黄土高原植被破坏与重建过程中土壤侵蚀强度变化

运用137Cs示踪方法,通过采集不同利用方式的坡面土壤,研究了黄土高原典型丘陵区流域植被破坏与重建过程中土壤侵蚀强度的变化情况.研究结果表明:植被破坏耕垦后使137Cs遭受了大量流失,坡耕地耕垦时间越长,土壤侵蚀愈严重;植被恢复重建有效地减轻了侵蚀强度;通过比较刺槐林、果园及封禁自然恢复的撂荒地三种植被建造方式的土壤侵蚀模数,发现以封禁自然恢复的撂荒地土壤保持效果最好,其次是刺槐林,最差的是果园,其原因与果园的管理方式有关.立地条件不同的同种植被建造方式.土壤侵蚀强度差异较大,表现为峁坡阳坡此槐林地侵蚀模数远远大于谷坡阴坡刺槐林地.根据退耕时间不同的坡地土壤侵蚀强度的变化及流域土地利用类型的变化等方面对燕沟流域土壤侵蚀变化趋势作了进一步预测.     

土壤流失状况及其生态学效应

全球每年均有750亿t土壤从陆地生态系统中流失,多数农田的土壤流失率高达13－40t/(hm^2.a)。由于土壤的形成过程非常缓慢,这样的土壤流失率是土壤再生速度的13－40。风雨冲蚀是土壤流失的主要原因,缺乏植被保护的土壤容易发生流失。土壤流失造成水分、有机质含量、养分、生物类型减少或土壤厚度下降,导致土地生产力下降,严重威胁人类的食物供给。     

基于RS-GIS的湖北丹江库区土壤水力侵蚀定量分析

湖北丹江库区是南水北调中线工程的主要淹没区和水源区,土壤水力侵蚀是影响水质安全和工程实施的重要因素。以1998年和2003年的TM遥感影像为主要信息源,建立了以植被覆盖度、坡度和土地利用为指标的水力侵蚀遥感分析方法,将水力侵蚀强度分为六级,并结合GIS的空间分析功能对1998年和2003年库区水力侵蚀强度变化及空间分布进行了划分。结果表明五年间库区微度侵蚀、中度侵蚀和强度侵蚀面积呈增加趋势,而轻度侵蚀和极强度侵蚀面积呈减少趋势;并将库区水力侵蚀空间分布划分为北部中低山丘陵中强度侵蚀区和中部河谷城区轻度流失区。分析结果对库区土壤侵蚀的治理和生态环境的改善具有指导意义。     

从长江洪水看土壤环境保护的重要性

从１９９８ 年长江流域发生的特大洪水说起,分析从汉代到清末２０００ 年间及近４０ 年来长江流域水旱灾害的变化趋势,认为造成长江洪水灾害的原因主要是气候异常,但也与生态环境遭到破坏有关,其中土壤侵蚀、水土流失是最重要的因素。探讨了防治长江水患的对策;基于对土壤的吸水和贮水功能主要靠地被层和土壤有机质层,而水土流失是从植被破坏、地被层消失开始的,以及对古今治水、治土正反两个方面的认识,提出了治水的同时应治土的观点及５ 条有效的途径。     

宝天曼木本植物群落数量排序与环境解释

研究选取14个分别代表植被群落、地形因子、土壤因子的指标,利用宝天曼自然保护区32块样地资料,研究了物种分布与环境之间关系。采用DCCA法可将该地区木本植物群落划分为3个类型;物种与9个环境因子之间存在显著的相关关系,前4轴可解释物种总变异的94.1%;海拔、坡度、土壤含水量、坡向是影响该地区物种分布的主要因子,其中海拔是指示物种分布变化的最敏感因子。不同指标集团的典型相关分析结果表明：地形与植被因子之间、土壤因子与植被因子之间第1对典范相关系数分别为0.712和0.783,存在着显著的相关关系,影响植被特征的最重要地形因子是海拔和坡度,土壤因子为土壤厚度和土壤含水量,而对地形和土壤反应最敏感的植被指标分别为林分密度和平均树高,群落分布状态是由地形和土壤因子共同作用所控制的。     

