北京市灵山亚高山草甸植被群落特征

[目的]计算分析北京市灵山亚高山草甸区内自然坡面和侵蚀沟道两种立地类型上的植物群落特征差异,为侵蚀沟道植被人工修复提供理论依据和技术支撑。[方法]采用野外调查和统计分析相结合的方法,对不同立地类型上的植被群落特征进行了研究。[结果](1)Shannon-Wiener指数、Margalef指数均表现为:侵蚀沟道自然坡面,而Simpson指数、Pielou指数表现为:侵蚀沟道自然坡面;(2)侵蚀沟道与自然坡面群落相似性系数为0.884,β多样性指数为0.178,表明侵蚀沟植物群落组成与自然坡面的相似性较高;(3)自然坡面和侵蚀沟道内硬质早熟禾(Poa sphondylodes Trin)、苔草(Carex dispalata)的重要值和生态位宽度均较大,为主要的优势种;多数物种之间存在生态位重叠,但重叠值较小。[结论]侵蚀沟道处于演替初期,趋向于恢复到群落自然状态,硬质早熟禾和苔草为主要的先锋优势种。     

辽宁土石山区侵蚀沟道综合治理效益评价指标体系构建与评价技术研究

选取了辽宁土石山区72个县(区)2011—2017年的侵蚀沟道治理工程相关数据，经筛选构建了由19项因子组成的评价指标体系，采用综合集成赋权法确定指标权重，通过建立土石山区侵蚀沟道治理工程水土保持效益评价体系，开展科学、客观和系统的评价，为优化土石山区乃至全省水土保持措施提供对策建议。     

东北黑土区沟道侵蚀现状及其防治对策

沟道侵蚀是土地退化最严重的表现形式,东北黑土区是中国除黄土高原外沟道侵蚀最为严重的区域,沟道侵蚀严重威胁东北区域农业生产和生态环境。该研究基于多年的研究积累,结合国家侵蚀沟治理专项调查和国家重点研发计划项目研究成果以及已有文献,系统总结归纳了东北黑土区沟道侵蚀特征、发展演变趋势及其危害;梳理出现有侵蚀沟治理措施的成功经验及失败教训,凝练提出区域侵蚀沟防治目标及4种主要侵蚀沟治理模式,并给出了适用范围及条件;同时提出了新时代东北黑土区侵蚀沟防治对策建议。该研究为区域现代农业发展和生态文明建设决策以及沟道侵蚀治理工程的实施提供了科技支撑。     

基于DEM及高分辨率遥感影像的西北黄土高原区侵蚀沟道普查

侵蚀沟道是黄土高原水土流失的重要来源地,全面掌握侵蚀沟道现状,可以为黄土高原水土保持研究、水土流失治理提供重要的基础资料。依托第一次全国水利普查水土保持情况普查项目,对西北黄土高原区侵蚀沟道的数量、特征及分布情况展开了全面的调查。以2.5 m分辨率遥感影像、1∶5万DEM图为主要信息源,利用GIS软件,采用人机交互方式提取了侵蚀沟道的长度、面积、类型和纵比及其地理空间位置等特征信息,为沟道侵蚀机理及治理技术研究提供了数据支持。     

青海省侵蚀沟道专项治理措施体系的构建

青海省的水土流失面积占全省土地总面积的46.58%,严重的水土流失不仅制约着全省经济社会的持续健康发展,而且直接影响到我国乃至亚洲的生态安全。青海省虽开展了一系列水土流失治理工作,取得了不错的成效,但目前尚未开展侵蚀沟道专项治理工作。鉴于侵蚀沟道造成的水土流失较其他侵蚀类型更为严重,单位面积投资较大等,建议开展侵蚀沟道专项治理。分析了青海省侵蚀沟道现状分布情况,初步提出了专项治理措施体系。     

赋石水库集水区小流域治理措施体系浅析——以安吉县和村小流域为例

赋石水库是安吉县重要的饮用水源地,集水区水土流失导致库区淤积严重,影响了城乡供水水质。造成水土流失的主要原因是:在坡地种植板栗、发展茶园及毛竹林全垦改造等致林下水土流失严重;沟道侵蚀冲刷严重;库区周边部分林地郁闭度低。和村小流域的水土流失治理实践表明,在赋石水库集水区采取工程措施、林草措施、耕作措施、封育治理措施相结合的方式,构建生态林、水保林+工程、经济林+工程和沟道防护4道体系,可有效控制水土流失,减少入库泥沙。     

