人为干扰对桂西北喀斯特山地植被多样性及土壤养分分布的影响

为促进桂西北喀斯特山地草地生态系统的恢复与重建,在连续3年全面调查的基础上,采用Pearson相关系数法和主成分法研究了人为干扰对喀斯特山地草地植被多样性和土壤养分的影响。结果表明:人为干扰对喀斯特山地草地植被多样性具有明显的影响,其中人为干扰显著降低了植被盖度、地上生物量、丰富度指数和多样性指数(p0.05),对喀斯特山地草地植被均匀度指数和优势度指数没有显著影响(p0.05),说明人为干扰并没有改变物种在生境中的均匀分布和物种发生根本性变化。人为干扰显著增加了土壤容重和pH值(p0.05),降低了土壤含水量和土壤电导率,但4种营养元素(碳、氮、磷、钾)的变化幅度不尽一致,具体表现为人为干扰降低了土壤碳、氮和钾含量,但对土壤磷素并没有显著的影响(p0.05),从降低幅度来看,土壤有效养分降低幅度高于土壤全量养分,由此表明土壤有效养分较土壤全量养分更为敏感。Pearson相关性分析表明,对于人为干扰区和对照区,影响其植被多样性的土壤环境因子不尽一致,其中土壤养分和有效养分在一定程度上起着主导性的影响作用,通过人为干扰区和对照区的相关性系数可知,人为干扰区域和对照区域土壤养分之间均呈极显著正相关,说明土壤系统内部因子处于动态变化和平衡中,在人为干扰下,它们作为相互作用和影响的有机整体表现出统一性和同步性,并没有改变土壤养分因子之间的互作效应,并且土壤全量养分均与其对应的有效养分呈极显著正相关(p0.01),说明其有效养分主要依靠于土壤全量养分。冗余分析的结果显示,对于人为干扰区和对照区,植被与土壤的排序基本没有变化,而人为干扰对土壤养分含量产生了一定的影响,造成二者的RDA排序图不相一致,排序轴可反映喀斯特地区土壤因子的梯度变化特征,表明利用土壤养分作为表征喀斯特山地草地土壤—植被关系的敏感性土壤指示因子是可行的。     

喀斯特坡地侵蚀性降雨阈值初探

喀斯特坡地表层岩溶带发育，入渗强烈，产流机制与非喀斯特坡地有较大差异，为提高喀斯特坡地土壤流失模型预测准确性，以贵州省普定县陈旗小流域6个不同土地利用类型径流小区为观测对象，分析2007—2010年、2015—2019年2期泥沙和地表径流数据，了解产流产沙规律，并利用降雨侵蚀力偏差法计算各小区侵蚀性降雨量。结果表明：(1)植被覆盖率与喀斯特坡地地表产流产沙量呈负相关，高植被覆盖下，暴雨和极端暴雨是造成喀斯特坡地水土流失的主要降雨事件；(2)植被恢复十余年随着覆盖度的提高，年均土壤流失量呈显著下降趋势，多小于10 t/km²;(3)喀斯特坡地裂隙发育，地下漏失严重，土壤量少且不易被侵蚀，除少数极端暴雨外，多数降雨不产流不产沙，因此建议将喀斯特坡地侵蚀性降雨量阈值定为50 mm,该阈值显著高于非喀斯特地区。     

