小流域土壤水分含量空间变异及分布规律研究

以凌海市大羊河源头小流域为例,按放射状自坡脚向上沿阳坡、半阴坡、阴坡的坡向选择样线带布设样点,通过冗余、主成分和统计分析揭示不同深度土壤水分空间变异特征及其各环境因子影响规律。结果表明：(1)生长季初大于生长季末水分,各坡向体积含水率排序为阳坡<半阴坡<阴坡,各土层变异系数处于10%～100%之间,达到中等水平;(2)初期各坡向变异系数排序为阴坡<阳坡<半阴坡,末期为阴坡<半阴坡<阳坡;在初期、末期水分采样点间隔处于35.2～445.8 m和17.6～520.5 m;(3)海拔和草本丰富度对土壤水分异质性的贡献率为36.1%、27.0%,海拔属于主控因素,植被冠幅和高度的影响也较大,可为凌海市低山丘陵区植被恢复及小流域水文生态过程研究提供参考依据。     

张掖市龙首山红砂种群结构和分布格局研究

对张掖市龙首山天然红砂分布区的红砂种群结构和空间分布格局进行了研究。根据年龄大小结构图和存活曲线以及静态生命表分析了红砂种群动态,用扩散系数C,负二项分布中的K值,平均拥挤度m^*,丛生指数I,Cassie指标CA和聚块性指标(m^*/m)6个分布指数对格局类型进行了判断,并根据双向轨迹方差法分析了种群格局规模。结果表明,红砂种群的自然更新状况良好,各龄级苗木均有分布。种群的年龄结构接近于增长型,表现为中龄级(10cm<d≤30cm)丰富;种群存活曲线趋向于DeeveyⅠ型,种群目前处于较为稳定的状态;种群的聚集强度为0.831 8,分布格局类型为聚集分布;种群有两种空间格局规模,分别为4m×4m和8m×8m。     

基于GIS的高原植被空间格局与地形因子相关关系研究

以青海省境内黄河上游茨哈峡为例,运用GIS空间分析方法,对该地区的地形因子(高程、坡度和坡向)进行提取,并与植被类型图进行叠加,运用多样性指数、均匀度等植被指数分析该区植被空间分布格局与地形因子的关系,研究了植被指数随地形的变化趋势。结果表明,植被空间分布与地形因子关系密切,亚高山暗针叶林最优生长区间为海拔3290~3880 m,坡度25°~45°的阴坡;山地圆柏林则适宜生长在同样坡度,海拔3880~4470 m的阳坡;针阔混交林、高山落叶阔叶林最优生长区间分别为15°~25°,2700~3290 m的阴坡和2995~3290 m的(半)阴坡;高寒灌丛和高寒草原在各坡度和坡向分布范围都比较广。     

基于3S技术的三峡库区不同坡度带与坡向带的景观格局研究——以巫溪县为例

在3S技术支持下,采用景观面积比、分维数、多样性指数、斑块密度等景观格局指数及土地利用/覆盖综合动态变化度,分析了三峡库区巫溪县不同坡度带及坡向带的景观格局现状及变化。结果表明,不同景观类型在同一坡度带及坡向带的景观格局状况不同,同一景观类型在不同坡度带及坡向带亦不同。坡度与坡向对巫溪县景观格局状况及变化存在重要影响,且该影响陡坡比缓坡变化强烈,阴坡比阳坡变化强烈。     

川西高寒山地灌丛草甸土壤抗蚀性研究

以康定折多山高寒山地灌丛草甸土壤为研究对象,采用野外调查与室内分析相结合的方法,运用主成分分析法对土壤抗蚀性进行综合评价,以期探讨不同海拔和坡向土壤理化性质及抗蚀性差异。结果表明:(1)淋溶层土壤理化性质的变化剧烈程度高于淀积层土壤,且这种变化不受海拔和坡向的影响,不同坡向间土壤的性质差异主要受气候因素主导;(2)土壤各理化性质指标之间以及土壤理化性质与抗蚀性之间有明显的相关性,其中土壤抗蚀性受团聚体含量及稳定性的影响最大;(3)研究区土壤抗蚀性的大小顺序为3800 m半阳坡>4200 m半阴坡>3800 m半阴坡>4200 m半阳坡>4000 m半阳坡>4000 m半阴坡。其中>0.25 mm风干团聚体含量、团聚体GMD值和团聚体分形维数D 3个指标为评价该地区土壤抗蚀性的最佳指标。可见,不同海拔和坡向间土壤抗蚀性有明显分异特征,提高土壤团聚体含量及稳定性是加强该区土壤抗蚀性的关键。     

