贵州省岩溶山区旱坡耕地梯化的环境效应研究

1997～1999年3年时间,在田间生产条件下,研究贵州岩溶山区旱坡耕地梯化的环境效应,结果表明：可防治水土流失和石漠化扩展;为大于25度的旱坡耕地退耕还林,准备了较好的立地条件;提高小于25度旱坡耕地的粮食作物产量近20%,为陡坡耕地顺利退耕提供物质保障;本旱坡耕地梯化技术,操作简便、易行,投资少,见效快。     

贵州省退耕还林紧迫性地域分级与退耕策略

退耕还林是治理贵州省水土流失的有效措施,科学分析陡坡耕地的数量,尤其是分析陡坡耕地占一定区域国土面积的比例,是制定退耕地还林战略实施的重要依据。在深入分析贵州陡坡耕的现状及影响因素基础上,提出以陡坡耕地占区域国土面积比例作为退耕还林紧迫性的指标,将全省82个县(区、市)的退耕地还林紧迫性分为7级3类,提出贵州省实施退耕还林的战略是占全省国土面积56.63%的极重点退耕类型区和重点退耕类型区,从而可实现全省75.39%陡坡耕地退耕。同时,提出了林种结构配置比例的原则。     

贵州省水土流失现状及防治对策

该分析了贵州省人口、经济与生态环境之间的动态关系。根据水土流失面积大，发展速度快，区域性强，以坡耕地侵蚀为主的特点。提出人口增长，粮食不足造成坡地农业扩大是水土流失的根本原因。水土流失使区域生态系统严重退化，旱、涝等自然灾害加剧，已成为贵州山区经济发展的重要障碍和农村贫困的根源。从持续发展战略角度提出了贵州省水土流失的防治对策。     

岩溶地区坡耕地时空动态变化及其生态服务功能评估

中国西南岩溶地区坡耕地受人类活动强烈作用,生态问题突出,定量评估其时空动态变化与生态服务功能,对于区域石漠化治理、生态建设、扶贫开发都具有重要意义。该研究以贵州省为例,利用2000年、2005年、2010年3 a多时相、多源遥感影像建立土地利用数据,结合坡度、岩性、聚落、交通条件,运用土地利用动态模型、综合热区域模型、生态服务价值模型,对2000年以来贵州岩溶地区坡耕地时空动态变化及生态服务功能进行分析,旨在弄清岩溶地区坡耕地时空动态变化的特征,为坡耕地管理利用提供参考。结果表明:1)10 a来贵州岩溶地区耕地资源减少0.44万km2,80%是坡耕地;坡度6°~15°区域集中分布了最多的耕地资源;随着坡度梯度增加,坡耕地减少幅度增大,分布比例大幅下降;2)岩溶地区坡耕地分布与基质岩性具有明显相关性,灰岩地区坡耕地(尤其陡坡耕地)比例、数量规模明显高于白云岩地区;白云岩地区坡耕地较多地分布在缓坡地带;3)空间上,一方面,10 a来距聚落大于900 m地区成为坡耕地转出的主要区域,但目前这一区域的陡坡耕地仍较多,应加快其退耕步伐;另一方面,坡耕地退耕过程表现出明显的公路指向性,在坡耕地转出土地距公路500 m内集中了近30%的坡耕地转出土地,随着距离增加,坡耕地转出土地的比例降低;4)贵州岩溶地区坡耕地转出形成了2个热点地区:临长江的乌江下游遵义东北和铜仁、黔中高原面的贵阳和安顺市周边;5)2000年以来贵州岩溶地区坡耕地退耕产生了良好的生态效应,坡耕地转出土地生态系统的生态服务价值估算为4399.81万元/a。总之,岩溶地区坡耕地10 a来变化显著,生态效应明显,但现存坡耕地的分类管理、高效利用仍任重道远。     

