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.     

利用~(137)Cs示踪技术与土壤化学物质研究滇池流域土壤侵蚀

核素示踪技术研究作为一种新的土壤侵蚀研究方法,已经在土壤侵蚀研究中获得了极大应用,并在土壤侵蚀的沉积、侵蚀、运移研究上取得许多成果.采用放射性核素作为土壤示踪剂,可以很好的进行流域尺度的范围研究,且可靠性比较高,省时省力.云贵高原在处于我国的西南地区,是我国南方水土流失严重的地区之一.该地区缺乏较长时间的资料积累,仅通过短时间的测定,无法准确估算中长期(约50 a)的平均土壤侵蚀速率.文章应用137Cs示踪技术,并结合土壤有机碳、全氮等土壤化学物质,首次研究了云南省滇池流域土壤侵蚀的强度分异规律.1)山坡不同部位的土壤侵蚀速率大小顺序是:坡中部>坡下部>坡上部,坡位是影响土壤侵蚀的重要因素.2)土壤利用方式上看,非耕地(林地和撂荒地)的侵蚀速率小于耕地的侵蚀速率.同一种土地利用方式下,由于耕作措施与耕作方法的差异,也会直接影响到土壤侵蚀的速率大小.3)从土壤侵蚀模数来看,区域整体上属于轻度侵蚀.土壤平均侵蚀速率为1280.2 t·km-2·a-1,其中耕地的平均土壤侵蚀速率为1672.8 t·km-2·a-1,非耕地土壤平均侵蚀模数为1161.2 t·km-2·a-1.4)虽然是轻度侵蚀,但是随着土壤侵蚀的进行,土壤有机碳、氮等的流失,造成土地退化较为严重,这给当地的生态环境带来直接的危害:滇池土壤淤积,土壤中的有机质、化肥等物质也直接随土壤流入滇池,会导致水体富营养化和水质变差.     

典型喀斯特地区土壤退化机理探讨:不同土地利用类型土壤水分性能比较

我国西南喀斯特生态脆弱区以土壤退化为核心的环境退化形势严峻.揭示土壤退化过程和退化机理,是认识喀斯特这个特殊环境的土地生态系统诸多环境退化问题的一个重要途径.本文选择黔中猫跳河流域上游长顺县广顺乡典型喀斯特景观为研究区,通过野外采样和实验室分析,对不同土地利用类型的土壤水分性能进行了比较研究,以探讨喀斯特地区土壤退化的过程与机理.结果表明,与基本无退化的本底林地相比较,草地土壤的水分性能明显变劣,表现为:土壤的持水能力下降,田间持水量和毛管持水量分别下降49.5%和56.2%;土壤供水能力降低,总有效含水量下降56.4%;土壤渗透性能减弱,150 min饱和渗水量减少70.1%.土壤的这些水分特征与土壤发生的强度和速度都有着非常密切的关系,草地土壤水分性能的这种退化将加剧土壤的侵蚀.可以认为,在西南典型喀斯特地区,土壤的水分退化是土壤退化的一个关键过程和因素.     

喀斯特石漠化过程中土壤重金属镉的地球化学特征

喀斯特石漠化是喀斯特背景下的土地退化.文章对喀斯特高原区贵州省清镇市王家寨峰丛洼地同一流域内不同类型石漠化、不同等级石漠化以及不同干扰方式石漠化土壤重金属镉的含量变化及其空间分布特征进行了研究.结果表明:研究区土壤Cd含量在0.034～0.635 mg·kg-1之间,平均值为0.243 mg·kg-1.其中,黑色石灰土Cd含量普遍高于黄壤,且存在极显著性差异(p≤0.01).土壤Cd含量总体随石漠化程度的加深而呈降低趋势,但除强度石漠化和轻度石漠化之间有显著性差异外(p≤0.05),其他石漠化等级之间无显著性变化.不同干扰方式石漠化之间,土壤Cd含量表现为开垦＜放牧＜火烧＜樵采,其中,开垦与火烧、开垦与樵采在对土壤Cd含量的影响上存在显著性差异(p≤0.05).土壤Cd含量在不同坡位间无明显变化规律,也无显著差异.研究区土壤Cd含量受土壤组分、有机质、pH和CEC等诸多因素的影响,其中,土壤有机质、pH和土壤组分是其主要影响因素.     