朱溪流域土壤容重空间分异与地形和土地利用的关系

[目的]分析朱溪流域土壤容重与地形和土地利用之间的关系,为南方红壤侵蚀区水土保持提供相关理论依据。[方法]以福建省长汀县朱溪流域为基础,基于GIS和地统计分析原理,并结合经典统计学方法分析土壤容重的空间变异性。采用拟合度最好的球状模型拟合土壤容重的半变异函数,并采用普通Kriging空间插值法,对研究区土壤容重空间分布进行预测。在此基础上利用ArcGIS空间分析功能统计高程和坡度各分区内的土壤容重均值,并利用栅格叠加分析,分析不同土地利用下土壤容重分布情况。[结果](1)朱溪小流域土壤容重具有从东北向西南增大的趋势,容重低值区主要分布在东部和东北部,高值区主要分布在西南部和中部。(2)流域土壤容重具有随海拔和坡度增大而降低的趋势,坡位和坡向则对该地区土壤容重空间分布影响不明显。(3)居民点及工矿用地和交通用地土壤容重均值明显大于林地、草地等植被盖度较好的区域。[结论]地形和土地利用是影响朱溪小流域土壤容重的重要因子,而高程和坡度是主要地形影响因子;不同土地利用类型土壤容重差异显著,植被覆盖好的区域土壤容重显著低于其他土地类型,因此应加强植被保护,以改善土壤结构。     

喀斯特区地下水土流失机理研究

地下水土流失是水土流失过程中非常重要且常被忽视的部分,喀斯特地下水土流失机理涉及的领域很广,与地下岩—土—水—生物作用机理有着内在的关联性。研究表明,可溶性碳酸盐岩、湿热的气候、松散浅薄的土壤、脆弱的植被是导致喀斯特区地下水土流失的主要因素。喀斯特环境的二元结构是地下水土流失的实质,降雨是水土流失的主要外营力,土壤物理性质与碳酸盐岩构成的双层结构是造成地下水土流失的重要因素,植被是防治喀斯特区地下水土流失的关键。     

小流域植被覆盖与工程措施因子遥感监测研究

[目的]通过对长江委丹江治理工程重点项目区西河小流域植被覆盖与工程措施因子(CP)进行遥感监测研究,为丹江流域以及长江上游地区水土流失定量检测、土壤侵蚀综合防治和评价提供科学的决策依据。[方法]利用2010年丹江流域商南县西河小流域环境小卫星遥感数据,采用Erdas软件对遥感数据进行处理,得到影像中各类地物植被覆盖度。利用卜兆宏等水土流失定量遥感监测模型(QRSM模型)植被因子与植被覆盖度关系式算法,即用土壤流失量遥感监测植被因子算式开展计算和分析。[结果]西河小流域北部治理区和南部山区植被覆盖和工程措施因子值相当低;在河道两岸有局部区域出现了植被覆盖与工程措施因子高值区,主要是由于该区域居民房屋建筑和道路建设破坏了植被;中部人口集中的区域,治理程度较低,仅有较少区域出现植被覆盖集中连片高值区。[结论]影响水土流失众多客观自然因素中植被覆盖因子的影响最大,另一方面,人类过度开发利用土地资源引起陆地生态系统发生变化,因此研究水土流失应综合考虑地理、自然和经济发展,因地制宜,合理规划,确保经济持续稳定发展和生态安全。     

不同植被修复年限对喀斯特地区飞机草入侵生境土壤蓄水能力的影响

飞机草是我国西南地区的主要外来有害入侵杂草,植被替代修复技术是控制飞机草入侵的主要方式之一,目前对于不同植被修复年限下的土壤蓄水能力变化鲜有研究。以"空间代替时间"的方法,分析了不同植被修复年限的生境中土壤物理性质和蓄水能力的变化,探讨不同植被修复年限对广西喀斯特地区飞机草入侵生境土壤蓄水能力的影响。结果表明:在喀斯特地区飞机草入侵生境下土壤物理性质在植被修复过程中得到明显改善,主要表现为随植被修复年限的增加,土壤容重逐渐降低,土壤孔隙度逐渐升高,其中土壤非毛管孔隙度受植被修复年限的影响显著,而毛管孔隙度受植被修复年限的影响相对较小;土壤蓄水能力在植被修复过程中得到明显提高,土壤滞留蓄水量和饱和蓄水量随着植被修复年限的增加逐渐升高,修复10a后分别比未修复生境增加了174.9%和11.6%,而土壤吸持蓄水量受植被修复年限影响较小,在修复过程中无显著变化。因此,植被修复能够显著提高喀斯特地区飞机草入侵生境的土壤蓄水和涵养水源的能力,降低水土流失,促进入侵地的植被恢复,为外来植物入侵生态系统修复提供重要的技术理论依据。     