红砂岩侵蚀区小流域综合治理工程设计研究——以宁都县还安小流域为例

为解决红砂岩特殊地质力学特性下生态环境恶化、水土流失严重等区域问题,对红砂岩侵蚀区小流域综合治理工程规划设计进行了研究。本研究基于第一次全国水利普查江西省水土保持专项普查成果、《江西省水土保持规划(2016—2030年)》与《江西省水土保持区划及防治布局研究》等重要基础成果,以国家水土保持重点建设工程宁都县还安小流域水土流失综合治理工程为典型案例,将红砂岩侵蚀劣地水土保持关键技术与工程设计有机结合,采用"技术集成-应用示范"的方式,因地制宜地对小流域综合治理工程分区进行设计,完成了高效开发型水土流失治理技术集成与示范。具体实践中,牢固树立山水林田湖草是一个生命共同体的理念,统筹山水林田湖草系统治理,通过在红砂岩侵蚀劣地综合治理展示区、坡地水土保持型生态农业示范开发区和生态功能保护区的水土流失综合治理工程设计与实施,对侵蚀坡面进行工程措施和植物措施优化配置,形成了完善的水土保持综合防治体系,使还安小流域治理度达到86%。实践证明,生态恢复和农林经济开发治理相结合的方法能有效遏制小流域内的水土流失,可为红砂岩地区水土保持生态建设及南方红壤低山丘陵区的水土流失综合治理提供有力的科技支撑。     

论陕南秦巴山区小流域沟道治理

20世纪90年代前,陕南秦巴山区的沟道治理因忽视了"治山"或没有条件"治山"常遭受重大损失,一遇暴雨,被冲毁的沟台地比比皆是,严重挫伤了群众的治沟积极性,沟道治理趋于停滞。"长治"工程特别是"丹治"工程实施后,陕南秦巴山区以小流域为单元进行水土流失综合治理,"治山保川"相结合,开展了大规模的沟道治理,当地人民群众根据不同地貌、沟道类型和侵蚀特点,在中高山区、中低山区、丘陵河谷区和山间盆地分别采取封山治沟、沟道整治和沟坡兼治模式治理沟道,取得了显著成效,值得类似地区借鉴。     

藏东典型小流域水土流失治理模式研究

水土流失是制约藏东山区农牧业发展的主要因素,高山高寒区的水土流失治理模式研究不仅能够解决生活生产的实际需求,也能够丰富水土流失科学研究。以野外调查藏东地区典型小流域的主要水土流失特征入手,结合遥感分析当地土地利用,土壤和植被特征,提出了适用于研究区的5种治理模式:草地冲沟侵蚀区治理模式,水蚀和冻融交错侵蚀区治理模式,坡耕地面状侵蚀区治理模式,沟道侵蚀区治理模式,林—灌—耕地交错区综合治理模式。     

跌水坝可实现沟壑的快速治理

在沟壑治理工程布置过程中,存在着单纯拦截、贮蓄的现象,缺乏完全理论研究与指导。甚至水土保持技术文件也存在片面性,导致基层实施单位“年年筑坝年年垮、数量升级无实存”。根据伯努里能量守恒定律,工程布设应分为抬高侵蚀基点Z₂与降低侵蚀源点Z₁两种途径。为此引进跌水坝概念。提出在沟壑治理中,不可片面强调“抬或降”,应将抬高侵蚀基点与降低侵蚀源点有机配合,科学地将沟道分割成若干的水力平衡断面,上有跌水坝控制下切护床底,下有谷坊坝拦蓄水土可造田。这样,沟壑治理必然收到事半功     

