不同雨型下反坡台阶减少红壤坡耕地氮磷流失的效果

为研究自然降雨条件下反坡台阶对坡耕地氮、磷流失的影响,该文基于滇中红壤坡耕地标准径流小区45场典型降雨观测资料,根据降雨量、最大30 min雨强和降雨侵蚀力,综合采用快速聚类和判别聚类,划分确定出A(高雨量、大雨强、高侵蚀力)、B(低雨量、小雨强、低侵蚀力)、C(中低雨量、中小雨强、中低侵蚀力)、D(中高雨量、中雨强、中高侵蚀力)4种降雨类型。研究发现,反坡台阶减流率和减沙率达到52.11%和71.30%,减沙率显著大于减流率(P0.01);不同降雨类型下反坡台阶的减流率表现为:C雨型B雨型D雨型A雨型,减沙率表现为:D雨型A雨型C雨型B雨型,C雨型和B雨型下反坡台阶减流率显著高于D雨型和A雨型(P0.05),减沙率则显著低于D雨型和A雨型(P0.05)。反坡台阶对径流中总氮(WTN)、硝态氮(NO_3~--N)、铵态氮(NH_4~+-N)削减率分别达到68.10%、69.81%、50.14%,对径流中总磷(WTP)、溶解无机磷(DIP,dissolved inorganic phosphate)的削减率分别达到71.52%和72.77%,不同自然降雨类型下反坡台阶对径流中WTN、NO_3~--N、NH_4~+-N、WTP、DIP的削减率均呈现出随着雨量和雨强增大而降低的趋势。反坡台阶对泥沙中全氮(STN)、水解性氮(HN,hydrolyzable nitrogen)的削减率分别达到57.32%和54.22%,对泥沙中全磷(STP)、速效磷(AP)的削减率分别为67.38%和63.69%,不同自然降雨类型下反坡台阶对泥沙中STN、HN、STP、AP的削减率呈现出削减率随着雨量和雨强增大而提高的趋势。该研究可以深入地揭示反坡台阶控制坡耕地面源污染的机理,以及对于控制坡耕地氮磷流失的效果,为源头控制山区水土流失和农业面源污染提供理论支撑。     

基于地形特征的无人机遥感梯田影像边缘提取方法

梯田具有蓄水固沙的作用,是旱作农业区重点建设的高产稳产农田设施,为粮食增产、农民增收提供了有力保障。因仅基于影像数据采用边缘提取方法进行梯田区域分割效果不理想,及时准确地掌握梯田信息较为困难。无人机遥感技术的不断发展为高精度梯田地形信息的获取提供了新方法。本研究以甘肃省榆中县为例,首先从数字高程模型DEM数据中提取坡度,将正射影像与坡度数据融合,并通过基于Canny算子的粗边缘提取方法和基于多尺度分割的精细边缘提取方法,对比分析坡度对无人机遥感梯田影像边缘提取的影响。试验结果表明,正射影像和坡度融合的提取效果均优于单一的正射影像数据提取效果,粗边缘提取方法中正射影像和坡度融合的数据源精度平均提高了23.97%,精细边缘提取方法中正射影像和坡度融合的数据源精度平均提高了17.84%。研究表明,在无人机遥感梯田影像边缘提取中加入一定的地形特征,可以取得更好的边缘提取效果。     

黄土高原丘陵沟壑区川地和梯田茄子光合特性比较

采用Li-6400便携式光合系统仪,对黄土高原丘陵沟壑区川地和梯田茄子在覆膜与不覆膜两种栽培方式下的光合特性日变化进行了测定。结果表明:(1)茄子在川地与梯田不同栽培模式下光合速率、蒸腾速率和气孔导度的日变化均表现为"双峰"曲线,都具有明显的"午休"现象;引起川地茄子产生光合"午休"现象的主要原因是气孔因素;引起梯田茄子产生光合"午休"现象的一个重要原因是非气孔因素;(2)梯田茄子在不同栽培方式下的光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度日均值均显著高于川地茄子(P<0.01),而叶片水平水分利用效率日均值却显著低于川地茄子(P<0.01);(3)茄子在覆膜与不覆膜两种栽培方式下的光合特性日变化参数没有显著性差别(P>0.05)。     

