂兰岩溶森林区和花江峡谷区两种典型岩溶生态系统———岩溶原生森林系统与石漠化系统的自然特征对比研究表明,两者的差异集中体现在地质构造、地貌演化、岩溶形态、水文结构、土壤侵蚀、植被群落、水文生态效应与生境多样性等方面,其中地质构造、地貌演化、岩溶形态、可开发利用的水资源、植被群落是两种系统存在显著差异的关键因素。因此,有必要探讨不同岩溶地貌单元、不同碳酸盐岩类型区的岩溶生态系统基本生态过程的共性和差异,探索地质环境与生态环境的内在联系和耦合关系,分析地质因素对生态环境的控制和影响程度,为岩溶受损生态环境单元的恢复重建提供理论依据。     

喀斯特岩溶、非岩溶区植被总初级生产力与土壤呼吸的空间差异及其环境因子分析

选取中国两个典型喀斯特石漠化生态系统(研究区Ⅰ广西盘阳河流域峰丛洼地石漠化区、研究区Ⅱ云南荞麦地流域中山山地石漠化区),通过遥感影像反演和广泛的野外验证,开展喀斯特生态系统植被总初级生产力(GPP)和土壤呼吸(Rs)的差异分析及其在地形地貌、海拔坡度、土地利用以及岩性等环境因子上的空间分异分析。结果表明:1)两个研究区雨季和非雨季的GPP均值均要大于Rs均值,峰丛洼地的GPP和Rs均值都要高于中山山地,但中山山地的Rs均值两级分异更为明显; 2) GPP与海拔总体上呈现显著的负相关关系(在平均海拔较低的研究区Ⅰ更为明显),GPP均值在坡度大于25°左右时随着坡度的增加而减少;两个研究区的Rs均随着海拔的升高先降后增,坡度小于40°时呈负相关; 3)不同土地覆盖类型GPP均值总体上呈现林地灌丛草地、耕地的规律,而Rs均值呈现出居住建设用地耕地草地灌丛林地的规律,常绿针叶林有着区域内最高的GPP值,城镇建设用地有着最高的Rs均值; 4)研究区雨季与非雨季的GPP、Rs均值均呈现岩溶区小于非岩溶区的特点(p0.001)。本研究可为西南喀斯特生态系统碳循环特征研究提供参考,为分析喀斯特区域碳汇特点和机制提供应用支撑,为区域制定侧重不同的生态策略提供思路和应用参考。     

阴山北麓草原生态功能区植被覆盖度遥感动态监测

为揭示植被覆盖度时空动态变化及其与气候因子的相关关系,以2011年国务院印发的《国家主体功能区规划》中划定的防风固沙类型的阴山北麓草原生态功能区为研究区域,以MODIS长时间序列的植被指数产品为数据源,采用像元二分法、一元线性趋势法以及相关分析法等,对阴山北麓草原生态功能区植被覆盖时空变化及其与气温和降水的关系进行分析.结果表明:阴山北麓草原生态功能区植被覆盖较差,其中以察哈尔右翼中旗的植被覆盖度为最高,数值在30%~60%之间;乌拉特后旗植被覆盖度为最低,处于2.31%~8.89%之间.2000-2010年研究区植被覆盖整体呈波动下降趋势,以低等级（0~20%）和较低等级（20%~40%）为主,两等级面积占90%以上;处于高等级（60%~80%）和较高等级（80%~100%）水平的区域面积总和仅占研究区总面积的0.62%.2000-2010年植被覆盖度由高等级向低等级的转化趋势明显,植被退化面积占研究区总面积的53.4%,植被改善面积仅占1.63%,基本不变的区域占44.97%.相关分析显示,研究区植被覆盖度与同期降水响应关系良好,大部分区域二者呈正相关;植被覆盖度与同期气温关系不明显,大部分区域二者呈负相关,说明降水是影响阴山北麓草原生态功能区植被覆盖度变化的主要自然因素.      

