不同利用方式对草甸草原抗风蚀能力的影响

为了解不同利用方式对呼伦贝尔草甸草原抗风蚀能力的影响,采用植被凋查结合风洞实验的方法对不同利用方式条件下的草甸草原植被变化和草甸草原原状土的抗风蚀能力进行了研究.结果表明,草甸草原不同利用强度条件下临界风蚀风速(v)随植被盖度(Cover)的变化基本服从二次幂函数关系.随着利用强度的增加,植被盖度降低,在同样风速条件下(大于临界风蚀风速),风蚀率迅速增加.较轻的利用强度下,当植被盖度保持在63%时,在风速为25 m/s条件下风蚀率也很小,而当植被盖度<35%时,在风速为20～25 m/s条件下,风蚀率随植被盖度的下降迅速上升.草甸草原区的免耕农田由于完全失去植被的保护,每分钟狂风(25 m/s)造成的土壤风蚀量达到682.1 kg/hm2,接近1 a的土壤平均生成量(1 000 kg/hm2).     

高寒草地土壤保持功能的风洞模拟及其定量评估

青藏高原高寒草地的土壤保持功能对于保护生态环境具有重要的作用。为了研究人类活动不同干扰方式对高寒草地土壤保持功能的影响,利用大型风洞,对不同干扰方式下高寒草甸、草原化草甸和高寒草原3个类型的土壤保持功能定量评估,以侵蚀率作为土壤保持功能的测度指标。实验结果表明,随着风速的增大,3个样品的土壤侵蚀率均呈现增大趋势,但不同处理下侵蚀率的增幅不同。当植被根系破坏后,土壤侵蚀率大小为高寒草甸<草原化草甸<高寒草原,说明,高寒草甸土壤的可蚀性低,高寒草原土壤的可蚀性高,极易遭到破坏。从总体来看,土壤保持功能的强弱依次为高寒草甸>草原化草甸>高寒草原。风蚀前后土壤中有机质和养分含量的变化分析表明,土壤有机质和养分含量显著下降,其中速效K2O的养分含量下降幅度最大。对3个草地类型单位面积土壤保持经济价值进行计算,计算主要包括保持有机碳、保持养分和减少土壤流失对河流湖泊淤积3个方面的价值。结果表明,高寒草原化草甸单位面积的土壤保持价值最高,其次为高寒草甸,高寒草原单位面积土壤保持价值最低。     

沿海城市气候特征对城市雕塑景观侵蚀程度差异分析研究

建筑物集中造成城市空间单一、枯燥和拥挤,城市雕塑作品可带来美化和装饰的作用.以沿海城市的城市雕塑景观为探究对象,研究在沿海气候特征下雕塑的侵蚀程度差异.首先,针对制作雕塑景观的原料砂岩,需进行侵蚀作用模拟实验,选取城市雕塑砂岩样本在风驱雨模拟条件下进行风洞侵蚀实验及水岩作用实验;然后,通过对砂岩雕塑样本实现风洞侵蚀模拟实验后,可获知侵蚀量伴随风速增强而增大,对砂岩实现室内水岩作用实验后可知矿物转化量增加,产生矿物量越多表明岩体的抗侵蚀能力越低,会增加雕塑侵蚀程度.通过利用模拟实验实现了对城市雕塑景观侵蚀程度的分析,为保护雕塑作品提供数据支持.     

