宁夏中部干旱带压砂地耕作方式的生态功能

压砂地利用方式在宁夏已有近百年的历史,近几年在政府有效地组织和引导下得到了迅猛发展.压砂地利用方式经济效益显著,然而传统的利用方式随着利用年限的延伸会使砂地老化甚至逐渐失去压砂地的生态功能,对农田生态系统产生不利影响.通过深入分析砂田对农田蓄水能力的影响,砂田减少土壤蒸发量的作用,砂田的增温和减尘效果,砂田的抑盐作用,砂田对生态恢复的影响等生态功能及不同利用年限砂田水分,养分变化规律.提出了必须重视砂田生态系统的养分管理,创造条件改善砂田生态系统的水分循环,注重砂田微生态系统环境的改善,加快砂田传统耕作方式的现代化改造等加强砂田生态系统管理的措施及建议.     

宁夏中部干旱带天然草地土壤颗粒空间分布特征

以宁夏中部干旱带(清水河以东)区域天然草地为对象,采用经典统计学和地质统计学相结合的方法,对研究区内37个采样点不同土层(0～10、10～30 cm)的74个土壤样品的空间变异和分布规律进行研究,结果表明:研究区土壤砂粒含量随土层深度的增加而减少,变异性增大;各土层土壤颗粒多数具有强烈的空间相关性,主要是由结构性因素决...     

宁夏中部干旱带农业景观格局变化研究

选择宁夏中部干旱带为研究区域,基于RS和GIS技术,运用人机交互目视解译方法对1987年、1996年、2005年和2011年的遥感影像进行解译分类,获得宁夏中部干旱带1987—2011年的农业景观解译分类专题图,采用Fragstats软件栅格版进行研究区农业景观格局指数的计算,在此基础上分析了研究区农业景观格局的变化特征。结果表明:研究区各类农业景观变化较明显,1987—1996年间,各景观类型斑块数增加,平均斑块面积减小,斑块密度变大,破碎化明显,而在2005年之后,朝着改善的方向发展。景观聚集度整体持续下降,表明景观中各种类型的斑块在空间的分布出现了均衡化,多样性和均匀性指数整体平稳增加,反映出研究区不同类型的农业景观的分配相对均匀,景观的异质性增加。     

宁夏中部干旱带土地利用变化及驱动力分析

利用1978年MSS、1987年、1996年及2007年TM遥感影像,借助遥感和GIS技术及相关分析、主成分分析方法,对宁夏中部干旱带1978-2007年土地利用变化及驱动力进行了分析。结果表明：1978-2007年耕地、城镇用地面积快速增加,沙地面积减少了281 682hm2。草地以年均0.17%的速率不断增加,林地面积减少了近3万hm2。土地利用系统无序化程度增加,土地利用利用结构复杂性和多样性增大。人口、经济、产业结构、农业生产、投入、富裕程度、政策和自然因素是驱动研究区土地利用变化的主要因素,其中,人口作为社会经济活动的主体,对土地利用变化起着推动作用。     

基于GIS的宁夏中部干旱带土地利用生态安全动态评价

土地利用生态安全评价是区域可持续发展关注的重要内容之一。以宁夏中部干旱带为例,针对研究区实际生态问题,基于RS和GIS技术,构建"隐患—状态—免疫"生态安全评价指标体系,采用熵权法与综合指数模型,实现了30m×30m栅格水平可视化的土地利用生态安全综合评价。结果表明:2004—2014年,研究区土地利用变化和区域政策的实施结果一致。草地、林地面积急剧扩大,旱地和未利用地面积持续下降,建设用地和水域面积变化不大,水浇地面积呈缓慢增加趋势。结合已有研究成果与研究区实际,采用聚类法,将研究区土地利用安全分为5个等级:生态安全区(Ⅰ)、生态较安全区(Ⅱ)、生态临界安全区(Ⅲ)、生态不安全区(Ⅳ)和生态极不安全区(Ⅴ)。研究区土地利用生态安全指数从2004年的-0.12上升为2014年的0.03,整体状态呈变好趋势,但ESI指数仍小于0.1,处于临界安全状态。具体表现为:Ⅰ级乡镇从4个增加为5个、Ⅱ级区从10个增至11个、Ⅲ级乡镇从13个减少为12个、Ⅳ级乡镇从5个减少为4个、Ⅴ级乡镇从8个减少为7个,针对评价结果分析其动态演变机制。通过对宁夏中部干旱带土地利用生态安全动态评价,以期为宁夏境内生态移民区选址和生态环境保护提供数据支撑。     

