延河流域土壤侵蚀对LUCC的响应及驱动力

为了探究延河流域土地利用/覆被变化对土壤侵蚀的双重效应及其驱动力,为今后水土保持和生态环境建设提供依据,采用构建土壤侵蚀对LUCC响应模型的方法,结合GIS和RS技术进行了研究。结果表明:(1)1980—2018年期间,延河流域LUCC引起的土壤侵蚀效应和土壤保持效应共存,土壤侵蚀效应在波动中减弱,土壤保持效应在波动中增强;(2)同一时期内,LUCC引起土壤侵蚀效应和土壤保持效应相抵后,1980—1990年,LUCC引起土壤侵蚀效应,1990—2018年,LUCC引起土壤保持效应;(3)1980—1990年,LUCC引起土壤侵蚀效应主要受人口增长驱动,为满足人类需求,大量开垦耕地,增加建设用地,1991—2010年,LUCC引起的土壤保持效应主要受政策驱动,城市建设、产业结构调整等社会经济发展也起到一定作用,2011—2018年,LUCC引起的土壤保持效应主要受人口城市化的驱动,土地政策也起到一定的作用。可见,1990年之前,受人口增加驱动,延河流域LUCC引起土壤侵蚀效应,1990年之后,主要受经济、政策等因素的影响,延河流域LUCC主要引起土壤保持效应。     

喀纳斯泰加林林下草本层地上碳密度对林火烈度的火后时间响应

为了探究林火烈度和火后时间对喀纳斯泰加林林下草本层碳密度的影响,在喀纳斯自然保护区设置火干扰样地,采用收获法进行了生物量调查。分莎草科、禾本科、豆科和其他草类4个功能群进行草本地上碳密度对林火烈度的火后时间响应研究。结果表明:喀纳斯林泰加林草本层地上碳密度的范围为0.096～0.359 t/hm²。在3个演替阶段,莎草科和禾本科对草本层地上碳密度贡献率大; 其他草类对草本层地上碳密度贡献率的范围为10.03%～40.97%; 豆科对草本层地上碳密度贡献率最小,仅在针叶阔叶林阶段中低烈度火后51～84 a的林分中其贡献率较大。喀纳斯林草生态系统大部分林分处于针叶阔叶和针叶混交林阶段,草本层地上碳密度在不同烈度的火干扰下总体趋势为:低烈度>中烈度>高烈度,表明低烈度火干扰有利于草本植物的生长。3个演替阶段草本功能群地上碳密度对林火烈度的火后时间响应并不相同,但草本层地上碳密度随着火后时间的增加总体呈减小趋势。高烈度火干扰对草本层地上碳密度的影响最大,且不利于保持或提高森林的生产力。通过清除林下凋落物将林火烈度控制在中、低烈度范围内,有利于提高草本层的碳汇功能。     

高寒草地鼠兔干扰下不同地表类型的土壤属性特征

为探究高原鼠兔(Ochotona curzoniae)活动对高山草甸土壤理化性质和生物活性的影响,以青海省果洛藏族自治州玛沁县为研究区,选取受高原鼠兔影响的草地为研究对象,根据有无鼠兔扰动和有鼠兔扰动下的不同地表特征,将有无鼠兔扰动的地表划分为4种类型,分析了4种地表类型土壤理化性质和生物学性质,并采用主成分分析方法对不同地表类型草地进行土壤质量评价。结果表明:(1)存在鼠兔扰动草地,洞口裸斑处土壤含水率、容重增加,土壤机械组成出现砂粒化发展趋势,土壤速效养分浓度升高,洞口裸斑处土壤碱解氮含量较扰动草地增加了41.31%,有机质含量和阳离子交换量在洞口裸斑处最高。(2)4种地表类型土壤酶活性均有不同程度的差异,蔗糖酶活性在不同地表类型下无显著差异,洞口裸斑处脲酶含量最高为3.31 mg/(d·g),磷酸酶和过氧化氢酶的活性在有鼠兔扰动下的3种地表类型均显著增加。(3)通过对不同地表类型土壤质量进行评价,得分排序为:Ⅲ>Ⅳ>Ⅱ>Ⅰ,鼠兔频繁活动的洞口裸斑处土壤质量较佳。鼠兔扰动对土壤性质影响显著,不同地表类型土壤质量存在差异。因此,鼠兔扰动改变了鼠洞周边土壤性质,使其物理化学性质发生显著变化。研究结果对进一步认识高原鼠兔扰动影响下的草地土壤性质变化具有重要支撑作用,也为青藏高原生态系统的管理与保护提供参考。     

