西鄂尔多斯地区四合木与红砂灌丛的阻沙能力对比研究

[目的] 对比分析西鄂尔多斯地区四合木与红砂灌丛的阻沙能力,为原生草原与荒漠过渡带植物的多样性保护和珍稀濒危物种保育提供理论依据与数据支持。 [方法] 以西鄂尔多斯国家级自然保护区内四合木(Tetraena mongolica)、红砂(Reaumuria soongorica)灌丛沙堆为研究对象,运用典型样方法对四合木和红砂灌丛沙堆形态与生长状况进行系统测定,探讨沙堆形态发育及阻沙能力与四合木和红砂灌丛形态的关系。 [结果] ①四合木和红砂灌丛沙堆均呈半椭球型发育,四合木灌丛沙堆形态参数显著大于红砂灌丛沙堆(p＜0.05); ②四合木、红砂灌丛与沙堆形态参数间(灌丛高度除外)具有显著相关性(p＜0.01)。四合木灌丛沙堆长轴、短轴、半径与高度之间均呈二次函数关系,表明四合木灌丛可能进入衰退阶段,而红砂灌丛沙堆长轴、短轴、半径与高度之间均呈线性关系,表明红砂灌丛沙堆仍在发育; ③当冠幅面积(S_p)≤1.44 m²时,红砂灌丛沙堆的体积大于四合木灌丛沙堆,当S_p＞1.44 m²时,四合木灌丛沙堆的体积一直大于红砂灌丛沙堆。四合木和红砂灌丛单位冠幅面积所拦截的沙物质体积分别为0.13和0.06 m³。 [结论] 可以初步判断四合木的阻沙能力大于红砂。整体来看,四合木对风沙环境的适应性较红砂强,随着冠幅面积的增长四合木灌丛拦截沙物质的能力更强。     

阿拉善戈壁区白刺灌丛沙堆形态特征研究

戈壁地区分布着许多大小不同的白刺灌丛沙堆,为了探究造成戈壁地区灌丛沙堆差异的影响因素,通过对阿拉善戈壁地区白刺灌丛形态(灌丛高度、灌丛长度、灌丛宽度)与沙堆形态(沙堆高度、沙堆长轴、沙堆短轴)指标的测定,分析了白刺灌丛沙堆空间的差异性及其影响因子。结果表明:(1)戈壁地区白刺灌丛沙堆规模受到沙源与风力以及灌丛的影响,规模小于沙漠地区灌丛沙堆。其中,沙源决定了沙堆的发育规模,风力状况决定沙堆形态以及堆积位置,灌丛形态决定沙堆的形态。(2)随着灌丛沙堆的规模越大,灌丛与沙堆参数间相关性越好。灌丛特征决定沙堆特征,其中,灌丛长对沙堆长轴影响最大,灌丛宽对沙堆短轴影响最大,灌丛高度对沙堆高度影响最大。(3)灌丛沙堆在不同立地条件下的沙堆参数关系不同,当灌丛参数间拟合方程为二次函数且二次项系数为负数时,说明灌丛沙堆的发育空间较小,并且可能进入衰退阶段,当沙堆阐述间拟合方程为线性关系时,说明灌丛沙堆正处于发育阶段。     