西南岩溶区水土保持生态效应指标体系与定量评价

西南岩溶区是我国水土流失重点治理区,但对于其治理的生态效应尚缺乏一套科学客观、简单可行的快速评价方法。通过将数据统计分析结果与专家经验判断相结合,构建了西南岩溶区不同尺度下水土保持生态效应评价指标体系,并提出了综合量化模型。实例研究表明:该评价方法兼顾科学性和实用性,能对西南岩溶区坡面、小流域和区域尺度的水土保持生态效应进行快速的量化评价,可为今后西南岩溶区水土保持生态效应的监测与评价提供参考依据。     

震后极端降雨下流域产沙及物质运移规律模拟——以四川省洪溪河流域为例

汶川地震引发的滑坡产生了大量松散物质,在极端降雨事件驱动下进入下游河道,导致河床淤升,河道变宽,给沿河道地势较低的居民区形成了新的洪涝风险。基于四川洪溪河流域2013年极端降雨数据,从无强降雨事件情景开始逐渐加大降雨强度及频次生成6个不同降雨情景。运用凯撒二维水动力地表景观演变模型(CAESAR-lisflood)模拟不同降雨情景下流域产沙以及物质运移规律及其空间分布格局。结果表明:随着降雨强度的增加,流域出口产沙量以及流域总产沙量都呈非线性的增加趋势,且累积产沙量在极端降雨事件发生前后有明显的突变现象;各个降雨情景下侵蚀堆积的严重程度以及影响范围差异明显;震后流域遭到破坏的植被对流域的物质运移规律及空间分布格局有较大的影响,在较少滑坡、泥石流灾害的上游地区和滑坡、泥石流灾害严重的中下游地区水土流失程度差异明显。     

Multivariate geostatistical analysis of heavy metals in topsoils from Beijing,China

Background  Regional soil environmental quality is a hotspot and difficulty in the environmental sciences for the spatial variability of pollutants and the relationship between them. Beijing, the capital of China, has been undergoing a rapid economical development during the past three decades, and thus might encounter the same issues as the developed countries. However, there is little information about the soil environmental quality of Beijing, especially at the regional scale. The real soil environmental situation of heavy metals remains unknown, even less the sources of possible pollutants. Objectives  The main objectives were to identify the spatial variability and main sources of heavy metals in Beijing soils by conducting multivariate statistical analyses, including geostatistical analysis assisted with GIS tools. These results will contribute to the establishment of the soil quality baseline and the management of regional environment. Materials and Methods  Seven hundred and seventy-three samples of topsoils (0–20 cm) were collected from all over Beijing, China. The samples were digested with HNO₃ and H₂O₂. The concentrations of Cr, Cu, Ni, Pb and Zn were analyzed with a FL-AAS and those of Cd with a GF-AAS. The concentrations of As were determined with AFS-2202. Principal component analysis (PCA) and partial correlation analysis (CA) were used and geostatistics was conducted for the data processing. Results  Concentrations of topsoil As, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb and Zn in the Beijing area were measured and contour maps were constructed to describe the metals’ spatial distribution. Except for the background effect of the soils, anthropogenic factors made the soil heavy metal concentrations increase, especially in the center of the city. Combined with the PCA results, it was found that vehicle exhaust and smelters were the main sources of soil heavy metals. Pedogenic factors were also controlling the spatial features of metals. Discussion  Combined with the results of PCA, 7 heavy metals could be divided into 4 factors. F1 was the metals, i.e., Cu, Pb, Zn, mainly controlled by the human activities. Cr and Ni was in F2, Cd in F3 and As in F4. These 3 factors might be controlled by the soil parent materials. Concentrations of 7 heavy metals were comparable with the first level of environmental quality standard for soils of China and much lower than the second level of national standard for soils. Conclusion  The heavy metal concentrations in the topsoil of Beijing are mostly comparable with the background values, especially for As, Cr and Ni. In the city center of Beijing, Cu, Pb and Zn had a high concentration of distribution. The spatial features of As, Cr and Ni are mainly controlled by pedogenic factors, whereas Cd, Cu, Pb and Zn are controlled by anthropogenic and parent factors. Traffic and smelting contribute greatly to the increase of Pb, Zn and Cu in the soil, especially in the center of the city. Landfill may have also affected the soil quality around it. Recommendation  Different factors were controlled by parent materials, which might be related to the different soil minerals. Further research should be conducted in Beijing to elucidate the relationship between heavy metals and soil minerals. ESS-Submission Editor: Chengron Chen, PhD (c.chen@griffith.edu.au)     