武夷山不同海拔典型森林土壤有机碳和全氮储量分布特征

为探究武夷山森林土壤碳氮储量的分布特征,以武夷山国家公园不同海拔高度(600,1 000,1 400 m)的典型森林土壤为研究对象,研究土壤有机碳和全氮含量及储量随海拔高度的变化规律,分析了影响土壤有机碳和全氮储量变化的因子。结果表明:随着海拔的升高,土壤有机碳和全氮的含量在0—5 cm土层和5—10 cm土层变化规律不同,5—10 cm土层的土壤碳氮含量随海拔变化趋势更为明显,而0—5 cm土层的土壤碳氮含量表现为1 000 m海拔较高; 海拔1 000 m的土壤C/N明显高于海拔1 400 m和600 m; 在土壤有机碳和全氮储量方面,1 400 m明显高于1 000 m和600 m,且高海拔区域土壤碳氮储量的变化幅度显著大于低海拔区域,两土层间差异不显著; 相关分析和RDA分析表明细根C/N和土壤温度是影响土壤有机碳和全氮储量的主导因子。综上所述,土壤有机碳和全氮的分布随海拔升高并非线性增长,受到气候、植被特征及土壤状况的综合影响,高海拔地区土壤碳氮储量对气候变化的响应更为敏感。     

干热河谷土壤酶活性和车轴草生长对氮磷添加的响应

为了探讨干热河谷地区不同土地利用类型下土壤酶活性和植物生长对氮磷添加的响应以及二者之间的联系,采集了元谋干热河谷6种不同土地利用类型土壤,包括灌丛、草地、森林、新开垦农田(新农)、常年耕作农田(常农)、侵蚀裸地(裸地),并利用盆栽探索了土壤酶活性和车轴草(Trifolium repens L.)生长对氮(N)、磷(P)、氮磷(N+P)处理的响应特征。结果表明:(1)植物生物量受土地利用类型和处理双重因素影响,两者的交互作用对植物生物量具有显著作用。(2)除农田土壤(新农和常农)外,其他土地利用类型的土壤上植物生长受到养分添加的显著影响,其中添加P处理的生物量显著高于对照; 而N+P处理又显著高于单一的P添加; 而新农和常农不同养分处理间植物生物量差异不显著。(3)土壤酶活性受土地利用类型显著影响,但是不同养分添加处理之间土壤酶活性差异不显著; 土壤酶活性与植物生物量无显著相关性。综上,干热河谷土壤中植物生长的限制养分主要为磷,然而土壤酶活性则不受氮磷养分的限制,其活性主要与土地利用类型有关。     

排土场土体裂缝区植被根系及抗剪强度分布特征

为揭示排土场土体裂缝区植物根系和抗剪强度分布特征,采用根钻法、WinRHIZO根系分析系统和直剪仪研究了0—60 cm土层植物根系、黏聚力和内摩擦角随土层深度的变化规律。结果表明:3个样地根系特征参数不同,随土层深度增加而减小,主要分布在0—20 cm土层,根密度和根重密度为88.81～303.03个/10³cm³,0.15～2.69 mg/cm³。根系以径级d≤0.1 mm和0.1 mm相似文献   

典型喀斯特山地城市镶嵌山体斑块格局时空变化特征

喀斯特山地城市镶嵌山体对生物多样性保护、生态系统健康稳定、生态系统服务具有重要的作用和功能。为探明喀斯特山地城市镶嵌山体斑块的时空变化,以典型喀斯特山地城市贵阳市中心城区为对象,运用2000—2020年5期高分辨率遥感影像,采用GIS空间分析、探索性空间数据模型、景观格局分析等方法,从规模、形态和空间分布方面,分析了快速城市化背景下山体斑块格局的时空变化特征。结果表明:(1)贵阳市中心城区山体斑块数量和面积分布广泛,但20年间山体斑块数量减少30座,面积减幅达25.2%,表现出先切割打碎后吞并侵占的特征,其中大型山体规模持续减小,其他各类型山体数量和面积呈“先增后减”的变化趋势。(2)山体斑块分维数接近1,整体形状较为规则,2000—2020年山体斑块形状指数增大近1.12倍,斑块形状总体呈现复杂化、破碎化的趋势; 但大型、中大型山体斑块形状更加规则化,而其他类型山体斑块形状日趋复杂破碎。(3)山体斑块具有极显著的空间聚集效应,最邻近指数介于0.766 9～0.841 4,全局性空间聚类标准化Z值小于-2.58,以小面积山体斑块的聚集为主,分布具有明显的空间异质性。20年间,空间聚集效应减弱,高密度区逐渐萎缩,低密度区不断扩散且呈集中连片趋势; 并且山体斑块的潜在生态连通性水平持续降低。     