漓江流域典型岩溶生态系统的自然特征差异

对漓江流域两种典型岩溶生态系统---典型峰林平原与典型峰丛洼地的自然特征研究对比表明,两者的差异集中体现在岩溶形态(包括石峰与洞穴)、地势分布、水文网、土壤与植被、洪水灾害与系统输入输出功能等方面,其中岩溶形态、地势分布、可开发利用的水资源与土地资源是两种系统存在显著差异的关键因素。典型峰林平原地势平坦开阔,外源水来源丰富,地下水分布均匀,土层成因多、分布广,具有城市发展、人群集聚的良好基础条件,但洪水灾害、枯季缺水、地面塌陷是影响社会发展的自然环境问题;典型峰丛洼地山地多,地势高,缺乏外源水,地下水埋藏深,土地资源贫乏,导致生境条件恶劣,不适于人群集聚,自然村落发展条件处于明显劣势。     

株洲典型功能区土壤重金属污染及其生态风险

该研究采集株洲典型城市功能区工业区和农林综合利用区的农用土样,对土壤中Pb、Cd、Hg、As进行分析,采用内梅罗指数法和多指标生态评价法评价了土壤的污染状况和生态风险,结果表明:工业区周边农用土壤的污染程度显著高于农林综合利用区,不同功能区的污染特征极为相似,即:均以Cd和Hg为主要污染物,内梅罗指数评价为重度污染,As为轻度污染,且耕地的污染程度显著高于林地,工业区周边79%的耕地样点、71%的林地样点,农林综合利用区54%的耕地样点、43%的林地样点,内梅罗综合污染指数值大于6,复合污染严重,达强生态危害。含重金属废水灌溉以及Pb,Cd气型污染物的迁移沉降是土壤重金属富集的主要途径。文章就菜地和稻田土壤的生态危害,提出生态风险防范措施。     

丛枝菌根真菌及在石漠化治理中的应用探讨

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)是一类能与绝大部分植物的根系形成互惠共生体的微生物。近年来,以AMF主导的菌根共生系统已成为一种新型生物修复主体,它可以显著提高受损和退化生态系统修复重建的成功率、缩短修复周期,并保证修复效果的稳定性。石漠化是制约我国西南喀斯特地区可持续发展的重大生态环境问题。AMF独特的生理生态功能与石漠化地区生态恢复亟待克服的障碍之间有良好的对应关系,这表明AMF在石漠化治理中具有重要的潜在应用价值。本文在对AMF生理生态功能进行综述的基础上,探讨了AMF在石漠化治理中的可利用性和应用途径,旨在为从AMF这一全新角度系统探讨植物对喀斯特生境的适应对策以及为岩溶生态系统退化与恢复机理奠定基础,最终在实践上为我国西南地区的石漠化治理及生态经济可持续发展提供一条崭新有效的新途径。     

普定喀斯特石漠化地区森林植被恢复示范研究

在中国西南喀斯特地区,由于石漠化发生与扩展,生态环境恶化。为了更好地恢复森林植被,改善生态环境,本文针对普定的区域特点、自然背景及石漠化现状,提出了普定石漠化区的植被恢复原则和方法,在总结树种选择、造林技术、森林恢复模式及巩固造林成果已有经验的基础上,以普定6个村的森林恢复工程为典型案例,提出了普定石漠化治理过程中的具体物种选择及植被恢复模式的具体对策,包括穴状整地技术、容器苗技术、局部客土技术、明坑大穴嫁接技术、乡土树种混交等技术等。     

基于冗余分析的典型喀斯特山区土壤-石漠化关系研究

通过对贵州西南部典型喀斯特山区植被调查与土壤样品分析,运用冗余分析（RDA）的手段研究土壤-石漠化关系.结果表明,喀斯特石漠化过程中,除土壤全磷、全钾和交换性钙由于受成土母质的影响变化规律不明显外,土壤有机碳、全氮、微生物生物量碳、易氧化有机碳、可溶性有机碳、基础呼吸及土壤速效养分含量均呈明显下降趋势;RDA分析结果表明,不同石漠化类型与土壤因子相关性差异明显,总体表现为：未石漠化〉潜在石漠化〉轻度石漠化〉中度石漠化〉重度石漠化,且利用土壤有机碳、全氮、碱解氮和容重作为石漠化过程中土壤指示因子,可解释74.4%的土壤-石漠化信息;另外,相关性分析结果表明,土壤养分因子在很大程度上受地上植被的影响,为此综合考虑地表植被的生态功能和土壤质量水平,认为花椒是喀斯特石漠化山区生态恢复较好的植被选择.     