北京市潮白河上游生态护岸设计

通过调查北京地区潮白河上游河流河岸断面和岸坡形态,将河岸断面分类为V型、U型、漫滩型,根据岸坡坡度、岸坡高度,分析得出北京市适宜的可采取生态护岸措施的岸坡,并提出相应的生态护岸措施,同时进行柳桩护岸、石笼护岸及堆石护岸3种生态护岸的实例设计,为北京市山区河岸生态修复和生态治理提供参考.     

北京地区五环内冬季园林绿地中裸土调研及其分布特征

在中国北方地区,伴随阔叶植物冬季落叶造成大量土地出现季节性裸露.土壤在裸露情况下极易造成扬尘污染和空气污染,进而成为中国北方城市雾霾污染逐渐加重的重要组成部分;因此,准确掌握冬季裸露土地的分布情况和建立合理的治理方案,对中国北方城市的环境保护和生态建设具有重大意义.本文以北京城区五环内园林绿化用地中的裸地为调查对象,采用《全国土壤调查技术规程》中要求的调查方法,根据棋盘式布点法布设100个调查样点,调查总面积25万m2,占北京地区五环总面积的3.73％,按照草坪裸地、灌木裸地、树穴裸地3种类型进行分类研究.园林绿化用地总面积为8万7 539.84 m2,仅占总样方面积的35.02％,可见,北京城区内仍是以建筑、公路等硬化用地组成.在园林绿化用地调查样点中,草坪绿地、灌木绿地、树穴绿地面积分别为6万6 647.30、1万6 329.64和4 562.91 m2,证明北京城区五环内园林绿化用地以草坪绿地为主.裸地分布调查结果显示草坪裸地对裸地面积的贡献率达78.11％,是北京地区五环内主要裸地类型.在100个全部的调查样地中,43.42％的草坪绿地以及24.25％灌木绿地冬季变成裸地,而树穴裸地比例达到90.91％,证明北京城区五环内树穴在冬季基本无覆盖.通过对裸地区域分布研究发现,裸地面积排序前20个样点中有13个样点分布在南四环到南五环之间,裸地面积占总裸地面积的51.66％.裸露的土地不仅造成北京城区内水土流失和土壤养分下降,也加重雾霾污染程度,降低城市空气质量,建议在北京地区五环内推广种植具备抗寒性的冷季型草坪草品种替代现在易枯萎草坪草品种,使用园林绿化废弃物加工产物作为覆盖物对其余裸土类型进行有效覆盖,严格控制北京城区冬季裸地面积,为北京冬季城市生态环境发展保驾护航.     

北京市人口变动及产业结构调整对水资源利用的影响

在北京市的发展过程中,高速增长的人口总量使北京市正遭遇着“水资源短缺、水环境污染”的发展困境.通过分析2004-2011年北京市人口以及水环境相关数据,研究人口变动及产业结构调整对北京市水资源利用的影响.结果表明：1）北京市人口从2004到2011年增长了115万人,外地入京人口增长了484.3万人,年均用水量增加了近1.41亿m^3,高速的人口发展是北京市水资源利用总量连年增长的根本原因;2）2011年末,第一产业从业人员总数仅为59.1万人,不足第三产业从业人员总数的1/10,第二产业的从业人员总数尚不足第三产业的1/3,第三产业取代了第一、二产业成为城市的经济支柱;3）8年间,人均年生活用水量减少了8.4m^3,人均年农业用水量减少了37.7 m^3,人均年工业用水量减少了27.1 m^3,产业结构调整使得北京市人均年用水量呈现连年下降的趋势.控制人口合理增长,深化产业结构调整,是实现北京市水资源可持续利用的有效途径.     