基于GIS与QuickBird影像的小流域土壤侵蚀定量评价

基于GIS技术和QuickBird遥感影像,采用修正的通用土壤流失方程RUSLE作为评价模型,计算了清水沟小流域土壤侵蚀量,并结合土壤侵蚀强度分级标准,生成流域土壤侵蚀强度等级图;利用GIS的叠置分析功能,定量分析了土壤侵蚀与坡度和土地利用之间的关系,并针对不同水保措施预测了水土保持治理效果.结果表明清水沟小流域土壤侵蚀模数为75.02 t·hm-2·a-1,属强度侵蚀区,年水土流失量2.6×104 t;流域64.5%的泥沙来自于占流域面积仅28%的极强度和剧烈侵蚀区域;经分析,流域土壤侵蚀模数与坡度呈显著正相关,不同土地利用类型的土壤侵蚀模数大小排序依次为难利用地＞建设用地＞坡耕地＞园地＞草地＞林地;退耕还林是降低土壤侵蚀强度与减少水土流失量的主要途径.     

人工降雨下草被对黄土丘陵沟壑区坡面径流的调控及临界阈值

黄土丘陵沟壑区降雨集中且多为暴雨,暴雨所形成的坡面径流是造成黄土丘陵严重水土流失的主要原因,而草地植被对坡面径流有良好的抑制作用,草地植被能够通过改变坡面下垫面条件、土壤入渗率来阻延坡面径流的产生,因此揭示草地植被对坡面产流过程的作用及调控机理对于控制该地区的水土流失具有重大意义。该研究以黄土丘陵沟壑区典型草地坡面为研究对象,通过野外人工降雨,探究坡面降雨-产流过程对不同草被覆盖度的响应规律。结果表明,(1)坡面流达到稳定产流时间随着草地植被覆盖度的增大所需时间更长;稳定产流时间随着降雨强度的增大而减小。(2)在60 mm·h~(-1)的降雨强度时,草地植被覆盖度的阈值为75.38%;在90 mm·h~(-1)的降雨强度时,草地植被覆盖度的阈值为90.54%;而对于120 mm·h~(-1)的特大降雨强度时,草地植被覆盖对于径流的影响不显著。(3)坡面流的雷诺数和弗劳德数分别为40.07—695.22和0.33—1.56,阻力系数为1.42—43.53。降雨强度越大,草地植被覆盖度对这些参数的影响逐渐减弱。黄土丘陵的降雨特点多为暴雨,草被对坡面径流的调控作用在强暴雨下不是特别显著,应当辅以林木、灌木措施,才能更有效地控制水土流失。若是只考虑草地植被对坡面的调控作用,90%左右的草地植被覆盖度能够最大效率的应对黄土丘陵沟壑区的降雨状况。     

不同放牧制度草地径流中氮流失及模拟研究

为了探究不同放牧制度对草原地表径流和各形态氮流失特征的影响,以及氮流失过程中主要的影响因素,以呼伦贝尔砂质土壤草地为研究对象,分别在实行自由放牧、轮牧、休牧3种放牧制度的草地,调查采集主要植被及土壤特征数据,并进行25.2、44.4、64.8、90 mm·h~(-1)雨强的降雨模拟实验。结果表明:地表径流与降雨强度和载畜率存在显著正相关,与植被覆盖程度呈负相关。3种放牧草地中,自由放牧草地氮流失最多,轮牧草地次之,休牧草地流失最少。随降雨强度的增加,径流中氮流失量增加显著(P0.05),而径流中氮浓度增加不显著(P0.05)。不溶态氮是降雨径流中氮的主要流失形式,在同一放牧草地,高强度的降雨会引起溶解态氮流失比例下降,不溶态氮的流失比例上升。各形态氮流失量的主要影响因素为径流速率、径流量和产流时间。利用简化参数的有效混合深度模型对土壤氮迁移过程进行模拟,不完全混合模型模拟效果优于完全混合模型,模拟精度较高,误差不超过5%。因此,适当的将呼伦贝尔草原自由放牧草地向休牧和轮牧草地转变,将有利于减少土壤氮的损失,可以为放牧制度的选择和管理提供基础信息。     

广东红壤坡地的农业利用问题

论述了广东红壤坡地的自然条件、土壤性质和存在的主要问题,探讨了其农业可持续利用的对策.其对策有如下几方面:(1)因地制宜,合理规划利用;(2)加强水土流失的治理;(3)改良坡耕地土壤,提高土地生产力;(4)发挥地域优势,注重质量效益,推进坡地农业生产结构的调整.     

