黄土丘陵区撂荒恢复过程中植物群落组成与土壤养分及酶活性变化的关系

为揭示黄土丘陵区植被恢复过程中土壤性质变化趋势,以黄土丘陵区10~45a的撂荒地为研究对象,分析撂荒后植被恢复过程中植物群落演变规律、土壤养分含量、4种酶活性变化及其相关关系.结果表明,随着撂荒年限的增加,恢复过程中主要群落的演变为猪毛蒿(Artemisia scoparia)→达乌里胡枝子(Lespedeza dahurica)+铁杆蒿(Artemisia sacrorum)→茭蒿(Artemisia giraldii)+铁杆蒿→白羊草(Bothriochloa flaccidum)+茭蒿,群落多样性指数整体表现为先增后减的趋势,菊科(Compositae)、禾本科(Poaceae)及豆科(Leguminosae)这3科占比从66. 67%降至50%,后上升到75%.土壤有机碳(SOC),全氮(TN)、全磷(TP)、速效氮(AN)、速效磷(AP)与碱性磷酸酶(ALP)、过氧化氢酶(CAT)、脲酶(UE)与蔗糖酶(SC)这4种酶活性呈增加趋势,但增加程度不同,化学计量比总体呈波动上升趋势.菊科、禾本科与豆科相比总科数、总属数、总种数及植物多样性,对养分和酶活性有更显著的影响,贡献率分别为72. 8%、69. 1%、66. 0%,且三大科对土壤酶的影响大于土壤养分,其中禾本科与豆科对养分及酶活性表现为正影响,而菊科表现为负影响.撂荒恢复过程中草地群落优势科占比的升高显著影响土壤酶的升高,并导致土壤养分变化.     

基于农户层次的陕北黄土丘陵区农业生态经济系统耦合关系研究

农业生态经济系统耦合是一个复杂的过程,是潜变量与潜变量、潜变量与可测变量及可测变量之间相互作用的结果,结构方程模型的建立很好地描述了这一复杂关系。通过对吴起县、安塞县和宝塔区共建的中尺度生态农业建设试验示范区、米脂县等3个典型区域所代表的黄土丘陵区及其各个区域农业生态经济系统结构方程模型的建立与运算,结果表明:在"退耕还林还草工程"等外力作用下,农业生态经济系统运行模式基本揭示了农业产业与农业资源相互耦合这一本质规律,但现状耦合模式并未充分利用农业资源,系统耦合效果较低。农业产业与农业资源对系统耦合的影响系数分别为0.54和0.16,农业产业和农业资源之间的相关系数只有0.28,即农业资源没有很好地支撑产业的发展,导致农业生态经济系统耦合效果不明显,存在着局部相悖的态势,潜伏了林草资源与其相关产业链网缺失现象。为此,需要强化农业产业与农业资源的互动过程,特别要发展林草及其相关产业,促进林草资源的有效利用,促使系统耦合效果的不断提高,增加经济效益。     

土地利用方式对紫色土丘陵区土壤剖面碳、氮影响

采取野外调查与室内分析相结合的方法研究了紫色土丘陵区林地、撂荒地、水田、旱地土壤剖面(0～40 cm)有机碳、全氮变化特征.结果表明.有机碳、全氮均随土层深度增加而逐渐减小,且林地、撂荒地有机碳递减幅度高于水田、旱地.相对于撂荒地和旱地,水田、林地更利于有机碳、全氮的积累.林地有机碳和全氮在0～5 cm土层表现出绝对优势;随土层递增,与水田、撂荒地和旱地的差异逐渐减小.水田有机碳和全氮在大于10 cm土层显示最大值.而撂荒地有机碳和全氮仅在土壤表层高于旱地.有机碳与全氮存在显著正相关关系;w(C)/w(N)随土层深度增加而降低,且林地、撂荒地降低幅度较大.因此相对于水田、旱地,林地和撂荒地w(C)/w(N)仅在0～10 cm显示较大值.可见,土地利用方式对陆地生态系统碳、氮蓄积有明显影响,通过旱地还林或撂荒可以增加土壤特别是表层土壤对碳、氮的积累.     

