呼伦贝尔森林-草原区水土流失动态变化

基于1995年、2000年和2005年3个时期TM影像数据,运用ArcGIS 9.2软件和通用水土流失方程（RU-SLE）研究呼伦贝尔森林-草原区不同时期土壤侵蚀动态,以了解呼伦贝尔森林-草原区土壤侵蚀的强度和动态变化。结果表明,1995-2000年微度侵蚀面积净减少4484.11 km2,而轻度、中度、强度、极强度和剧烈侵蚀面积分别增加了4418.84 km29、0.26 km2、3.81 km27、.47 km22、.84 km2,说明1995-2000年5年中呼伦贝尔地区水土流失强度呈逐年增强趋势;2000-2005年微度侵蚀面积净增8497.84 km2,轻度和中度侵蚀分别净减少了8206.88km2和224.55 km2,土壤侵蚀强度呈逐年减轻趋势,说明2000年以来,呼伦贝尔地区水土流失现状较以前有明显改观;运用马尔科夫模型对2010年和2015年呼伦贝尔森林-草原区水土流失面积进行了预测,2010年和2015年轻度以上侵蚀面积与2005年相比有41.4%的土壤侵蚀面积得到缓解。     

基于风蚀模型的张家口市风力侵蚀时空分布特征

为明确张家口市风蚀现状,利用遥感影像、数字高程模型(DEM)以及土地利用等数据,结合风蚀预报经验模型,计算了张家口市2005–2015年近10年风力侵蚀强度时空分布特征。结果表明:1)该市土壤风力侵蚀主要为轻度侵蚀和中度侵蚀,2005年轻度侵蚀面积11 784.90 km~2,占总面积的32.41%,中度侵蚀面积2 461.93 km~2,占总面积的6.77%,而2015年仅有轻度侵蚀,面积为7 322.08 km~2,占总面积的20.14%,2005–2015年,该市风力侵蚀面积呈下降趋势;2)中度风力侵蚀主要集中分布在康保、张北、尚义等县;3)该市风力侵蚀主要集中在坝上地区,2005、2010、2015年风蚀面积分别为9 520.47、8 086.85和5 674.71 km~2,而坝下地区2005、2010、2015年风蚀面积分别为4 762.36、2 808.34和1 647.37 km~2,呈逐渐下降趋势;4)耕地和草地的风蚀面积及其占比均较高,且各种土地利用类型均以轻度侵蚀为主,不同土地利用类型风蚀面积也均呈逐渐减少趋势。研究结果可为张家口市水土流失治理以及生态环境建设提供科学依据。     

祁连山国家级自然保护区土地利用时空变化及与气候因子关系研究

土地利用类型变化是植被变化最直接的表现形式。祁连山是我国西部地区重要的水源涵养区,生态环境比较脆弱,研究区域内土地利用时空变化对区域生态环境保护具有重要意义。本文基于2000—2018年土地利用类型数据,分析祁连山土地利用时空变化特征及影响因子。结果表明：草地、林地、未利用地是研究区主要的土地利用类型,耕地、城乡、工矿居民用地、水域面积较小;2000—2018年间祁连山范围内草地、林地、水域面积增加,未利用地面积减少,且2005—2010年期间土地利用类型变化最为明显;2000—2018年期间祁连山区域草地覆盖度增加,中、高覆盖草地面积增加,低覆盖草地面积较少;2000—2018年土地利用类型变化主要发生在祁连山西部地区,主要为草地与未利用地之间的相互转化。草地变化受降水、相对湿度的影响较大。     

基于LUCC的甘肃省农牧交错带生态系统服务价值评估及时空演变特征研究

为理清土地利用变化对生态系统服务价值的影响效应，基于甘肃省农牧交错带2000、2010、2020年3个时期的土地利用/覆盖变化（LUCC）数据，运用改进的当量因子定量评估甘肃省农牧交错带生态系统服务价值，结合空间自相关分析法探究各乡镇级单位生态系统服务价值变化的时空格局演变特征。结果显示：1)2000-2020年甘肃省农牧交错带土地利用类型主要以草地、耕地、林地为主，其中，草地、林地和建设用地面积增加，而耕地和湿地面积减少。2)2000-2020年甘肃省农牧交错带生态系统服务总价值增加了11.2358×108元，调节服务在各时期占主导地位，水文调节和气候调节生态系统服务价值较大，草地和林地在维持水文调节和气候调节服务价值方面作用重大，是维持甘肃省农牧交错带生态系统服务总价值的关键土地利用类型。3）地均生态系统服务价值（ESV）呈较强的空间正相关性，在空间上整体表现为显著的集聚分布格局，高值集聚区和低值集聚区的空间演变保持平稳。研究结果可为甘肃省农牧交错带制定科学合理的生态保护政策、建立生态保护修复的长效机制提供科学依据。     