减氮配施有机肥对夏玉米——冬小麦土壤硝态氮及氮肥利用的影响

为实现华北平原夏玉米-冬小麦的高产及氮肥的高效利用,采用田间小区试验方法,研究了氮肥减量及其与有机肥配施对夏玉米-冬小麦轮作体系内土壤硝态氮分布及氮肥利用的影响。结果表明:与不施氮处理(CK)相比,施用氮肥增加了冬小麦和夏玉米的生物量和产量,而在农民习惯施氮基础上减量1/3不会显著影响到生物量和产量。其中减氮配施有机肥(ONM)处理的周年总产最高,相比习惯施氮(CN)和减氮处理(ON)分别提高了1.85%和3.78%。处理CN的0~180 cm土壤硝态氮累积量的周年变化均值达502.7 kg hm^-2,分别是处理CK、ONM、ON的2.95、2.17、1.56倍。与处理CN相比,处理ONM显著降低了剖面(0~180 cm)土壤中的硝态氮含量,其中在夏玉米季和冬小麦季的降低幅度分别为18.1%~66.7%和37.3%~87.2%。处理ON和ONM相比处理CN,植株周年总吸氮量无显著性差异,氮肥利用率却得到了显著提高。其中处理ONM的周年氮肥利用最高,比处理CN提高了36.9%。综合分析,减氮与有机肥配施不仅显著降低了0~180 cm土壤硝态氮含量,大幅度提高了氮肥利用率,且有助于增加冬小麦和夏玉米的生物量及产量。     

CMORPH数据在吉林省降雨侵蚀力计算中的应用

基于气象站点降雨数据,对30 min时间分辨率的CMORPH遥感反演降雨数据进行精度分析,并采用CMORPH数据计算吉林省2016年降雨侵蚀力,得到了以下结论:①CMORPH数据与气象站点数据相比较,整体相关系数大于0.6,日降雨量和月降雨量平均误差较小,可以较为准确地反映吉林省降雨状况;②通过高时相的CMORPH数据计算得到降雨侵蚀力,既可以满足空间上的精确性,又可以排除非侵蚀性降雨的干扰,计算结果较为精确;③吉林省2016年平均降雨侵蚀力为537.48 MJ·mm/(hm^2·h·a),其中松原市平均降雨侵蚀力最高,延边朝鲜族自治州最低。     

北京地区典型冷季型草坪草灌水量模拟

为了减少北京地区草坪草灌水量、提高降水量的利用率,该文研究了充分利用降雨条件下的典型冷季型草坪草灌水量。根据典型冷季型草坪草（早熟禾、高羊茅）2003年的田间试验资料对灌溉制度模拟模型（ISAREG模型）进行了率定,然后用2004年的田间试验资料对ISAREG模型进行了验证,最后应用此模型对所研究的两种冷季型草坪草在干旱年、平水年和丰水年及不同养护条件下的灌水量进行了模拟研究。研究结果表明：生长季节内早熟禾、高羊茅的作物系数在0.5～1.0之间;在特级养护条件下,早熟禾和高羊茅所需灌水量分别为432～682 mm/a、462～752 mm/a;在一级养护条件下,早熟禾和高羊茅所需灌水量分别为252～432 mm/a、312～492 mm/a。研究结果可为北京地区冷季型草坪草的灌溉管理提供科学依据。     

基于信息熵的长江下游地区人居生态系统发展演化

基于对人居生态系统结构复杂性的分析,结合耗散结构理论以及熵变理论,构建了长江下游地区人居生态系统演化评价指标体系;运用年份信息熵和指标信息熵两个模型分别对人居生态系统的演化方向以及健康协调程度进行了评价;最后运用灰关联模型对评价指标和城市综合、协调发展度间的关联性进行了分析,结合熵权大小识别出研究区未来发展的制约性因子,并对今后人居生态系统的发展提出建议。结果显示:在2005-2015年,长江下游五省人居生态系统熵流、熵产生和总熵变均呈波动下降趋势,人居生态系统有序度不断提高,总体朝健康态势发展;系统综合发展度先下降再上升,向着健康有序的方向发展。而协调发展度则是先上升再下降,由环境滞后型向经济滞后型转化;研究区今后重点治理方向有增加地方财政收入、开发新能源、调整消费结构、治理城市污水以及工业废气、加大环保投资比例等。本研究方法能反映出研究区人居生态系统的演化方向及趋势,并能针对性地提出增强系统可持续发展能力的针对性措施。