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.     

植物根系对土壤抗侵蚀能力的影响

植物根系增加土壤的抗侵蚀能力主要通过两种方式一是通过根系在土体中交错、穿插,网络固持土壤;二是通过改善土壤的物理性质,提高土壤自身的水力学性质,从而增强土体的抗侵蚀能力.植物根系能明显增强土壤的抗冲性、土壤的渗透性及土体的剪切强度等水力学性质.根系在提高土壤抗侵蚀能力、防止土壤侵蚀方面具有重要作用.     

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。     

基于遥感与GIS的土壤侵蚀强度快速估测方法

针对土壤侵蚀问题,提出了一种基于遥感数据、气象数据、土壤数据的区域土壤侵蚀快速估测方法。首先,通过对土壤侵蚀问题形成原因和影响因素的分析,确定土壤侵蚀敏感性因子;其次,利用遥感(RS)、GIS技术提取土壤侵蚀敏感性因子信息;然后,在GIS系统支持下,运用主成分分析方法,进行土壤侵蚀强度分级;以北京密云水库周边区域为例,进行了土壤侵蚀估测方法的应用,并对该区域的土壤侵蚀空间特征进行分析。研究结果表明:(1)区域土壤侵蚀快速估测方法与实际情况有较好的一致性;(2)密云水库周边地区土壤侵蚀以微度和轻度侵蚀为主,所占面积比例为67.51%,中度以上侵蚀仅占面积的1.46%;(3)土壤侵蚀受坡度、地貌影响明显,中度侵蚀主要发生在低山、丘陵区以耕地为主的土地利用上以及坡度在大于25°的阳坡地带。     

贵州高原喀斯特流域浅层地下水化学特征及质量评价——以普定后寨河为例

为研究贵州典型喀斯特流域浅层地下水化学特征及水质状况,于2015年5月—12月对贵州普定后寨河流域进行现场调查并采集浅层地下水样品28个,测定K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-、NO_3~--N、NH_4~+-N等20种指标,利用Duncan差异显著性检验法进行水化学特征分析,用水质质量综合评价法对水质进行评价.结果表明,浅层地下水呈微碱性,主要阴离子为HCO_3~-、SO_4~(2-)、Cl~-,主要阳离子为Ca~(2+)、Mg~(2+).从季节变化来看,Cl~-、SO_4~(2-)、K~+、TN是春季夏季秋季,在冬季时其含量升高,HCO_3~-是春季≈夏季秋季冬季.NO_3~--N是夏季春季秋季冬季.Na~+、Mg~(2+)是秋季和冬季较低.pH、NH_4~+-N是春季和秋季较低,4个季节中呈"N"型分布,可见,在喀斯特山区浅层地下水具有明显的季节变化特征.水质综合评价表明,在喀斯特山区秋、冬季节水质较春、夏季节好,总体质量较好.而从单项组分来看,部分地区有的指标已超过Ⅳ类水的限值,主要是总Fe和NH_4~+-N质量浓度较高影响水质.总Fe的最高质量浓度为1.2948 mg·L~(-1),NH_4~+-N的最高质量浓度为0.71 mg·L~(-1),这与当地人类生产生活活动有关,对浅层地下水质量具有潜在的影响.综上,研究贵州高原喀斯特流域浅层地下水化学特征及水质,可为喀斯特山区水资源的保护和管理提供科学依据.     

