Investigation of environmental and land use impacts in forested permafrost headwaters of the Selenga-Baikal river system,Mongolia - Effects on discharge,water quality and macroinvertebrate diversity

Headwater streams play a major role for provision of ecosystem services, e.g. drinking water. We investigated a high-altitude headwater catchment of the Kharaa River (including 41 1st-order rivers) to understand the impact of land cover (especially forest cover), environment and human usage on runoff, chemical water quality and macroinvertebrate fauna in a river basin under discontinuous permafrost conditions in an arid, sparsely populated region of Mongolia. To verify our hypotheses that different landuses and environmental impacts in permafrost headwaters influence water quality, we investigated 105 sampling sites, 37 of them at intermittent stream sections without water flow. Discharge was positively impacted by land cover types steppe, grassland and forest and negatively by shrubland, forest burnt by wild fires (indicating a reduction of permafrost) and slope. Water quality was affected by altitude, longitude and latitude, shrub growth and water temperature. Shannon diversity of macroinvertebrates was driven by water temperature, iron content of the water, flow velocity, and subbasin size (adjusted R² = 0.54). Sample plots clustered in three groups that differed in water chemistry, macroinvertebrate diversity, species composition and bio-indicators. Our study confirms that steppes and grasslands have a higher contribution to runoff than forests, forest cover has a positive impact on water quality, and diversity of macroinvertebrates is higher in sites with less nutrients and pollutants. The excellent ecological status of the upper reaches of the Kharaa is severely threatened by forest fires and human-induced climate change and urgently needs to be conserved.     

农用地整理对碳储量和粮食产能的影响

农用地整理对区域生态系统的空间格局和功能产生的影响需要持续不断的予以关注和调节。该文以福建省建溪流域为例,采用碳储量多源模型和耕地生产潜力模型估算了建溪流域的碳储量和粮食产能,分析了区域尺度农用地整理对碳储量和粮食产能的影响。研究表明:与2010年相比,2016年碳存储总量降低了38.28×10~6 t,为369.29×10~6 t;整理区以1.41%的土地贡献了整个建溪流域1.70%的碳储量减少量,农用地整理对建溪流域生态系统的固碳服务有负作用;2016年建溪流域的粮食产能提高了10.83×10~4t,为124.46×10~4t;农用地整理项目区占建溪流域耕地面积的14.61%,贡献了20.87%的粮食产能提高值,有效提高了建溪流域耕地的粮食产能。农用地整理所产生的碳效应不容忽视,在农用地整理中需要注重生态措施的运用。     

基于降维处理密度图聚类解析的农田整治分区

为了增强多维空间大样本数据分类的直观性和可解释性,提高农田整治类型区划分结果的实用性,该文提出了一种基于降维处理的密度图法与定性解析相结合的分类方法。该方法首先对多维变量进行主成分分析以提取主变量,然后在第一和第二主变量构成的二维平面空间制作样品分布散点图,采用密度图分割法对样本进行初步分类;最后再结合定性变量特征,对初步分类结果进行定性解析续分。采用该方法对新郑市的315个行政村单元进行了农田整治分区研究,结果表明:1)第一主分量(F1)和第二主分量(F2)包含了土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾、农田灌溉率等原始变量信息总量的85.55%,可由其替代原始变量信息;2)F1、F2主变量与粮食单产间的相关性总体优于原始变量,在F1-F2二维平面散点图上,样品聚类特征明显;3)新郑市的315个行政村可划分为6种类型的农田整治区,不同类型区的粮食单产及影响因素差异显著,农田整治工程建设的重点各不相同。结果说明,基于主成分分析的密度图法与定性解析相结合的分类方法适宜于多因素大样本情况下的农田整治类型区划分,研究结果可为新郑市的农田整治规划设计提供重要参考。     

长江中游地区水旱复种轮作模式资源利用率比较研究

为了实现农田资源高效利用,维护农业生态良性循环,优化长江中游地区传统种植模式,本研究于2013年10月—2015年11月,以冬闲连作为对照,分析比较了不同水旱复种轮作模式(冬闲-早稻-晚稻→冬闲-早稻-晚稻、马铃薯-玉米‖大豆-晚稻→蔬菜-花生‖玉米-晚稻、蔬菜-花生‖玉米-晚稻→绿肥-早稻-晚稻、绿肥-早稻-晚稻→油菜-花生-晚稻、油菜-花生-晚稻→马铃薯-玉米‖大豆-晚稻)的光、温、水、土资源利用效率。结果表明:水旱复种轮作模式的冬季、晚季和周年的光能利用率均比冬闲连作处理高,周年光能利用率两年间分别高8.26%~82.50%和2.63%~121.42%,其中均以"蔬菜-花生‖玉米-晚稻→绿肥-早稻-晚稻"轮作模式最高。水旱复种轮作模式的年有效积温利用率均高于冬闲连作模式,两年间分别高12.87%~21.26%和11.17%~25.88%,以"蔬菜-花生‖玉米-晚稻→绿肥-早稻-晚稻"轮作模式最佳。两年间水旱复种轮作模式的冬季、晚季和周年的水分利用率均比冬闲连作处理高,其中周年水分利用率分别高45.36%~83.50%和40.00%~118.75%,以"马铃薯-玉米‖大豆-晚稻→蔬菜-花生‖玉米-晚稻"轮作模式的晚季和周年水分利用率最高,"蔬菜-花生‖玉米-晚稻→绿肥-早稻-晚稻"模式的冬季水分利用率最高。两年间土地利用率均以"绿肥-早稻-晚稻"复种模式最高,平均利用率达96.11%,"蔬菜-花生‖玉米-晚稻→绿肥-早稻-晚稻"轮作模式的土地利用率表现最好。因此,各水旱复种轮作模式的周年光能利用率、年有效积温利用率、水分利用率和土地利用率均高于冬闲对照,其中以"蔬菜-花生‖玉米-晚稻→绿肥-早稻-晚稻"和"绿肥-早稻-晚稻→油菜-花生-晚稻"轮作模式表现较好,适宜在长江中游地区推广应用。     