人为干扰对典型草原土壤碳密度及生态系统碳贮量的影响

为了了解不同人为干扰形式对典型草原碳贮量的影响,对采取了不同干扰形式（包括开垦,放牧,禁牧2年、禁牧7年和禁牧17年）的典型草原试验样地的土壤碳密度及总碳贮量进行了研究。研究结果表明,0～20cm深土层土壤碳密度在不同干扰之间表现出明显差异(F=78.702, P<0.000 1),其由大到小的排列顺序为禁牧17年>禁牧7年>禁牧2年>放牧>开垦,分别为4.47、4.23、4.01、3.7和2.27kg/m²;0～50cm土层土壤碳密度除开垦明显低于干扰形式以外,几种干扰间没有表现出明显差异;人为干扰对土壤碳密度的影响主要表现在土壤的表层（0～20cm）,对深层土壤的影响不明显。不同干扰形式下碳贮量中都以土壤碳库占有最大的比重,一般在86％～93%之间;根系所占比重在6％～13％之间;植物地上部分所占比重与枯落物大致相当,一般低于1％（开垦除外）。基于0～20cm土壤碳密度计算的总碳贮量分别为5.74 kg/m²（禁牧17年）、5.22 kg/m²（禁牧7年）、4.83 kg/m²（禁牧2年）、4.39 kg/m²（放牧）、2.67 kg/m²（开垦）,不同干扰类型间达到了显著差异（F=8.711,P<0.01）;基于0～50cm土壤碳密度计算的总碳贮量也表现相同的变化趋势。本研究得出如下结论：人为干扰对典型草原土壤碳密度及总碳贮量具有明显影响,即开垦和放牧导致土壤碳密度和总碳贮量明显下降,而禁牧则可以提高土壤碳密度及碳贮量。因此,从提高碳贮量的角度来看,应该严格禁止典型草原的开垦行为,鼓励实行适当的禁牧制度。图5表2参16     

放牧对内蒙古草原温室气体排放的影响

静态箱-气相色谱法用于测定内蒙古典型草原温室气体排放.禁牧草原及放牧草原吸收CH₄、排放N₂O和CO₂各自有其相对固定的季节变化形式,草原和大气交换温室气体通量的季节变化形式主要受年度气候变化所控制,而土壤、植被类型、降雨量等禁牧因素和放牧强度等人为因素仅影响排放强度.与禁牧草原相比,自由放牧降低了羊草草原对CH4的吸收和对N₂O的排放,但大大增加了CO₂的排放量.随着放牧强度的增加,草原温室气体排放强度呈线性迅速增长.     

砾石覆盖防风蚀风洞实验

利用风洞实验开展了2 cm粒径砾石覆盖防风蚀效果研究。实验结果表明:砾石覆盖的存在可大幅降低沙床输沙率;同一风速下,输沙率随覆盖度的增加而降低,砾石覆盖率高于35%时床面不发生明显风蚀;同一砾石覆盖度下,输沙率随风速的增加而增加,风速超过18 m/s时输沙率迅速增加。采用风蚀防护率指标评价了砾石覆盖的防风蚀效果,当覆盖度不低于35%、风速不超过26 m/s时,风蚀防护率均大于90%。研究结果对采用砾石覆盖进行某数百平方公里的场地防风固沙工程设计具有参考价值。     

小水滴在风洞气流中的跟随性

目的获得风挡加温除雨系统试验台翼型上喷雾喷头排列方式和风洞实验风速的最优组合,同时获得不同风速下小水滴在风洞沿程的跟随性和风洞出口截面上质量分数及均匀性等理论数据。方法采用数值模拟方法,对风挡加温除雨系统试验台的风洞和喷头部分进行建模仿真,模拟7个翼型上共60个均布喷头在4类不同进口风速、2类喷头喷速下的8种实验过程。结果得到小水滴在风洞不同实验条件下沿程跟随性的变化规律,同时得到风洞出口处小水滴的分布结果。结论风洞风速越小,喷头喷射发散性越好,而小水滴跟随性越差;反之,风洞风速越大,喷头喷射发散性越差,而小水滴跟随性越好。风洞出口小水滴质量分数随风速增大呈现先高后低的规律,而均匀性随风速增大而变好。     