略阳县水土保持区划及防治布局

基于略阳县水土流失发展现状及趋势,根据水土保持区划原则及分区依据,将略阳县划分成4个水土流失防治分区。针对分区水土流失特点,提出防治措施布局：西北部山地轻度水蚀综合治理区以小流域为单元,结合粮食生产、特色生态产品生产、秦蜀古道生态文化旅游开发、县城周边景观建设,进行水土流失综合治理;东北部山地微度水蚀水源涵养区以涵养水源、保护土壤为目标,采取封山育林措施,保护和恢复森林植被,增强森林水源涵养能力,促进植被自然恢复;西南部山地轻度水蚀预防保护区结合美丽乡村建设、人居环境改善和农村特色产业发展,建设生态清洁小流域;东南部山地轻度水蚀生态修复区以加强矿产资源类生产建设项目监督管理及矿区生态修复为主,促进区域水土流失治理。     

毕节石桥小流域水土保持综合治理生态监测与效益评价

为及时准确地了解喀斯特生态环境的质量状况和变化原因,调控生态环境保护措施,避免其进一步恶化,选择毕节石漠化综合治理区——毕节石桥小流域进行4a的连续生态监测,分析实施水土保持措施的综合治理费用及其所带来的经济、生态和社会效益。监测结果表明:水土保持措施实施后,土壤肥力增加,土壤结构得到改良,林草植被覆盖度提高,局地小气候得到改善。土壤侵蚀深度减小,水土流失得到有效控制,生态系统功能发挥效应,经济效益为2 215.2万元,生态效益为3 452.53万元,社会效益显著。对毕节石桥小流域水土保持效益分析表明,在喀斯特地区实施综合治理取得了经济、生态和社会三方面效益的统一,实现了流域生态良性循环,水土保持治理综合效益非常显著,项目切实可行。     

基于分层抽样法的小流域土壤物理性质和有机质差异特征

运用分层抽样法在黄土高原丘陵区纸坊沟小流域选取29个典型采样点,系统研究了土壤类型、土地利用方式和植被类型对土壤表层(0-5cm)土壤容重、粘结力、总孔隙度和有机质含量的影响,得出以下结论:(1)土壤类型对土壤容重和总孔隙度的影响不显著(P=0.079,0.094),土地利用方式对土壤容重和总孔隙度没有显著影响(P=0.377,0.262),除果园下植被类型对土壤容重和总孔隙度影响不显著外(P=0.057,0.076),其他土地利用方式下植被类型对土壤容重和总孔隙度影响显著;(2)土壤类型对粘结力无显著差异(P=0.115),土地利用方式显著影响土壤粘结力(P=0.000),除林地和荒地下植被类型对粘结力无显著影响外(P=0.601,0.759),其它土地利用方式下的植被类型对粘结力均具有显著影响;(3)黄绵土与红胶土的土壤有机质含量无显著差异(P=0.976),土地利用方式和植被类型显著影响土壤有机质含量。     

退耕还林恢复年限对岩溶槽谷区石漠化土壤物理性质的影响

历史上严重的植被破坏导致西南岩溶槽谷区水土流失/漏失和石漠化加重,制约喀斯特地区经济和社会发展,而退耕还林等生态修复工程对于喀斯特地区植被恢复、生态环境改善具有重要意义。该研究在遥感解译结合野外调查及采样分析基础上,重点分析了岩溶槽谷退耕后7个恢复年限(0~5、5~10、10~15、15~20、20~25、25~30、45~50 a)土壤主要物理性质的演替规律,结果表明:1)退耕开始至15~20 a土壤尤其是表层土壤物理性质呈现恶化的趋势,土壤表层平均含水率和总孔隙度分别减少12.28%~14.75%和8.79%~11.14%,而表层平均容重和紧实度则分别增大10.06%~13.82%和54.09%~58.43%,土壤-植被系统出现旱生化发展趋势;2)退耕20~50 a表层土壤平均含水率和总孔隙度分别达到40.65%和60.38%,较退耕0~5a分别增加24.11%和9.06%,尤其是恢复45~50 a表层土壤平均容重和紧实度分别为0.93 g/cm3、7.57 kg/cm^2,土壤基本性质的变化表明了生态系统质量的显著提升;3)由于喀斯特地区土层薄且缺少过渡层,提出了喀斯特地区土壤"铁板烧效应",与植被在退耕15~20 a由灌草结构向乔灌草立体格局转变的时间转折点相符。该研究进一步阐明了喀斯特地区生态恢复对土壤系统演变的影响,并提出喀斯特地区尤其要注重对乔木树种的种植和抚育工作,对于指导喀斯特地区生态修复具有重要的理论意义和实践价值。     