喀斯特山地修复的生态学研究

喀斯特山地矿产资源开发引起地表植被和土壤破坏,而植被破坏后不易恢复,对此采取自然生态修复是目前较合适的修复策略。研究种子生态学对生态修复,尤其是喀斯特森林的自然生态修复有重要意义。设计了种子雨强度实验和枯落物覆盖受损土地的实验。在种子雨强度实验中,样地间(P=0.001 7)和不同年份的种子雨强度(P0.000 1)有显著性差异。种子萌发实验中,种子自然萌发率低,低发芽率均导致低密度的种群依靠种子的实生更新能力低。枯落物实验中,枯落物生物量的变化与其持水率变化一致,利用枯落物覆盖受损土地,有利于提高生态修复中污染土壤的保水性能。在花溪进行的土壤修复实验中,使用周边未受损森林采集的土壤来修复样地,1年后覆盖4 cm厚度土壤的样方的盖度接近实验结果的最大值,这对于土壤分布零星、土层稀薄的喀斯特山地修复来说有重要的意义。喀斯特山地的修复策略包括利用未受损森林的土壤种子库、森林枯落物来对受损地进行覆盖,增加其自然更新的潜力。在此研究的基础上,可以开展更多的种子库和枯落物的生态学研究,掌握更多的生态恢复规律,为更好地开展喀斯特山地的生态修复提供多样化的方案。     

辽河三角洲地区植被的地上净初级生产力格局及其制约因子

植被地上净初级生产力是监测和评价生态系统功能的重要指标之一,也是农业区划和生态资源分区管理的重要依据。通过实地调查,研究了辽河三角洲地区的植被地上净初级生产力的空间分布格局及其制约因子。2008年9月末,在辽河三角洲地区设立79个调查点,调查了植被地上净初级生产力、土壤和水文特征。借助ArcGIS软件制作了植被地上净初级生产力的分层设色等值线图,并利用简单相关分析和无条件主成分分析方法探讨了植被地上净初级生产力与环境因子的关系。结果发现：辽河三角洲地区的植被地上净初级生产力具有内部较低,外围较高的半环形分布格局。在三角洲内部,植被地上净初级生产力一般1 500 g.m-2.a-1左右;外围一般3 000 g.m-2.a-1以上。这种分布格局不仅与植被类型分布有一定的相关性,而且还与海拔高度、土壤含水量、土壤容重和土壤总磷等自然环境因子有明显的相关性。多种证据表明土壤含水量是决定辽河三角洲地区植被地上净初级生产力格局的最直接、最重要的自然环境因子。     