不同封育年限荒漠草原土壤呼吸日、季动态变化及其影响因子

围封禁牧措施可以改善退化草地生态环境,是我国退化草地植被恢复的主要措施.为探讨干旱区荒漠草原不同围封禁牧年限的土壤呼吸作用特征及影响因子,在生长季连续观测围封禁牧11 a、7 a、放牧不封育(CK)荒漠草原土壤呼吸速率及环境因子,结果表明:1在日、季尺度上,封育11 a、7 a和CK荒漠草原土壤呼吸速率均具有明显的单峰曲线变化规律,在日尺度上,最大、最小值分别出现在12:00~16:00和00:00~06:00;在季节变化尺度上,最大值出现在降水较多温度适宜的8月,土壤呼吸均值表现为11 a[0.143 g·(m2·h)-1]7 a[0.138 g·(m2·h)-1]CK[0.106 g·(m2·h)-1].2封育与未封育荒漠草原的土壤呼吸速率与空气、土壤温度均呈极显著的指数关系(P0.001),相关性大小为:地表温度(R2:0.408~0.413)空气温度(R2:0.355~0.376)5~20 cm土壤温度(R2:0.263~0.394);温度敏感性系数Q10随着土层的加深逐渐变大,不同封育年限Q10表现为11 a(2.728)7 a(2.436)CK(2.086).3封育11 a、7 a和CK荒漠草原土壤呼吸速率与空气湿度、土壤含水量一元二次模型达到显著水平(P0.05),与空气二氧化碳呈极显著线性负相关(P0.01),与风速呈显著线性正相关(P0.05),与光照强度呈极显著线性正相关(P0.01).4干旱区荒漠草原土壤呼吸作用随着围封禁牧年限的增加而增加,温度敏感性系数亦随之增加,0~20 cm土壤温度和水分是其土壤呼吸的主要影响因子.     

放牧对草原十壤N2O产生及微生物的影响

利用AIM乙炔抑制法 ,首次测试了我国内蒙古放牧和非放牧羊草草原土壤N2 O产生的微生物过程 ;通过分析不同类型草原土壤N2 O产生的微生物过程和相关微生物菌群的季节变化 ,研究了放牧行为对于草原土壤N2 O微生物产生过程的影响 .放牧行为改变了土壤结构 ,有利于土壤微生物反硝化作用的发生 ,在一定程度上降低了草原土壤N2 O的排放 .揭示了内蒙古草原土壤N2 O产生是以异养硝化作用过程为主的微生物过程 ,解释了内蒙古典型草原土壤N2 O通量较低和其季节变化的微生物学机理     

风蚀扬尘抑尘剂效率测试方法与应用

风蚀扬尘抑尘剂是一种控制风蚀扬尘的有效措施,探讨使用便携式风洞(PI-SWERL)测试风蚀扬尘抑尘剂效率的方法,并对比国内外2种抑尘剂对风蚀扬尘PM2. 5的抑制效率,以研究喷洒方式、稀释倍数和风速对抑尘效率的影响.结果表明:①按照推荐的稀释倍数分别配置G和Enviroseal(ES)抑尘剂水溶液并测试,液滴喷洒方式对应的抑尘效率优于雾化喷洒方式,在17. 2 m·s~(-1)(相当于8级风)风速时G抑尘剂效率(99. 5%)优于ES抑尘剂(94. 0%)和水(77. 5%);②对稀释倍数为50、100、150、200和400倍的G抑尘剂进行测试,在17. 2 m·s~(-1)风速时,抑尘效率分别为99. 7%、99. 5%、99. 7%、98. 1%和95. 9%,可根据抑尘效率变化拐点确定抑尘剂最佳成本效益稀释倍数;在13. 1～17. 2 m·s~(-1)风速范围内,抑尘效率随风速增加而增加.③使用便携式风洞测试风蚀扬尘抑尘剂效率的方法,可以量化抑尘剂对风蚀扬尘PM2. 5的抑制效率,建议对风蚀扬尘抑尘剂开展抑尘有效期和环境友好性测试.     

