丘陵红壤开发的水土资源保护及农业产业化经营模式

以湖南省桃源县为例,针对目前丘陵红壤开发存在的主要问题,在探明季节性干旱成因和发生规律、水资源合理调蓄利用依据的基础上,提出了红壤丘陵区抗御季节性干旱的水分管理对策和主要措施;通过不同经营模式的水土资源动态观测、分析,提出了红壤丘陵区土壤允许流失值应≤200 t·km-2·a-1、相应的降水径流系数<0.25 等水土资源协调发展的关键技术指标,并在丘陵红壤坡地上建立了土壤侵蚀模数<100 t·km-2·a-1 的“土壤-水分-生物”资源互利型的高效利用模式。同时,以市场为导向,优化产业结构为中心,应用上述研究成果,建立了茶叶、苎麻、果业、庭园高效生态农业等四大科技先导型的产业化规模经营体系,为我国红壤丘陵区的农业产业化开发提供实用模式与示范样板。     

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。     

黄土丘陵区不同土地利用类型下生物土壤结皮的入渗效应

为揭示黄土丘陵区BSCs(生物土壤结皮)的入渗特征,以甘肃省定西市安家沟小流域为例,选择荒草地、沙棘灌丛和油松林3种典型土地利用类型进行采样,采用环刀模拟法研究不同土地利用类型下苔藓结皮和地衣结皮对水分入渗的影响. 结果表明:①不同土地利用类型下的2种BSCs均明显减少初渗速率和达到稳渗所需时间,初渗速率降幅最小值、最大值分别出现在油松林、荒草地下地衣结皮;荒草地、沙棘灌丛苔藓结皮稳渗速率相对裸土分别增加2.4%、10.0%,而二者地衣结皮明显降低稳渗速率,降幅分别为45.2%和55.0%,油松林下苔藓结皮和地衣结皮稳渗速率均增幅为18.2%. ②苔藓结皮在3种土地利用类型下均促进土壤水分入渗,其入渗量调控率在荒草地、沙棘灌丛和油松林下分别是1.0%、10.0%和0.7%;而地衣结皮在荒草地和沙棘灌丛下明显阻碍水分入渗,其入渗量调控率的绝对值分别为43.9%和50.0%,在油松林下的入渗量调控率则为16.5%. ③Horton模型对生物土壤结皮入渗过程拟合效果最好,较适于描述本区具有生物结皮覆盖的土壤入渗特征.      

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。     

南方丘陵区农村社区水贫困调查——以湖南省衡阳县礼梓村为例

近年来,水科学领域兴起了一种综合评价水资源短缺的新视角和新方法——水贫困理论.根据牛津大学的水贫困评价指标框架,结合我国南方丘陵区农村地区的水资源特点,从水贫困评价指标体系的5个方面选择有代表性的指标数据,并运用实地调查和访谈等方法对湖南省衡阳县礼梓村的水贫困程度进行定性评价.结果表明,衡阳县礼梓村因供水设施不完善、用水效率低下、水环境遭受破坏等原因存在轻度水贫困现象,因此综合考虑经济、社会等因素影响下的我国南方农村地区仍然存在不同程度的水贫困现象.     

低山丘陵区土壤硒、镉空间分异对土地利用景观特征的响应

为明确低山丘陵区土地利用景观特征和景观格局对土壤硒(Se)、镉(Cd)含量空间分异的影响.以重庆市江津区为研究区,采集和测定了247件表层土壤样品,将研究区划分为3519个1 km×1 km网格单元,再基于30 m土地利用数据测算了每个网格单元土地利用景观特征指数和景观格局指数,并运用冗余分析(RDA)和双变量空间自相关(Moran’s I),定量探讨了景观格局对表土Se、Cd含量分异的影响.结果表明：(1)江津区表土Se(0.36 mg·kg^-1,算术均值,下同)、Cd(0.27 mg·kg^-1)含量高于渝西地区土壤背景值,但表土Cd含量略低于全国农用地风险筛选值.(2)林地表土Se含量(0.43 mg·kg^-1)显著高于耕地(0.34 mg·kg^-1),而水田(0.29 mg·kg^-1)、旱地(0.27 mg·kg^-1)土壤Cd含量高于林地(0.25 mg·kg^-1).(3)受成土母质影响,空间上林地景观聚集度与土壤Se含量呈负相...     

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%.     

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.     

黄土丘陵区“梯田退耕”生态重建规划方法——以燕沟流域为例

论文在阐述“梯田退耕”生态重建规划指导思想、内容、标准及宜遵循的基本原则的基础上,借助GIS空间分析技术,提出并探讨了针对黄土丘陵区中小尺度流域或行政村合理布建梯田和经济林果园地等的规划方法及技术流程,进而将其应用于燕沟流域,研究结果表明业已探讨的规划方法是可行的和实用的。按规划结果,燕沟流域至少需新修梯田295.06hm2、果园4.61hm2,使其基本农田达到359.23hm2、果园面积达到622.69hm2;森林覆盖率48.87%,林灌草植被覆盖率可达75%,坡地减沙效益在80%以上。农业发展预计每年可实现粮食总产1645.13t、苹果总产9340t以上,载畜量可达7500只羊单位。