植被类型对黄土丘陵区流域土壤有机碳氮的影响

恢复植被是遏止水土流失和提高土壤有机碳氮(SOC,TSN)积累的重要措施。以黄土丘陵沟壑区燕沟流域为基础,分析了主要植被类型的SOC,TSN变化及其分布特征。结果表明,自然恢复的辽东栎群落SOC含量为29.5g/kg,其次为黄刺玫,狼牙刺群落11.6～21.3g/kg,铁杆蒿(+长芒草)群落为8.4～10.6g/kg。人工建造的刺槐林5.53～11.9g/kg,小叶杨12.8～18.4g/kg,沙棘群落为8.7g/kg,仁用杏为4.7g/kg,苹果园SOC含量3.4～3.9g/kg,退耕苜蓿为4.2g/kg,耕地3.3～4.8g/kg。自然恢复的灌丛群落和人工乔木群落可有效地改变坡面SOC含量与分布。土壤有机碳氮具有显著线性关系,而C/N比例和作用区间随着农田到林地的演变而变大。     

黄土丘陵区生物结皮对土壤物理属性的影响

生物结皮在干旱、半干旱地区广泛发育。迄今,有关生物结皮发育过程中土壤物理属性的响应仍不明确。论文采用野外调查与室内分析相结合的方法,定量研究不同生物量生物结皮对土壤物理属性的影响。结果表明:①生物结皮的发育能够细化土壤,当生物结皮由初期藻结皮演替至60%~80%苔藓结皮时(5等级),生物结皮层粗砂粒含量降低了86%;②随着生物结皮生物量的增加,生物结皮层土壤容重和硬度较初期分别降低了15%和68%,田间持水量和孔隙度分别增加了36%和14%;生物结皮层粘结力是下层土壤的6~7倍;③生物结皮的发育对土壤物理属性的影响与生物量有关,当苔藓生物量达2.91±0.12 g/dm²时,其土壤物理属性基本稳定。研究结果为揭示生物结皮抗侵蚀机理提供了科学参考。     

黄土丘陵区农户生产决策行为和对土地政策的认知分析

以陕西省安塞县大南沟和县南沟两个典型小流域的农户为研究对象,基于参与式农村评估技术的农户调查资料,采用多变量的描述分析与双变量的相关分析方法,对农户主要农业生产决策行为及其影响因素和农户对土地政策的认知进行了分析.结果表明:受家庭收入、收入来源和户主年龄以及教育程度等社会经济因素的影响,农户生产决策行为均有较大的差异.88%的农户表示愿意继续增加农业投入,以增加家庭收入.其中绝大多数农户都表示愿意通过增加土地投入和提高单产的方式来增加家庭收入,且投入取向受市场价格机制的驱动.主要以蔬菜和林果等经济类农产品为主.而小部分农户希望通过扩大承包地面积或外出打工来增加家庭收入.对农户的土地政策认知调查分析表明,农户对土地所有权的认识比较模糊,89%的农户不能正确地回答出农村土地所有权归集体这一根本制度.只有54.7%的农户知道"土地使用权30年不变"的政策.大部分农户对这一政策比较赞成,认为此政策不仅对农民有利,而且有利于土地质量的提高,也愿意增加土地的长期投资以提高土地质量,但仍然有近一半的农户担心政策会发生变化.     

川中丘陵县域土壤pH空间变异及影响因素分析——以四川仁寿县为例

利用2012年在仁寿县采集的555个表层土样(0~20cm),应用地统计学方法分析了该县域尺度表层土壤pH值的空间变异特征;并采用方差分析和回归分析量化主要影响因素对土壤pH值空间变异的影响程度。结果表明:研究区土壤pH值在4.02~8.14之间,平均为6.80,总体上以中性和碱性土壤为主;变异系数为14.48%,属中等程度的空间变异性。地统计分析表明,研究区土壤pH值变异函数的最佳理论模型为球状模型,具有中等程度的空间自相关性,且空间自相关范围较大。方差分析和回归分析表明,土壤类型、成土母质和土地利用方式是显著影响土壤pH值的主要因素。其中,成土母质和土地利用方式分别能独立解释76.2%和4.8%的土壤pH值空间变异。土壤类型的解释能力与分类级别有关,土类、亚类和土属可分别独立解释41.3%、57.3%和83.7%的土壤pH值空间变异,因而能反映成土过程和母质特性的土属是研究区土壤pH值空间变异的主控因素。研究结果可为川中丘陵县域尺度土壤pH空间变异分析及区域生态环境管理与建设提供有益参考。     