基于RUSLE模型的三江源高寒草地土壤侵蚀评价

探讨三江源区高寒草地生态系统土壤侵蚀问题在保障青藏高原乃至全球生态和生产功能方面具有重要意义。以¹³⁷Cs示踪法为基础,结合RUSLE (Revised Universal Soil Loss Equation)模型, 以GIS反演为手段,综合分析三江源区2001-2012年土壤侵蚀影响因子的特征和土壤侵蚀空间分布规律。结果表明,1)土壤侵蚀影响因子呈现空间异质性特征,降雨侵蚀力因子年际浮动变化较大,但总体呈上升态势;土壤可蚀性因子呈斑块化分布特征,较高可蚀性类占到总面积的95.66%;坡度坡长因子的空间分布规律受海拔显著影响;植被覆盖与管理因子在研究区自西北向东南呈现空间异质性特点,过度放牧是引起下垫面侵蚀现象严重的主要原因。2)对RUSLE模型的验证显示相关系数和平均均方根偏差分别为0.49和75.29%,RUSLE模型估算存在一定的高估,在没有形成三江源区高寒草地土壤侵蚀机理模型前,应用RUSLE模型仍然是较好的现实选择之一。3)利用RUSLE模型估算的三江源2001-2012年平均侵蚀量为3.1×10⁹ t/年,侵蚀强度分级重心转移分析表明中度侵蚀、强度和极强度侵蚀重心相对集中,侵蚀程度最高的3个地区为格尔木市唐古拉乡、治多县和兴海县。4)由土壤流失量结合市场价值法,估算出研究区2001-2012年平均有机质经济损失价值为114354元/km², 总年均经济损失达399亿元,整个研究区受土壤侵蚀现象所产生的经济损失数额巨大。因此,创新发展三江源区高寒草地“分类、分级、分段、分区”的土壤侵蚀防治措施已迫在眉睫。     

基于RUSLE的祖厉河上游会师流域土壤侵蚀及敏感性分析

为进一步探究祖厉河流域侵蚀状况,以祖厉河上游会师流域为研究区,采用RUSLE模型,结合ArcGIS技术,定量和定性分析了土壤侵蚀和侵蚀敏感性特征。结果表明：祖历河上游会师流域主要以微度和轻度侵蚀为主,占总面积的92.49%;土壤侵蚀敏感性主要为低度敏感,面积为482.14 km2,占研究区总面积的49.00%,总体敏感性较低;坡度5°以上区域土壤侵蚀及其敏感性逐渐增强,且随着坡度增大,土壤侵蚀加剧;在坡耕地、裸地及未采取有效措施的建设用地土壤侵蚀及敏感性较高;土壤侵蚀敏感性较高的地区,土壤侵蚀强度相对较大。研究结果可为流域土壤侵蚀的预防治理、土地利用规划和水土保持措施的布设等提供科学的依据。     

基于土地利用/覆盖的甘肃省景观生态风险时空变化特征

甘肃省景观类型丰富多样,在中国西部地区的生态安全中起关键性作用,也为当地发展提供着重要的物质基础和生态服务。由于气候变化和人类不合理活动的影响,甘肃省部分地区生态环境的安全与稳定遭到严峻挑战。本研究基于欧洲航空局全球土地利用/覆盖数据（CCI-LC）,利用动态度、转移矩阵方法分析了2005-2019年甘肃省土地利用/覆盖变化特征;通过构建景观生态风险指数并运用空间自相关分析法分析了景观生态风险的空间分布特征。结果显示：1)2005-2019年间,裸地面积减少最多,变化率1.88%,耕地次之,变化率2.31%;草地面积增加最多,变化率1.83%,建设用地次之,变化率191.08%。2）所有土地利用/覆盖类型中,建设用地的动态度最高且在整个研究时期内变化速率都保持在较高水平,综合动态度最大的时期为2010-2019年。3）土地利用/覆盖转移矩阵主要表现为耕地、林地、草地、裸地之间的转入与转出以及其他土地类型向建设用地的转入。4)2019年整体的生态风险值较2005年明显上升。其中低风险区和较低风险区面积最多,转化最频繁;中等风险区、较高风险区和高风险区面积虽然较少,但都存在不同程度的增长。...     