漾濞江流域土地利用变化的土壤侵蚀效应

采用3S(RS、GIS、GPS)技术手段,获取漾濞江流域土地利用空间数据,采用地理信息系统空间分析与传统统计学分析相结合的方法,对漾濞江流域土地利用图进行栅格转换和地图代数运算,形成具有复合数据结构的新的栅格数据,并进行统计计算,获得研究时段内土地利用变化的转移矩阵以及各地类的土壤侵蚀数据.通过对不同土地利用类型的土壤侵蚀程度及其变化进行分析确认,结果表明:耕地、林地和草地对土壤侵蚀强度变化的影响较大,土地利用类型向林地、草地类型的转化有利于减轻土壤侵蚀强度,而向耕地类型的转化则加重土壤侵蚀强度.     

岩溶生态系统的土壤

岩溶生态系统的土壤是岩溶地区岩石、大气、水、生物等四大圈层相互作用的产物，成土速率较慢，土壤剖面和空间分布受地貌演化阶段和岩溶双层空间结构的控制。在碳酸盐岩的差异侵蚀和土壤丧失的作用下，岩溶生态系统的土壤逐渐向裂隙和低洼部位退缩，形成景观中的土壤资源斑块，成为岩溶生态系统的养分库、水库和种子库，这种自然演替形成的小尺度上的土壤斑块和生境异质性对于维持岩溶景观的健康状况是非常重要的。今后的研究应着重从岩溶表层生态系统的运行过程中来把握岩溶生态系统土壤的动态特征和相互间的反馈关系。     

典型岩溶区不同土地利用方式下雨季、旱季岩溶作用研究

2006年4月-2007年4月,通过野外溶蚀标准试片法,测试得出重庆金佛山岩溶区山腰碧潭泉和山顶水房泉两泉域5种典型土地利用方式下的6个测试点雨季和旱季溶蚀量.测试结果表明:雨季溶蚀量明显高于旱季,位于生态保护良好的山顶原始生态区测试点溶蚀率高于保护区、非保护区交界地带且受人类活动影响较大的山腰测试点;同一时段内不同土地利用方式下的测试点溶蚀速率也存在较大差异;6个测试点的年均溶蚀量由大到小依次为:水房泉竹林地>水房泉林地>水房泉草地>碧潭泉林地>碧潭泉灌草丛>碧潭泉耕地.从测试点的土壤基本理化性质分析得出,在研究区域内局地气候(降雨量、温度)影响的基础上,除了土壤CO_2浓度,土壤有机质也是控制两泉域岩溶速率的主要因素之一.     

典型喀斯特区侵蚀性降雨特征及坡面生物措施水土流失防控效应

降雨类型和生物措施是坡面水土流失的重要影响因素。为研究喀斯特区降雨类型和不同坡面生物措施共同作用下的水土保持效益,以贵州蚂蟥田小流域水土保持监测站2014—2018年5年的径流小区实测数据为基础,分析了112场次的侵蚀性降雨特征,并以降雨量、降雨历时、平均降雨强度为指标对其进行分类。同时,分析了不同侵蚀性降雨类型下6个生物措施径流小区的产流产沙量,生物措施包括自然恢复草地、水土保持林(水保林)和经济果木林(经果林)。结果表明,侵蚀性降雨可以分为3类,通过分析降雨侵蚀力和各生物措施坡面的产流产沙能力,得出降雨的侵蚀能力表现为B雨型(中历时、大雨量、中雨强)>C雨型(短历时、小雨量、大雨强)>A雨型(长历时、中雨量、小雨强),B和C雨型的产沙量占全年总产沙量的85%以上。侵蚀性降雨集中发生在5—10月,占全年总产沙量的92.6%和总产流量的93.2%;3种生物措施的产流产沙量大小为:自然恢复草地>水保林>经果林,水保林和经果林的侵蚀产流量差异不显著(P<0.05)。对比自然恢复草地,水保林和经果林均能够减少侵蚀达50%以上。此外,其削减能力与降雨类型有关,在不同雨型下两种林地的减沙能力为:A雨型>C雨型>B雨型。研究结果可为喀斯特地区以生物措施治理坡面水土流失提供参考。     