南方丘陵区土壤重金属含量、来源及潜在生态风险评价

为了探究南方丘陵区土壤重金属污染特征及生态风险状况,选择南方某省丘陵区作为研究区,利用2017年采集的60个点位的土壤样品,采用单因子污染指数（P_i）、内梅罗综合污染指数（P_综）和潜在生态风险指数（RI）评估As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn这8种重金属含量特征和潜在生态风险程度,并利用正定矩阵因子分解模型（PMF）解析其污染来源.结果表明：①研究区8种重金属元素的含量均有超标,内梅罗综合污染指数显示,研究区呈现轻度、中度和重度污染所占的比例分别为63%、8%和2%,无污染和轻微污染的样点占27%,因此基本处于轻度污染;②综合潜在生态风险指数表明,土壤重金属RI为39.58~224.15,低等和中等生态风险的样点所占的比例为73.33%和25%,而重度生态风险的样点所占比例为1.67%,该样点生态风险程度虽然最高,但重金属含量低于该省土壤元素背景值;③通过PMF模型得到6个污染源：自然源、农业活动源、铜矿采选和交通运输组成的混合源、工业活动源、交通源和生活垃圾排放源,贡献率依次为24.8%、17.7%、17.7%、17.6%、12.0%和10.2%.     

黄土丘陵区不同恢复植被类型的固碳特征

为分析黄土高原水土流失严重区不同恢复植被类型的固碳特征,比较恢复年限和坡向因素对植被碳汇效应的影响,在陕北黄土丘陵区选取了6种典型植被类型（农地、草地、沙棘、柠条、刺槐和山杨）,研究了不同类型的生态系统碳密度及其构成特征.结果表明：①半干旱黄土区植被恢复具有明显的碳汇功能,不同植被组分（地上生物、地下根系和枯落物）碳密度均表现出乔木>灌丛>草地>农地的变化特征.农地0~40 cm土层土壤有机碳密度最低（1355.5 g ·m^-2）,草地、沙棘、柠条、刺槐和山杨较农地分别增加了91.4%、125.2%、144.0%、124.5%和232.6%.②草地、沙棘、柠条和山杨的不同植被组分碳密度和不同土层（0~5、5~20和20~40 cm）土壤有机碳密度随恢复时间的推移总体上表现出增加趋势.③坡向对农地和草地植被碳密度无明显影响,沙棘、柠条、刺槐和山杨不同坡向间的植被碳密度差异明显.土壤有机碳密度存在明显的阴阳坡差异,农地、草地、沙棘、柠条、刺槐和山杨阳坡土壤有机碳密度分别比阴坡减少了22.9%、34.3%、75.8%、49.1%、22.4%和69.4%.④不同类型的生态系统碳密度差异明显,其中农地最低（2022.1 g ·m^-2）,草地、沙棘、柠条、刺槐和山杨较农地分别增加了48.7%、152.8%、125.1%、166.3%和530.7%.生态系统各组分碳密度总体表现为：土壤层>地上生物层>根系层>枯落物层.土壤有机碳构成了农地、草地、沙棘、柠条和刺槐碳密度的主体,分别占生态系统碳密度的67.0%、86.3%、59.7%、72.7%和56.5%.研究结果可为黄土高原地区科学管理生态系统碳库和推进生态环境治理提供重要依据.     

浙西低山丘陵区城镇用地扩展研究——以桐庐县为例

以1978-2002年6个时相Landsat影像为数据源,将谱间特征分析与监督分类相结合,提取了桐庐县城镇用地信息。在此基础上,结合土地利用数据,通过分析桐庐县城镇用地扩展的规模和强度、城镇空间格局及空间形态的变化,揭示了浙西低山丘陵区城镇用地扩展的特征,并从自然、经济、交通、社会等方面研究了城镇用地扩展的驱动力。研究表明:①城镇用地扩展呈现出明显的3个阶段:1980年代低速扩展,1990年代加速扩展,1999年后高速扩展,1999年是城镇由低速扩展进入高速扩展的转折点;②以中心城区为核心,富春江、分水江为发展轴线的“T”字形城镇空间格局日益明显;③城镇用地扩展以“轴线式”和“跳跃式”两种模式为主,城镇空间形态趋于复杂;④经济发展是城镇用地扩展的主要推动力,地形、交通等因素影响着城镇的空间布局和空间形态。