陕西省15°以上坡耕地利用与退耕还林技术对策

陕西省在对 15°— 2 5°和 2 5°以上坡耕地利用方面存在以下问题 :(1)基础设施差 ,水土流失严重 ;(2 )地种植粗放 ,生产稳定性差 ;(3)人多地少 ,退耕缓慢 ;(4)种植结构不尽合理等问题。分析了其退耕还林的可行性。提出了陕西省 15°— 2 5°和 2 5°以上坡耕地实施退耕还林还草的技术对策     

陡坡地种植农作物害多利少

我国山丘区占国土面积的三分之二,坡耕地面积约5亿亩,其中25°以上的陡坡耕地约1亿亩,水土流失十分严重。本文根据水利部组织的调查,论证了垦种陡坡地的深远危害和逐步退耕还林还草的可行性及经济合宜性;认为,应认真贯彻水土保持法规的有关规定,严禁陡坡垦植农作物,有计划地退耕现有陡坡地,难以退耕的必须采用水土保持措施;并提出当前要广泛开展宣传教育、加强基本农田建设和制定陡坡地退耕的优惠政策等措施。     

渭河源区坡耕地时空变化及其土壤保持效应

[目的] 分析渭河源区不同等级坡耕地的时空变化,揭示不同坡耕地类型的土壤保持效应,探讨退耕还林还草工程对渭河源区坡耕地及土壤保持的影响,为完善不同坡耕地资源合理规划利用提供科学依据。[方法] 利用1990,2000,2010和2020年4期渭河源区土地利用和地形数据,通过叠加分析、耕地动态度、土地利用转移矩阵和中国土壤流失方程等方法进行分析。[结果] ①1990—2020年耕地呈先缓慢增加后急剧减少再缓慢减少的趋势,面积净减少321.03 km²,其中陡坡耕地和缓坡耕地是耕地变化主要类型。②近30 a来,耕地的时空变化主要表现为1990—2000年耕地少量转入,主要分布在漳县和岷县;随着退耕还林还草工程的实施,有279.80 km²的坡耕地转变为林草地,其中耕地转换为草地主要分布在通渭和陇西县,而耕地转换为林地主要分布在陇西和岷县。③1990—2000年渭河源区林草地开垦导致土壤保持量减少5.52×10⁴ t,而2000—2020年退耕还林还草导致土壤保持量增加2.21×10⁶ t,其中大于15°的坡耕地的转变对土壤保持量变化影响更大。[结论] 渭河源区退耕还林还草工程成效显著,其中2000—2010年陡坡耕地的退耕面积最大,陡坡耕地退耕地土壤保持总体效应最大,但峭坡耕地退耕地单位效应最大。峭坡耕地仍有较大退耕空间,依旧是新一轮退耕任务的主要目标。     

晋西黄土丘陵沟壑区水平阶造林减水减沙效益研究

利用人工模拟降雨装置,对水平阶林地、梯田、坡耕地在百年一遇暴雨下的产流产沙规律进行了试验研究。研究结果表明,与陡坡耕地相比,坡耕地退耕实施水平阶整地造林后,可减少径流８７５％,减少土壤侵蚀９９７％,径流深与降雨历时之间存在着很好的对数函数关系。     

小浪底库区坡地不同利用方式入渗规律与产流产沙特征研究

坡耕地水土流失已成为小浪底库区生态环境和农业可持续性发展所面临的一个重大问题。通过饱和入渗和模拟降雨试验,对不同退耕利用方式(撂荒坡地、造林幼林地、林草间作、农林间作)和传统坡耕地利用方式(坡耕地翻耕休闲、坡耕地翻耕后种植玉米)入渗规律与产流、产沙特征做了研究。结果表明:(1)退耕后坡面饱和入渗率均高于传统方式,其四种方式平均饱和入渗率是传统利用方式的1.48倍;撂荒坡地的饱和入渗率最高;同一坡面,坡底饱和入渗率高于坡中、上部。(2)初始产流时间,撂荒坡地、造林幼林地、林草间作、农林间作分别比翻耕种玉米延迟26.16min、14.89min、13.48min、6.01min,两种传统方式差别不大。持续产流时间退耕方式也长于传统方式。(3)传统方式径流总量是上述四种退耕方式的2~5倍,平均产流速率明显高于退耕方式;产沙总量是退耕方式的3~50倍左右,平均产沙速度是其的1.72~9.4倍;产沙、产流总量和与产流降雨历时密切相关。     