基于CCI-LC数据的甘南和川西北地区土地覆盖类型时空动态分布及草地面积变化驱动力研究

土地覆盖变化是评价生态系统健康的关键,并对可持续发展有重要意义。遥感技术是实现快速动态监测大面积土地覆盖变化的有效方法。结合野外实测土地类型数据和Landsat 8 OLI影像,对欧空局全球土地覆盖产品(CCI-LC)在甘南和川西北地区分类精度评价的基础上,分析了研究区1992-2015年土地覆盖类型的时空动态变化特征,并从自然和人为两方面因素出发,研究了该地区草地面积变化的驱动力。结果表明:1)CCI-LC产品在甘南和川西北地区的总体精度为76.79%,在六大土地覆盖类型中(草地、林地、裸地、水体、永久冰雪和人类占用地),草地的用户精度最高(94.88%)。2)在1992-2015年,草地面积整体上呈减少趋势,且在1994-2001年发生了较大的变化,减少了6760.53 km~2,动态度为-0.53%·年~(-1)。3)1992-2000年研究区主要发生草地、林地和人类占用地三者之间的相互转化,其中草地以转出为主;2000-2010年研究区土地覆盖类型的变化多样,草地仍以转出为主,但转出面积较上一时间段大幅度减少;2010-2015年间研究区地物类型的转换关系更加复杂,其中草地以转入为主,转入来源仅为林地和人类占用地。4)农业GDP和牧业GDP是甘南和川西北地区草地面积变化的主要驱动因素,且两者均与草地面积呈负相关关系。提供了一种宏观、快速、低成本分析长时间序列土地覆盖类型动态变化的遥感监测方法。     

基于CCI-LC数据的甘南和川西北地区土地覆盖类型时空动态分布及草地面积变化驱动力研究

土地覆盖变化是评价生态系统健康的关键,并对可持续发展有重要意义。遥感技术是实现快速动态监测大面积土地覆盖变化的有效方法。结合野外实测土地类型数据和Landsat 8 OLI影像,对欧空局全球土地覆盖产品(CCI-LC)在甘南和川西北地区分类精度评价的基础上,分析了研究区1992-2015年土地覆盖类型的时空动态变化特征,并从自然和人为两方面因素出发,研究了该地区草地面积变化的驱动力。结果表明:1)CCI-LC产品在甘南和川西北地区的总体精度为76.79%,在六大土地覆盖类型中(草地、林地、裸地、水体、永久冰雪和人类占用地),草地的用户精度最高(94.88%)。2)在1992-2015年,草地面积整体上呈减少趋势,且在1994-2001年发生了较大的变化,减少了6760.53 km²,动态度为-0.53%·年^-1。3)1992-2000年研究区主要发生草地、林地和人类占用地三者之间的相互转化,其中草地以转出为主;2000-2010年研究区土地覆盖类型的变化多样,草地仍以转出为主,但转出面积较上一时间段大幅度减少;2010-2015年间研究区地物类型的转换关系更加复杂,其中草地以转入为主,转入来源仅为林地和人类占用地。4)农业GDP和牧业GDP是甘南和川西北地区草地面积变化的主要驱动因素,且两者均与草地面积呈负相关关系。提供了一种宏观、快速、低成本分析长时间序列土地覆盖类型动态变化的遥感监测方法。     