地形对喀斯特山地植物物种多样性及分布格局的影响

[目的]研究地形对喀斯特地区植物物种多样性与分布格局的影响,为喀斯特区生态保护与维持提供科学依据。[方法]利用方差分析、典范对应分析(CCA)研究贵州省施秉县喀斯特山地不同地形下乔木、灌木和草本植物物种多样性差异及地形因子对其分布格局的影响。[结果]乔木在山顶的均匀度显著低于其他坡位;优势度显著高于其他坡位。灌木在山顶的多样性显著高于下坡和河谷;丰富度为山顶显著高于中、下坡和河谷,上坡显著高于下坡和河谷;河谷的优势度显著高于山顶。草本的多样性为山顶显著低于中、下坡和河谷;丰富度为山脊和山顶显著低于中、下坡和河谷;优势度与多样性表现相反。半阴坡的草本丰富度显著大于半阳坡。坡度对乔木丰富度与多样性的影响一致,均为平坡显著大于缓坡和斜坡,陡坡显著大于斜坡;均匀度为斜坡显著低于平坡和陡坡,优势度与均匀度表现相反。CCA排序表明,海拔和坡度对3种生长型植物分布格局的影响均显著,坡位对乔木分布格局的影响显著,坡向对3种生长型植物分布格局的影响均不显著。[结论]喀斯特区植物物种多样性及其分布格局受以海拔、坡度为主,坡位和坡向为辅的多个因子共同的影响。     

不同立地条件下野生荆条与胡枝子根系生长特性的比较研究

根系分布特征有着特殊的生态意义,它反映出植物适应和改变环境的功能.采用土钻法研究了野生荆条与胡枝子在两种坡度(12°与28°)和两种坡向(阳坡与阴坡)立地条件下根系生长特性.结果表明,根系直径d≤1 mm有效根系荆条高于胡枝子,且阳坡明显高于阴坡;d＞1 mm根系生物量,在阳坡两种坡度及阴坡12°条件下,胡枝子均高于荆条,而阴坡28°条件下则相反;在阳坡和阴坡两种坡向条件下,距主干0.2 m处和0.4 m处,胡枝子d＞1 mm的根密度均大于荆条,而d≤1 mm的根密度明显小于荆条,表明水平方向荆条的有效根系生长强于胡枝子;两种灌木根系的垂直分布主要集中于0-60 cm内土壤中,d＞1mm根密度的大小次序为胡枝子(阳坡)＞荆条(阳坡)＞荆条(阴坡)＞胡枝子(阴坡),d≤1 mm根密度的大小次序为荆条(阳坡)＞荆条(阴坡)＞胡枝子(阳坡)＞胡枝子(阴坡).     

坡向与植物群落对水蚀风蚀交错带土壤有机碳氮的影响

以黄土高原北部水蚀风蚀交错带六道沟流域内的1个支沟为对象,通过植被调查和采样分析,研究了坡向和植物群落类型对土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)含量、碳氮比(C/N)和有机碳氮密度(SOCD、TND)的影响。结果表明:(1)坡向对0—20cm土壤SOC和TN含量及0—60cm C/N均有显著影响。SOC、TN含量及C/N分别表现为:半阴坡半阳坡沟头半阴坡半阳坡=沟头及半阳坡半阴坡≥沟头的趋势;(2)植物群落对0—10cm SOC和TN含量及0—20cm C/N均有显著影响。半阴坡分布的3种豆科群落达乌里胡枝子、紫花苜蓿及白花草木樨间土壤碳氮差异不显著,但均显著高于禾本科的长芒草群落;半阳坡分布的达乌里胡枝子和紫花苜蓿群落SOC和TN含量相当,均显著高于茵陈蒿群落(菊科)和长芒草群落;沟头的达乌里胡枝子群落SOC、TN显著高于长芒草。豆科草本植物更有利于促进土壤碳氮的积累;(3)坡向主要影响表层0—20cm SOCD和TND,其对60cm剖面SOCD和TND贡献率分别为45%～55%和47%～53%。不同植物群落下土壤表层及整个剖面SOCD和TND均有显著差异。研究支沟内SOCD平均为2.13kg/m2,远低于黄土高原其他地区。上述结果对于水蚀风蚀交错带土壤碳氮储量的精确评估及植被合理建造有一定指导价值。     