基于曲面耕作半径与MaxENT模型的哈尼梯田区聚落格局优化

乡村聚落格局优化是土地整理的一项重要工作,对缓解区域人地矛盾,解决 "三农"问题,实现区域可持续发展具有重要意义。该文以红河哈尼梯田世界文化遗产所在地元阳县为研究区,采用曲面距离法计算耕作半径,以景观连接度和缓冲区法计算耕地重叠区（耕作强度）,再结合耕作通勤时间计算得到哈尼梯田区的适宜耕作半径。然后依据遗产保护要求与适宜耕作半径识别出聚落格局整理区,引入生态模型MaxENT,以气候、地质地貌及社会经济等4大类的11个因子为数据源模拟得到新增聚落的空间位置,提出聚落格局优化建议。结果表明：1）基于曲面距离和耕作重叠计算得到的全县最适宜耕作半径为1 041 m。2）依据遗产保护和适宜耕作半径分析识别出需要进行聚落格局优化的区域为遗产核心区的新街镇、小新街乡,其余地区为聚落低密度区。3）通过MaxENT模型分析影响聚落分布的因子表明,遗产区为气候因子即降水和气温、小新街乡为气温和旅游中心距离,聚落低密度区则为海拔和岩性。4）MaxENT模型模拟的新增聚落空间位置及格局优化表明,遗产区内潜在适宜聚落区面积为18.42 km2,其中核心区内聚落根据遗产保护条例整体保留,新增人口可外迁至缓冲区（沙拉托乡）内的潜在适宜区;小新街乡内潜在适宜聚落用地面积为9.26 km2,区内聚落就近迁入潜在适宜区;其余聚落低密度区内的潜在适宜居住面积为92.26 km2,在潜在适宜区内选址聚集为2～3个聚落群。该文研究结果可为哈尼梯田基本农田改造、撤村并点、遗产保护规划、聚落空间结构调整提供科学参考。     

县域高标准基本农田建设适宜性评价与优先区划定

乡村聚落格局优化是土地整理的一项重要工作,对缓解区域人地矛盾,解决 "三农"问题,实现区域可持续发展具有重要意义。该文以红河哈尼梯田世界文化遗产所在地元阳县为研究区,采用曲面距离法计算耕作半径,以景观连接度和缓冲区法计算耕地重叠区（耕作强度）,再结合耕作通勤时间计算得到哈尼梯田区的适宜耕作半径。然后依据遗产保护要求与适宜耕作半径识别出聚落格局整理区,引入生态模型MaxENT,以气候、地质地貌及社会经济等4大类的11个因子为数据源模拟得到新增聚落的空间位置,提出聚落格局优化建议。结果表明：1）基于曲面距离和耕作重叠计算得到的全县最适宜耕作半径为1 041 m。2）依据遗产保护和适宜耕作半径分析识别出需要进行聚落格局优化的区域为遗产核心区的新街镇、小新街乡,其余地区为聚落低密度区。3）通过MaxENT模型分析影响聚落分布的因子表明,遗产区为气候因子即降水和气温、小新街乡为气温和旅游中心距离,聚落低密度区则为海拔和岩性。4）MaxENT模型模拟的新增聚落空间位置及格局优化表明,遗产区内潜在适宜聚落区面积为18.42 km2,其中核心区内聚落根据遗产保护条例整体保留,新增人口可外迁至缓冲区（沙拉托乡）内的潜在适宜区;小新街乡内潜在适宜聚落用地面积为9.26 km2,区内聚落就近迁入潜在适宜区;其余聚落低密度区内的潜在适宜居住面积为92.26 km2,在潜在适宜区内选址聚集为2～3个聚落群。该文研究结果可为哈尼梯田基本农田改造、撤村并点、遗产保护规划、聚落空间结构调整提供科学参考。     

等高反坡阶措施对滇中红壤坡耕地土壤贮水量的影响

为探讨布设等高反坡阶后土壤水分驱动特征,揭示其水源涵养能力,以滇中昆明市北郊松华坝迤者小流域为研究区,采用野外监测与室内测试分析相结合的方法,分析了2017年5月1日-2018年4月30日期间不同土层深度（0-100 cm）土壤贮水量时空变化特征及其与其他物理性质的关系。结果表明:（1）试验期间雨季和旱季降雨量分别为528.5,41.5 mm,占试验年降雨量的92.7%,7.3%,I₃₀（最大30分钟雨强）与降雨量的整体变化趋势一致;（2）布设等高反坡阶后,各土层平均土壤贮水量较原状坡耕地在雨季和旱季分别增加9.6%~13.5%,10.0%~23.9%;（3）布设等高反坡阶后坡耕地土壤贮水量变异系数明显减小（p<0.05）,各土层深度下土壤贮水量变异系数的大小为:20 cm > 40 cm > 60 cm > 80 cm > 100 cm;（4）土壤贮水量随土层深度的增加明显减弱,布设等高反坡阶对坡耕地土壤贮水量的影响表现为40 cm > 20 cm > 60 cm > 80 cm > 100 cm;（5）等高反坡阶处理和不同土层深度交互作用对土壤贮水量的影响显著,修正模型平方和达到48 149.124。综上,等高反坡阶处理对坡耕地土壤的贮水能力具有明显的提高作用,对坡耕地地表径流拦蓄、增加水分入渗和减少土壤流失改善作用显著。     