不同演化阶段白刺灌丛沙堆土壤生态化学计量特征

为了阐明灌丛沙堆发育对土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量特征的影响,以吉兰泰荒漠区不同演化阶段白刺(Nitraria tangutorun)灌丛沙堆为研究对象,研究0—100 cm土层土壤C∶N∶P化学计量特征在不同演化阶段的变化规律和垂直分布规律。结果表明:(1)白刺灌丛沙堆土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)随演化阶段(雏形阶段→发育阶段→稳定阶段→衰亡阶段)的变化呈先增后减的变化趋势。演化阶段对白刺灌丛沙堆SOC影响显著(P<0.05),对TN、TP无显著影响(P>0.05),其SOC、TN、TP均值含量在0—100 cm土层分别为0.42~0.58,0.04~0.07,0.22~0.25 g/kg,远小于全国土壤平均水平(11.12,1.06,0.65 g/kg)。(2)白刺灌丛沙堆SOC、TN、TP含量及其生态化学计量比随土层深度增加无明显规律性。(3)土壤SOC、TN、TP含量及其生态化学计量比均属于中等变异,且变异系数随白刺灌丛沙堆演化不断减小。(4)土壤容重、毛管孔隙度、非毛管孔隙度对白刺灌丛沙堆土壤TN、C∶N、N∶P影响显著,而土壤含水量、pH对白刺灌丛沙堆SOC、TN、TP含量及其生态化学计量比无显著影响。各演化阶段白刺灌丛沙堆SOC、TN是调控白刺灌丛沙堆土壤生态化学计量比的主要因素。因此,该研究结果明晰了白刺灌丛沙堆土壤C∶N∶P生态化学计量特征对不同演化阶段的响应,为该区域白刺群落的保护、利用和植被恢复与重建提供科学依据。     

河北坝上低山区坡地灌丛沙堆形态与沉积特征

通过野外调查和室内试验分析的方法对河北坝上康保县北部低山区坡地小叶锦鸡儿(Caragana microphylla Lam.)灌丛沙堆形态及沉积特征进行了研究,结果表明:从坡顶到坡脚,灌丛沙堆形态参数(长、宽、高、水平尺度、长宽比和底面积)趋于增加;迎风坡坡顶、坡中、坡脚的灌丛沙堆形态参数大于背风坡相应坡位沙堆形态参数;从坡脚到坡顶,沙堆表层沉积物粒径(0.1mm)的百分含量趋于减少,坡地迎风坡相应坡位沙堆沉积物粒径0.1mm的百分含量大于背风坡;灌丛沙堆表层土壤含水率及硬度从坡脚到坡顶逐渐变大,坡地迎风坡坡相应坡位沙堆表层土壤水分和硬度均小于背风坡;而容重从坡脚到坡顶趋于减小,且迎风坡坡相应部位沙堆容重大于背风坡。因此,低山坡地灌丛沙堆形态发育过程中除受风力强度、沙源和灌丛植被因素影响外,坡位和坡向也是一个重要的影响因素。     

巴丹吉林沙漠南缘近流沙区白刺灌丛沙堆形态特征与空间分布

白刺灌丛沙堆是风沙塑造的荒漠景观,研究白刺灌丛沙堆形态特征和分布格局对沙源的响应,可为进一步研究其形成演化提供依据。研究通过野外调查测定,对巴丹吉林沙漠南缘近流沙区白刺灌丛沙堆集中分布区的沙堆形态特征及其空间分布进行了研究。结果表明:雏形阶段和发育阶段的沙堆分别占沙堆总数的24.0%和42.2%。该区域相邻沙堆平均间距仅为9.8 m,沿主导风向,相邻沙堆的间距呈现由大快速减小,维持小间距一段距离后,再缓慢增大的分布格局,密度变化与此相反。受高沙源供给及由此带来的强蚀积转换的影响,白刺灌丛沙堆稳定化进程减缓,各项形态特征值均较小。相关性分析表明,白刺灌丛沙堆的高度、长轴长、短轴长、迎风坡长、背风坡长和底面积间均呈显著相关(P0.01)。研究结果说明,在丰富沙源供给条件下,研究区白刺灌丛沙堆处于发育的中早期阶段,在景观上表现出密度大而体型小的特点。     