桂西北喀斯特山地草地土壤养分季节变化规律及其对植被多样性的响应

基于对不同季节喀斯特山地草地植被多样性和土壤生境的调查数据,采用Pearson相关系数法和主成分分析法研究土壤养分季节动态及其对植被的响应。结果表明:喀斯特山地草地植被多样性指数、丰富度指数、优势度指数和均匀度指数基本表现为夏季和秋季高于春季和冬季。地下土壤养分与地上植被多样性各指数的季节变化趋势相一致,间接反映了喀斯特山地草地生态系统地上植被与地下养分之间的协同性关系,与地上植被多样性季节变化相比,地下土壤养分的季节性变化并没有表现出滞后性。Pearson相关性分析表明,土壤养分在一定程度上决定了植被丰富度、多样性指数和植被盖度,土壤全碳、全氮和有效养分起着主导性的影响作用,土壤养分等因子在夏季和秋季对植被多样性的影响(相关系数)高于冬季和春季。不同季节喀斯特山地草地土壤养分垂直方向均呈现出明显的"表聚性",土壤表层以下,土壤养分急剧降低,并且表层土壤养分显著高于下层(P0.05),局部有所波动,而不同季节土壤全磷含量在各土层间差异不显著(P0.05),由此可知,季节变化并没有改变其垂直分布规律。从变异系数来看,相同土层土壤有效养分变异系数高于土壤全量养分,表明土壤有效养分较土壤全量养分更为敏感。冗余分析的结果显示喀斯特山地草地植被丰富度指数、多样性指数、优势度指数和植被盖度之间均呈正相关,与土壤各养分之间均呈正相关,随着显著性影响因子(土壤养分各指标)的增加,丰富度指数、多样性指数、优势度指数和植被盖度均逐渐增加。研究结果较好地显示了地下土壤养分对地上植被多样性的响应模式,即二者的变化存在一定的同步性,可以看作相互作用和协同影响的有机整体。     

喀斯特浅层裂隙土壤垂向渗透性及影响因素

为探究喀斯特浅层裂隙所赋存土壤各土层渗透性特征及影响因素,测定了喀斯特典型的浅层裂隙中赋存土壤0—10,10—20,20—30,30—50,50—70,70—100 cm土层的饱和导水率、机械组成、容重、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、总孔隙度和有机碳含量等土壤属性。结果表明:(1)喀斯特浅层裂隙中各土壤属性均随着土层深度变化呈现出递增或递减的趋势,其中容重、黏粒含量、毛管孔隙度均随着土层深度而增长,饱和导水率、有机碳、非毛管孔隙度等土壤属性随土层深度的变化规律相反,呈递减趋势。(2)喀斯特浅层裂隙中土壤饱和导水率变异系数高于非喀斯特地区,且随土层深度变化呈波动增长趋势;其随土层深度变深而减小的趋势可用对数函数进行模拟(R^2=0.9462)。(3)通过Pearson相关性分析,裂隙中所赋存土壤的饱和导水率除了与机械组成中黏粒含量、粉粒含量为显著性相关(P<0.05),与砂粒含量相关性不显著以外(P>0.05),与其余各土壤属性均呈极显著性相关(P<0.01),且非毛管孔隙度相关性最高(P=0.898)。浅层裂隙土壤非毛管孔隙是影响其渗透性的主要因子,而裂隙中深层土壤拥有较多善于贮存植物所需水分的毛管孔隙。因此,对于土地资源匮乏的喀斯特地区,充分合理利用裂隙中深层土壤的水分成为今后研究的重点。研究结果可为喀斯特地区水分运移、石漠化治理及植被恢复提供科学依据。     