等高反坡阶对滇中云南松林乔木层碳储量及碳增量分配格局的影响

通过标准地调查和生物量实测相结合的方法,对布设等高反坡阶后滇中云南松林乔木层碳含量、生物量、碳储量及分配特征进行了估算,并分析了8年后各器官碳增量及分配格局特征。结果表明:布设等高反坡阶后云南松各器官碳含量变幅为41.01%～47.35%,平均碳含量高低排列依次为干叶枝皮粗根中根细根。10～15龄的云南松林在布设等高反坡阶后地上部分总生物量比对照高32.75%,等高反坡阶显著提高了10～15龄和15～30龄地下部分生物量(30.73%和35.71%),总生物量随着龄组的增加而显著增加。等高反坡阶显著提高了10～15龄云南松林地上部分碳储量(32.79%)和15～30龄地下部分碳储量(35.60%);布设等高反坡阶8年后显著增加了10～15龄、15～30龄地上部分碳增量(53.33%和20.45%)和地下部分碳增量(53.70%和73.43%)。综上,人工造林时应对等高反坡阶予以高度关注,适度发展等高反坡阶措施,在等高反坡阶基础上因地制宜地进行人工造林,增加山地造林面积和植被碳储量,从而保护当地生态环境。     

渭北旱塬梯田土壤钾素状况及影响因素分析

对渭北旱塬梯田土壤钾素特征、剖面变异性及影响因素的系统研究表明,表层各形态钾素中有效性钾和速效钾的空间变异性最大,钾素分布并不平衡;整体来看,因富钾矿物的作用导致钾储量(矿物钾和全钾)充盈,但约95%对植物长期无效;有效钾素(有效性钾和速效钾)的供应及潜在给源(缓效钾)都较富足。在80 cm剖面内,各形态钾素的变异性既反映出它们之间可相互转化,也揭示出梯田植物受钾素影响的范围在60 cm以内。有机质、CEC和粘粒对有效钾素影响较大;CaCO3和pH值对各形态钾素呈负效影响,特别是CaCO3对缓效钾的"稀释效应"最为明显;坡位、坡向和梯田类型对土壤钾素都有一定程度的影响;研究区梯田耕种至少17年以上钾素开始衰退,但降幅较小。     

龙门山地震带坡耕地土壤侵蚀对有机碳迁移的影响

坡耕地土壤再分布对土壤有机碳(SOC,soil organic carbon)迁移的作用机制研究已成为土壤侵蚀学研究的热点,然而目前极少有研究关注地震后生态脆弱的龙门山地震带坡耕地土壤侵蚀机理及其导致的土壤有机碳再分布规律。该研究选择龙门山地震带内(都江堰市)一块陡坡耕地和一个梯田系列,采用137Cs法和野外调查,对比分析强震导致田埂垮塌和未受损情况下坡耕地土壤侵蚀空间变化特征和有机碳运移变化机理。结果表明,该区黄棕壤有效137Cs背景值为1 473 Bq/m2;坡度较小的坡式梯田内部上坡表现为侵蚀,下坡表现为沉积,同时,上部梯田的侵蚀速率高于下部梯田,但整个梯田系列净侵蚀量非常小,这表明梯田之间由于缺乏田埂的保护,水力也起着侵蚀、搬运上坡梯田土壤的作用,但是整个坡式梯田系列可以起到较好的保土作用,同时,坡式梯田内部主要以耕作侵蚀为主,是造成梯田上部坡位土壤流失严重的主要原因;陡坡耕地的地形为复合坡,由于田埂垮塌导致其土壤侵蚀速率显著高于坡式梯田系列,在整个坡面上,除了坡顶土壤侵蚀速率高之外,下坡坡度变大(曲率较大)的部位土壤侵蚀速率也非常高,同时,土壤沉积也发生在2个坡位(中下坡坡度较缓的部位和坡脚部位);在梯田系列和陡坡耕地上,SOC与土壤137Cs的空间变化规律较为一致。研究结果表明,在龙门山地震带,质量较好的石埂梯田仍然发挥着较好的土壤保持效果,同时,耕作侵蚀是该区坡耕地上一种重要的土壤侵蚀形式,在制定相应的土壤保持措施时,必须充分考虑耕作侵蚀的作用,才能有效地控制土壤侵蚀,此外,该研究结果还表明采用137Cs核素示踪技术可以比较科学地解释该区域的土壤侵蚀速率和SOC的空间变异规律。     

提高燕沟流域粮田生产力试验示范

燕沟流域通过坡耕地改梯田、推广抗旱高产品种和地膜覆盖技术、增加化肥投入、大垄沟规范化种植、调整粮食作物种植比例,改造了生产要素组合条件,使粮食单产稳步提高,粮田生产力发生了较大的跃迁。到2000年,燕沟流域粮食作物播种面积较1997年减少了59.1%,粮食平均单产较1997年翻了两番,粮食总产量较1997年提高了33.7%,实现了减地不减产和增产增效的效果。