延河流域退耕前后土壤侵蚀强度的变化

 根据修正通用土壤流失方程,在ArcGIS软件平台下,以黄土高原延河流域为例,在合理选用和计算修正通用土壤流失方程中各因子参数的基础上,计算并分析陕北黄土高原延河流域退耕前后土壤侵蚀量的变化及其动态分布。结果表明:1)延河流域退耕后,土壤侵蚀明显减少,与1986—1997年相比,退耕后至2000年土壤侵蚀量平均减少34%;2)坡耕地对土壤侵蚀影响明显,尤其是陡坡耕地退耕至关重要;3)在修正通用土壤流失方程各因子中,短期内影响土壤侵蚀动态变化的主控因子是植被覆盖管理因子,所以调整土地利用结构是减少土壤侵蚀的有效方法。     

三峡库区典型流域水质时空特征及污染防控策略

为了解三峡库区典型小流域不同土地利用类型下水质的变化特征,于2015-2020年对三峡库区长坪小流域开展水质监测,对不同土地利用类型下水体中的总氮（Total Nitrogen,TN）、硝态氮（NO3--N）、氨氮（NH4+-N）、总磷（Total Phosphorus,TP）、可溶态总磷（Dissolved Total Phosphorus,DTP）和颗粒态总磷（Particulate Phosphorus,PP）浓度的时空变化规律进行研究,识别流域内主要氮磷污染源,从而提出针对性的污染防控策略。结果表明：1）不同土地利用类型氮磷输出浓度从大到小依次为村庄、坡耕地、林地和水库,其TN平均浓度分别为8.29、2.88、1.57和1.43 mg/L,TP平均浓度分别为0.25、0.13、0.09和0.07 mg/L。2）不同土地利用类型的水质在汛期和非汛期存在差异,村庄氮磷输出浓度为非汛期高于汛期,坡耕地、林地和水库则表现为汛期高于非汛期。3）内梅罗综合污染指数评价结果表明林地和水库的污染程度均为清洁水平,坡耕地污染程度为轻污染水平,村庄受散养生猪数量的影响,污染程度从污染水平转变为重污染水平。4）长坪小流域TN和TP年输出负荷总量分别为4 278.59和364.93 kg/a。畜禽养殖源是小流域氮磷最主要的污染源,其TN和TP的输出负荷分别占流域总负荷的45.69%和71.77%。坡耕地的TN和TP单位面积污染负荷分别是村庄的7.58%和1.79%,与村庄相比,坡耕地具有显著的低污染特征,因此,以坡耕地消纳村庄污水和畜禽粪便,可促进流域内粪污的就地消纳,达到多源共治的效果。基于小流域不同土地利用类型的水质特征和生态系统服务功能,将流域划分为林草水源涵养区、村庄污染控制区和坡耕地水土保持区,并进行分区协同防控,促进流域农业面源污染系统高效治理。     