山区植被覆盖度变化的地形分异特征——以贵州开阳县为例

植被覆盖度是生态恢复的重要指示器,研究其变化特征可为资源合理利用、生态恢复提供科学参考。以贵州省开阳县为研究区,基于landsat4-5 TM,Landsat8 OLI遥感影像,获取2002年、2019年30 m分辨率植被覆盖度数据,从阴坡与阳坡视角研究山区植被覆盖度变化和地形分异特征。结果表明:(1)2002—2019年阴坡与阳坡植被覆盖度总体呈南高北低分布,期间阴坡与阳坡植被总体处于恢复趋势。(2)研究时段内阴坡与阳坡植被覆盖度随海拔上升表现为增加趋势; 海拔小于600 m的地区阳坡和阴坡植被覆盖度差距最大; 2019年二者植被覆盖度在海拔小于600 m的地区下降明显,高于800 m的地区均有较大提升。(3)阴坡和阳坡植被覆盖度随坡度增加总体呈上升趋势,坡度大于35°后二者差异增强; 植被覆盖度增量随坡度增加总体表现为上升—下降特点。(4)阴坡和阳坡植被覆盖度随地形起伏度增加呈上升趋势。2002年阳坡各等级地形起伏度的植被覆盖度总体高于阴坡,2019年二者植被覆盖度差异性随地形起伏度上升而增强。综上,阴坡和阳坡植被覆盖度与海拔、坡度、地形起伏度呈正相关关系,二者在不同等级地形梯度上具有较大差异性。地形因子对山区阴坡、阳坡植被覆盖度的影响是多方面的,不仅从海拔和坡向上影响水热组合条件,也从坡度和地形起伏度上影响人类对山区林地资源的开发利用。     

宝鸡市净第一性生产力对土地利用变化的坡度、坡向条件响应

[目的]研究坡度与坡向、土地利用变化以及净第一性生产力三者之间的内在联系,为区域生态可持续发展提供科学依据。[方法]选取陕西省宝鸡市作为研究区域,以宝鸡市数字高程模型和Landsat TM遥感影像为数据源,基于CASA模型计算净第一性生产力,探究宝鸡市净第一性生产力对土地利用变化的坡度、坡向条件响应。[结果]宝鸡市净第一性生产力的变化集中分布在林地、耕地和草地3种土地利用类型中,其中林地的影响最大。10a间有96%以上的林地保持不变,77%左右的草地转变为林地,林地总面积达12 239.67km2。林地在斜坡地中的净第一性生产力变化最为显著,净增长达到166 668.60g/(m2·a),在半阴坡区域的净第一性生产力增长值最高,达到182 230.00g/(m2·a)。耕地对净第一性生产力的影响集中分布在平坡和缓平地条件下,坡向范围为阳坡至半阴坡,在阳坡下具有最高值59 479.5g/(m2·a)。草地的变化受坡向条件的影响较小,因此在坡向条件中对净第一性生产力的影响也相对均衡,而坡度分布主要是斜坡地和缓坡地。[结论]宝鸡市总体呈现了较好的生态可持续发展态势,应在此基础上继续加大对生态环境的保护力度,充分利用宝鸡市的地理位置特征和地形特点,综合考虑斜坡地与半阴坡下林地的利用率,使其净第一性生产力持续增长。     