喀斯特黄壤区侵蚀性降雨及产沙特征分析

侵蚀性降雨研究是坡面侵蚀计算的前提性工作,以往喀斯特黄壤区的有关研究多因数据序列较短难以得出有效结论,或更集中于微观过程的观测,不能推广到自然状况下大尺度上的研究应用。确立降雨侵蚀力指标结构及不同下垫面的侵蚀性降雨标准,并结合相关背景资料模拟流域降雨侵蚀状况,对于喀斯特黄壤区的水蚀预报具有重要价值。文章分别观测了贵州中部和西部2个小流域的耕地、草地和人工林地3种径流小区5年的降雨产沙数据。通过计算最小降雨侵蚀力偏差系数Rcv对应的雨量雨强标准,并应用错选度,剔除率和损失率3个指标进行对雨量和雨强标准进行评定,在此基础上分析该区域的侵蚀性降雨分布和不同下垫面的产沙特征,得出以下结论：1）降雨动能和最大30 min降雨强度乘积为计算降雨侵蚀力指标的最佳结构形式,降雨侵蚀力指标可以通过降雨量和最大30 min降雨强度乘积进行简易计算;2）黄壤裸地的侵蚀性降雨指标应采用最大30 min降雨强度,其值在9.6-10.2 mm＆#183;h-1之间,耕地的侵蚀性降雨指标应采用雨量标准,其值在15 mm左右,水土保持措施可明显提高侵蚀性降雨标准,较裸地和耕地分别提高55%和25%以上,复杂下垫面宜采用雨量标准,低植被覆盖下垫面宜采用最大时段雨强标准;3）贵州西部和中部侵蚀性降雨总量分别占年降雨总量的36%和38%,主要分布在5-8月,研究区年均降雨侵蚀力在1700-1800（MJ＆#183;mm＆#183;hm-2＆#183;h-1＆#183;a-1）,明显低于同纬度带的红壤和紫色土;坡面产沙量年内分布极为不均,少数的暴雨贡献了绝大部分的产沙量;4）无人为干扰的灌木草地水土保持效果最佳,顺坡耕作玉米严重加剧土壤侵蚀,减少人为扰动是治理的关键。     

中国岩溶生态地质研究

因自然地理条件特殊，中国南方岩溶区形成组构相对脆弱的岩溶多重介质环境。加上不适当的认为干扰，岩溶多重介质环境遭受严重破坏，导致各类物种急剧减少或消失。文章主要对岩溶多重介质环境的脆弱性、水资源合理开发利用、土壤质量、生态承载力、化学元素迁移演变规律和人类参变作用等方面进行了讨论；针对上述问题提出了解决方案，即划分岩溶多重介质环境结构和功能区，并结合数学物理模型和实验，建立岩溶生态地质研究系统理论框架和实用技术方法库，使岩溶生态地质研究走上科学、合理的轨道。     

西南岩溶山区景观生态特征与景观生态建设

探讨了西南岩溶山区景观生态结构与功能以及景观生态过程的不同于其他区域的基本特征，尝试从景观角度认识西南岩溶区生态空间特性与演化过程。受地质地貌和土地利用的影响。西南岩溶山区景观基质脆弱、景观格局分异明显，具破碎化与景观结构粗粒化、景观动态变化范围大且速度快、整体退化明显的特点，以石漠化为特征的景观演化削弱了岩溶生态系统的生态服务功能。岩溶山区的景观生态建设须充分认识岩溶山区资源环境优势，充分利用当地的适生植物资源，协调生态效应和水文效应，促进水土资源的有效保持向高效利用发展，形成新的高效、和谐的人工自然景观。今后应把景观格局与生态过程结合起来、与人文因子和地学背景结合起来，加强小尺度的景观变化研究。     