干热河谷不同土地利用类型坡面土壤水分时空变异

为探究干热河谷区不同土地利用类型坡面土壤水分的时空变化规律,以元谋干热河谷老城小流域水土保持综合治理示范区内的银合欢人工林地、扭黄茅草丛地和坡耕地为研究对象,采用经典统计学和地统计学克里格插值相结合的分析方法,对3种土地类型坡面土壤水分的时间和空间异质性进行研究。结果表明:元谋干热河谷区土壤含水量较低(林地旱季7.56%,雨季12.80%;草地旱季8.05%,雨季12.66%;坡耕地旱季19.37%,雨季22.95%),雨季显著大于旱季。旱、雨季均表现为坡耕地草地林地,呈中等至强度变异(0.14~0.72之间);不同土地利用类型下各层土壤水分的自相关系数均由正向负转化的相同趋势,但拐点有所不同,且雨季大于旱季;不同土地利用类型下旱、雨季土壤水分的最佳拟合模型林地与草地相同(林地与草地旱雨季均为球状模型,坡耕地旱雨季为指数模型),均呈中等或强等空间相关性(0.05~0.39之间),且旱季大于雨季;同一土地类型下旱、雨季不同土层的土壤水分空间分布相似,不同土地利用类型下相同土层分布格局则不同。     

基于地理探测器的重庆坡耕地时空格局演变特征及驱动机制

坡耕地是耕地的重要组成部分,分析坡耕地时空格局演变规律及驱动因素,有益于为合理利用坡耕地资源及生态功能修复与保持提供参考。基于2000-2018年坡耕地空间分布信息,利用土地利用转移矩阵、局部空间自相关（Local Spatial Autocorrelation, LISA）、地理探测器（Geodetector）等方法,从坡耕地时空变化特征、坡耕地冷热点格局和坡耕地变化驱动因子等方面开展,揭示重庆坡耕地时空分布特征及驱动因素。结果表明：1）与2000年相比,2018年重庆坡耕地面积减少2.40%,坡耕地2.23 万km2,占耕地59.35%。6个区县（渝中、江北、江津、南岸、大渡口、石柱）年均坡耕地变化动态度大于1%,不同区县坡耕地面积变化趋势差异明显。2）近18年坡耕地与林地、草地、水田、建设用地等地类发生显著转移,转出、转入总体较均衡,其中坡耕地退为林地主要集中位于秦巴和武陵山区的石柱、武隆、丰都、云阳等区县,在土地利用转移过程中坡耕地面积呈小幅度减少趋势。3）坡耕地局部空间自相关异质性较显著,大多数区域坡耕地面积呈高-高和低-低聚集状态,热点区集中在渝东北区,冷点区分布在渝西区和主城区。4）林业产值、农村居民人均纯收入、粮食产量、乡村从业人员、农林水支出等经济、社会及政策因素是主要驱动因子,各因子间的交互作用大部分为非线性增强和双因子增强,其中解释力较大的交互驱动因子为粮食产量/坡度（2005年,0.927）、农村居民人均纯收入/常住人口（2018年,0.910）,海拔、降雨等自然因素对坡耕地变化有一定影响,但经济发展、政策调控、农民收入、城市扩张等社会经济因素是坡耕地变化的主要驱动因子。研究结果可为重庆以及西南山地丘陵区坡耕地资源保护与格局优化提供科学依据。     

1980－2005年太湖地区土地利用变化及驱动因素分析

为了定量化研究土地利用变化特征及其驱动因素,该文应用遥感和GIS技术,分析江苏省环太湖地区1980-1990年、1990-2000年、2000-2005年3个不同时段土地利用的数量变化特征及土地利用类型的空间转换特征,并对研究区各时段土地利用变化的驱动因素进行探讨。结果表明:25a江苏省环太湖地区土地利用类型发生了复杂变化,3个不同时段土地利用变化特征各不相同且具有明显的区域差异性;区域土地利用程度持续增加,土地利用仍处于发展期;从土地利用类型转移变化看,建设用地转入的速度远大于转出的速度,有规模增加的趋势,而水田、旱地、林地的转入速度小于转出速度,存在规模减少的趋势。人口数量的增加、工业化、城市化带来的经济发展与土地管理政策等人类活动是江苏省环太湖地区土地利用类型转换的主要驱动因素。尽管近年来江苏省环太湖地区的土地开发利用取得了巨大的经济收益,但部分人类经济活动给区域农业的发展及土地资源的可持续利用带来巨大压力,甚至导致以水田为主的区域耕地资源质量的进一步退化。该研究为江苏省环太湖地区土地资源的可持续利用及人-地关系的协调发展提供科学依据。     

