基于Google Earth Engine的典型峰丛洼地石漠化时空演变与驱动因子分析——以西畴县为例

石漠化是岩溶地区阻碍经济可持续发展、影响生态环境的重大问题,随着近几十年石漠化治理的开展,石漠化扩张的趋势已经得到了极大遏制。以我国典型峰丛洼地地貌的云南省文山州西畴县为研究区,基于遥感云计算平台Google Earth Engine(GEE)以1990年、2000年、2010年、2020年四期Landsat遥感影像为数据源,利用转移矩阵分析西畴县近30年石漠化动态变化,并采用地理探测器分析了西畴县石漠化形成的驱动因子。主要结论如下:(1)30年间西畴县石漠化演变总体呈现先小幅减少,再扩张,然后大幅减少的趋势,从时间上来看1990—2000年,石漠化类型转变主要是轻度和潜在石漠化向无石漠化转移,2000—2010年石漠化类型转变主要是无石漠化向潜在和轻度石漠化转移,2010—2020年石漠化类型转变主要是潜在、轻度和中度石漠化向无石漠化转移; 从空间上来看,西畴县石漠化分布北重南轻,在石漠化治理成效上,整体都呈现好转,石漠化改善面积为850.183 km²,在莲花塘乡西北部、新马街乡的东北部、鸡街乡和西洒镇的交界处也存在零星恶化,恶化面积为51.715 km²。(2)1990—2020年30年间,西畴县石漠化治理取得了巨大成效,到2020年西畴县无石漠化土地面积已经达到940.854 km²,共有648.476 km²的石漠化土地转化成无石漠化土地;(3)地理探测器分析结果表明西畴县石漠化形成的主要驱动因子为坡度和GDP交互作用(q=0.645),人口密度和GDP交互作用(q=0.639)这两对组合。(4)通过编程在遥感计算云平台Google Earth Engine(GEE)上在线获取和处理遥感数据,可以较大限度地提高工作效率。利用云计算实现石漠化表征因子的提取,解决相关地学问题,可为后续相关研究提供强有力的技术支撑。     

石漠化区露石岩-土界面流形成过程模拟试验

岩-土界面是石漠化区露石岩面流和地表径流下渗转化为地下裂隙流的主要路径。作为地下裂隙流的重要组成部分,岩-土界面流对坡面降雨径流转化、水分地下快速渗漏以及土壤侵蚀/漏失具有重要影响。为探究喀斯特石漠化区露石岩-土界面流形成过程与转化机制,通过模拟典型露石岩-土界面,采用人工模拟降雨试验研究露石面-土壤组成的岩-土结构单元下地表径流及地表下壤中流、岩-土界面流及非岩-土界面流的形成过程及输出特征,探究其对岩周径流形成转化的影响。结果表明：岩-土界面流产流量在降雨过程中呈先增加后稳定的变化趋势;相同条件下,有出露岩面流形成的岩-土界面流（岩面倾角45°、60°、75°）产流量远大于仅有土壤水分下渗形成的岩-土界面流（岩面倾角90°）,前者是后者的4.78～16.58倍。岩面倾角是影响岩周径流形成、转化的主要因素,岩面倾角越大则岩-土界面流对水分漏失总量贡献越小,而非岩-土界面流则相反;雨强次之。然而,雨强是影响初始产流时间、稳定产流时间的主要因素,二者均随雨强增大显著减小（P<0.01）;岩面倾角次之。岩-土界面的存在不仅直接形成岩-土界面流,同时对非岩-土界面流表现出较强的补给效应,约有一半的岩-土界面流最终以非岩-土界面流的形式流失。研究结果可为石漠化区产流过程及机制的深度揭示提供理论依据。     

Avian predation on wild and cultured sea urchin <Emphasis Type="Italic">Strongylocentrotus intermedius</Emphasis> in a rocky shore habitat

ABSTRACT:   The present study reports the annual variation in consumption of the sea urchin Strongylocentrotus intermedius by avian predators on a rocky shore where the culture of sea urchins has been conducted. Carrion crow and a few gull species were the most abundant avian predators and consumed a large number of sea urchins. Crows consumed mostly natural sea urchins, approximately 36 kg ww/ha per year on the intertidal rocky bench, but the gull species consumed mostly cultured sea urchins, approximately 100 kg ww/ha per year in the culture area. The seasonal variation in the amount of sea urchins consumed by crows was higher than that by the gull species, presumably because of the difference in foraging behavior in association with the seasonal tidal cycle. The natural sea urchins consumed are an allochthonous input from the subtidal to the intertidal habitat, and thus, crow predation may not affect the natural and the cultured populations of the sea urchin. The gull species consumed much of the cultured sea urchin, and thus, may be regarded as an effective predator causing damage to sea urchin culture. The results suggest that further studies are needed to determine why the gull species selectively feed on cultured sea urchins.     

土地利用方式对桂西北石漠化地区土壤理化性质的影响

在广西壮族自治区凌云县典型石漠化地区对7种不同土地利用方式土壤理化性质进行了调查分析.结果表明,不同土地利用方式对土壤容重、含水量、总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度存在极显著差异(p＜0.01),有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾及交换性Ca2+含量差异极显著(p＜0.01).相对阔叶林地土壤,灌木林、针叶林、退耕台地、草地、退耕坡地、农田土壤的退化程度依次增加.农田土壤质量最低,针叶林地、草地、退耕坡地、退耕台地土壤质量为中等,灌木林地与阔叶林地土壤质量较高.人为干扰是影响土壤理化性质的主导因素,干扰强度大,土壤理化性质退化严重.控制不合理的人为干扰及恢复结构良好的地上植被对改善土壤质量具有重要意义.     