红壤丘陵区LAI与土壤侵蚀分布特征的关系

叶面积指数(LAI)是常用的一个用于描述植被覆盖的方面指数,土壤侵蚀的分布又与植被的覆盖状况息息相关,这就意味着LAI与土壤侵蚀有一定的相关性,目前有关这二者的相关性研究还鲜有文献报道。基于这此,本研究首先利用2000年的遥感影像(TM)解释出该年度的土壤侵蚀强度图,再利用该遥感影像通过图像的代数运算得出该地区的NDVI栅格图,通过实测该县不同典型植被条件的LAI值,得出实测的LAI与图像NDVI值之间的函数关系式,由图像的代数运算把NDVI图转换成LAI图,即实现了遥感图像的实测LAI纠正。在GIS软件的帮助下,通过将LAI栅格图与土壤侵蚀强度图的空间叠加分析,得到不同LAI条件下的土壤侵蚀分布。结果表明,LAI与土壤侵蚀的分布表现为:大致以LAI=2为分界线,当LAI<2时,土壤侵蚀并未随LAI的增加而迅速减少,LAI>2时,土壤侵蚀的分布随植被指数的增加而减少,当LAI=2左右时,土壤侵蚀的面积最大。这种情况对于轻度、中度及强度土壤侵蚀的影响是类似的,都呈类正态分布的曲线形式,但在曲线的两侧土壤侵蚀类型是有本质区别的,在曲线的左侧土壤侵蚀类型的分布是中度和强度为主,而在曲线右侧则以轻度为主。表明LAI这个指标与土壤侵蚀有很好的相关性,可以用于土壤侵蚀方面的相关研究工作。     

桂西北喀斯特区原生林与次生林凋落物及养分归还特征比较

森林凋落物是森林生态系统的重要组成成分,其养分归还量在一定程度上决定着土壤养分有效性的高低。在土层浅薄且土被很不连续的我国喀斯特区域进行凋落物生物量及养分归还研究对我们更深刻地了解该区养分循环具有至关重要的意义。本文比较分析了桂西北喀斯特区3种原生林与3种次生林的全年凋落物量、组成、月凋落物量动态及养分归还量与动态。结果表明,圆果化香（Platycarya longipes Wu）、大叶蚊母树（Distylium Sieb．e tZucc．）与青檀（Pteroceltis tatarinowii Maxim．）3种原生林的年凋落物总量分别为2342．16,4057．99和1834．36k·hm～,而圆叶乌桕（Sapium romndifolium Hemsl．）、八角枫似langium chinense（Lour．）Harms）和黄荆（Vitex negundoL．）3种次生林的年凋落物总量分别为3192．82,3284．26,2469．90kg.hm-2,除大叶蚊母树外,次生林年凋落物总量大于原生林。凋落物的组成中,叶凋落生物量均占总凋落物量的80％左右,甚至更高,而圆叶乌桕、八角枫和黄荆3种次生林群落的叶凋落物量占总凋落物量的百分比大于圆果化香、大叶蚊母树以及青檀3种原生林。凋落物的养分归还量的月动态与凋落物量的月动态一致,原生林呈“u”形曲线,而次生林则呈“w”形曲线。原生林和次生林凋落物的年养分归还量均为C〉N〉K〉P,且次生林的c、N、P养分的归还量大于原生林。     

南川市三泉镇岩溶区农田生态系统有机碳密度

通过在重庆南川市三泉镇岩溶区选取样地进行植被样方观测、植被与土壤样品采集与实验分析,进而计算和讨论该区不同土地利用方式下农田生态系统植被碳密度、土壤有机碳密度和农田生态系统总有机碳密度.结果表明不同土地利用下农田生态系统无论是植被有机碳密度.土壤有机碳密度,还是整个农田生态系统有机碳密度都存在十分明显的差异.在4种农田生态系统土地利用类型中,冬水田的有机碳密度最高,两季田次之,旱地和菜地有机碳密度最低.而且土壤有机碳在农田生态系统有机碳密度的组成中占主导地位(占90%以上).因此,进一步发展生态农业,搞好生态环境建设,维持农田生态系统土壤有机碳储量的稳定是该区土地合理利用和农田生态系统碳减排的首要任务.同时通过改进耕作制度和措施,提高农业生产水平;不断探索农作物秸杆的综合利用,增加农田生态系统有机碳的滞留时间等措施也是农田生态系统碳减排的有效途径之一.