石漠化综合治理对喀斯特高原山地土壤生态系统的影响

为研究石漠化综合治理对喀斯特高原山地土壤生态系统的影响,以贵州省毕节鸭池示范区石桥小流域为例,结合石漠化综合治理工作的开展,对小流域内的土壤侵蚀状况、土壤理化性质和土壤呼吸强度等进行动态监测,探讨土壤生态系统的演变规律。结果表明:通过采取一系列的生物工程措施,小流域内土壤侵蚀得到控制,各种水土保持措施减沙效果明显,从而减少负熵的输出,使系统向"有序"状态发展;通过对不同等级石漠化土壤有机质及C/N比值的研究,得出土壤有机质与全氮含量呈显著相关性(P<0.01),随着石漠化综合治理的开展,土壤肥力结构得到优化;土壤呼吸强度在某种程度上也可以作为反映石漠化综合治理综合效应的间接指标,但这种相关性还有待进一步论证。通过以上研究旨在提高生态监测整体能力,为喀斯特石漠化综合治理提供决策支持。     

小流域水土流失动态变化分析与治理效果评估

随着3S技术的快速发展,国内外学者尝试应用地理信息技术监测和调查水土流失,并取得丰硕的成果。以绥中县大獐小流域为例,通过合理选择植被、土壤、降雨量等因子,采用RS、GIS技术和RUSLE模型分析其2019年、2021年水土流失动态变化特征,明确水土流失与植被覆盖、土地利用等因素的耦合关系,并科学评估大獐小流域水保措施实施效果。结果表明：大獐小流域土壤侵蚀以中度和轻度为主,两者占比达到85.94%;2021年相较于2019年水土流失面积减少70.10%,流域内水土流失得到有效遏制,生态系统呈良性循环,水土保持项目具有显著的综合效益。     

地形因子对喀斯特坡面水土流失影响的机理研究

[目的]通过对贵州喀斯特高原山地、盆地和峡谷3种典型地貌单元水土流失机理的研究,揭示坡度、坡长、坡形、坡位、坡向和微地形等地形因子对区域水土流失的影响,为综合防治喀斯特地区水土流失提供理论依据。[方法]基于标准径流场监测和侵蚀基线法对3种地貌单元进行多年水土流失监测,运用Excel和SPSS统计软件对数据进行分析。[结果]坡度是最直接影响坡面水土流失的态势因子,土壤侵蚀量是随坡度增加而增大,25°为临界坡度;喀斯特坡面的坡长对水土流失的影响并不明显;坡形通过坡位和坡向来影响水土流失,坡位对水土流失的影响规律表现为:坡面下部坡面中部坡面上部,向阳坡的土壤侵蚀大于背阴坡;微地形对水土流失的影响非常明显,凸出地段常被侵蚀,凹陷带常形成堆积。[结论]影响喀斯特地区水土流失的机理是多种因素联合作用,地形因子相互影响共同控制着喀斯特坡面水土流失的发生与变化趋势。     