基于NDVI的藏北地区草地退化时空分布特征分析

本文以藏北地区为研究区域,基于归一化植被指数(NDVI)反演草地植被盖度,以植被盖度作为判断草地退化的标准,综合计算藏北地区2000-2010年逐年草地退化指数(grassland degradation index),定量揭示藏北地区草地退化的时空分布规律.结果表明,截至2010年,藏北地区草地退化现状仍然较为严重,退化草地的面积占全区面积的58.2%.其中,重度退化和极重度退化草地面积的比例分别为19.0%和6.5%,区域草地退化指数为1.97,接近中等退化水平.分区结果显示,藏北地区中部,东部,北部草地退化情况较为严重,均处于中等退化等级,西部地区的退化情况最轻,处于轻度退化等级.分析2000-2010年藏北地区全区及各个分区的草地退化趋势表明,只有北部地区有减缓趋势;2000-2010年间与1981-1985年间对比结果显示,重度退化及极重度退化草地面积比例上升幅度较大.2000-2010年间藏北地区平均草地退化指数为1.84,草地退化等级在轻度退化到中度退化之间波动.     

库布齐沙地土壤呼吸及其影响因素分析

土壤呼吸是陆地生态系统物质循环和能量流动的一个最主要环节,也是评价大气中CO2浓度增减和土壤生物活性的重要指标,对半干旱区自然状况下的库布齐沙地土壤呼吸进行测定与分析,结果表明：1）半干旱地区沙地的土壤呼吸速率值与土壤含水量具有相关性,但在小时间尺度上与土壤温度没有相关性;2）半干旱地区沙地的土壤呼吸速率值与土壤细菌数量、土壤固氮菌数量具有相关性,但与土壤真菌数量、土壤放线菌数量没有相关性;3）干旱地区沙地的土壤呼吸速率值与植被地上、地下生物量具有相关性。这些结论将增进人们对半干旱区沙地土壤呼吸及其影响因素的了解,最终更准确地认识陆地生态系统的物质循环和能量流动。     

新疆土壤有机碳与土壤理化性质的相关性

根据全国第2次土壤普查新疆维吾尔自治区的相关土壤资料数据,分析了新疆(0!50cm)土壤有机碳与土壤理化性质的相关性,以期对研究区土壤进行科学管理,从而有助于合理地耕作和科学地施肥,同时也为研究新疆碳循环机制提供丰富而准确的信息。相关性分析表明,研究区土壤全氮、阳离子交换量均与土壤有机碳含量存在着显著的正相关关系(P0.05)。其中,土壤有机碳与全氮的相关性最大(P0.000 1,R2=0.936 7);土壤pH、土壤容重与土壤有机碳含量呈显著负相关关系(P0.05);全磷、全钾、土壤孔隙度与土壤有机碳含量未达到显著相关水平(P0.05)。本研究结果有助于系统、科学地分析干旱区土壤生态系统在全球气候变化中的贡献及生态意义。     

黄土高原农田土壤呼吸特征及其影响因素

2007年使用动态密闭气室红外CO₂分析法(IRGA)对黄土高原地区豌豆农田土壤呼吸进行观测,综合分析了水热因子对土壤呼吸日、季节变化的影响。结果表明,该区豌豆田土壤呼吸日、季节变化趋势均呈“单峰型”曲线;夏季日变化最高和最低值分别出现在11:00-13:00和0:00-3:00,日平均值接近9:00和19:00的观测值;冬季日变化最高和最低值分别出现在13:00-15:00和21:00-0:00,日平均值接近于9:00和17:00的观测值;全年土壤呼吸速率最大值出现在7月份(豌豆开花结荚期),最小值出现在12月份。分析表明:温度是该农田生态系统土壤呼吸日、季节变化的主要影响因素;而土壤水分变化与土壤呼吸季节变化的相关性较差。该区土壤呼吸存在“负通量”现象。     

保护性耕作下黄土高原作物轮作系统土壤健康评价

摘要：在黄土高原雨养农业区,以4个耕作处理[传统耕作(t)、传统耕作+秸秆覆盖（ts）、免耕(nt)和免耕+秸秆覆盖(nts)]的2年3熟粮豆轮作系统为对象,研究了0~5和5~10 cm土壤全碳、有机碳、全氮及微生物生物量碳和氮等指标的变化特征。结果表明,实施保护性耕作7年后,有机碳含量在ts、nt和nts处理下比t处理显著增加22.9%、25.3%和42.6%,0~5 cm层土壤微生物生物量碳和氮含量均以nts最高,t处理最低。在0~10 cm土层内,免耕促进了土壤碳的表聚化,但耕作有助于秸秆有机碳在土壤剖面的均匀分布。研究结果表明,短期尺度下微生物量碳和氮是反映耕作措施的敏感指标,中期尺度下土壤有机碳可以敏感反映土壤健康状况。     