露天煤矿复垦生态系统碳库研究进展

露天煤矿开采作为世界范围内的主要采煤方式,在满足人类能源需求和促进社会经济发展的同时,也造成矿区生态环境破坏和生态系统固碳能力退化。研究露天煤矿土地复垦过程中生态系统碳库动态变化不仅对认识区域碳平衡具有重要意义,该变化过程还可以作为露天煤矿土地复垦效果的重要判断指标。综述了国内外露天煤矿复垦林地、复垦草地以及复垦耕地生态系统碳库动态变化的研究。已有的研究成果表明,(1)露天煤矿复垦林地、复垦草地和复垦耕地生态系统土壤碳库均较自然恢复地要高,有的矿区甚至比原地貌要高。干旱区煤矿土地复垦初期以草地固碳效果较好,而半干旱和湿润区煤矿复垦以林地效果较好。同一生态系统,碳储量随植物物种及植物配置方式而异。(2)矿区土壤碳库呈现"U"型动态恢复过程。林地土壤有机碳年均增长量为0.20~6.27 Mg·hm-2;草地为0.30~3.37 Mg·hm-2;林草混合复垦模式为0.31~2.80 Mg·hm-2。(3)复垦林地生态系统碳库主要存储在植被中,而复垦草地则主要存储在土壤中。(4)土壤碳库主要受土壤理化性质、地上植被、复垦年限、立地条件以及复垦工艺等因素影响。因此,矿区土地复垦中应注重排土场微地形优化,筛选适宜物种,优化植被配置模式和改进复垦措施,以加快矿区复垦生态系统碳库恢复。针对露天煤矿生态系统碳库研究现状,提出未来我国露天煤矿复垦生态系统碳库的研究重点,包括加强植被碳库、土壤无机碳库及总碳库全生命周期研究,加强荒漠区露天煤矿碳库研究,以期为全面认识我国露天煤矿复垦生态系统碳库研究提供科学依据。     

崇明东滩旱作农田土壤磷素流失及其影响因素

对采用不同施肥和地表管理方式的梨园和菜地磷素的流失进行监测,研究了崇明东滩旱作农田土壤磷素的流失负荷、流失途径及其变化规律和影响因素,并分析了不同施肥和地表管理方式对农田土壤磷素流失的影响.结果表明,旱作农田土壤磷素径流流失、渗漏流失和泥沙流失浓度均超过水体富营养化总磷浓度临界值;土壤磷素流失以泥沙流失为主,泥沙总磷流失负荷占总磷流失总负荷的70.7%～82.2%;磷素流失主要发生在6、8和10月,这3个月总磷流失负荷占全年总磷流失总负荷的71.6%～73.0%.对磷素流失影响因素的相关分析表明,旱作农田土壤磷素流失与降雨量、降雨侵蚀力、径流量、径流水中总磷浓度等因素相关显著.与常规对照方式相比较,保持表土植被、覆盖地膜和精确滴灌,可减少旱作农田径流和泥沙产生量,降低总磷流失浓度,梨园和菜地总磷流失负荷消减率分别可达20.6%和12.6%.     

金沙江干热河谷退化生态系统植被恢复生态功能评价——以元谋小流域典型模式为例

针对干热河谷具有光热资源丰富、气候干旱燥热、水热矛盾突出、植被覆盖率低、水土流失严重、生态环境强烈退化、植被恢复困难等特点,文章总结千热河谷植被恢复的技术体系,研究分析了植被恢复对生态系统的水保功能、环境功能、生物多样性等生态功能的影响,结果表明:植被恢复后,生态系统的土壤侵蚀程度明显下降,其中轻度退化土地减少了22.03%;中度退化土地减少了21.15%;强度退化土地减少了34.15%;植被恢复后,小流域的气候环境有较大的改善,气温下降、湿度提高,改变了该区域"干"、"热"的恶劣环境;对系统多样性的研究主要针对强度以上退化系统的人工生态林模式和自然禁封治理模式进行分析多样性与生态系统功能的关系,结合前期研究结果认为,自然禁封治理模式使系统具有生物多样性,有助于系统生态功能完善稳定,而银合欢(Leucaena leucocephal)人工林恢复模式,虽然物种多样性减少,但系统具备优化的生态功能.因此,就干热河谷强度、极强度退化生态系统而言,银合欢冲沟治理模式和自然禁封治理模式是较优化的模式.     