土壤粒径及有机碳特征对灌丛沙堆发育阶段的影响研究

为揭示风沙区柠条灌丛沙堆的发育规律,并为灌丛沙堆的发育阶段划分提供参考,对大、中、小三种柠条(Caragana korshinskii)灌丛沙堆顶部、中部和底部的土壤颗粒组成及分形维数、土壤有机碳特征进行研究。结果表明:土壤有机碳含量随灌丛沙堆的增大而递减,与灌丛及其沙堆的外部形态特征呈显著性负相关;随灌丛沙堆的增大,细砂含量逐渐增加,粉粒的含量逐渐减少;土壤粒径分形维数随灌丛沙堆的增大而递减,其与土壤黏粒、粉粒呈显著性正相关,与细砂、极细砂的百分含量呈负相关;土壤有机碳含量与土壤粒径分形维数之间存在显著性正相关。灌丛沙堆具有明显的空间异质性,沙堆上的土壤有机碳含量与土壤的颗粒组成与沙堆大小具有一定的相关性,并可作为划分沙堆发育阶段的标准,但需要充分考虑风力、植物和沙源等因素的影响。     

干旱区不同生育期白刺灌丛沙堆土壤呼吸空间异质性

[目的]对干旱区白刺灌丛沙堆不同生育期土壤呼吸空间异质性进行研究,为今后估算绿洲荒漠区土壤CO2排放量以及区域碳收支状况提供科学依据。[方法]利用Li-8100土壤呼吸测定系统,于2014年在巴丹吉林沙漠南缘绿洲—荒漠过渡带对白刺灌丛沙堆不同部位的土壤呼吸速率进行野外观测,分析沙堆上不同位点土壤呼吸日动态变化、不同生长时期的季节变化特征。[结果](1)白刺灌丛沙堆在不同生长时期各部位土壤呼吸日动态变化曲线不同,生长初期和生长休眠期各部位日变化呈"单峰"曲线变化,在生长旺盛期各部位变化既有"单峰"曲线又有"双峰"曲线;同时,日变化峰值出现的时间不一致:生长初期各位点的峰值出现在上午11:00左右,旺盛期上午出现在10:00前后,下午出现在17:00左右,休眠期出现在下午14:00前后。(2)沙堆上不同部位土壤呼吸速率具有时空异质性,生长初期和休眠期各部位土壤呼吸速率异质性不显著(p0.05),旺盛期各部位空间差异显著(p0.01),异质性增强;沙堆各时期平均土壤呼吸速率差异显著(p0.01),大小排序为:旺盛期生长初期生长休眠期。[结论]白刺灌丛沙堆上不同部位的土壤呼吸速率日动态变化在不同的生长时期表现不同,具有明显的时空异质性,主要是沙堆不同部位近地表层大气水分条件、土壤20cm深处的温度和水分含量的差异共同作用导致了各个位点土壤呼吸通量具有明显的差异性。     

水蚀风蚀交错带灌丛沙堆形态演替及水养特征变化

灌丛沙堆是水蚀风蚀交错带典型的风积地貌景观。在黄土高原典型水蚀风蚀交错带,选择4种常见不同大小级的灌丛沙堆(小、中、大型和枯死灌丛沙堆),对灌丛沙堆的基本形态、土壤特性、差异性及相关性进行定量分析。结果表明:(1)灌丛演替变化显著影响沙堆发育,随着灌丛生物量的增加,沙堆体积也增大,当灌丛演替到稳定阶段时灌丛沙堆的发育也趋于稳定(P0.05)。(2)灌丛沙堆的固沙量、高度及土壤容重因位置而异,灌丛沙堆主根处的固沙量和高度均为最大,边缘处相对较小,土壤容重反之。(3)枯死、大、中和小型灌丛沙堆土壤的有机质含量分别是裸地的1.54,1.92,1.46,1.30倍;土壤湿度分别是裸地的2.05,1.93,1.79,1.52倍。(4)灌丛沙堆边缘与主根3/4处水分、养分含量高于灌丛内其他位置。     