托木尔峰南坡不同植被类型土壤特性及其与海拔的关系

为了探究托木尔峰自然保护区南坡不同植被类型土壤特性与海拔的关系,对托木尔峰国家级自然保护区台兰河上游河谷不同海拔下草地、灌木地和森林地的表层(0-10 cm)土壤理化性质进行分析。结果表明:1)土壤颗粒度随海拔的增加而趋于细化;不同植被类型间土壤自然含水率差异明显,与其相应的海拔之间均呈正相关关系。2)草地土壤中的变异系数(CV)1.0,属强变异;森林土壤中全盐的CV≤0.1,为弱变异;其它所有样地的盐分离子的CV均在0.1~1.0,为中等变异。灌木地土壤中Na Cl和K~++Na~+及森林地土壤中Cl~-和SO_4~(2-)与海拔间表现为极显著负相关关系(P0.01)。3)土壤p H与海拔间呈显著负相关关系(P0.05);土壤有机质含量大小顺序为森林地草地灌木地,全磷含量表现为为森林地灌木地草地,全氮含量表现为草地森林地灌木地,碳氮比表现森林地灌木地草地;有机质、全氮、碳氮比均属中等变异,全磷属弱变异。除草地的土壤碳氮比以及森林的土壤碳氮比和全磷以外,土壤各养分指标与海拔间均表现出极显著(P0.01)或显著(P0.05)相关性。本研究可为根据不同海拔植被类型的土壤理化特征对该保护区采取合理的管护模式,改善保护区的生态环境,促进其健康可持续的发展提供参考依据。     

察布查尔县草原土壤微生物量与土壤理化性质相关性研究

微生物不仅是土壤养分的转化者,同时也是养分的一种存在方式,其生物质量为微生物量。微生物量是土壤养分转化和循环的动力也是养分的库和源,微生物量对环境变化敏感,是土壤质量变化的重要指标。本研究以新疆伊犁察布查尔县1191~2656m海拔草原为研究对象,使用氯仿熏蒸提取法研究不同海拔草原土壤微生物量及其活性的变异特征,研究结果表明微生物量碳(21.05~331.58mg/kg)、微生物量氮(8.75~95.61mg/kg)均为土壤表层大于中、底层,各海拔及土层间差异显著(P0.05),在1191~2216m海拔区间微生物量碳、氮随海拔的增加而增加,并在2216m海拔达到最大值(331.58mg/kg和95.61mg/kg),其后2216~2656m海拔区间微生物量碳、氮显著降低(21.05mg/kg和12.41mg/kg),这可能与随海拔的增加引起此海拔区间气候、降水量、植被类型、植被数量等环境条件的变化有关;通过相关性分析得知微生物量碳、氮、碳氮比彼此间正相关(P0.05);0~20cm土层微生物量碳与含水量呈正显著性相关(P0.05,r=0.755*),微生物量与海拔、容重、有机质、碱解氮呈正相关(P0.05),与pH值、全氮、碳氮比负相关(P0.05)。20~40cm土层微生物量碳与碱解氮呈显著性正相关(P0.05,r=0.829*),微生物量与海拔、全氮正相关(P0.05),与碳氮比负相关(P0.05)。40~60cm土层微生物量与海拔、碳氮比呈负相关(P0.05),与有机质、碱解氮、全氮呈正相关(P0.05)。土壤微生物量可以反映土壤肥力的变化,作为评价土壤肥力的生物学指标。     