基于增强回归树的农田总氮流失强度省际差异及其影响因素分析

采用增强回归树(boosting regression tree,BRT)方法分析我国2012—2014年农田总氮流失强度省际差异的影响因素,测算各影响因素的贡献率,分析农田总氮流失强度与各影响因素的关系。结果表明:2012—2014年我国农田总氮流失强度年平均值为9.40~9.50 kg·hm-2,其中,华北、华南和华东地区农田总氮流失强度较高,3年平均值分别为16.51、15.16和14.01 kg·hm-2;农田总氮流失强度较低的地区是东北,3年平均值为3.41 kg·hm-2,其次是西南地区(7.02 kg·hm-2)和西北地区(8.18 kg·hm-2)。结构因素、技术因素和区域因素对农田总氮流失强度省际差异的贡献份额分别为20.9%、28.5%和42.6%。区域因素对于农田总氮流失强度省际差异的贡献最大,影响程度也较大,华北、华东、华南和华中地区农田氮素更容易流失,是农田总氮流失的重点控制区。粮食作物和蔬菜播种面积比例、氮肥投入强度和有效灌溉面积比例对农田总氮流失强度的影响总体上呈增加趋势,复种指数、人均种植业产值和人均耕地面积的影响则总体上呈减少趋势。建议根据区域自然地理条件和农业经济特征,通过优化农业结构、统筹水肥管理和改善土地利用来降低氮肥投入强度和提高氮肥利用效率,从而削减农田总氮流失强度。     

宁南黄土高原不同土地利用模式对土壤的影响研究

宁南黄土高原采取退耕、还林、还草措施5年后,区域局部生态环境发生了较大变化。文章针对退耕后的典型土地利用方式,阐述了自然撂荒坡地、柠条(CaraganakorshinskiiKom.)灌木林地、坡耕地产生的土壤水热、养分效应,其结果对减少宁南黄土高原土壤养分流失、提高土地生产力和合理农业布局具有重要的意义。利用径流小区试验方法,研究结果表明:不同土地利用方式下土壤储水量的变化为单峰型,与雨量峰值相比,对应储水量略有滞后现象。土壤储水量整体表现为农耕地>自然荒坡>柠条林地。受植被类型影响,坡面土层温度为荒坡草地>柠条林地>农地。随坡度增加,自然荒坡土壤有机质有降低的趋势,相同坡度下(25°)自然荒坡土壤有机质平均为12.76g/kg,是农耕地、柠条林地的1.2倍和1.94倍。在3种土地利用方式下,全磷含量没有明显差异,坡耕地土壤速效磷、速效钾含量较高,柠条林地和自然荒坡速效磷、速效钾含量没有明显差异。不同土地利用方式下,Ca-P(钙结合态的磷酸盐)占无机磷总量的比例,达29.6%～59.07%,O-P(闭蓄态磷酸盐)最少,仅占4.73%～22.45%。土壤过氧化氢酶、与土壤全氮、有机质、碱解氮呈显著正相关。     

紫色土区土壤质量敏感因子空间分异特征及其对土地利用方式变化的响应研究

掌握土壤质量因子空间分异特征及其对土地利用方式变化的响应关系对于优化土地利用方式以及改善和提高土壤质量具有重要意义。通过对川中紫色土区典型小流域276样点土壤样品进行调查和分析,结合主成分分析(PCA)和典范对应分析(CCA)等方法,研究了川中紫色土区土壤质量主要敏感因子空间分异特征及其对土地利用方式变化的响应关系。结果显示,(1)紫色土区不同土地利用方式土壤总氮(STN)质量分数均值介于0.90-1.30g·kg~(-1);土壤总磷(STP)质量分数均值介于0.48-0.78 g·kg~(-1);土壤有机质(SOM)质量分数均值介于9.90-19.73 g·kg~(-1)。(2)主成分分析和典范对应分析表明,土壤质量敏感因子主成分与土地利用方式密切相关,且主成分与土地利用方式相关性排序表现为:第一主成分(铵态氮与物理性质),水田水旱轮作田旱地林地果园;第二主成分(STN和SOM),水田水旱轮作田林地果园旱地;第三主成分(STP和硝态氮),水旱轮作田旱地水田林地果园。(3)土壤质量主要敏感因子的变化能较好地响应土地利用方式变化,且土壤质量敏感因子与土地利用方式的CCA排序结果说明,不同的土地利用方式与土壤质量敏感因子间存在着不同的相关关系。土地利用方式的变化是紫色土区土壤质量敏感因子改变的重要驱动力,这将为区域土地资源合理利用、土地利用结构优化以及提高紫色土区土壤生产力和生态功能,特别是减轻区域水土流失状况提供依据。     

