喀斯特峡谷区石漠化演变中群落多样性的响应

以喀斯特峡谷区石漠化生态系统中植物群落为研究对象,野外定点监测群落的基本特征,实验室分析石漠化不同演变阶段植物群落的多样性指数;运用空间代替时间方法,探讨了石漠化演变过程中植物群落多样性的响应,旨在为典型喀斯特地区的生态系统恢复重建提供参考。结果表明:(1)示范区内植物群落以人工植被为主;(2)在潜在和轻度石漠化阶段,重要值较高的植物群落有皇竹草(Pennisetum sinese Roxb)、荩草[Arthraxon hispidus(Thunb.)Makino]等,在中度和强度石漠化阶段,重要值占据绝对优势的有花椒(Zanthoxylum bungeanum Maxim.)、砂仁(Amomum villosum Lour.)、仙人掌[Opuntia stricta(Haw.)Haw.var.dillenii(Ker-Gawl.)Benson]等植物;(3)伴随着石漠化的演变,Simpson指数表现为逐渐下降的规律,Shannon-Winner多样性指数表现出先增大后减小的规律,Pielou均匀度指数呈现出逐渐上升的规律,Margalef丰富度指数呈现出先扬后抑的规律。     

贵州高原喀斯特石漠化监测预警系统设计

根据喀斯特生态环境系统的演变过程及其引起石漠化灾害的成因,通过监测预警评价因子,确立了喀斯特石漠化监测预警评价指标体系。该系统依据空间信息和属性信息,在石漠化发展趋势的基础上设计了喀斯特石漠化监测预警系统,利用GIS技术与数学模型,在计算机语言环境下进行了编译,可对生态系统和各种资源环境问题及时地进行监测预警分析,研究结果可为生态系统的良性循环提供辅助决策支持。     

喀斯特山区土地利用演变与石漠化分布格局

喀斯特山区石漠化是制约区域社会、经济、生态发展的重要因素之一,人类活动是石漠化形成的主要因素,而土地利用是人类活动的基本载体,探究不同用地类型石漠化响应情况,对喀斯特山区石漠化治理及可持续化发展具有重要意义。基于三期土地利用和石漠化数据,辅以GIS空间分析技术和转移矩阵模型,对黔西南州2000年、2010年、2020年土地利用格局及石漠化景观的时空演变进行综合分析。结果显示:研究期间,黔西南州主要土地利用变化类型是草地转有林地和耕地,耕地转有林地和草地,灌木林地转草地和耕地,依次占全州国土面积的8.79%,5.82%,4.91%,4.08%,4.75%,3.85%。2000—2010年草地、灌木林地、耕地和有林地石漠化等级明显改善,改善面积依次为2 703.7 km²,1 347.8 km²,2 219.1 km²,2 532.8 km²; 2010—2020年草地、灌木林、耕地、有林地、裸地石漠化改善面积分别为557.14 km²,318.78 km²,819.35 km²,665.60 km²,244.48 km²。过去20年间,黔西南州石漠化状况持续恢复改善,但局部区域仍存在不稳定的恶化风险,此部分地区应作为黔西南州后期石漠化土地治理工作中的重点。对黔西南州长时间序列的石漠化演变情况进行研究,分析其在不同土地利用情况下的变化,可对研究区生态恢复以及土地利用规划提供决策依据。     

喀斯特石漠化山区苔藓植物水分吸收特征

[目的]探究贵阳市花溪区石漠化地区5种优势种黑扭口藓(Barbula nigrescens)、美灰藓(Eurohypnum leptothallum)、卷叶湿地藓(Hyophila involuta)、小牛舌藓全缘亚种(Anomondon minor subsp.integerrimus)、北方紫萼藓(Grimmia decipiens)的水分吸收特征,为喀斯特石漠化地区利用苔藓植物开展水土保持工作提供理论支撑。[方法]采集样品120份,运用经典形态分类法进行鉴定;测定其生物量、饱和吸水率、吸水量、最大吸水速率(Vmax)、吸水速率常数(Km)和叶片展开时间。[结果](1)5种苔藓植物间的生物量、吸水量和饱和吸水率差异较大,最大吸水速率差异小;生物量为10.36~114.51g/m2;饱和吸水率为675.43 6%~1 125.41%;吸水量为98.21~766.13g/m2;Vmax为35.59~51.28g/(g·min);Km为69.97~101.99g;叶片展开时间为35.9~86.1s。(2)生物量和吸水量呈正极显著相关;吸水量和盖度、Vmax和Km呈正相关;Km和叶片展开时间呈负相关。[结论]在喀斯特石漠化地区干旱缺水的环境条件下,苔藓以独特的水分吸收和利用方式适应这种恶劣的环境。石生苔藓为适应该地区的先锋植物。     