有柄石韦和穗枝赤齿藓在岩溶露石生态修复中的应用探讨

岩溶露石是石漠化生态系统要素之一,它对岩溶环境具有积极作用和负面影响,岩溶露石的加热效应成为石漠化治理的一个障碍,开展岩溶露石生态修复对石漠化治理具有重要意义。有柄石韦(Pyrrosia petiolosa)是岩溶环境典型的石生耐旱药用植物,穗枝赤齿藓(Erythrodontium julaceum)是岩溶环境开拓土壤的先锋植物,穗枝赤齿藓结皮的成土、保水、固氮等生态功能改善岩溶露石表层恶劣环境,为有柄石韦殖居提供条件,它们与岩溶露石环境契合程度高,表明穗枝赤齿藓和有柄石韦在岩溶露石生态修复中具有重要的潜在应用价值。梳理了岩溶露石的积极作用和不利影响,归纳了有柄石韦生理耐旱性和穗枝赤齿藓的生理生态功能,在此基础上探讨了有柄石韦和穗枝赤齿藓在岩溶露石生态修复中应用的可能性和途径,旨在为我国西南岩溶地区石漠化治理提供新思路和有效途径。     

西南岩溶山地坡地石漠化分类刍议

现行的西南岩溶山地石漠化程度分级标准过于简单,只能表征坡地的无植被覆盖的石质土地面积比例,不能反映石漠化前后地面物质组成和植被景观的变化。本文提出的石漠化分类,是土壤流失程度、石漠化程度和地面物质组成类型的叠加分类。这一分类较全面地反映了石漠化坡地的现今景观特征和石漠化前后的景观变化,可以更好地满足石漠化成因分析、石漠化治理规划编制和治理措施选择的需要。     

喀斯特石漠化生态恢复中的生物多样性研究进展

喀斯特生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,生态恢复是喀斯特石漠化治理的核心任务,研究石漠化生态恢复机理、优化生态系统功能、提升生态系统服务和实现喀斯特生态环境可持续发展是当前石漠化治理的重要议题。通过对遗传、物种、生态系统和景观四个层次生物多样性退化与恢复的关注,生物多样性作为重要的生态系统特征及表征指标,在石漠化生态恢复研究中已取得一定进展,主要集中于石漠化生态恢复中土壤微生物遗传多样性特征及利用潜力、适生物种的筛选及生态恢复功能、不同生态系统中生物群落特征及生态系统恢复、石漠化景观格局的时空演变及优化对策等方面。但是相关研究侧重于物种多样性而对于功能多样性的探讨较为欠缺,物种间以及多营养级生物多样性效应研究仍较薄弱,生物多样性与生态系统功能、生物多样性与生态系统服务之间的协同恢复机制缺乏深入研究。今后,应针对喀斯特石漠化生态恢复中的植物群落构建,多营养级生物多样性纳入生态恢复,生物多样性增强生态系统功能、生物多样性提升生态系统服务等方面加强研究。     

西南喀斯特石漠化治理植物选择与生态适应性

在概述喀斯特生境特征和主要石漠化治理模式的基础上,对石漠化主要治理植物物种进行了统计分析,从干旱、土壤质量、小生境异质性和地形海拔等方面对石漠化治理植物物种的生态适应性研究进了简要评述。结合现有研究基础和国家对西南喀斯特石漠化区主体生态功能的定位,提出了加强石漠化治理特色植物物种选育研究;治理植物物种生境适应性研究;石漠化治理过程中的植被演替规律研究;不同石漠化治理植被恢复模式的适用性与治理综合效益的监测与评价研究等四个主要研究方向。     

