陕北黄土高原不同微地形下植被-土壤系统耦合特征研究

【目的】为探究不同微地形下植被和土壤之间的耦合协调关系。【方法】基于陕北黄土高原5种不同微地形及原状坡植被土壤的全面调查与取样分析,建立7个植被因子和6个土壤因子指标评价体系,采用AHP和熵权法确定各因子的权重,构建了6种地形下的植被土壤耦合协调度模型。最后分析了植被和土壤各因子间的相关关系。【结果】(1)经过十几年的封育,不同地形下的植被土壤系统处在完全不同的发展状态上,其中切沟和塌陷属于良好协调-同步型,缓台属于初级协调-植被滞后型,浅沟属于濒临失调-土壤损益型,陡坎属于中度失调-植被损益型,原状坡属于极度失调-植被损益型。随着耦合协调状态的提升,地上优势物种也由星毛委陵菜逐渐过渡到铁杆蒿、茭蒿。(2)Spearman相关性分析表明:植被平均高度与土壤有机质和全氮呈显著正相关;植被盖度与土壤全氮呈显著正相关;植被Pielou、Simpson和Shannon-Wiener指数与土壤有机质呈显著正相关,与土壤全氮和速效钾呈极显著正相关。【结论】陕北黄土高原进行生态恢复重建过程时应根据不同的地形实施不同标准的恢复措施。     

晋西黄土区小流域泥沙来源分析

以晋西黄土区小流域为研究对象,选择了7个典型小流域,根据14 a的定位观测结果,对流域泥沙来源进行了分析.结果表明,按小流域泥沙来源的地貌部位划分,沟谷地(沟头、沟道和沟坡)产沙量＞沟间地(坡面、梁峁坡)产沙量,沟谷地产沙量占流域总产沙量的60%以上,沟谷地侵蚀模数是沟间地的1.28～2.48倍,坡耕地、裸露地是主要产沙地类.     

陕北黄土区不同微地形土壤水分变化趋势分析

目的我国黄土高原地区干旱少雨、蒸发性强,降雨成为当地土壤水分的主要来源,而黄土坡面微地形对降水进行二次分配,因此研究不同立地类型的微地形土壤水分的动态变化趋势,可以为困难立地类型的微地形的植被生长和恢复提供参考依据。方法本文选择缓台、塌陷、陡坎、切沟和浅沟5种微地形的土壤水分为研究对象,于2010年8月至2013年6月在吴起县合沟流域阳坡上的定位观测数据,利用自相关检验、Mann-Kendall趋势检验、线性回归等方法,分析研究5种微地形0~160cm各土层土壤水分动态变化特征。结果在检测期间的全年和生长季中,微地形的土壤含水量随深度的增加呈现增大的趋势,其中切沟的土壤含水量相对较高,陡坎最低。各土层的土壤水分存在显著的正自相关性;5种微地形土壤水分在检测期间的变化趋势均不显著,其中塌陷的土壤水分在各土层均有微弱增加的趋势,其他4种微地形的土壤水分在各土层的变化趋势均有增有减;缓台、塌陷、陡坎、切沟和浅沟5种微地形在观测期间的变化速率也有差异,相对而言塌陷的土壤水分变化速率最快。结论综合分析可得,在监测期间,切沟的土壤含水量最高,但塌陷的增长速率较快。      

黄土丘陵区不同林地土壤水分动态变化

研究黄土丘陵区不同林地的土壤水分变化,对于改善黄土高原生态环境建设有着重要的意义。采用定点监测的方法,对陕西省吴起县不同林地土壤水分动态变化进行了研究。结果表明:不同林地在生长季中土壤蓄水量具有显著差异,其顺序为:沙棘林>河北杨林>油松林>山杏林;林地的土壤蓄水量变化具有明显的季节性,根据生长季内土壤蓄水量的变化,可以将土壤水分变化分为3个时期:土壤水分恢复期、土壤水分消耗期、土壤水分补充期;各林地0-200 cm土层土壤水分变异系数从小到大为:山杏林>河北杨林>沙棘林>油松林;在雨水入渗、蒸发、蒸散的共同作用下山杏林地在0-60 cm土层含水量的变化明显大于其它林地。研究结果揭示了不同林种对土壤水分消耗和补给的影响,为当地造林结构配置和植被恢复与重建工作提供一定参考依据。     