贵州喀斯特环境特征与石漠化的形成

阐述了贵州喀斯特地区分布,石漠化现状、发展趋势及危害,从地质地貌、水文气候、植被覆盖以及土壤和土地利用等方面详细描述了贵州喀斯特自然环境特征,另外又从人口、社会经济和民族文化等方面描述了社会环境特征。在此基础上分析了它们在贵州喀斯特石漠化形成中的作用。得出结论:贵州喀斯特自然环境从各自侧面奠定了喀斯特石漠化形成的基础,在其上叠加了不合理的人类活动则加速了喀斯特石漠化的形成。最后又探讨了石漠化防治的主要对策。     

基于MODIS和Landsat的青藏高原两代GIMMS NDVI性能评价

由于AVHRR NDVI数据集本质上具有动态变化的特点,使得数据重叠时段(1981-2006年)的第1代GIMMS NDVIg(简称NDVIg)数据集与第3代GIMMS NDVI3g(简称NDVI3g)数据集也不完全相同。如何理解、对待这些差异,是综合利用两代数据集的研究成果、科学客观地评估地表植被历史变化状况、预测未来变化趋势、指导生态保护与建设工作的前提和基础。该文利用MODIS NDVI和Landsat数据,评估了青藏高原两代GIMMS数据集的性能,并对比分析了区域尺度和像元尺度两代数据集在监测植被长期动态变化方面的异同。结果表明,NDVI3g捕获植被物候变化的能力与NDVIg相当,但NDVI数值明显大于NDVIg,甚至大于MODIS NDVI;与NDVI3g相比,在NDVI分布格局和动态变化方面,NDVIg与MODIS NDVI和Landsat更为相似;尽管两代GIMMS数据集1982-2006年生长季NDVI变化趋势类似,但GIMMS NDVIg倾向于检测到更多的显著变化区域;夏季和秋季的结果与生长季类似,但春季GIMMS NDVI3g则检测到了更大范围的NDVI显著增加,与NDVIg结果的差异主要集中在青藏高原腹地。NDVI数据集是众多生态模型的基础数据,NDVI数据集之间的差异可能会导致模拟结果出现偏差。在使用NDVI数据之前,对NDVI数据的适用性进行评估,是获取更符合当地实际情况、更为客观真实结果的前提。     

基于NDVI的喀斯特地区植被对气候变化的响应研究——以贵州省六盘水市为例

利用1999—2010年SPOT-VGT NDVI数据,采用基于像元的相关分析方法,分析了贵州省典型喀斯特区域植被对气候变化的响应。结果表明,1999—2010年研究区气候变化呈冷干趋势,植被NDVI呈恢复趋势;从区域尺度分析,研究区植被NDVI与气候要素间呈不显著相关关系;从像元尺度分析,植被NDVI与年均气温和降水量均具有较强的负相关性,且年均气温的影响力大于年降水量;由于植被NDVI与气候要素存在负相关,所以气候冷干的变化趋势有利于区域整体植被NDVI的恢复;植被NDVI与气候要素的相关性在空间上存在较强的地域性,进一步证明了植被NDVI对气候变化的响应受到地形的强烈影响。     

近10a广西喀斯特地区石漠化景观格局分析

广西壮族自治区是中国亚热带喀斯特典型地区,石漠化情况严重。以SPOT-VEGETATION影像为主要数据源,运用MVC方法和像元二分模型,结合地质、地貌和土地利用现状图,反演了1998,2003,2007年广西喀斯特地区的石漠化分布,在FRAGSTATS平台下,选取香农多样性指数(SHDI)、蔓延度指数(CONTAG)等景观格局指标,运用景观空间分析方法对广西喀斯特石漠化近10a空间格局演化特征进行了分析。研究结果表明,区域石漠化景观水平整体异质性低,内部混合度大。石漠化治理效果明显,各类石漠化面积共减小177 283hm2,其中轻度石漠化变化最大,是治理的首要和重要目标。     

喀斯特石漠化小流域土壤渗滤水化学特征及影响因素研究

对贵州省清镇王家寨喀斯特小流域9个样地的土壤渗滤水进行了系统监测。结果表明,随着石漠化退化程度的加剧,黑色石灰土地区土壤渗滤水中的HCO3-,Ca2＋,方解石饱和指数（SIC）和黄壤地区土壤渗滤水中的Mg2＋离子浓度均呈升高趋势。初步认为,植被和土壤的双重退化是控制石漠化发育过程中渗滤水化学组成的主要原因,当植被系统的退化先于土壤系统时,水—土反应强度的影响更大,渗滤水化学组成表现为HCO3-和Ca2＋含量随石漠化的发育而减少;当土壤系统的退化先于植被系统时,水—土反应时间的影响更大,渗滤水的化学组成则表现为HCO3-和Ca2＋含量随石漠化的发育而增加。     