不同地形梯度上的植被变化趋势及原因分析

植被变化趋势的地形分异规律对于理解其驱动因素具有重要意义。为了探索植被变化趋势的地形梯度分异规律和原因,以MODISNDVI为数据源,利用Mann-kendall方法分析2000-2015年贵州省植被的变化趋势,通过地形位指数(TNI)和分布指数分析植被变化趋势的地形梯度分异规律,并结合气候、土地利用和扰动类型数据分析其形成原因。结果表明,(1)在空间分布上,NDVI呈极显著降低趋势(Z≤-2.32,P≤0.01)的栅格占研究区总面积的3.8%,主要分布在北部、东北和东南部区域;极显著增加趋势(Z≥2.32,P≤0.01)的栅格占研究区总面积的3.7%,主要分布在西部、西南和东北部地区。(2)低(1-4)和高(9-12)地形位是NDVI呈显著减少趋势的栅格的优势分布区,而中(5-8)地形位是NDVI显著增加趋势的栅格的优势分布区。(3)低地形位上NDVI显著降低的栅格中,49.2%存在NDVI变化趋势的突变,其中33.5%是由于建设开发和林地退化等原因导致。(4)中地形位上NDVI显著增加的栅格中,扰动后修复的比例达到30.7%,主要是由于生态修复促使NDVI显著增加。(5)高地形位上NDVI显著增加的栅格中86.2%在研究时段内未发生植被扰动。这部分栅格中,NDVI与夏季气温呈负相关的比例分别占东部和中部地貌区总面积的97%和96.5%。综上,人为活动是导致低地形位NDVI显著减少和中地形位NDVI显著增加的主要原因;高地形位内NDVI值的显著下降与春季和夏季气温升高有关。植被变化趋势的地形梯度分异规律能够反映出植被变化的直接驱动因素。在生态环境保护过程中,针对不同地形梯度上的植被应该采取不同的保护措施:低地形位区重点关注人为活动对植被的扰动;中地形位区重点关注生态工程的治理成效和不合理的土地利用方式,避免植被恢复与退化的同时发生;高地形位上通过实地监测密切关注植被对全球气候变暖的响应。     

中国西北地区生态环境的现状及保护对策

近四十年来,由于种种原因,我国西北原本十分脆弱的生态环境愈加恶化,主要表现存:水土流失严重;绿色植被边培植、边破坏;草原退化,土地沙化;气候干旱,水资源短缺并遭受污染;大批珍稀动值物种群濒临灭绝。对此现状,我们认为,只有加强领导,强化生态意识,克服短期行为,大力植树种草,增加绿色覆盖,保护和合理利用水资源,才能改善大西北的生态环境。     

黄土高原典型县域生态系统服务变化特征及驱动因素

陕北黄土高原沟壑区作为全国重点水土流失区和退耕还林还草核心区,探究县域尺度生态系统服务的时空变化特征、驱动因素和权衡关系对于生态系统的可持续管理更有针对性和现实性。基于RUSLE、CASA和In VEST模型,分析了陕北志丹县2000-2018年土壤保持、碳固存和水源供给3种生态系统服务的时空变化,并运用地理探测器和偏相关分析研究了生态系统服务的驱动因子和权衡关系。结果表明：2000-2018年,志丹县土壤保持、碳固存(以C计)和水源供给都呈现增加趋势,分别增加了199 t·hm^-2·a^-1、426 g·m^-2·a^-1和122 mm。地形、气候和植被生长状况等自然因素对生态系统服务空间异质性的影响强于土地利用类型等人为因素,并且多因子的交互作用对生态系统服务的影响大于单一因子。影响土壤保持服务空间异质性最主要的因子是坡度,其次是NDVI,碳固存服务空间异质性受降雨、NDVI和土壤类型等因素的综合影响,水源供给服务空间异质性的主要驱动因素是降雨和土地利用类型。志丹县土壤保持和碳固存、土壤保持和水源供给...