河北坝上低山区坡地灌丛沙堆表面土壤理化性质

[目的]揭示河北省坝上地区低山坡地不同坡向和坡位小叶锦鸡灌丛沙堆土壤理化性质变化规律,为坡地草地生态环境稳定提供理论依据。[方法]基于对山坡638个灌丛沙堆野外测量和86个室内土样分析的数据,运用地统计学和样品室内分析的方法。[结果](1)从低山坡脚到坡顶,灌丛沙堆pH值、粗砂、中砂和细砂总含量逐渐减少,粉砂、极细砂逐渐增加;有机质、全氮和全磷含量逐渐增加。(2)迎风坡不同坡位上灌丛沙堆表面颗粒中粗砂、中砂、细砂总含量大于背风坡相同坡位,极细砂和粉砂小于背风坡相同坡位。表面的土壤养分(有机质、全氮和全磷)为迎风坡坡脚大于背风坡坡脚,迎风坡坡中和坡顶的灌丛沙堆土壤养分含量小于背风坡坡中和坡顶灌丛沙堆,但是pH值变化与灌丛沙堆养分变化趋势相反。[结论]受坡位和坡向的影响,灌丛沙堆土壤理化性质空间分布具有一定的差异性。     

吉兰泰盐湖中心盐爪爪灌丛沙堆形态及其沉积特征

为了探究盐湖区盐爪爪灌丛沙堆形态特征和沉积特征,以阿拉善盟吉兰泰盐湖中心盐爪爪灌丛沙堆为研究对象,通过野外调查和室内分析研究了非围封区、围封区灌丛沙堆形态特征和表层沉积物粒度特征。结果表明:(1)研究区盐爪爪灌丛沙堆均处于初级发育阶段,非围封区盐爪爪灌丛沙堆密度远大于围封区。根据独立样本T检验分析,研究区盐爪爪灌丛沙堆高度(H_d)、体积(V)、底面积(A_d)、长轴与短轴之比(L/W)均无显著差异。(2)研究区表层颗粒主要以细砂和极细砂为主,但围封区粒度集中度大于非围封区,同时灌丛沙堆沉积物土壤粒度由迎风坡向背风坡趋于细化,从坡脚到坡顶沙粒趋于细化。(3)沉积物粒度由坡底到坡顶、迎风坡到背风坡平均粒度逐渐减小。灌丛沙堆分选性较差,沉积物粒度主要以细组分为主,沉积物颗粒分布较为集中。因此,研究结果有助于定量分析盐爪爪的固沙阻沙能力,为吉兰泰盐湖区生态系统保护与恢复提供了数据资料。     

2006-2018年汾河流域土地生态安全预警测度及时空格局演变

[目的]开展汾河流域土地生态安全预警研究,为流域土地资源科学合理利用及可持续发展提供参考。[方法]采用乘算模型、空间自相关及地理探测器方法分析2006-2018年流域土地生态安全警度的时空格局演化特征及主导因子。[结果]①2006-2018年汾河流域土地生态安全警度演变趋势为向上开口抛物线的曲线特征,且由“较不安全”向“临界安全”状态转变。②空间上土地生态安全警度呈现“大集聚,小分散”的特征,并经历“下降-提高”的过程。③警度空间自相关由“正相关-负相关-正相关”转变,与流域土地生态安全警度时空格局分布基本一致。④影响流域土地生态安全的主导因子为经济发展水平、环境保护投入与治理力度、土地利用效率。[结论]未来应优化汾河流域生产、生活、生态空间布局,建立流域生态补偿机制,加大环境保护与科研投入力度促进流域的生态安全水平的提高。     

国际荒漠化协会联合主席，水土保持专家王飞先生论基于土盐-水盐双分离的旱区盐碱地水土资源管理模式

[目的]从区域资源综合利用与水土资源管理角度探讨干旱地区土壤盐碱地治理问题,旨在寻求旱区盐碱地治理与开发利用新模式,以创新旱区盐碱地治理观念与技术,为旱区农业可持续发展、生态保护和环境治理提供支撑。[方法]根据在陕西、宁夏和新疆等省区的野外调查和研究经验,结合有关水土资源高效利用研究成果,通过综合分析目前国内外盐碱地治理方法中存在的主要问题,提出了一种旱区盐碱地水土资源高效利用的管理新模式。[结果]旱区盐碱地水土资源管理新模式是通过高效水调控促进土盐—水盐分离(简称:旱区盐碱地双分离治理模式),可以综合概括为"减少区域水损失,低耗水充分洗盐,集约化水盐分离,水土资源高效利用"。其中"减少区域水损失"是旱区水资源管理与生态保障的前提,"低耗水充分洗盐"是节省洗盐的时间成本和水资源成本的基础,"集约化水盐分离"是实现水盐分离和水盐分别再利用的核心技术,"水土资源高效利用"是旱区农业发展用水的核心经济原则。[结论]旱区盐碱地双分离治理模式通过集约化水土资源管理,可以提高水盐分离效率,提升土地和水资源利用效率,其资源、环境和生态风险小,治理效益持续时间长,有助于维持和提升盐碱地治理的区域经济功能和生态系统服务价值。     