宁夏中部干旱带旱作节水农业发展思路的探索

通过对宁夏中部干旱带自然资源状况和农业发展现状的分析,提出了宁夏中部干旱带农业发展的新思路：一是发展设施农业;二是发展旱作高效节水农业,包括：压砂、地膜覆盖、设施节灌、集雨补灌和保护性耕作等六大技术。对于从根本上突破干旱制约,转变农业增长方式,构建起农民抗旱增收长效机制,实现区域协调发展具有非常重要的现实意义。     

基于矢量属性的宁夏中部干旱带土地利用变化信息挖掘

[目的]增加对土地利用变化矢量属性的认知,进一步挖掘潜藏于土地利用变化中的特征和规律,丰富土地利用变化研究方法,为区域土地资源调控提供参考依据。[方法]基于土地转移流视角,提出土地转移率和土地转移链概念,采用Landsat MSS/TM/ETM遥感影像数据,对宁夏中部干旱带同心县的土地变化过程进行研究。[结果]1978—2015年同心县耕地和草地比例增大,未利用地减少。区县尺度上土地转移率渐次降低;类型尺度上,耕地转移率先升后降,草地转移率先降后升,未利用地转移率呈"降—升—降"特征。1978—1987年的土地转移流以草地转未利用地为主,1987—1996年则呈现多元特征,1996年表现为退耕还林还草和对未利用地的改造利用。1978—2015年土地利用转移围绕着耕地的流失与保护进行,土地转移单向链以31型(草地转耕地)和61型(未利用地转耕地)为主,往复链以Ⅱa型为主,主要是161型(耕地—未利用地—耕地)和131型(耕地—草地—耕地)。[结论]同心县土地利用变化存在较大份额的"往复链"。在土地资源开发与管理中要重视往复链所揭示的内涵并采取针对性措施。     

基于“省公顷”生态足迹的宁夏中部干旱带承载力研究

人口承载力是区域可持续发展的重要因素。选取宁夏中部干旱带盐池县、红寺堡区、同心县、海原县为研究区,运用“省公顷”生态足迹模型测算研究区各县（区）的人口承载力,即在生态承载标准下研究区所能容纳的人口数量。研究表明:盐池县处于生态盈余状态,有4.1万生态人口承载空间。红寺堡区、同心县、海原县均处于不同程度的生态超载状态。其中海原县生态超载最严重,超载人口达5.1万人,同心县次之,超载人口3.84万人,红寺堡区的生态超载最小,超载人口仅2.12万。从生态人口承载力来看,在该区域人口数量保持不变的情况下,影响研究区域生态人口承载力的因素主要为人均的消费水平和耕地的生产能力,在当前的科学技术水平下,耕地的生产能力主要受水资源的限制。因此,在水资源有限的条件下,要缓解该区域的生态压力,只能从改进生产技术,减少区域人口数量方面进行。     

宁夏中部压砂区表层土壤离子分布及盐分类型预测

为探明宁夏环香山压砂区盐碱地表层土壤离子分布主要影响因素及盐分类型,研究选取覆盖状况、地面倾角和海拔3个因素,对0～20 cm表层土壤离子分布、盐分存在形式及钠吸附比(SAR)进行研究。结果表明:(1)覆盖状况对土壤表层离子含量有显著影响,地面倾角对HCO_3~-影响显著,海拔对Mg~(2+)有显著影响,裸地Ca~(2+)、Mg~(2+)、K~+、Na~+、Cl~-和SO_4~(2-)含量依次比压砂地高0%～284.21%、100%～130.53%、33.33%～48.94%、18.01%～182.26%、111.94%～468.72%和102.74%～118.82%,而CO_3~(2-)、HCO_3~-含量压砂覆盖比裸地分别高77.08%～400%和24.52%～48.09%;(2)阳离子之间除K~+与Ca~(2+)、Mg~(2+)具有显著正相关外其余都极显著正相关,阴离子Cl~-和SO_4~(2-),CO_3~(2-)和HCO_3~-呈极显著正相关,其余都呈负相关或不显著正相关,阳离子与Cl~-均呈极显著正相关,与SO_4~(2-)除K~+外其余均呈极显著正相关,阳离子与CO_3~(2-)和HCO_3~-呈负相关或不显著正相关;(3)该区域表层土壤盐分主要以NaCl、KCl、CaCl_2、MgCl_2、Ca SO_4、MgSO_4和Na_2SO_4的形式存在,按照摩尔量计,盐分含量排序为:Na~+盐Mg~(2+)盐Ca~(2+)盐K~+盐;(4)覆盖状况对土壤表层SAR影响显著,地面倾角随海拔变化对土壤SAR没有显著影响,压砂地SAR为3.99(mol/kg)~(0.5),裸地为10.73(mol/kg)~(0.5)。宁夏环香山压砂区0～20 cm埋深土壤离子分布主要受到覆盖状况和地面倾角的影响,除K~+外,其他离子受海拔的影响不明显,盐分主要是Na~+盐,其次是Mg~(2+)盐,K~+盐含量最少。     