喀斯特地区不同降雨和植被覆盖的坡面产流产沙特征

[目的]分析不同降雨类型下的径流和产沙量特征,及其在不同植被覆盖类型和植被覆盖度下的响应,为喀斯特地区黄壤坡面在不同降雨和植被覆盖条件下的产流和产沙量动态特征研究提供理论基础。[方法]以贵州省黔南州龙里县羊鸡冲小流域2014—2018年径流小区实测数据为基础,基于均值分类的方法,将研究区降雨类型划分为4类,对各指标进行相关性分析、回归模型模拟以及指数函数分析。[结果]不同降雨对研究区产流产沙的影响程度不同,不同植被覆盖类型下降雨特征对产流产沙的影响存在明显的差异。总体上A型降雨(极强雨强,极大降雨量、中等降雨历时的低频次降雨事件)更容易造成侵蚀性危害,该条件下坡面产流和产沙量之间显著相关,并且经果林表现出极好的水土保持效果;B型降雨(强雨强,中等降雨量、短降雨历时的高频次降雨事件)为该地区主要降雨类型;在4种降雨条件下,混交林的水土保持效果优于其他植被覆盖类型。产沙量与雨强、径流深正相关,和植被覆盖度负相关,对产沙量的影响为:径流深平均雨强植被覆盖度。当植被覆盖度到达80%左右,其削减径流以及减沙的效果处于稳定的状态。[结论]在降雨一定的前提下,植被是影响坡面产沙量的关键因子。对于喀斯特地区黄壤坡面而言,增加地表覆盖度是减少产沙量的基础,也是防治水土流失的一项重要举措。     

植被恢复对侵蚀坡地表层土壤性质的影响

为了评价表层土壤有机碳和养分对放牧和不同植被类型互作的反应,选择四川省西昌市西溪乡牛郎村马家松坡放牧丘陵坡地,分别在坡顶、上、中、下部各层采集有乔木(桉树)、灌木(米油枝)、草本3种类型植被覆盖以及无植被覆盖的0—5 cm表层土壤,测定分析了土壤容重、土壤有机碳、速效氮含量。结果表明,植被对改善表层土壤有机碳和速效氮含量的作用大小顺序为:米油枝>草本植物>桉树。米油枝、草本植物能显著提高土壤有机碳和速效氮含量,桉树改善表层土壤有机碳和速效氮含量的作用则比较小。不同坡位对土壤有机碳、速效氮含量无显著影响。不同植被类型下表层土壤容重变化为:米油枝下土壤<桉树下土壤<草地<裸地。米油枝能显著降低表层土壤容重,而在不同坡位间无显著差异。不同植被类型下表层土壤对放牧的反应不同。放牧显著降低了桉树林下表层土壤有机碳和速效氮的含量,对米油枝和草本植物覆被下表层土壤性质的影响不显著。     

新疆典型小流域土壤水稳性团聚体分布特征研究

新疆是全国水土流失面积大区.以新疆典型小流域-阜康市三工河流域为例,对区域土壤水稳性团聚体分布特征及其影响因素做了初步研究,旨在为小流域土壤侵蚀治理提供重要参考依据.通过对流域内典型梁峁坡地、不同坡度坡地及不同植被覆盖地0-20 cm和20-50 cm剖面层土壤进行采样分析.结果表明,该流域土壤水稳性团聚体含量分布存在以下特征:土壤同-剖面自上而下呈递减趋势;同一坡面随坡位自上而下呈增加趋势;不同坡度则随坡度的增加而减少;不同植被覆盖度土壤水稳性团聚体含量呈现:农用坡耕地<林地<草地<草灌地.     

喀斯特地区小流域地下水土流失观测研究

以2009年9月—2010年8月为一个水文年,以小流域为水土流失研究尺度,通过对王家寨喀斯特小流域地下河出口断面的连续定位监测,获取每次降雨中地下河水流流量及含沙量。结果表明,只有当降雨量达到一定值后,地下河涨水、产沙才与降雨有着显著响应。根据含沙量计算出此水文年小流域随地下河流失的土壤为519.29 kg,初步估算地下土壤侵蚀模数为0.42 t/(km2.a),仅占地表、地下土壤流失总量的0.81%。喀斯特地区地下土壤流失量占流域总土壤流失量的比例,需在更多地貌类型区长期监测数据的基础上来确定。     

贵州省喀斯特地区典型小流域水土流失面源污染研究

为研究贵州省喀斯特地区典型小流域坡面水土流失面源污染及其影响因素,选取位于贵州省龙里县的羊鸡冲小流域为研究对象,探讨降雨、径流及人为因素对水土流失面源污染的影响。此外,针对该小流域主要面源污染的影响因素提出了水土流失面源污染的主要防控措施。