工程堆积体坡面不同植被格局的控蚀效果研究

为探明不同植被格局对工程堆积体陡坡坡面土壤侵蚀的影响,采用10,20,30 L/min 3种放水流量,对黄土区不同格局（裸坡、坡顶、坡中、坡底、条带）下的高陡边坡（32°,20 m×1 m）进行模拟放水试验,选取径流率、产沙率、减流效益、减沙效益等因子对堆积体坡面植被的控蚀效果进行分析。结果表明：3种放水流量下,条带、坡顶、坡中、坡底的平均径流率较裸坡分别减小57.33%,61.17%,41.62%,24.78%,平均产沙率较裸坡分别减小74.99%,61.10%,55.01%,46.43%,且径流率与产沙率的线性关系（R²=0.57~0.80,p<0.01）整体上弱于裸坡（R²=0.71,p<0.01）。不同植被格局中,条带及坡顶格局的减流效益分别是65.97%,60.52%,减沙效益分别为71.44%,57.22%,二者的控蚀效果远高于其他格局。产沙率与径流功率的线性相关性（R²=0.61~0.83,p<0.01）高于径流剪切力（R²=0.29~0.76,p<0.01）,径流功率能更好地反映堆积体坡面土壤侵蚀机制。     

生物基可降解聚乳酸沙障的蚀积特征

[目的]分析不同铺设规格生物基可降解聚乳酸(PLA)沙障障格内风蚀稳定凹曲面形态特征、断面轮廓及蚀积效应等指标,为聚乳酸沙袋沙障规格优选提供理论依据。[方法]以内蒙古自治区吉兰泰盐湖周边流动沙垄铺设的0.5 m×0.5 m,1 m×1 m,1.5 m×1.5 m和2 m×2 m规格的聚乳酸沙袋沙障为研究对象,待风季后测量障格内稳定凹曲面蚀积形态,绘制凹曲面形态图并计算蚀积参数等。[结果] 4种规格沙障障格内均能形成稳定的凹曲面,且呈四周高中间低的整体格局。0.5 m×0.5 m,1 m×1 m,1.5 m×1.5 m和2 m×2 m障格内的净堆积强度分别为17.29,7.09,0.61,-8.2 g/cm~2。[结论]障格内稳定的凹曲面形成前,0.5 m×0.5 m和1 m×1 m障格内以堆积为主;1.5 m×1.5 m障格内风蚀堆积近乎平衡;2 m×2 m障格内部在布设初期呈风蚀状态,但稳定凹曲面形成后,仍可控制地表风蚀。     

阜新露天矿排土场边坡植物多样性与生产力特征

[目的]以阜新露天矿排土场边坡为对象,分析坡向、坡位和恢复年限对植物多样性和生产力的影响,探讨二者的关系。[方法]采用植物群落多样性测度方法分析植物多样性、均匀度和丰富度,用烘干法测量植物生产力,并运用相关分析法分析植物多样性与生产力的关系。[结果]排土场阴坡坡下植物多样性和均匀度最高,而阳坡在坡上最高;随着恢复年限增加,阴坡植物多样性逐渐下降,而阳坡表现出增加趋势。排土场阴坡地上植被、枯落物和地上总生物量的最大值在坡上,而阳坡在坡中最大;阴坡的枯落物和地上总生物量显著大于阳坡(p<0.05)。排土场阴坡地上植被、枯落物和地上总生物量均与Shannon—Wiener多样性指数呈显著负相关(p<0.05),而其他多样性指标与生产力之间无显著相关关系(p>0.05)。[结论]坡位和坡向是影响阜新露天矿排土场边坡生态恢复过程中植物多样性和生产力的重要因子,应根据不同生境特性,采取不同恢复措施,才能完成生态恢复。     

黑土区垄作方式对坡耕地土壤侵蚀的调控效果

[目的]分析黑土区不同垄作方式对坡耕地土壤侵蚀的调控效果,为该区土壤侵蚀防治提供科学指导。[方法]在5°和10°坡耕地开展人工模拟降雨试验,降雨强度为50,100 mm/h,垄作方式包括：横坡垄作、垄向区田、顺垄+底部横垄和横垄+排水沟,对照处理为传统顺坡垄作。[结果]试验条件下,与顺坡垄作处理相比,横坡垄作、垄向区田、顺垄+底部横垄和横垄+排水沟处理均可有效调节径流、降低土壤侵蚀量,但不同垄作方式对径流和侵蚀的调控效果随着降雨强度和坡度的增加而减小。在5°坡耕地,横坡垄作方式对径流和侵蚀的调控效果最佳,产流率和土壤侵蚀速率分别稳定在15.0 mm/h和0.2 kg/(m~2·h)以下。在50,100 mm/h降雨强度下,与顺坡垄作处理相比,其径流量分别降低92.3%和83.9%,土壤侵蚀量分别降低96.8%和94.6%;而垄向区田方式对径流和侵蚀的调控效果略大于顺垄+底部横垄处理。在10°坡耕地,横坡垄作方式在降雨前期具有较好的蓄水保土作用,但在降雨后期垄体易损坏,造成土壤侵蚀量剧增;横垄+排水沟方式在降雨前期能够蓄水保土,在降雨后期能够较好地进行排水。[结论]在坡度平缓的坡耕地,应...     