浑善达克沙地人工植被覆盖下土壤蒸发的模拟研究

应用自制的微型蒸渗仪(Micro-Lysimeter)测定了2005年浑善达克沙地人工牧草区的日棵间土壤蒸发量。对影响土壤蒸发的主要因子进行了回归分析,并比较了以6因子[日平均气温(T)、净辐射(Rn)、相对湿度(RH)、2m处风速(U2)、0~30cm土壤含水率(θ)及叶面积指数(LAI)]和4因子[日平均气温(T)、净辐射(Rn)、0~30cm土壤含水率(θ)及叶面积指数(LAI)]为输入样本,以日棵间土壤蒸发量为输出样本的BP网络模拟预报模型。研究表明,BP网络可以用于日棵间土壤蒸发量的预报,6因子法和4因子法均简便可行,能满足生产的需要。相比之下,6因子法的精度更高。此研究是对传统棵间土壤蒸发量计算的补充。     

砂土混合覆盖下的土壤水分蒸发特性及其因子分析

为明确不同砂土混合物覆盖对土壤蒸发过程的影响,基于土壤蒸发分阶段理论及微型蒸渗仪田间试验,深入探析了6种砂土混合覆盖模式(1.0,0.8,0.6,0.4,0.2,0,分别为M1～M6)下的土壤蒸发动态变化及其作用机制。结果表明：土壤蒸发分阶段理论能够真实刻画砂土混合覆盖下的土壤水分蒸发状况,其累计蒸发量可用砂土混合比与蒸发时间进行定量表征。当砂土混合比≥0.8时,土壤蒸发过程仅存在2个明显阶段,抑蒸效果显著;当砂土混合比<0.5时,M3～M6处理的土壤蒸发稳定高峰期明显,且集中于前2.53～2.66天,水分主要散失历时则分别较M1增加6.49,6.49,6.49,7.09天;而当砂土混合比介于0.5～0.8时,覆盖层易诱发且能够更早地形成结构致密的覆盖干层,整体保墒效果反而凸显。受土壤蒸发阶段特性及覆盖模式的影响,蒸发第1阶段主要受下垫面净辐射通量供应的限制;而在蒸发第2,3阶段,砂层结构的作用凸显,土壤水力特性调控效应逐渐占优。总之,砂层结构恶化将加快土壤失水过程,增加农田水分的无效损失,当砂土混合比<0.5时,其抑蒸保墒功效将逐渐丧失,这对西北旱区砂田退化机理的揭示及压...     

干旱半干旱区地表覆盖对土壤风蚀的影响

为了探究地表覆盖对干旱半干旱地区土壤侵蚀及表层特性的影响,探寻农业发展的新机遇,使用Meta分析的方法,通过搜集国内外干旱半干旱地区土壤覆盖已发表的研究数据,分析了3种地表覆盖方式：覆盖植物、秸秆覆盖和高留茬对土壤风蚀模数及表层干容重、含水量和有机碳含量的影响。结果表明：(1)地表覆盖使土壤年风蚀量降低77.96%,地表风蚀量与覆盖度密切相关,秸秆覆盖度最高,减轻风蚀效果最佳。(2)地表覆盖平均降低2.94%表层(0—20 cm)土壤干容重,从而提高孔隙度保水保肥,抑制土壤侵蚀;其中覆盖植物效果最好,能够降低5.26%。(3)地表覆盖能够增加6.26%年均表层土壤含水量,从而有效增大土壤颗粒间的黏聚力;在降水量≤450 mm的半干旱地区该值能达到10.62%。(4)地表覆盖能够提高23.54%表层土壤有机碳含量,增加土壤颗粒间的黏结性,从而提高土体的抗风蚀能力;高留茬的提升效果最好,为34.42%;覆盖植物中豆科作物的效果最好,平均提高30.76%。总之,3种地表覆盖措施均能不同程度地减轻风蚀,能够实现保土、保水和固碳的多重收益,是未来双碳背景下实现农业可持续发展的有效解决方案。     

