黄土高原侵蚀产沙与高含沙水流空间分异对比分析

论文研究了黄土高原侵蚀产沙、高含沙水流的空间分布特征,并对比分析了两者空间分布的异同。结果表明:黄土高原高含沙水流高发区、侵蚀产沙高值区呈带状分布,大致为东北—西南向,带状区域中包括三个高峰区;黄土高原降雨量、NDVI等值线的空间分布方向与侵蚀产沙带及高含沙水流高发区延伸方向平行,侵蚀产沙带及高含沙水流高发区基本位于200~600 mm降雨量及NDVI值为0.15~0.25范围内,当降雨量达到400 mm及NDVI为0.17时侵蚀产沙达到峰值,而当降雨量为400 mm及NDVI为0.2时,高含沙水流达到峰值;影响因素对侵蚀产沙、高含沙水流发生的作用规律的一致性,决定了黄土高原侵蚀产沙与高含沙水流分布的相似性,而侵蚀产沙、高含沙水流对影响因素响应程度的差异,是两者空间分布差异的重要原因。     

生态补偿对象的空间选择研究——以甘南藏族自治州草地生态系统的水源涵养服务为例

生态补偿对象的空间选择研究是生态补偿机制的基础性和支撑性研究,对建立高效合理的生态补偿机制具有十分关键的作用。目前国内在生态补偿的理论和实践研究中很少专门研究补偿对象的选择问题,这种不考虑空间异质性对整个补偿区域实施统一的标准补偿势必会影响到补偿的效率。有鉴于此,基于补偿资金效率考虑,构建以土地所有者提供的生态系统服务、土地所有者的参与成本和生态系统服务受损风险为参数的空间选择模型,以甘南藏族自治州草地生态系统水源涵养服务为例,乡镇为基本研究单元,采用聚类分析法将全州划为五大等级补偿区:优先补偿区、次级优先补偿区、次级补偿区、临界补偿区和潜在补偿区或可能补偿区。对各级补偿区的特征分析结果表明:①草地生态系统的优先补偿主体主要分布在纯牧区,而非优先补偿区主要分布在半农半牧区、林业区和农业区;②基于补偿资金效率考虑的补偿优先度与草地生态系统退化风险呈现高度的吻合状态,草地生态系统的优先补偿区又是高退化风险区(生态脆弱区);③草地生态系统的补偿效率与生态重要性呈现出吻合的状态,即草地生态系统的优先补偿区又是重要生态功能区;④甘南州近17%的草地为低效率和无效率补偿区,也是非生态脆弱区和非重要生态功能区,基于生态脆弱性、生态重要性和补偿效率考虑,这部分草地可暂时给予较低标准的补偿。     

青藏高原纳木错流域河水主要离子化学特征及来源

2006年6～10月对青藏高原纳木错流域你亚曲、曲嘎切、昂曲3条河流进行了连续采样,同时在2005年9月和2006年9月2次环纳木错考察中采集了其他河水的样品.河水中主要阴离子（Ca²⁺、 Mg²⁺、 Na⁺、 K⁺）和阳离子（Cl^-、 NO^-₃、 HCO^-₃、 SO^2-₄）的分析结果表明,你亚曲、曲嘎切和昂曲的离子总量（TDS）分别为79.48、 23.44和111 mg/L.离子总量明显低于青藏高原及我国其他河流,且相互之间存在较为明显的差距. 3条河流中,曲嘎切为重碳酸盐钙型水,昂曲介于重碳酸盐钠型和重碳酸盐钙型之间,你亚曲的化学类型介于两者之间.河流水化学的时间变化显著,而且与流量成一定的反相关关系.利用主成分分析和相关分析得出：你亚曲河水主要化学成分来源于碳酸盐中的Ca²⁺和HCO^-₃;曲嘎切来源于冰川融水以及碳酸盐中的Ca²⁺、HCO^-₃和Na⁺;昂曲则来源于蒸发岩中的Na⁺、Mg²⁺和Cl^-.     