陕北黄土极陡坡土壤水分对微地形的响应

土壤水分是陕北半干旱黄土区植被生长最主要的限制因子,然而受坡面微地形的影响,黄土坡面土壤水分存在异质性,从而影响林草植被精准配置。为此,本研究通过对黄土高原5类陡坡微地形土壤含水量(0~180 cm土层)的定位监测数据,分析研究不同降水年型条件下土壤水分的变化特征及其对微地形的响应。结果表明:1)降水年型对微地形土壤水分时空变化均有影响,枯水年切沟底土壤含水率季节变化平缓,雨季前下降趋势缓慢,雨季后增长趋势滞后;而丰水年切沟底土壤水分的变化呈V型变化;缓台、浅沟、塌陷和陡坎4种微地形枯水年土壤水分季节变化一致,呈M型变化;而丰水年土壤水分季节变化呈W型,2个最低值出现在5月和11月。2)垂直方向上塌陷、原状坡、陡坎土壤水分自上而下呈先减小后增大的趋势,缓台、浅沟、缓坡呈先增大后减小的趋势,黄土陡坡中的切沟底土壤水分含量最高。3)缓台、陡坎、原状坡的土壤水分速变层和活跃层在丰水年消失,在枯水年深度下移;塌陷、切沟、浅沟、和缓坡土壤水分速变层和活跃层在枯水年均下移。     

元谋干热河谷景观生态安全时空变化

为了系统地定量评价干热河谷景观生态安全状态及其时空变化,明确生态安全的主要影响因素及作用机制,以2008年Landsat7-ETM和2016年Landsat8-OLI遥感数据为数据源,基于GIS和RS技术,建立景观生态安全度(LESD)模型,结合空间自相关和地统计学理论,对景观生态安全时空变化特征和原因进行分析。结果表明:1)研究区景观生态安全格局指数、景观生态质量指数和景观生态安全度值都在0.40~0.60之间,均属于临界安全等级。2)景观生态安全度全局空间自相关值,从2008年的0.600上升至2016年的0.633,全局空间自相关性加强;景观生态安全度局部自相关格局与研究区地形分异格局较为一致,与2008年相比,2016年高值-高值区在东部的中高山区域,出现了较为连续的空间分布,低值-低值区在金沙江沿岸坝周低山和中低山区分割明显。3)2008和2016年块金方差与及基台值之比值(C0/C0+C)分别为28.5%和32.6%,变程值(A0)分别为764.82和2 031.65 m。研究区景观生态安全较为敏感,景观生态安全度在整体和局部空间均具有空间自相关性。以地形、气候为主的结构性自然因素是研究区景观生态安全度空间分布的决定性因素,以人为干扰为主的非结构性因素,强化了对景观生态安全性空间分布的影响力。该研究为干热河谷景观生态调控提供了基础数据和理论依据。     

干热河谷区土地利用与生态系统服务价值——以云南省元谋县为例

基于RS和GIS理论和方法,以干热河谷区云南省元谋县为例,对2008年和2016的Landsat遥感影像进行解译,分析土地利用格局演变特征,评估区域生态系统服务静态价值和动态价值,探讨生态系统服务价值变化原因。结果表明:耕地、林地和建设用地面积增长,草地、未利用地和水域面积下降。建设用地转入特征和未利用地转出特征较为明显。2008年和2016年区域生态系统服务总静态价值分别为25.98亿元和26.54亿元,总动态价值分别为9.179亿元和16.004亿元。虽然生态系统服务总动态价值仅为同期总静态价值的35.40%和60.30%,但其增长率为74.01%,明显高于总静态价值变化率(2.27%)。土壤形成与保护的单项生态系统服务静态价值最高,2008年和2016年其值分别为4.91亿元和5.03亿元。农业经济发展、城市扩张和人口增长导致耕地、建设用地的扩张和未利用地的减少,水土保持和生态综合治理促进了林地面积的恢复。支付能力和支付意愿的显著提升极大地促进了生态系统服务总动态价值的增长。因此,应强化区域土地利用的空间调控,继续实施水土保持和退耕还林还草等生态治理工作,以维护干热河谷区生态系统功能,实现区域可持续发展。     