喀斯特石漠化山区苔藓多样性及水土保持研究

喀斯特石漠化已成为制约我国西南地区可持续发展的重要生态环境问题. 以云南芝云洞山区苔藓植物为研究对象,于2012年1月进行调查和样地设置,共采集样品75份,采用经典形态分类法进行鉴定,分析苔藓多样性及其对水土保持的贡献. 结果表明:苔藓植物有11科25属53种;苔藓植物种数为无石漠化区(34)＞轻度石漠化区(14)＞中度石漠化区(12)＞强度石漠化区(7),丰富度指数也为无石漠化区(2.8748)＞轻度石漠化区(0.1941)＞中度石漠化区(-1.1767)＞强度石漠化区(-1.8923). 石漠化区苔藓植物相似性指数相差较小,其中强度石漠化区与中度石漠化区的相似性指数为0.3750,强度石漠化区与轻度石漠化区为0.3077,中度石漠化区与轻度石漠化区为0.3846;而石漠化区与无石漠化区相似性指数相差较大,其中无石漠化区与强度和轻度石漠化区的相似性指数分别为0.0714和0.0952. 强度、中度和轻度石漠化区与无石漠化区均匀度指数分别为0.5900、0.5133、0.4899和0.6107. 6种优势苔藓植物(长叶纽藓、卷叶湿地藓、东亚小石藓、黑扭口藓、卵叶青藓和狭叶湿地藓)的生物量、成土量和饱和吸水量分别在0.962~9.546、1.294~40.181、8.890~82.571g/m2之间,表明可以将苔藓植物作为该类地区的先锋植物.      

喀斯特石漠化的研究现状与存在的问题

喀斯特石漠化是土地荒漠化的主要类型之一。喀斯特生态系统的脆弱性决定了喀斯特生态系统的易损性和退化喀斯特生态系统的难恢复性,但它与发生石漠化并没必然的联系,喀斯特石漠化是岩溶生态系统退化的结果,而不是喀斯特生态系统脆弱性的必然表现。故所指的喀斯特石漠化,特指人为加速的石漠化,属于人为荒漠化的一种类型,但强调喀斯特石漠化的人为成因性,并不是否定自然背景对喀斯特生态系统的制约作用。石漠化土地的分类既要能反映出石漠化发生的严重程度,也要能体现石漠化土地的成因和岩性地貌等地质背景对生态学过程的影响,因此,作者提出以“土地利用类型+植被+岩性+地貌+石漠化程度”对人为加速石漠化过程中石漠化土地进行类型划分,以正确评价石漠化土地的生态环境价值。     

典型喀斯特地区国土空间生态修复分区研究——以贵州猫跳河流域为例

国土空间生态修复是实现生态系统服务可持续供给的重要保障,明确其空间分区是开展生态修复的前提条件。针对现有生态修复分区方法的层级单一、结果针对性欠佳等问题,以典型喀斯特地区贵州猫跳河流域为研究区,构建“自然立地条件—主导生态功能—生态胁迫问题”生态修复分区框架。选取海拔、坡度、地形起伏度、植被类型等自然立地条件指标分析流域内地域分异规律,进而划定生态修复一级分区;基于水源涵养、土壤保持、生物多样性维护、粮食供给等主要生态系统服务功能评价结果识别区域主导生态功能,据此划定生态修复二级分区;结合石漠化敏感性、水土流失敏感性及生态退化度等关键生态胁迫问题指标构建生态修复分区指数识别生态修复重点区域,进而开展生态修复三级分区划分。最终,将猫跳河流域划分为3个生态修复一级分区、10个生态修复二级分区及30个生态修复三级分区,并提出了相应的生态修复策略。研究可为猫跳河流域生态修复实践提供参考,并为西南喀斯特地区生态修复分区提供理论借鉴。