徐州市区的土地利用变化及其生态环境效应

[目的]研究徐州市区的土地利用变化及其生态环境效应,为土地的合理规划以及区域经济与生态环境的平衡提供理论支持和参考依据。[方法]以土地利用转移矩阵和叠加分析为工具,分析徐州市中心城区的土地利用类型的动态变化特征和空间格局演变规律,并通过NDVI和区域生态环境质量指数分析土地利用变化的生态环境效应。[结果]基于多源遥感数据的分类回归树(CART)分类结果,其Kappa系数均大于0.90;整个研究区耕地面积大幅减少,建筑用地迅速增加。郊区较多土地类型转变为建筑用地,在2004—2016年期间,研究区NDVI低值区域逐步扩大,但生态环境质量先由0.323增加为0.360,后下降至0.320。[结论]2004—2016年徐州城市扩张导致耕地大面积较少,景观破碎化加剧,但城市建设过程中绿地面积增加,整体生态环境质量稍有提升。建议进一步加强徐州城区景观格局的合理规划,降低城市化进程给生态环境带来的负面影响。     

干旱半干旱煤矿区土壤水分研究进展

本文重点评述了干旱半干旱煤矿区土壤水分与生态环境效应研究进展,系统总结了土壤水分运移机理与动态模拟方法。采煤塌陷会破坏土壤含水层构造并导致地下水位下降,间接改变了土壤含水率空间分布特征;露天采矿与复垦过程中机械压实导致土壤孔隙数量减少、连通性减弱,土壤水分入渗受阻;土壤重构与植被重建技术能够有效改善土壤结构,缓解土壤水分流失。在未来研究中,应进一步丰富势能理论体系、完善数值模拟技术并引入动态指标;结合干旱半干旱煤矿区环境的特殊性加强土壤水分运移规律及其机理研究;基于土壤-植被-水分间耦合关系优化调控措施,促进干旱半干旱煤矿区复垦与生态修复。     

土地利用变化对塔里木河中游荒漠林地动态的影响

[目的]探究塔里木河中游荒漠绿洲过渡带——肖塘地区的土地利用动态变化特征及其对荒漠林地动态格局的影响,为该区域土地资源合理利用以及荒漠林资源保护提供理论依据。[方法]根据肖塘地区1973—2010年4期遥感影像解译数据进行荒漠林地动态变化分析。[结果]荒漠林地从1973年占整个研究区面积的21.9%到2010年的16.9%,成为研究区变幅最大的土地利用类型。1973—2010年荒漠林地面积减少了13.19%,主要转变为农田,而且其年变化速率不断增大。[结论]近40a来,随着人类对肖塘地区持续的水土开发,研究区内荒漠林地处于持续退化的状态。天然植被的退化会进一步对该区域的生态安全构成威胁。     