晋西黄土区基于地形因子的土壤水分分异规律研究

以山西省吉县蔡家川小流域典型梁峁坡面为研究对象,在研究区共布设313个土壤水分监测点,用TDR测定土壤(0~30cm,30~60cm)水分,经克立格(kriging)插值得到了研究区土壤水分分布图,并与基于数字高程模型(DEM)提取的研究区域坡向、坡度、高程3个地形因子分布图叠加,生成土壤水分与地形因子相对应的数据库,用以分析坡面尺度地形因子对土壤水分的影响情况及基于地形因子的土壤水分分异规律。通过主成分分析得出:地形因子对土壤水分影响的次序依次为坡向>高程>坡度。通过对坡向和坡度聚类分析得出:影响土壤水分分异的坡向可分为两类,即292.5°~360°(0°)~112.5°(阴坡),112.5°~292.5°(阳坡);影响土壤水分分异的坡度分为:5°~20°,20°~35°两类。依据坡度和坡向的分类结果,分别拟合土壤水分和地形因子的函数关系,求出不同坡度、坡向土壤水分的关系系数:若假定坡度为5°~20°、坡向为阴坡时,土壤水分关系系数为1,则坡度为5°~20°、坡向为时阳坡时土壤水分关系系数为0.99,坡度20°~35°、坡向为阴坡时土壤水分关系系数是0.82,坡度20°~35°、坡向为阳坡时土壤水分关系系数为0.8。     

徐州市石灰岩山地不同植被恢复模式的碳储量

[目的]研究不同造林模式的碳储量,为区域碳汇森林的营建提供理论依据。[方法]以江苏省徐州市石灰岩山地分布普遍的6种植被恢复模式为研究对象,对其碳储量及其分配格局进行了计算。[结果]6种植被恢复模式总碳储量的变化范围在28.379~46.561t/hm2之间,表现为侧柏(Platyclatdus orientalis)×梧桐(Firmiana simplex)侧柏×女贞(Ligustrum lucidum)侧柏×枫香(Liquidambar formosana)侧柏侧柏×栾树(Koelreuteria paniculata)侧柏×黄栌(Cotinus coggygria)。土壤碳储量占总碳储量的54.333%~78.290%。植被碳储量占总碳储量的20.213%~44.414%。枯落物碳储量占总碳储量的0.582%~3.897%。[结论]土壤碳储量是不同植被恢复模式总碳储量的主体。保护石灰岩山地现有土层,防治水土流失及频繁的人为扰动对于维持土壤碳储量具有重要作用。加强对侧柏的养护管理,配置适宜的阔叶树种可以有效地增加植被的固碳潜力。     

直压立式纱网沙障不同取样季节输沙量变化特征

[目的] 对不同规格纱网沙障春季、夏秋季的输沙量变化特征进行定位连续测定,为进一步评价纱网沙障的固沙效果提供科学依据。[方法] 采用野外定位、定期观测方法,研究不同季节纱网沙障的输沙量变化特征。[结果] 无论是春季,还是夏秋季,设置2 m×2 m,3 m×3 m,3 m×4 m和4 m×4 m的纱网沙障对风沙流的拦截效果随着网格变小而增加,且输沙量随高度变化趋势线均呈现指数关系。来自西北风方向的输沙量大于东南风方向的输沙量,且春季输沙量大于夏秋季输沙量。和对照相比,春季3 m×4 m纱网沙障0—60 cm高度拦截的净输沙量降低了85.98%,而夏秋季降低了79.56%。[结论] 纱网沙障输沙量主要集中在地表20 cm及以下高度范围,并随着纱网沙障规格增加其降低输沙量能力减少。设置纱网沙障能有效减少风沙流危害。     