坡面不同土地利用类型土壤抗剪强度影响因素分析

通过野外调查与室内试验相结合的方法,选取不同坡度(10°,15°,20°)的针阔混交林、灌木林、园地、坡耕地、荒地5种土地利用类型,观测土壤抗剪强度指标、含水率、容重、干密度、总孔隙度、有机质、土壤团聚体MWD值(干筛和湿筛),运用模糊贴近度法和逐步回归分析法分析影响不同土地利用类型土壤抗剪强度的因素。结果表明:相同土地利用类型土壤黏聚力随着坡度的增加先增大后减小;在针阔混交林中,团聚体湿筛MWD值与土壤黏聚力的贴近度最大,在荒地中则是有机质,而在其他3个土地利用类型中,容重与干密度对土壤黏聚力的贴近度较大;在针阔混交林、灌木林、荒地中,4种贴近度计算影响其土壤内摩擦角较大的因素为总孔隙度,而容重和干密度是影响园地和坡耕地土壤内摩擦角的重要因子;在针阔混交林中,建立基于干密度和容重的土壤抗剪强度方程(R2=0.865);在坡耕地中,建立基于干密度、容重和团聚体干筛MWD值的土壤抗剪强度预测模型(R2=0.964);在灌木林、园地、荒地中,对土壤抗剪强度影响显著的因子分别为干密度、团聚体干筛MWD值、容重。     

黔中喀斯特地区的景观变化及其生态效应

 为了解喀斯特地区景观变化过程及相应的生态效应,利用遥感影像数据对黔中地区1995—2000年的景观格局与动态进行分析。结果显示:研究区以灌木林地、坡耕地、中覆盖度荒草地占据着景观中的优势地位。旱地、林地和荒草坡的转换关系复杂,退耕还林还草与毁林毁草开荒同时并存,植被恢复与退化并存,整体景观尚处于一种波动状态,区域土地利用生态价值并未有明显提高,而呈下降趋势。研究区景观格局特征是岩性、地貌和人为活动共同作用的结果,景观斑块的转化主要受人文因素的影响,耕地的变化主要是被建设用地占用。在1995—2000年的土地利用变化中,研究区的生态既有恢复,又存在继续恶化的趋势。     

不同土地利用方式对岷江流域土壤团聚体稳定性及有机碳的影响

采用湿筛法测量了岷江流域不同土地利用方式下不同土层（0—10,10—20,20—30 cm）土壤大团聚体（> 2 mm）、中间团聚体（0.25~2 mm）、微团聚体（53 μm~0.25 mm）以及粉+黏团聚体（<53 μm）的质量分数及各粒径团聚体中的有机碳含量,并探讨了各粒径土壤团聚体的有机碳储量。结果表明,土地利用方式对土壤团聚体稳定性及其有机碳具有重要影响;土壤养分均呈现出一致性规律,大致表现为撂荒地 > 次生林 > 人工林 > 灌草丛 > 坡耕地,土壤全磷差异并不显著（p>0.05）;林地的开垦行为会导致大团聚体的破碎化,灌草丛及坡耕地>0.25 mm的大团聚体含量较林地低,土壤结构趋于恶化;而坡耕地闲置为撂荒地后,则会促使粉+黏团聚体向粒径大的微团聚体及中间团聚体转化,使土壤结构趋于改善,在0—30 cm土层内,灌草丛及坡耕地土壤颗粒的MWD（平均质量直径）和GMD（几何平均直径）值均显著低于林地和撂荒地（p<0.05）,坡耕地撂荒后,MWD和GMD值均显著升高（p<0.05）,表明林地开垦为坡耕地导致土壤团聚体的稳定性降低,而坡耕地弃耕撂荒会增强团聚体的稳定性,提高土壤抵抗外力破坏的能力。不同土地利用方式下各粒径土壤团聚体有机碳含量均随土层深度的增加而降低。在0—30 cm土层深度内,不同土地利用方式下各粒径土壤团聚体有机碳储量表现为:大团聚体有机碳储量为林地 > 撂荒地 > 灌草丛 > 坡耕地,中间团聚体有机碳储量为撂荒地 > 林地 > 灌草丛 > 坡耕地,微团聚体有机碳储量为撂荒地 > 林地 > 灌草丛 > 坡耕地;粉+黏团聚体有机碳储量为撂荒地 > 林地 > 灌草丛 > 坡耕地。各粒径土壤团聚体内有机碳储量均为林地和撂荒地高于果园和坡耕地,表明将林地开垦为坡耕地后,将导致各团聚体组分内有机碳的损失,而坡耕地撂荒则有助于土壤有机碳的恢复和截存;林地和撂荒地土壤有机碳主要蓄积在中间团聚体内,而坡耕地则主要蓄积在粉+黏团聚体内,表明在土地利用变化过程中,粒径较大的团聚体有机碳不稳定,更容易发生变化。     