干旱荒漠区排矸场不同覆盖类型对土壤水分蒸发的影响

[目的] 在水分匮乏的干旱荒漠区煤矿废弃地植被恢复过程中,研究不同边坡覆盖模式对土壤水分蒸发的影响,为干旱荒漠区矿区废弃地生态恢复模式优化与完善植被恢复技术提供科学依据。[方法] 以中国西北干旱荒漠区煤炭基地废弃地——排矸场为研究对象,研究不同覆盖类型排矸场边坡土壤水分蒸发和表层土壤水分的变化。试验设置了草帘、生态毯和液态地膜3种覆盖类型,以无覆盖为对照。[结果] 干旱荒漠区煤矿排矸场边坡表层土壤含水量基本呈随着坡位降低而增加的变化规律;蒸发试验进行初期各覆盖处理的土壤日蒸发量较大,随着时间推移日蒸发量逐渐降低,草帘覆盖下的平均土壤日蒸发量最低,与无覆盖处理之间的变化差异达到显著水平（p<0.05）;3种覆盖与无覆盖处理下的土壤水分累积蒸发量在排矸场边坡的不同坡位均表现出逐步上升的规律,无覆盖措施的土壤累积蒸发量增加较明显,草帘覆盖、液膜覆盖和生态毯覆盖措施下的土壤累积蒸发量分别比无覆盖措施减少了38.4%,24.2%和20.6%,坡面覆盖处理的土壤累积蒸发过程符合线性函数关系。[结论] 在草帘、生态毯和液态地膜3种覆盖类型中,草帘覆盖下的土壤含水量较高,草帘是减少边坡表层土壤水分蒸发量最为适合的覆盖措施。     

杨树防护林土壤蒸发及其影响因素

[目的]研究杨树林地土壤蒸发规律,探索估算林下土壤蒸发量的方法,为林业高效用水和研究水循环规律提供理论支撑.[方法]利用20 cm蒸发皿和微型蒸发器测量杨树林下水面和土壤蒸发量,分析气象要素与林下土壤和水面蒸发的关系.测量土面温度和蒸发皿水体温度,计算两者温度差相对值(RT),以水面蒸发量为参考计算土壤相对蒸发量(RE...     

宁夏环香山地区压砂地土壤肥力特征分析

以宁夏环香山地区农田压砂地为研究对象,对压砂不同种植年限(CK,1a,3a,5a,15a,25a)下的土壤肥力及其相关因子进行了研究。结果表明:农田压砂后能显著提高土壤贮水量,压砂不同种植年限下的土壤贮水量分别比农田CK提高了68.5%,50.12%,40.42%,60.03%,44.39%。受季节降雨的影响,压砂不同种植年限土壤贮水量的季节变化趋势相一致。农田压砂种植初期(1～5a)显著降低了pH值,随着种植年限的增加PH值含量基本呈增加趋势。农田压砂后明显降低了土壤全氮、全磷、有机质、碱解氮、速磷、速钾的含量,且随着种植年限的增加呈逐年下降的趋势。随着种植年限的增加西瓜产量呈明显下降趋势,农田压砂种植5～8a,10a,15a,20a分别比压砂种植1～3a产量下降了33.33%,38.89%,55.56%,71.11%。     

干旱、半干旱地区土壤水分研究进展

土壤水分在干旱、半干旱地区生态系统中起着重要的作用。在简要总结土壤水分与植物关系、土壤水分与土壤呼吸关系、生物土壤结皮对降水再分配过程的影响、土壤水分时空动态、土壤水分监测技术五个方面研究进展的基础上,认为未来干旱、半干旱地区土壤水分研究在土壤水分平衡、土壤水分与土壤呼吸作用、土壤水分监测技术的改进等几个领域还有待于深入。     

黄土半干旱区刺槐林地土壤蒸发特性研究

对黄土半干旱区刺槐林内的土壤蒸发状况,进行比较系统的试验研究。试验采用微型蒸发器（Micro-lysimeters,MLS）,人为控制土壤水分梯度,对不覆盖、枯枝落叶物覆盖和苔藓覆盖3种处理的林地土壤蒸发进行了分析。结果表明,在不同土壤水分条件下,利用枯落物覆盖减小林地土壤蒸发效果晴天好于多云天,枯落物覆盖、苔藓覆盖与无覆盖相比,分别减少了20.15%～52.46%和11.11%～36.72%的土壤蒸发,枯落物覆盖效果好于苔藓;林地土壤蒸发量随土壤水分的增加呈上升趋势,当土壤含水量增加到一定临界值以后,林地土壤蒸发量由上升变为下降,表现出土壤水分对林地土壤蒸发具有明显的阈值反应,土壤含水量的临界值分别为14.2%（枯落物覆盖）和16.8%（不覆盖）;基于林地土壤蒸发量（E1）与水面蒸发量（E0）的观测数据,利用STATISTICA软件统计分析,建立林地土壤蒸发模型,可用于林地土壤蒸发量的估算,为林地土壤水分管理提供理论依据。