青海省不同高寒草地土壤主要养分及可溶性有机碳特性研究

为探索不同高寒草地类型中土壤有机碳、养分和可溶性有机碳的含量差异以及可溶性有机碳分布特征,以青海省4个高寒草地类型土壤0~10 cm和10~20 cm土层为研究对象,分析了土壤有机碳、全氮、全磷、全钾、可溶性有机碳含量,以及可溶性有机碳芳香性指数和腐殖化指数,并进一步探讨了可溶性有机碳含量与土壤有机碳、各养分含量之间的相关性。结果表明,不同高寒草地类型各土层土壤中全氮、有机碳、可溶性有机碳含量由高到低的顺序依次为:高寒草甸类>高寒草甸草原类>高寒草原类>高寒荒漠类,且不同类型之间差异显著(P<0.05)。随着土层的加深,土壤全氮、有机碳含量有降低趋势。不同类型高寒草地各土层土壤中可溶性有机碳的芳香性指数和腐殖化指数表现出与此相同的变化趋势。不同高寒草地各土层中可溶性有机碳与土壤全氮、有机碳含量之间均呈现出显著正相关关系(P<0.05)。综上所述,高寒草甸和高寒草甸草原土壤有机碳、全氮、可溶性有机碳含量较高,结构复杂。可溶性有机碳的芳香性指数和腐殖化指数在一定程度上能够反映土壤养分状况。     

生草对果园土壤理化性状的影响研究进展

果园生草栽培模式对土壤理化性状的影响是果园集约、高效、生态、可持续生产的重要基础。生草栽培可降低土壤容重4.7%~13.0%,提高水稳性土壤团聚体含量,进而改善土壤的导水性能和保水性能,也有助于拦截降雨,提高雨水的利用率;干旱少雨的季节可能会出现牧草与果树争水的现象,需要通过选择适宜的草种及加强田间管理等措施来减小争水对果树造成的不利影响;生草有助于土壤有机碳的积累,连续生草6年可使土壤表层有机碳增加19.6%~27.8%,有机碳的累积量会随生草年限的增加而增加;生草覆盖可调节果园土壤温度,增加土壤微生物的多样性和酶活性;生草还可以促进土壤养分的有效性,同时豆科牧草也可通过固氮作用提高氮素利用效率,总体而言,果园多年种植牧草对土壤养分的积累具有正效应。本研究可为有关的研究工作和生草模式的进一步推广应用提供依据。     

封育对黄土高原天然草地深层土壤碳、氮储量的影响

封育是当前恢复和改良退化草地的重要措施,准确评估植被变化过程中土壤碳、氮储量动态,具有重要的生态意义。本研究以宁夏云雾山封育30年天然草地和未封育草地土壤为研究对象,对深层(0-500cm)土壤有机碳(SOC)、全氮(STN)固持动态进行分析。结果表明,封育30年草地土壤碳含量(0-440cm)显著高于未封育草地(P0.05),但是草地SOC变化临界层不明显,未封育草地SOC含量变化临界层大约位于130cm处;封育与未封育草地STN含量在130cm以下显著降低,STN的累积均发生在60-320cm土壤中,而表层(0-60cm)和较深层(320cm)中STN积累较少;封育30年草地340-500cm土壤SOC储量趋于稳定,每20cm土层约为11.5 mg·hm~(-2),未封育草地140-500cm土壤SOC储量趋于稳定,每20cm土层维持在8mg·hm~(-2);封育30年草地0-100cm土壤SOC、STN储量分别占0-500cm土层的44.8%和27.2%,0-200cm分别占72.2%和38.5%,0-300cm分别占83.5%和64%,0-400cm分别占92.2%和80.1%。因此,深层土壤有着大量的碳、氮储量信息,对于100-500cm土壤碳、氮动态研究非常必要。     

内蒙古典型草原灌丛化与土壤性质的关系研究

本文以内蒙古典型草原区有灌丛入侵及无灌丛入侵现象草地为研究对象,探讨了土壤性质与草原灌丛化现象间的关系。研究结果表明:在围封状态下,无灌丛化草地土壤粉粒、粘粒及养分(有机质、全氮、全磷)含量在0~60 cm深度均显著高于灌丛化草地,而土壤容重、砂粒则显著低于灌丛化草地,且二者的差异随着土壤深度的增加而增大;在重度放牧状态下,各指标的变化趋势与围封状态相同,但差异性仅在表层0~10 cm显著。草原灌丛化与表层土壤砂粒、容重呈显著正相关性,与土壤粉粒、有机质、全氮、全磷含量呈极显著负相关性。以上结果说明,草原灌丛化的出现与其分布生境的土壤特点有关。相比于草本而言,灌木在粗质贫瘠土壤中更具有竞争性。