GIS支持下的红壤丘陵区脆弱生态环境综合评价--以长沙市为例

遥感和地理信息系统技术的发展为研究区域生态环境变化提供了有效的手段。针对红壤丘陵区这一特定区域，在地理信息系统的支持下，建立了红壤丘陵区环境信息系统数据库；同时结合特尔斐法、层次分析法及环境质量综合指数法，对红壤丘陵区的典型区域——长沙市的生态环境质量进行综合评价。研究结果表明，由于人类活动的强烈影响，长沙市环境质量状况良好以上级别的区域面积仅有827．64km^2，占总面积的7．0％；而生态环境较差的区域其面积达到6187．14km^2，占总面积的52．4％，这说明长沙市总体生态环境质量有待进一步提高。     

黄土丘陵区沙棘的蒸腾特性及影响因子

结合1998年半干旱黄土丘陵区安塞的观测资料,对沙棘（Hippophae rhamnoidesL.)的蒸腾特性及影响因子进行了分析。结果表明：（1）沙棘蒸强度具有明显的日变化和季节变化,安塞4－6龄沙棘5－9月份的月份均值为0．6346gg^-1h^-1;（2）沙棘蒸腾强度与气候因子（气温、相对湿度、光合有效辐射）间有显著的相关关系;相关系数为0．9544－0．9692,其中光合有效辐射对蒸腾强度影响最大,气温次之,相对湿度最小;沙棘蒸腾强度的季节变化与降雨量及林地土壤水分间有十分显著的相关关系。相关系数为0．9629－0．9809;（3）沙棘蒸腾强度与气孔导度间有十分显著的相关关系。气孔导度增大,沙棘蒸腾强度增大,反之则减小,相关系数为0．9791,这为分析沙棘蒸腾对环境因子的响应程度,分析沙棘最适的水分生态条件,提高沙棘抗旱造林成活率,水分利用效率提供了科学依据。图6参4参11     

红壤丘陵区晚稻生长期间CO2的排放与固定规律

采用静态箱法对红壤丘陵区稻田生态系统CO2排放与固定进行定位观测.结果表明,晚稻生长期间稻田生态系统CO2通量的日变化随天气条件(晴天、雨天、阴天)的变化而变化,CO2日净固定量在晚稻生长期间波动性很大,最高达10.35 g·m-2·d-1,在晚稻成熟期表现为CO2负固定,为-0.92 g·m-2·d-1;整个晚稻生育期,稻田生态系统CO2累积排放量和土壤呼吸CO2排放量分别为20.4和6.3 t·hm-2,稻田生态系统CO2累积排放量与水稻生物量之间存在极显著幂函数关系.在整个晚稻生育期,稻田生态系统从大气中吸收碳量为3.85 ～4.00 t·hm-2.     

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.     

亚热带红壤丘陵区浅层地下水氮淋失特征研究

土壤养分累积引起的氮素(N)淋失是导致农区地下水污染的重要原因,也是农业面源污染的重要形式.本文以湖南省长沙县典型亚热带红壤丘陵流域为研究对象,通过连续定位观测,研究了林地、稻田、菜地和茶园4种代表性土地利用类型浅层(130~150 cm)地下水中N浓度的逐月动态变化特征.连续3年(2010—2013年)的观测结果表明:4种土地利用类型下浅层地下水总氮(TN)平均浓度差异显著(p0.05),其中,林地最低(0.85 mg·L-1),茶园最高(7.64 mg·L-1);从N的形态构成来看,林地、菜地和茶园浅层地下水中N形态以硝态氮(NO-3-N)为主,分别占TN的46.7%、70.2%和72.8%,而稻田浅层地下水N形态则以铵态氮(NH+4-N)为主,占TN 43.5%,表明土壤淹水条件是影响地下水N淋失形态的关键因子.地下水各形态N浓度的动态变化在不同土地利用下也迥然不同:林地地下水各形态N的含量低、变幅小,而稻田、菜地和茶园地下水N浓度变幅较大;采用单因子方法对不同土地利用下地下水的水质进行评价,结果表明:研究区浅层地下水中TN和NO-3-N无显著污染,NH+4-N污染较为严重,而综合指数法(F值法)进一步表明研究区浅层地下水污染主要出现在稻田和茶园,因此,控制稻田和茶园N肥的施用量是预防亚热带红壤丘陵区地下水N污染的关键.     

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.     

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。     

黄土丘陵区不同地貌单元土壤有机碳空间变异的尺度效应

运用地统计学和GIS相结合的方法,研究了黄土丘陵区县域不同地貌单元土壤有机碳空间变异的尺度效应,尺度划分为县域、县域上三种不同的地貌单元以及与地貌单元相对应的乡镇尺度,结果表明：①各个尺度下有机碳含量均偏低,完整地貌单元尺度与乡镇尺度有机碳均值与变异系数大小顺序不同;②高山区随着尺度的变化,自然因素对变异的影响程度没有显著变化,但低山丘陵区与丘陵沟壑区自然因素的影响程度减小,插值图表现出较小的研究面积有机碳含量信息更丰富;③县域尺度上海拔与土壤类型是导致变异的主控因素,在丘陵沟壑区,所研究的自然因素（海拔、土壤类型、土壤侵蚀程度、田面坡度、坡向）对其影响都不显著;在低山丘陵区,地貌单元上主控因子是海拔与土壤类型,而乡镇尺度上转化为田面坡度;在高山区,地貌单元上主控因子是土壤类型,但乡镇尺度上其主要影响因素变为土壤侵蚀程度。     

川中丘陵区典型土地利用方式下磷素迁移的初步研究

通过野外定位观测,对川中丘陵区坡耕地、水田与林地地表径流水中磷素迁移形态、迁移通量进行了初步研究。结果表明,坡耕地、林地磷素迁移以颗粒吸附态为主,水田磷素迁移以水溶性磷为主,所有土地利用类型径流中总磷含量已超过水体富营养化的标准。坡耕地、水田和林地地表径流水中磷迁移的通量分别为0.88 kg/(hm2.a),0.15 kg/(hm2.a)与0.33 kg/(hm2.a)。     

黄土高原砖窑沟试验区土壤资源与改良利用途径

本文以田间试验、定位观测和野外调查为依据，系统地研究了位于晋西北黄土丘陵区的砖窑沟试验区土壤资源特点及采用改良利用措施后的效果。结果表明，试验区土壤类型多，肥力低。低产原因主要是：土质过砂，有机质含量低，气候多灾，侵蚀严重，经济贫困。通过修建水平梯田，实施快速培肥技术；实行以有机肥与氮肥为主的优化施肥方案；蓄水保水，合理用水，提高水分生产效率等一系列措施，有效地提高了土壤肥力，改善了环境条件。根据科学试验和生产实践，提出了在该地区具有普遍意义的改土培肥途径。