养猪微生物发酵床真菌空间分布特性研究

微生物发酵床养猪是一种新型环保的养殖方式,发酵床中的微生物在分解消纳、去污除臭方面发挥着重要的作用。为了解大栏养猪微生物发酵床的真菌空间分布特性,通过空间格局采样、分离鉴定发酵床中的真菌并统计其在不同空间的种类与含量;利用空间分布频次、空间分布型指数、多样性指数和生态位特征等指标,评估发酵床真菌种群的空间分布特性,为养猪发酵床管理、猪粪资源化利用、猪病防控等提供理论依据。结果表明:从32个空间样本中共分离鉴定出真菌18个种,归于10个属,其中种最多的是曲霉属,包含7个种。发酵床不同空间样本的真菌种与数量存在明显差异,种数为1~4,数量为4×102~5.8×105菌落数·g-1。高频次分布的种有总状毛霉和橘青霉,分布频次大于10次;高数量分布的种有短柄帚霉、构巢曲霉和亮白曲霉,大于2.00×105菌落数·g-1。利用6个空间分布型指数和Taylor幂法则的分析结果表明:发酵床的真菌种群呈聚集分布型。32个空间样本种群多样性指数分析结果表明:除两个空间样本仅分离到1个种类外,其他30个空间样本呈现明显的空间分布多样性,为集聚分布和不均匀分布。空间样本2-A和3-D真菌种群具有较高的丰富度、均匀度和优势度,包含出现频次和数量较高种类,如总状毛霉、尖孢枝孢菌、橘青霉和构巢曲霉。空间样本1-A和1-B的真菌数量最大、种类也较多,但它们的丰富度、均匀度和优势度均较低,所包含的多为出现频次低于3次的种类,如亮白曲霉、短柄帚霉和白地霉。生态位特征的分析表明:发酵床中真菌的生态位宽度与生态位重叠没有明显的正相关性。总状毛霉和尖孢枝孢菌生态宽度值大,分别为7.60和5.18,为广适应种;而亮白曲霉、薛氏曲霉、土曲霉、短柄帚霉、水贼镰刀菌和毛壳属菌等6个种的生态位宽度值较小,仅介于1.00~1.10,为窄适应种。总状毛霉可与其他12个种存在重叠,但尖孢枝孢菌仅与其他2个种存在重叠。总之,养猪微生物发酵床的真菌种群呈现明显的群落多样性,空间分布特性为聚集分布和不均匀分布,总状毛霉和尖孢枝孢菌为优势种群,在发酵床中分布广、适应性强。     

陕北黄土区阳坡阔叶混交林结构及点格局分析

为了确定陕北黄土区阳坡水土保持林合理的结构配置模式,在吴起县吴仓堡镇黄土西坡设置6.25 hm2大样地,实测山杏+小叶杨+刺槐阔叶混交林树木的胸径、树高等指标,分析林分空间分布特征,采用点格局分析法,探讨山杏、小叶杨和刺槐种群的分布格局及空间关联性.结果表明:1)山杏和小叶杨是该研究群落的优势种,刺槐是伴生种,山杏的优势地位明显;2)小叶杨种群以大、中径级林木为主,山杏种群以中、小径级林木为主,刺槐种群以小径级林木为主,林木整体生长状况欠佳,且小叶杨种群树高均值明显大于山杏、刺槐种群,林分复层结构明显;3)山杏、小叶杨和刺槐种群在0 ～125 m空间尺度内呈聚集分布,分别在尺度为47、65和104 m时达到最大聚集强度,林木主要分布在微地形上,最大聚集半径与林木聚集分布的微地形规模相吻合;4)山杏、小叶杨和刺槐种群在0 ～125 m空间尺度内,呈显著负关联,种间竞争激烈.黄土区干旱阳坡林分空间分布格局受微地形影响较大,应根据坡面微地形设计造林混交模式和布置种植点,并加强抚育管理.研究为该地区水土保持林草植被规划设计,提供理论依据和科学指导.