基于地块级时序遥感的喀斯特石漠化地区撂荒地时空演变

撂荒地在全球呈扩散趋势,传统的调查方法已无法满足及时、精确掌握撂荒情况的需求。针对喀斯特石漠化耕地的撂荒因光学影像的不足和严重的混合像元不易精确识别和提取,以贵州省息烽县为例,运用高精度影像精确识别提取耕地地块,再叠加通过MVC方法计算Landsat数据得到的2003-2018年时序NDVI数据,得到撂荒和复垦时空分布。结果表明:(1)地块和时序NDVI组合能够精准地识别提取撂荒地,该方法对于光学数据缺乏的和耕地破碎的多云雨山区有很好的适用效果;(2)2003-2018年息烽县撂荒地呈随机散点状分布,主要分布在有岩石裸露潜在、轻度、中度石漠化地区,2008年撂荒面积最大2 545.6 hm^2,撂荒率最高7.7%;有7块耕地持续撂荒时间最长12年,有8块地累计撂荒最多15年。(3)2003-2018年息烽县复垦率与撂荒率波动趋势基本一致,复垦率的响应延后1年,较高的石漠化等级负面影响复垦行为。研究结果为喀斯特多云雨山区撂荒地的精准识别提取提供高效、可行的思路和方法,为撂荒地的驱动因子分析、趋势监测和风险评价、效应评估及政策设计提供精确的基础数据。     

贵州省喀斯特石漠化历史演变过程研究及其意义

针对贵州省喀斯特石漠化历史演变过程研究不足的现状,从人口数量、粮食需求、坡耕地开垦、石漠化发生发展的角度,并结合石漠化发生的地质背景等因素,对其历史时期人地关系、人地矛盾和喀斯特石漠化历史演变过程进行了研究.结果表明,贵州省石漠化发生发展经历了一个长期的、渐进、从量变到质变的过程,人口数量增长是这一过程的关键控制因素;其实质是人口与土地资源之间承载能力的不协调.同时,其演变同生产方式的转变和生产关系的变化是密切联系的;而国家对该区的宏观战略定位也间接影响了贵州省的生态环境质量.严控人口数量和提高人口素质、提高农业生产力、调整产业布局和政策是解决石漠化问题的基本途径,而建立和实行区域间的生态补偿制度对该问题的解决大有裨益.     

关于石漠化科学内涵的探讨

石漠化是近年来倍受关注的生态地质环境问题.介绍了石漠化概念提出的环境背景,通过对当前主要的石漠化概念比较和分析,结合对概念界定的哲学依据的剖析,从更全面更合理的角度探讨了石漠化的科学内涵.石漠化是在热带亚热带暖温带湿润半湿润气候条件的喀斯特环境背景下,由于人类活动和自然因素,导致地表植被遭受破坏,土壤严重侵蚀,基岩裸露或砾石堆积,土地生产力严重下降,地表出现类似荒漠景观的土地退化过程和现象.石漠化是人类活动和喀斯特脆弱生态环境相互影响的过程及其现象,它的本质是土地生产力退化,诊断标志是各种石漠化景观.     

基于SWAT模型的喀斯特流域产流特征对

为探讨适合于西南喀斯特地区石漠化治理的有效生物措施,以典型喀斯特流域——打邦河为研究区,以SWAT模型模拟为基本研究手段,以打邦河流域黄果树水文站、高车水文站连续多年实测水文数据作为基础率定资料,设置6种石漠化治理措施情景,分别模拟各治理措施的产流特征,从产流特征探讨不同措施的生态效益。结果表明：（1）率定期（2008—2013年）黄果树水文站R²=0.86,NSE=0.77,高车水文站R²=0.76,NSE=0.63;验证期（2014—2018年）黄果树水文站R²=0.79,NSE=0.57,高车水文站R²=0.75,NSE=0.54,均符合模型的评价标准,表明SWAT模型在打邦河流域具有较好的适用性;（2）坡度15°以上有林地、经济林和牧草地较坡耕地蓄水截流效果较好。坡度15°~25°,以及25°以上,蓄水截流效果均表现为经济林>牧草地>有林地;（3）经济林+牧草地措施一方面可以有效缓解打邦河流域工程性缺水的问题,另一方面基于潜在的经济效益,优化调整当地坡耕地种植结构,可实现区域农业可持续发展。结果可为西南喀斯特地区石漠化治理、生态恢复和乡村振兴提供理论参考,对促进喀斯特流域社会经济可持续发展具有一定的参考意义。     