荒漠绿洲的土壤异质性分析——以银川平原为例

以银川平原为例,分析了荒漠绿洲主要土壤类型即淡灰钙土、灌淤土、风沙土、潮土的地带性分布、机械组成及分维数、肥力特征等异质性表现。各土壤类型的平均分形维数大小顺序是:灌淤土>潮土>淡灰钙土>风沙土;分维数的大小确切地反映了银川平原主要土壤的组成和质地。0-80cm范围内各土壤类型的垂直分维特征表现为:淡灰钙土和风沙土随着土壤深度增加,分维值也随之变大;潮土分维值的垂直分异则表现为0-40cm的分维值较高,土壤深度>40cm后分维值随之下降;灌淤土质地均匀一致,分维值变化很小。灌淤土和潮土的全N含量明显高于淡灰钙土和风沙土,除风沙土外,其它3种土壤类型的全P含量相差不大,荒漠土壤的全K含量都比较高。除风沙土,灌淤土、潮土、淡灰钙土的土壤有机质含量从表层向下基本上呈下降趋势,而且灌淤土和潮土的土层厚。主要土壤类型的形成和发育之间存在着一定的联系。最后针对土壤的异质性特点,提出土地利用的分区建议。     

中国平原林业工程涵养水源生态服务功能价值估算

平原林业是我国林业建设事业的一个重要组成部分。在过去几十年的发展中,平原林业在生态、经济、社会中发挥了重要作用。为了探讨平原林业在涵养水源生态服务功能方面的贡献,运用水量平衡法、替代工程法以及影子价格,对我国平原林业的涵养水源物质总量和经济价值进行了定量评估。经估算,2005年我国平原林业水源涵养总量是1019.4亿m³,其中华东地区为453.5亿m³,中南地区为304.9亿m³;我国平原林业涵养水源的总价值是5810.56亿元,占2005年全国林业产业总产值的68.69%,单位面积平均涵养水源的价值是23154.7元/hm²,其中中南地区和华东地区分别是34 005.8元/hm²和30334.2元/hm²。     

黄土高原近50年降水量时空变化特征分析

为了揭示黄土高原近年来降水量的时间变化和空间分布特征,以黄土高原区域及周边72个气象基准站1961—2012年52 a逐日降水资料为基础,通过泰森多边形法将各雨量站的降水量展布到整个区域,采用M-K趋势检验法分析年降水的年际、年内时空变化特征。结果显示:(1)黄土高原年降水量时间变化呈缓慢下降趋势,UFK曲线小于0且没有超出置信线。空间上整体呈下降趋势,出现阳泉、榆社站两个显著减少中心,β值分别为-3.3 mm·10a-1和-2.1 mm·10a-1。(2)黄土高原春季多年平均降水量整体呈不明显下降趋势,1961—1963年与1966—1987年降水量呈减少趋势,1963—1966年与1987—2012年呈增加趋势。空间上西部、北部地区大部分呈增加趋势,五台山增加幅度最大,β值为2 mm·10a-1。(3)夏季多年平均降水量呈明显下降趋势,2008年左右为突变点,2008年以后降水量下降显著。空间上整体呈下降趋势,较明显的减少中心有环县、延安、西峰镇、平凉和临汾,β值分别为-0.9、-0.9、-0.8、-0.8 mm·10a-1和-0.8 mm·10a-1。(4)秋季多年平均降水下降趋势显著,空间变化与夏季类似,减少中心依然是环县、延安、西峰镇、平凉和临汾,β值均为-0.8 mm·10a-1。(5)冬季多年平均降水量整体呈明显上升趋势,空间上降水变化呈缓慢上升趋势,最大上升中心华山,β值仅为0.95 mm·10a-1。