基于Hyperion和ASTER影像的喀斯特石漠化评价指标提取对比研究

中国西南喀斯特地区以石漠化为特征的生态环境退化现象严重,遥感是获取大尺度石漠化评价指标的主要手段.但目前还没有直接从遥感图像快速、客观有效地提取石漠化评价指标的应用.基于植被指数(NDVI)、石漠化综合光谱指数(KRDSI)和木质素—纤维素吸收指数(LCA),对比分析利用Hyperion 高光谱遥感影像及其模拟的ASTER多光谱遥感影像直接提取石漠化评价指标的可行性和精度.研究表明,利用Hyperion高光谱影像能够比较有效地直接反演绿色植被、干枯植被、裸土等的覆盖信息,但由于不同碳酸盐岩及其不同侵蚀程度的光谱特征差异,直接反演基岩裸露的精度较低;而利用ASTER多光谱影像能够直接有效提取直接反演绿色植被、裸土等的覆盖信息,但由于ASTER影像波段设置的局限性,使其直接提取干枯植被盖度和基岩裸露率的效果较差.     

岩溶高原地区小流域土壤厚度的空间变异特征

土壤厚度是制约石漠化地区生态修复的重要因子。在贵州省金沙县乌箐河小流域,通过实地调查土壤厚度,结合地统计学和经典统计学方法,研究岩溶高原地区小流域中3种典型土地利用类型下土壤厚度的空间变异及其分布格局。结果表明：研究区土壤厚度总体呈中等强度空间变异,个别样地属强度变异,具有良好的半方差结构,其变异趋势大致为随着坡位的降低而逐渐减小,而土壤厚度随坡位的降低逐渐变厚。坡耕地土壤厚度空间相关性相对较好,存在一定的连续性;荒山和意大利杨树林地土壤厚度的空间变异程度均较大,斑块状分布明显。除个别样地可以用高斯模型和球状模型拟合外,其余样地均可用指数模型拟合,且拟合效果较好（R^2≈0．8）。研究结果加深了对岩溶高原地区土壤厚度的认识,为石漠化综合治理工程的合理布局和土地资源的有效开发利用提供重要依据。     

建平半干旱地区石质山地造林技术研究

研究了不同植物在石质山地的造林成活率、土壤化学性质随造林年限的变化和造林措施对土壤化学性质和植物胸径、树高年净生长量的影响。结果表明：不同植物在石质山地的成活率在21%～85%之间,其中白榆和沙打旺的成活率分别为81%和85%,而小叶杨、刺槐、栾树的成活率均在70%左右;植被能明显提高石质山地不同土层的有机质、全N、P2O5含量,但提高程度随土层深度、养分种类和造林年限的不同而不同;在同一土层,生物复合肥料、菌剂和保水剂均显著提高土壤有机质含量（p〈0.01）并显著降低土壤P2O5含量（p〈0.01）;只有保水剂可引起土壤全K含量的明显升高;生物复合肥料、菌剂和保水剂均显著提高白榆、小叶杨、刺槐、栾树树高和胸径的年净生长量,但保水剂的提高程度最高。     

三峡库区石漠化地区牛粪中钾元素在土壤-甜高粱体系中的分布与利用

为了研究在施用不同量牛粪后土壤-甜高粱体系中钾元素的利用和分布情况,试验分析了牛粪、甜高粱及土壤试验前后速效钾、全钾含量和甜高粱产量。结果表明:试验前在最浅层(0～≤5 cm)土壤中速效钾含量极显著低于>5～≤10 cm、>10～≤15 cm、>15～≤20 cm土层(P<0.01),4个土层土壤钾含量分别为27.73,43.27,42.97,40.40 mg/kg;试验后各土壤层全钾、速效钾含量与试验前相比均有增加;不同施肥处理对甜高粱速效钾含量的影响不显著(P>0.05);施化肥组甜高粱总产量极显著高于其他各组(P<0.01);钾元素在植株茎叶及根系中的富集作用表现为茎叶>根系。说明单施有机肥不是最佳施肥方式,需要有机肥、无机肥混合施入。     

贵州省喀斯特石漠化综合治理工程监测点布局规划

石漠化监测是石漠化治理工程的重要内容,是科学分析和评价工程实施效果,考核各地目标任务完成情况的重要手段.搞好监测点规划布局对开展石漠化监测十分重要.贵州省喀斯特石漠化综合治理工程监测点布局规划以水土保持监测网络体系为基础,整合水文、林业、国土、农业、环保等部门现有监测资源组建石漠化监测网络体系,科学划分监测分区,合理布设监测站点.石漠化监测能及时掌握石漠化动态变化情况和治理效果,以探索石漠化治理的成功模式.     

喀斯特石漠化过程中的土壤物理组分有机碳氮研究

以贵州省花江峡谷区典型喀斯特石漠化小流域为研究区域,对潜在、轻度、中度、强度石漠化等级样地代表性土壤物理组分有机碳氮进行了研究.结果表明,石漠化过程中土壤轻组和颗粒组分有机碳和全氮含量都高于矿质组分,轻组和颗粒组分的C/N值都高于全土;轻组、颗粒和矿质组分的有机碳氮含量随石漠化程度的增加而降低,与石漠化过程有一致性,颗粒组分数量和有机碳氮分配比例还与石漠化等级有同步性,而轻组组分数量和有机碳氮分配比例与石漠化等级没有同步性;轻组和颗粒组分中有机碳和氮的富集系数和分配比例不一致,在石漠化过程中轻组和颗粒组分SOC的下降明显快于氮;樵采石漠化的颗粒组分主要是有机质与黏粉粒结合成的有机无机复合体,其中的有机质易被保护;开垦石漠化中的颗粒组分大部分都是有机质与砂粒的结合,其中有机质腐殖化程度低,易被分解.