高山草甸群落生物量在融雪梯度上的变化

在青藏高原东部的一个高山雪床,沿融雪从早到晚的顺序设置3个融雪梯度部位,并对每个梯度部位的环境因子和该部位上的地上与地下生物量进行了测量和比较.3个梯度部位间的融雪时间、土壤含水量和温度日较差有显著不同,而土壤营养成分及pH无明显变化.从早融部位到晚融部位,地上生物量增加,地下生物量降低,地上与地下总生物量降低,地下生物量与地上生物量的比值增大.与晚融部位相比,早融部位的地上生物量主要集中于地上0～10 cm范围内,表明在早融部位植物地上部分有变矮的趋势;早融部位的地下生物量在土壤各深度分布相对较均一,而晚融部位地下牛物量则主要集中于地下0～10 cm范围内.雪场中各部位的土壤水分含量及地表温度差异对生物量的变化有较大的影响.图5表2参33     

黄土高原土壤中细菌群落结构多样性的PCR-DGGE分析

利用细菌通用引物,对从黄土高原5个地区土壤样品以及西峰剖面26个土壤样品中提取的总DNA进行聚合酶链式反应(PCR)扩增,采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术对PCR产物进行分析,以揭示黄土高原土壤中细菌群落结构的多样性.针对黄土高原土壤微生物特点进行DGGE试验条件优化,获得最佳变性梯度为40%～70%,最佳电泳时间为17 h(100 V).对不同深度土壤细菌DGGE图谱的聚类分析表明,不同深度土壤细菌呈现2种不同的群落结构,推测其成因可能与季风性气候引起的温湿环境变化及冰期有关.在夏季风加强而冬季风减弱的时期,气候温暖潮湿,风化成壤作用强烈,在DGGE图谱中表现为土壤样品条带多而密;反之,风化成壤作用较弱,在DGGE图谱中表现为条带少而疏.对洛川、西峰等5个地区土壤细菌Shannon-Weiner指数的测定结果表明,Shannon-Weiner指数受条带亮度及迁移率的影响.     

青藏高原东部原始云杉林及其系列采伐迹地3个林地藓类种群结构与生物量的差异性评估

森林采伐对地表藓类种群的发育具有重要影响,但很少有人评估这种影响后迹地上的藓类种群状况.本研究调查了四川壤塘县4个系列采伐迹地和附近原始云杉林下3种林地优势藓类种群[锦丝藓(Actinothuidium hookeri)、塔藓(Hylocomium splendens)和大羽藓(Thuidium cymbifolium)]的发生频率和盖度、生物量以及维管束植物盖度和凋落物盖度,通过方差分析检验比较分析了3个藓类种群的盖度和生物量在不同采伐迹地及原始林之间的差异,评估了其自然发展趋势,揭示了维管束植物结构参数与藓类种群盖度和生物量之间的相互关系.发现:1)3种藓类种群的盖度和生物量在采伐迹地和附近原始林间有显著差异,但在系列采伐迹地之间没有明显差异,证实森林采伐后林生地表藓类种群显著衰退,随着迹地自然恢复进程这些藓类种群并未能逐渐恢复;2)微环境尺度上的藓类盖度和生物量在系列采伐迹地之间有较大的波动,Spearman相关分析显示乔木和草本层盖度是影响藓类种群生物量的主要因子.综合分析表明,采伐导致的环境变化以及藓类自身的牛态适应性和繁殖策略综合决定着藓类种群的自然恢复能力;如果仅仅依靠迹地自然恢复过程,顶极藓类种群(塔藓和锦丝藓)是难以自然复壮的.图6表4参44     

黄土塬区土地利用变化对硝态氮累积和淋溶的影响

为了分析黄土塬区土地利用变化对土壤中NO₃--N迁移规律的影响,在陕西长武黄土塬区沿东西方向设置6个样地,每个样地内均选择耕地、由耕地转变来的果龄10 a和20 a左右的苹果园(下称耕地、10 a果园和20 a果园)3种土地利用方式采集土壤样品,分析土地利用变化对NO₃--N迁移的影响,并初步评估其对地下水污染的潜在风险. 结果表明:不同土地利用方式下土壤中NO₃--N均出现累积现象,达到累积峰时的土层深度表现为果园＞耕地,NO₃--N最大累积量表现为20 a果园＞10 a果园＞耕地. 耕地、10 a果园和20 a果园土壤w(NO₃--N)平均稳定深度分别为300、400和500 cm,平均稳定值分别为2.4、2.5和2.6 mg/kg. 地下水中ρ(NO₃-)为15.3 mg/L,而3种土地利用方式下土壤中ρ(可移动态NO₃-)分别为14.2、26.2和26.3 mg/L,可见,与耕地相比,果园土壤中NO₃--N淋溶至地下水的风险更大. 但由于土地利用变化导致的土壤水分运动和地下水补给存在差异,各土地利用方式对地下水中NO₃--N的贡献率尚需进一步量化.      