喀斯特区土壤侵蚀与石漠化协同演变及交互关系

为探究喀斯特地区土壤侵蚀、石漠化协同演变规律、驱动因子及主要驱动因子下二者交互关系。采用优化后的RUSLE模型估算贵州省喀斯特地区2005—2015年土壤侵蚀,并利用贵州省全国石漠化普查数据库计算同期石漠化状况,运用地理探测器探究驱动因子以及主要驱动因子下二者交互关系。结果表明：2005—2015年贵州省喀斯特地区土壤侵蚀与石漠化均以中度及以下为主,其中土壤侵蚀中度及以下占比58%以上,而中度及以下石漠化占比达80%以上;时间上二者存在发生时间的异同性,但研究期间,二者均不同程度地趋于好转;中度及以下石漠化中土壤侵蚀发生率较大,中度以上中占比极少,其中无石漠化中土壤侵蚀发生率达70%以上;土壤侵蚀驱动因子解释力大小依次为土地利用>坡度>年降雨量>海拔>岩石裸露率>植被盖度>岩性>土层厚度,石漠化驱动因子解释力大小依次为岩石裸露率>土层厚度>年降雨量>海拔>岩性>土地利用>植被盖度>坡度。因子组合(交互)对土壤流失及石漠化的解释力均较单因子有所增强,其中土壤侵蚀的主导因子为土地利用,石漠化的主导因子为岩石...     

四川省石漠化敏感性评价及其空间分布特征

基于石漠化敏感性评价机理,运用GIS技术分别分析了岩溶地貌、坡度、植被覆盖、土壤类型对石漠化敏感性的影响及其空间分布特征。基于此,进行研究区石漠化敏感性的综合评价。结果表明:（1）研究区石漠化中度敏感性区域面积最大,占研究区面积的32.39%,其次为轻度敏感性区域（占26.75%）,高度敏感和极敏感性区域也有较大面积的分布,其比例分别为17.50%和21.51%;（2）石漠化敏感性空间分布具有明显的地域差异,金沙江下游、大渡河中游、四川盆地南部周缘和川东平行岭谷是石漠化高度敏感和极敏感集中分布的地区,川西南山地区域内长江上游重要支流木里河、水洛河、雅砻江两岸、盐源盆地以及四川盆地大部分岩溶地区基本以轻度、中度敏感为主;（3）研究区石漠化现状与石漠化敏感性分布基本一致,数量特征表明这二者具有很好的对应关系,但在局部地区强度特征却表现出一定的差异。     

石漠化区桑树地埂的土壤水分特征研究

石漠化区生态环境脆弱,坡耕地生物埂作为一种独特的农林复合措施,其对石漠化区坡耕地土壤水分分布和有效利用的影响作用明显。本文选取该区4种不同管理方式的桑树埂为研究对象,采用野外调查、理化分析及相关分析法,研究了坡耕地桑树地埂土壤水分垂直分布特征。结果表明:(1)不同生物埂土壤容重及孔隙状况均以天然林地和桑埂农地较好,桑埂撂荒地和桑埂自然生草地较低,有机质含量也以天然林地最大,桑埂农地次之(41.231g/kg),说明桑埂农地埂坎较其它生物埂蓄水能力强;(2)土壤水分入渗特性以自然生草埂最好,而桑埂清草地、桑埂撂荒地、桑埂农地均存在影响土壤水分入渗的限制土层,其土层分别位于20—30,10—20,30—40cm;(3)土壤持水性能以桑埂自然生草地最差,其中土壤通透库容以桑埂农地最大(1 088.2t/hm2),桑埂自然生草地最小(594.04t/hm2),而有效水库容也以桑埂自然生草地最小(331.68t/hm2),说明其易冲刷侵蚀且抗旱能力弱;(4)土壤容重、孔隙度、粘粒(0.002mm)含量及有机质含量是影响土壤水分特性的主要因素,其与土壤饱和含水量、田间持水量、总库容和最大有效库容呈显著或极显著的相关关系。研究结果可为石漠化区土壤水分合理利用与季节性干旱调控及土壤保持提供科学依据。     

降雨因子对喀斯特石漠化发生发展的影响研究

石漠化的形成有其深刻的自然背景与社会背景,研究石漠化发生发展的驱动机制是喀斯特脆弱生态系统恢复与重建的必要条件。为了定量研究气候要素对石漠化发生发展的影响,综合选取地理要素、气候要素、人口要素、社会经济要素、人地关系要素中对石漠化具有驱动作用的因子。用这些驱动因子与石漠化指数进行相关性分析,并选取显著相关的部分驱动因子进行偏最小二乘回归分析。利用变量投影重要性指标（VIP）来定量衡量各驱动因子对石漠化影响的重要性,从而定位气候要素对石漠化发生发展影响的作用。分析认为石漠化的发生发展主要是由自然地理因子决定的,自然气候要素特别是暴雨为石漠化的发生发展提供了直接的驱动力,并随着雨量级的增加其对石漠化的驱动作用越强。