基于Landsat 8数据的荒漠土壤水分遥感反演

[目的]分析荒漠土壤水分变化特征,为南疆干旱区荒漠土壤水分遥感监测提供理论依据和方法支持。[方法]以Landsat 8数据构建干旱地区荒漠土壤水分建模指示因子,通过优选的26个光谱指数、地表温度(Ts)和地形数据(DEM)为建模因子,分别以偏最小二乘(PLSR)、支持向量机(SVM)和随机森林(RF)3种方法构建土壤水分反演模型,对模型进行验证和对比,选取最优模型反演空台里克土壤水分空间分布。[结果]①TVDI,NR,GLI等26个优选的光谱指数中,Ts和DEM与土壤水分均达极显著相关,可作为南疆干旱区荒漠土壤水分遥感建模的指示因子;②对比3种模型,RF模型建模集和预测集的R²分别为0.93,0.91,预测集RPD为3.90,各评价指标均为最高,PLSR模型精度次之,SVM模型精度最低;③以RF模型反演研究区表层土壤水分,在不同土地利用分类中土壤水分分布特征存在明显差异,特别在盐结皮区域的差异尤为突出。[结论]利用光谱指数、环境因子和地形数据构建的多因子、多指数综合的模型能较高精度地反演干旱区荒漠表层土壤水分,对研究该地区土地荒漠化和生态环境治理具有一定参考价值。     

基于SEBAL模型评估干旱半干旱区人工灌丛植被对陆表蒸散的影响

评估人工灌丛植被重建对干旱半干旱区陆地生态系统蒸散的影响,不仅能揭示植被变化与水文过程的耦合机理,又可为区域生态治理与水资源管理提供科学指导。该研究利用Landsat-8OLI/TIR遥感影像及气象数据等驱动SEBAL模型,反演宁夏盐池县的年内不同日期的陆表蒸散,结合目视解译选取的人工灌丛区与对照草地,评估了人工灌丛植被对陆表蒸散的影响。结果表明:1)SEBAL模型的蒸散反演精度与站点观测结果较为一致,可用于干旱半干旱区蒸散反演及空间特征研究;2)盐池县人工灌丛植被区日平均蒸散为1.20mm/d,高于对照草地1.17mm/d的日平均蒸散量,即干旱半干旱区人工种植灌木林增加了生态系统水分消耗,但不同季节和不同生物地理条件下的蒸散增强作用存在差异,蒸散增强在8月份最大,而3、4月份呈现负效应;3)人工灌丛的密度越大、植被盖度越高,对陆表蒸散的增强作用越强,特别在NDVI0.4的高盖度情况下蒸散增强作用更加明显。由此可知,在水资源紧缺的干旱半干旱区开展以灌木树种为主的植被重建需在合理的生态水文阈值范围内开展,才能构建出稳定可持续的人工生态系统。     

陆地土壤碳循环研究进展

[目的]对近年来国内外碳循环方面的研究进展进行综述,为退化土地的生态恢复及环境治理和保护提供依据。[方法]总结了当前土壤有机碳循环研究中的几种主要方法(室内培养法、同位素示踪法、碳循环模型和计算机模拟法等),分析对比了这几种方法的特点和存在的问题,并对土壤有机碳循环机理和影响土壤有机碳循环的主要因素进行分析。[结果]目前,在土壤有机碳库的估算方法、数据依据、结果以及土壤有机碳循环模型上存在较大差异,给土壤有机碳变化和循环研究带来一定的困难。土地利用方式和土地覆盖变化是影响陆地土壤有机碳变化及循环最直接的人为因子。[结论]应注重土地利用及覆被变化在土壤碳循环中的作用及地位。并建立适用于中国国情的碳循环模型。未来的土壤碳循环研究应探索标准化、高精度的有机碳库储量估算方法。     

南方红壤区崩岗侵蚀及其防治研究进展

崩岗侵蚀威胁区域生态安全,是当前土壤侵蚀研究领域所关注的热点和难点。文章首先简要回顾了崩岗侵蚀的研究历程,介绍了崩岗的组成要素。随后重点从崩岗侵蚀类型、崩岗空间分布特征、崩岗发育阶段及形态特征、崩岗侵蚀驱动因素、崩岗侵蚀防治措施等方面总结了崩岗侵蚀及防治的研究现状与进展,探讨了当前崩岗研究的薄弱之处。并在此基础上,提出了崩岗水力重力侵蚀的耦合机理、崩岗发育与区域地貌发育的关系、崩岗产生及发育指标的建立、崩岗防治机理及其评价标准的建立等有待深入研究的问题。