人工油松林不同生长阶段深层土壤有机碳和活性碳的差异及其影响因素

研究深层土壤碳库动态对了解陆地生态系统深层碳汇潜力、应对全球CO₂升高具有重要意义。论文以黄土丘陵区人工油松林为研究对象,以撂荒地为参照,分析了不同生长阶段的人工油松林地0~200 cm土层土壤有机碳（soil organic carbon,SOC）和活性有机碳（readily oxidizable carbon,ROC）动态变化特征及其影响因素。结果表明：在0~200 cm剖面上,不同生长阶段油松林SOC含量及储量较撂荒地显著提高。浅层（0~100 cm）SOC平均含量,成熟林为撂荒地的2.03倍,提高最大;其次是中龄林,为1.85倍;最后是幼龄林,为1.59倍。深层（100~200 cm）SOC平均含量,幼龄林、中龄林和成熟林分别较撂荒地提高了1.43、1.38和1.36倍。各生长阶段油松林浅层和深层SOC储量分别占0~200 cm SOC储量的61.0%~69.8%和30.2%~39.0%,不同生长阶段间浅层SOC储量差异显著,但深层SOC储量差异不大。浅层ROC储量,幼龄林、中龄林和成熟林依次提高了54.8%、82.0%和91.6%;深层ROC储量依次提高了32.4%、40.9%和58.1%,且深层储量占0~200 cm土层的31.2%~33.3%。不仅浅层SOC和ROC含量受多个因素的影响,而且深层ROC含量也与油松高度、根系生物量以及枯落物厚度、干重呈极显著正相关。因此,人工林建设不仅显著提高浅层SOC和ROC含量,而且对深层土壤的固碳能力有一定改善。     

不同产权制度下青藏高原地区草地资源使用的效率与公平性分析

论文基于四川省若尔盖牧区两个村落的田野调查,通过草地资源使用的效率和公平性指标,比较草场使用权全村共有和牧户私有这两种产权制度下的经济与社会效益。研究表明,在青藏高原牧区,草场使用权全村共有较牧户私有在资源使用的效率与公平性两个方面均能获得更好的表现。这是因为全村共有的使用权制度更契合当地的自然与社会实情,这包括草地资源时空差异大的自然条件、藏传佛教浸润下的文化氛围以及较强的社区自组织管理能力的社会背景。因此,建议我国在制定与推行草场使用权制度时,应考虑制度实施地的自然环境与社会文化等各方面背景因素,不能简单地在所有牧区强行推进一种产权制度。     

Runoff water management technologies for dryland agriculture on the Loess

SUMMARY

Arid and semi-arid environments undergo periodic seasonal agricultural droughts of varying extents and duration, erratic and ineffective rainfall of high intensity and short duration, with high surface runoff. High efficiency water-harvesting agriculture has been routinely used in the Loess Plateau agricultural production of China over the past 10 years. Localized habitat effect and regional water resource enrichment are the theoretical basis of high efficient water-harvesting agriculture. Features of this agricultural system are described, including: water harvesting of surface runoff from roads and collection in concrete yards on plastic sheets; water storage cellar tanks for harvesting runoff to provide life-saving/critical irrigation, with devices for water lifting and conveying such as hand pumps and pipelines; feasible methods of water use for limited supplies such as drip, hole, subsoil, and super-sheet irrigation; agronomic measures of high water use efficiency; and field micro-catchment for water harvesting and conservation to increase fallow efficiency in rainy seasons. Using the stored runoff water to irrigate the mulched winter wheat and spring corn, as well as vegetables and fruit trees, significant yield increasing and water use efficiency improvements have been achieved. Plastic mulching for increasing fallow efficiency in rainy seasons and improving yield of the next winter wheat crop have been developed and demonstrated. These techniques have provided obvious benefits in terms of soil and water conservation on slope farmland in the hill regions and remarkable effects of storing water and reducing drought in the dryland farming regions have been obtained.