藏北高原草地资源合理利用

藏北高原面积60万km₂,海拔4400m以上 ,气候寒冷干旱 ,是青藏高原内生态环境最酷劣的自然地域 ,大部分为无人区。境内55 %的土地为可利用的草地 ,是西藏最大的牧区 ,其绝大部分是由紫花针茅(Stipapurpurea)及青藏苔草(Carexmoorcroftii)等组成的高寒草原与高寒荒漠草原 ,虽然紫花针茅草原是当地藏绵羊的较适宜生态地域 ,但其鲜草产量不足800kg/hm₂,仅在6～9月能利用 ,加上草地土壤富含砂砾 ,抗侵蚀能力弱 ,所以草地生态较脆弱。目前已有1/3的草地受沙化和侵蚀的威协 ,4 %的草地处于过牧退化状况。所以保护草地 ,维持其生态稳定乃是开发藏北高原草地资源的重要原则 ,故对高寒荒漠草原与已沙化的高寒草原须禁牧 ;大部分高寒草原的放牧强度须控制和适度 ,以求永续地利用和获得良好的经济-生态效益。     

我国干旱地区甘草草地资源的利用与保护

全世界有甘草13种,我国有8种,沙漠地区常见有5种。我国沙漠地区的甘草种类为甘草(Glycyrrhiza uralensis)、胀果甘草(Glycyrrhiza inflata)等5种,它们构成各种甘草草地,分布在多种多样的生态环境中,以甘草草地分布最广。 甘草草地可供放牧、割草、采药、农垦、营林等多目标利用,目前它已被广泛进行利用。其中以放牧和采药利用最为广泛。 甘草草地的利用存在着严重的问题,例如:滥挖甘草已使大面积的甘草草地遭到了严重破坏,不适当的农垦已使不少甘草草地成了荒滩和沙化土地,生境旱化已使一些甘草草地明显退化,土壤盐渍化已使得一些甘草草地发育不良以至已被盐生植被所演替。 要使甘草草地这一多目标利用的自然资源能得到水续利用,必须重视土壤和环境的保护,防止土壤风蚀和水蚀,防治土壤盐渍化,预防生态环境旱化,大力种草种树等。     

西藏高原生态系统服务时空格局及其变化特征

西藏高原是我国国家生态安全格局中至关重要的区域,维护提升其生态屏障功能是该区生态保护的核心目标。论文分析了1990—2010年西藏高原生态系统类型及其服务能力的时空变化格局,开展近20 a生态屏障功能的综合评估。结果表明：1）近20 a,西藏高原生态系统宏观格局稳定少动,森林、水体与湿地面积略有增加,草地、荒漠面积减少;2）森林、草地、湿地生态系统水源涵养量为895.19×10⁸ m³,平均单位面积水源涵养量为744.48 m³/hm²,近20 a水源涵养服务在波动中有所提升;3）水蚀区土壤水蚀模数为3 876 t/km²,土壤水蚀量为10.31×10⁸ t,生态系统土壤保持服务保有率为66.3%,近20 a土壤侵蚀量下降,而土壤保持服务保有率呈持续上升趋势;4）土壤风蚀模数为1 581.2 t/km²,土壤风蚀量为18.99×10⁸ t,防风固沙服务保有率为66.5%,近20 a由于风场强度减弱与植被覆盖度增加,土壤风蚀量下降,而生态系统防风固沙服务保有率持续提升;5）森林、草地、湿地碳固定服务量为1.95 Pg C,从前10 a略有下降态势转变为后10 a轻微上升趋势。     