黄土丘陵沟壑区沟道土地整治对乡村人地系统的影响

深入开展土地整治对区域乡村人地系统的影响研究对于优化土地整治模式、促进乡村振兴具有积极意义。该文以延安市某典型小流域为例,结合高分影像数据、景观格局分析和人文实地调查,从土地利用、景观格局、生态安全、社会响应和综合研判等角度探讨了黄土丘陵沟壑区沟道土地整治对当地乡村人地系统的影响。研究表明:1)在土地整治工程措施的作用下,沟道底部及其两侧的台地、坡耕地、灌木林地和草地大多转变为高产稳产的坝地,部分灌木林地由于生物措施转变为生态功能更强的乡土适生林地;坝地和林地分别增加159.06 hm2和69.75 hm2,灌木林地、草地和坡耕地分别减少112.37、63.26和59.06 hm2。2)坝地平均斑块面积和凝聚度增加,生产功能提升;乔木林地和灌木林地的景观指数、斑块凝聚度指数均保持在较高水平,生态功能稳定;流域整体的景观破碎化程度降低,景观趋于多样化和均衡化发展,景观抗干扰能力和生态系统稳定性得到提升。3)从生态安全效应来看,流域植被和生态环境明显改善,土壤侵蚀显著减少,防洪能力明显提升,但局部存在生态安全隐患。4)人类活动对流域地理环境变化有所响应,土地规模化、农业机械化、就业兼业化和非农化程度提高;但仍存在农业结构单一、效益不高等问题。应着力创新"共同商议、协同推进"的乡村治理机制,进而发挥土地整治综合效能,促进流域乡村转型与振兴。     

基于内容分析法的土地整理项目后期管护政策的演进分析

[目的]分析2000—2016年土地整理项目后期管护的政策文件,揭示管护政策的演进趋势及其内在规律,为进一步制定合理的土地整理后期管护政策提供理论参考。[方法]采用内容分析法开展研究。[结果](1)管护政策文件数量迅速增加,2009—2016年增加幅度最大,期间达到年均6部,涉及20个省、市、自治区;(2)管护政策文件形式多为通知、意见、管理办法等,效力层级较低;(3)国家层面的管护政策文件集中在2000—2008年,文件关键词以管护主体和管护措施为主,地方层面的管护政策文件集中在中东部地区,文件关键词以管护主体和管护资金为主;(4)专门性管护政策文件数量远少于综合性管护政策文件。[结论]现有管护政策体系不够完备,缺乏可操作性和地区差异的细则条款。应科学开展政策评估,促进相关层面政策文件出台和协调发展,进一步完善政策的制度结构。     

基于无人机航摄技术在土地整治项目中的应用研究

针对传统土地整治项目施工监管、后期监测效率不高的问题,本文通过低空无人机航摄和PhotoScan软件后期处理,对比生成的正射影像图和Google earth卫星图的分辨率和位置,发现该影像图能精准、高效的表征项目区影像数据变化,从而得到一种可用于土地整治项目各阶段动态观测的简单、快捷方法。     

秸秆还田对东北半干旱区玉米‖花生轮作系统土壤水热特性及作物产量的影响

以东北半干旱区玉米‖花生轮作系统为研究对象,试验设传统玉米单作、花生单作、不同秸秆还田量下(30%、60%和100%)玉米‖花生轮作5个处理。通过连续3年田间定位试验,研究玉米秸秆不同还田量对农田土壤水热特性、产量及土地当量比(LER)的影响。结果表明,与传统单作相比,秸秆还田处理玉米区播前0～40 cm土壤平均含水量提高了1.9%～3.9%,花生区提高了11.0%～13.9%;成熟期,秸秆还田花生区0:00～8:00平均地温比传统单作提高了0.2℃～1.1℃,10:00～22:00平均地温较传统单作降低了0.5℃～1.0℃。2016年和2017年玉米‖花生轮作系统LER为1.05～1.16,2018年各处理LER均小于1。吉林半干旱区玉米‖花生轮作系统进行秸秆还田改善了作物播前的土壤水分状况,但对于作物产量的影响在不同年份有所差异。     

基于德劳内三角化和二分查找法的土地自动分配方法

为解决预分方案制定效率低的问题,该文提出一种基于德劳内三角化和二分查找法的地块分配算法。首先生成待分配地块的最小边界几何(minimum bounding geometry,MBG),对MBG进行三角剖分;其次在地块内通过累加三角形的面积执行查找,接近合同面积时采用二分查找法进行微调;最后遍历项目区内所有地块直至生成土地预分配方案。通过对算法进行编程实现,以试验区的土地整治项目为例对算法的可行性进行验证,并从分配效率、精度和形状指数3个方面对结果进行评价。结果表明:项目区内的地块划分仅需231 s,与仅用二分查找法相比,采用该文方法分割效率提高29.3%,精度提高28.2%,形状规则度提高18.2%;在减少农用道路占地面积的同时,分割后的地块具有良好的通达性。该方法可满足自动创建和动态调整土地分配方案的需求,为在一定约束条件下制定最优土地分配方案提供了技术支撑。