西南地区1902—2018年干旱时空演变特征分析

鉴于西南地区干旱的危害程度及其严峻形势,定量刻画干旱时空特征、揭示干旱发展规律,已成为抗旱防灾、保障农业健康发展的迫切要求。基于1902—2018年标准化降水蒸散指数(SPEI)数据,统计了西南地区不同等级干旱发生频率及干旱强度,并采用Sen趋势分析、Mann-Kendall检验法和经验正交函数(EOF)分析方法研究了西南地区干旱的时空演变特征,以期为西南地区干旱变化及生态维护提供科学依据。结果表明:(1)1902—2018年西南地区SPEI12整体呈下降趋势,下降速率为0.025/10 a,其中1954—1974年呈干旱—湿润的频繁交替,发生多次不显著突变;(2)西南地区干旱强度均呈增强趋势,其中中旱和重旱强度增强趋势显著;(3)西南地区干旱发生频率存在空间分布差异,其中轻旱发生频率最高,极端干旱最低;(4)西南地区干旱变化趋势以不显著下降为主,占研究区面积的68.22%,表明西南地区百年来呈干旱化趋势;(5)干旱时空模态分析中,3种模态分别反映了研究区干旱全区相同、南北相反、东西相反的分布特征。综上所述,揭示了西南地区干旱的时空变化基本特征。     

基于Logistic回归和MCMC方法评价地震滑坡敏感性

Logistic回归模型(Logistic Regression,LR)在滑坡敏感性评价上应用广泛,但目前对于模型参数不确定性的研究较为缺乏。马尔可夫链蒙特卡罗(Markov Chain Monte Carlo,MCMC)方法能够结合参数的先验信息得到其后验分布,从而对估计参数的不确定性进行分析。为探索MCMC方法在Logistic滑坡敏感性模型构建中的有效性; 量化模型参数估计值的不确定性,以西南地区2013年4·20芦山地震,2017年8·8九寨沟地震和2014年8·3鲁甸地震为例,基于MCMC方法对Logistic回归模型的回归系数进行估计。构建了区域的地震滑坡敏感性模型,对模型参数的估计值进行了不确定性分析,并绘制了区域的滑坡敏感性图。结果表明:在芦山地震案例中,模型参数估计值的不确定性都比较低; 在九寨沟案例中,岩性因子的参数估计值不确定性较高; 在鲁甸地震中,岩性、剖面曲率和平面曲率的参数不确定性较高。总的来说,模型中的大多数参数估计值不确定性都较低。所构建的Logistic回归模型在三次地震滑坡事件中的预测精度都较高,AUC(Area Under ROC Curve)值均在0.9以上,这证明了MCMC方法对Logistic模型参数估计的准确性。在三次地震滑坡事件中,因子相对重要性最大的为高程,其次为距离断层的距离以及修正麦卡利烈度。研究为利用LR模型进行滑坡敏感性评价提供了一种新的思路和方法。     

黄土丘陵沟壑区不同土地利用类型水土流失效应

为了探究黄土丘陵沟壑小流域不同类型植被措施的水土保持效益,以地处黄河中游内蒙古段的圪坨店小流域为研究区,建立6个投影面积为5 m×20 m的径流监测小区,基于野外径流小区定位监测和降雨监测数据,分析不同年份降水特征和坡面不同土地利用类型(油松、沙棘、人工草地、天然草地、农田)对产流产沙的影响,并设置裸地径流小区作为对照,采用不同土地利用类型径流系数和单位面积侵蚀量与裸地的比值表征减流减沙效益。结果表明:研究时段(2014—2017年)内,降水集中分布在6—9月。不同土地利用类型的径流量和泥沙量差异显著(p<0.05),径流量最小的是油松林地,为(4.55±3.25)L; 径流量最大的是裸地,为(412.73±97.09)L。不同土地利用类型径流量具体表现为:裸地>农田(玉米)>天然草地(针茅)>人工草地(苜蓿)>沙棘>油松林。泥沙量观测结果与径流量类似,最小的是油松林,为(0.8±0.38)g/L; 最大的是裸地,为(87.36±15.37)g/L。不同土地利用类型径流系数和侵蚀模数差异显著(p<0.05),其中,农田径流系数最高,为12.26%±1.27%,油松林径流系数最低,为0.09%±0.06%,不同土地利用类型径流系数具体表现为:农田>天然草地>人工草地>沙棘>油松林地。同样的,油松侵蚀模数最低,是(0.002±0.001)kg/(m²·a),农田侵蚀模数最高,为(1.49±0.71)kg/(m²·a)。观测时段内,不同土地利用类型侵蚀模数与径流系数表现一致。综上所述,植被恢复能有效控制水土流失,不同植被措施的减流减沙效益有显著差异,具体表现为:油松>沙棘>人工草地>天然草地>农田。研究结果可为黄河中游内蒙古段植被恢复流域综合治理提供依据。