基于风沙防治的典型农牧交错区土地利用多情景模拟

作为典型的半干旱沙区,科尔沁左翼后旗（简称"科左后旗"）土地退化严重,土壤风蚀程度较强,有针对性地调整土地利用结构,有助于农牧交错区社会经济和生态环境的可持续发展.采用修正风蚀方程（RWEQ）模拟科左后旗的风蚀状况,并结合CA-Markov模型和当地风蚀状况及区域相关规划,设定了延续现有发展态势的历史发展情景、在全区域内开展风蚀治理的全域治理情景和依照区域风蚀特征实施治理的分区治理情景3种未来可能的发展情景,基于Dyna-CLUE模型模拟各情景下科左后旗2020年的土地利用格局.结果表明:①2010年科左后旗的平均风蚀量为33.86 t/（hm2·a）,风蚀程度较为严重,并且具有明显的西高东低的空间差异.②采用Dyna-CLUE模型模拟2010年土地利用空间分布结果的Kappa指数达0.921,模拟效果良好.③与2010年相比,历史发展情景下,2020年科左后旗荒漠化趋势更加严重,未利用地面积将增加33.76%,草地退化明显;全域治理情景下,风沙治理取得了一定成效,70.30%的未利用地得到治理,其中分别有32.32%和32.52%转化为林地和草地,水域也得到一定恢复,面积将增加5.01%;相比于全域治理情景,分区治理情景下高风蚀地区有更多的未利用地得到治理,低风蚀地区耕地面积将增加4.68%,进行风沙治理的同时也在一定程度上保护了耕地.研究显示,Dyna-CLUE模型在我国农牧交错区具有较好的土地利用格局的模拟能力,采取积极的风沙防治措施可以大幅提高当地的林地和草地面积,而采取有针对性的分区域治理政策在进行风沙治理的同时也可有效地保护耕地.      

Plant colonization of ex-arable fields from adjacent species-rich grasslands: The importance of dispersal vs. recruitment ability

Species-rich semi-natural grasslands have declined drastically in Europe over the last century and occur in modern landscapes as small and isolated fragments. Recreation of these species-rich plant communities and increasing connectivity of remaining grasslands are important goals for nature conservation. Ex-arable fields located adjacent to species-rich grasslands have been suggested as targets for such recreation, but we still lack knowledge about the processes determining colonization from grasslands to ex-arable fields. We examined transects from species-rich semi-natural grasslands to ex-arable fields in a nature reserve located in southeast Sweden, and analysed relationships between observed colonization of ex-arable fields and two characteristics of species: dispersal ability and recruitment ability. Colonization of ex-arable fields was not related to dispersal ability, assessed as adhesive potential to animal coat, wind dispersal potential and seed mass (related to seed production), but was positively related to recruitment ability, assessed by sowing experiment. The same relationships appeared when using a performance index from sowing experiments conducted in the UK. We conclude that recruitment ability is a key factor for colonization of ex-arable fields. In our study, around 50% of semi-natural grassland species were able to colonize adjacent ex-arable field margins spontaneously within a time window of less than 50 years. Seed sowing is however needed to increase the speed of the colonization process, because increasing seed density promotes colonization of species with poor recruitment in ex-arable fields. Actions to increase area and connectivity of species-rich grasslands should consider incorporating ex-arable fields.     