鲁中山区小流域不同土地利用类型的土壤分形及水分入渗特征

为探讨坡耕地土壤入渗性能退化特征与分形机制,对鲁中山区选择典型小流域,运用土壤分形和水文学原理与方法,通过测定坡耕地、弃耕地、生态林地和经济林地4种土地利用类型的土壤分形特征与入渗性能,探讨土壤人渗速率与土壤颗粒分维及孔隙分维的定量关系。结果表明：1）不同土地利用类型土壤稳渗速率表现为坡耕地〉弃耕地〉生态林地〉经济林地,土壤颗粒分维数与孔隙分维数表现为生态林地〉经济林地〉弃耕地〉坡耕地;2）研究区土壤颗粒分维与孔隙分维数之间显著正相关,二者与土壤黏粒及粉粒体积分数显著正相关、与土壤入渗速率显著负相关;3）霍顿入渗模型和幂函数模型比较适用于拟合研究区土壤入渗过程与入渗速率,而菲利浦模型的适用性较差。因此,研究区土壤具有粗骨性砂土的物理特性,坡耕地耕作会加剧土壤中粉粒和黏粒等细粒物质流失,降低土壤颗粒分布与孔隙分布的均匀性及其分维数,导致土壤入渗性能增强但水肥保蓄性能降低。     

滇中尖山河流域不同土地利用类型土壤抗蚀性

为揭示滇中尖山河小流域不同土地利用类型的侵蚀特性,以滇中尖山河小流域4种不同土地利用类型(坡耕地、裸地、林地、园地)不同土层(0—10,10—20,20—30 cm)土壤为研究对象,通过对土壤抗蚀性15个指标的测定与分析,研究了不同土地利用类型对土壤抗蚀性的影响。结果表明:不同土地利用类型中坡耕地、裸地5 mm土壤水稳性团聚体显著低于林地、园地,5 mm水稳性团聚体含量表现为裸地(12.72%)大于坡耕地(8.93%),且坡耕地0.25 mm团聚体随土层深度的增加而降低;土壤团聚体结构破坏率表现为裸地坡耕地林地园地,土壤有机碳含量与0.25 mm水稳性团聚体含量均达到极显著正相关。不同土地利用类型下园地和林地土壤的抗蚀指数、结构系数、团聚度、土壤结构和稳定性、抗分散强度和保水保肥能力最高,水稳性指数较大,分散系数最小,土壤抗蚀性能最强。不同土地利用类型综合抗蚀指数大小顺序为园地(0.823 6)林地(0.520 4)坡耕地(-0.382 2)裸地(-0.961 8)。综上,实行人工造林能够显著提高原土结构稳定性,园地和林地在增加土壤抗蚀性方面有明显优势,加强人工林建设可作为研究区土壤改良的有效措施。