三江源典型高寒草地坡面土壤有机碳变化特征及其影响因素

以三江源地区高寒草地退化坡面为研究对象,从草地类型、鼠害和自然因素如水蚀、风蚀、冻融作用这一角度上探讨发生在不同退化程度上土壤有机碳的变化特征,对明晰高寒地区退化草地的碳变化机理和全球气候响应具有重要意义。结果表明:同一侵蚀环境条件和退化程度下,以小嵩草、矮嵩草为优势种高寒草甸比以紫花针茅为优势种的高寒草原土壤有机碳蓄存能力高。轻度退化程度受水蚀影响的高寒草甸曲麻河乡QMH1坡面土壤有机碳平均含量是相距3.5 km高寒草原曲麻河乡QMH2坡面的2.2倍(P<0.01);轻度退化程度受风蚀影响的高寒草甸五道梁WDL坡面土壤有机碳平均含量是高寒草原不冻泉BDQ坡面土壤有机碳含量的3.8倍(P<0.01)。水蚀作用显著影响了高寒退化草地土壤有机碳在坡面上的分布,表现为随坡面向下迁移富集的特征。轻度退化程度受水蚀影响的高寒草甸玛龙ML1号坡面下坡位(距坡顶580 m以下)土壤有机碳平均含量比上坡位(距坡顶580 m以上)高22%(P<0.01)。高寒草甸玛龙ML2坡面土壤有机碳分布特征,不仅具有土壤有机碳含量随退化程度加剧而降低的规律,还叠加有土壤有机碳随水土流失向下富集的迁移分布规律,具体表现为坡上位轻度退化>坡中下位中度退化>坡下位极度退化>坡中上位重度退化,因极度退化坡位处于重度退化的下坡位,表现出极度退化坡位土壤有机碳含量比重度退化坡位高49.3%(P<0.05)。风蚀作用使高寒退化草地表层土壤粗骨化和土壤有机碳加速矿化,表现为受湖陆风影响较弱的鄂陵湖ELH坡面土壤有机碳平均含量比受湖陆风影响较强的扎陵湖ZLH坡面高27.9%(P<0.05)。冻融垮塌降低了高寒退化草地土壤有机碳平均含量,但差异不显著。鼠害影响降低了高寒退化草地土壤有机碳的平均含量,并加速了高寒草地退化的进程。中度退化鼠洞周围SDⅠ-Ⅲ土壤有机碳平均含量是极度退化鼠洞周围SDⅣ-Ⅵ的2.1倍;而未受鼠害影响的中度退化ML2Ⅰ-Ⅱ土壤有机碳平均含量是极度退化ML2Ⅳ-Ⅵ的1.6倍。高寒坡面草地受水蚀、风蚀、冻融以及鼠害等因素作用加剧了土壤有机碳的损失。     

吉林省西部草地的时空变化及其驱动因素分析

吉林省西部草地退化严重,研究该区草地时空演变对其畜牧业及生态环境可持续发展具有重要意义。利用1980、1995、2000年三期遥感影像,在RS与GIS支持下,解译提取该区草地信息,分析其时空变化。结果表明:①20年来,草地面积减少40.70%,尤其高覆盖度草地,净减少率达51.96%;②1980至1995年,从动态度可以看出高覆盖度草地对草地整体变化影响较大;1995至2000年,总动态度和高、中覆盖度草地动态度接近,这两种草地类型对草地整体变化影响较大;③草地主要转化为耕地和盐碱地,转移面积分别达475799.43hm²和303182.06hm²;④20年来,各类型草地重心向东北方向偏移,不同阶段各类型草地重心偏移表现出无规律性、多向性。自然因素对该区草地退化起到一定的驱动作用,人类活动干扰则是主要驱动力。     

长期开垦与放牧对内蒙古典型草原地下碳截存的影响

以围封26 a草地(E26)为对照,研究了内蒙古典型草原区长期开垦与放牧对土壤-植物根系系统碳截存的影响.结果表明,0～40 cm土壤和根系中的C贮量, E26(7 307.59和950.32 g·m-2)≈连续放牧草地(LG)(7834.01和843.43 g·m-2)>开垦35 a耕地(LC)(4537.04和277.35 g·m-2). E26、LG和LC中,0～40 cm土壤贮存的C分别占各自土壤-根系系统C总贮量的88.49%、90.28%和94.24%.长期开垦完全破坏了草地原生的植被-土壤系统,造成严重的土壤风蚀:相对于E26,比中O～10 cm和10～20 cm砂粒含量分别增加了81%和39%,0～40 cm土层中根系生物量减少了71%;长期开垦导致草地土壤及根系碳截存分别降低了37.9%和70.8%.因此,在草原地区,若将长期开垦的耕地恢复为天然草地,土壤和植物根系将会有较大的固碳潜力.放牧对该区土壤有机碳含量及根系生长的影响较小;但长期放牧样地土壤表层容重显著增加,预示目前放牧压力已达到或接近草地的承载阈值,应及时减小放牧压力以避免草地的进一步退化.