滇东喀斯特地区季节性石漠化与植被盖度的动态关系研究

对滇东喀斯特石漠化地区12种植被类型进行了石漠化率和植被盖度的季相观测,研究结果显示:封育模式草本阶段(≤3a)、草灌阶段(≤5a)和灌草阶段(≤10a),麻栎纯林(20～30a),混交模式的华山松+麻栎(20～30a和≥30a)、麻栎+大叶栎(≥30a)7种模式的季节性石漠化率与植被盖度此消彼长的关系同时同步发生,关系曲线为"V"字型。封育乔灌阶段(10～20a),华山松纯林(20～30a)和华山松+刺栎(≥30a)混交林的消长关系同时同步出现,前两种模式为"N"字线型,华山松+刺栎为台地线型。封育乔木(20～30a)阶段为消长关系同时同步出现的"N"字线型,滇青冈+刺栎(≥30a)模式的石漠化率与盖度无消长关系。除个别模式由于林龄、树种、配置方式的差异外,其余模式均符合季节性石漠化率与植被盖度的消长关系,线型略有不同。     

关于喀斯特地区石漠化现状评价的几点思考

本文在石漠化研究和实践的基础上,参考了目前各省相关石漠化治理及评价的经验,结合贵州省实际情况对石漠化现状评价的指标体系、评价方法、评价模型等方面进行探讨,以期为贵州省石漠化治理、石漠化现状评价等提供参考.     

区域尺度喀斯特区石漠化强度对土壤流失的影响

石漠化和水土流失是西南喀斯特区突出的生态问题,制约着社会经济的发展。目前,石漠化与土壤流失的耦合关系尚未系统探明,石漠化强度评价因子植被盖度、土层厚度和基岩裸露率的交互作用如何影响土壤流失知之甚少。基于石漠化现状的调查,采用RUSLE模型、Getis?OrdGi*、地理探测器等方法,测算了贵州喀斯特区土壤侵蚀状况并识别了冷热区分布,量化了石漠化强度评价因子与土壤侵蚀之间的关系,解析了因子组合对土壤流失的交互影响。结果表明：1）贵州喀斯特区土壤侵蚀以中度和微度侵蚀为主,平均土壤流失率17.69 t/(hm2·a),侵蚀热区（重点防治区）主要集中在贵州西部经济相对欠发达区,侵蚀冷区（轻微区）则主要集中在黔北遵义市和黔中贵阳市等经济相对发达区。2）土壤流失随石漠化强度评价指标植被盖度、土层厚度的增加呈降低趋势,随基岩裸露率的增加则呈增加趋势;石漠化与土壤流失之间并非简单的线性关系,而呈复杂的非线性关系,3个评价因子分别以三次曲线函数、指数函数和反正弦函数拟合优度最高。3）石漠化强度评价因子对土壤流失空间分异的解释力依次为植被盖度、基岩裸露率和土层厚度,且因子组合对土壤流失的交互影响均呈非线性增强,其中基岩裸露率与植被盖度的交互作用起主导作用,其次是土层厚度与植被盖度,基岩裸露率与土层厚度的解释力最小。研究结果可为喀斯特区水土流失、石漠化的协同防治提供理论参考。     

喀斯特地区土地石漠化风险及评价指标体系

土地石漠化是西南喀斯特地区一种突出的生态环境问题,是西南喀斯特地区经济发展与生态建设中所面临的特殊的地域性环境问题,也是西南喀斯特地区实现全面可持续发展的主要障碍因素之一。在参考国内外相关研究成果的基础上,根据对石漠化概念的内涵及特点的分析,构建了石漠化概念模型,论述了土地石漠化与基底环境的基本反馈响应机制。根据模型将风险压力分为干扰、累积、演替、破碎这4大类,分析提取土地石漠化风险因子,按"压力—状态—响应"模型对土地石漠化风险因子进行了分级,初步建立了喀斯特地区土地石漠化风险评价指标体系。     

实施退耕还林政策对遏止喀斯特区域石漠化作用的遥感监测

通过比较广西都安、大化喀斯特区域近10年来逐月NOAA系列气象卫星的AVHRR可见光通道和近红外通道组合成的归一化植被指数NDVI变化,结果发现实施退耕还林政策对遏止喀斯特区域石漠化进程有积极作用。     

喀斯特石漠化生态治理区结构与物种多样性研究

喀斯特石漠化现象已成为制约农村社会经济发展的严重障碍,其生态治理已成为学术界的研究热点和地方政府的迫切任务。以贵州省花江石漠化生态治理示范区人工植被为研究对象,对人工植被的结构与物种多样性进行研究。结果得出,示范区以花椒为主的人工植被的物种配置和空间结构都比较合理,其物种多样性与群落结构有着密切关系,随均匀度增大而增加,随生态优势度的增加而递减,并随石漠化强度的加重及海拔的升高而增加;认为只要人工林模式的结构配置得当,管理配套,石漠化完全可以兼顾生态—经济效益进行治理。     

喀斯特生态系统退化诊断特征及风险评价研究——以毕节石漠化为例

对喀斯特退化生态系统进行定量评价,是实现退化生态系统恢复的基础.以“自然—干扰响应”框架为基础,将喀斯特退化生态系统分为系统特征、干扰及状态特征、响应特征.在分析喀斯特退化生态系统诊断特征及喀斯特环境特性的基础上,建立了喀斯特生态系统石漠化评价指标体系.采用分级赋值、综合评价的方法,以毕节地区为例,对生态系统退化(石漠化)的风险程度进行了初步评价,结果显示毕节地区喀斯特生态系统退化风险评价综合得分2.40分,生态系统退化风险较大评定为3等,其中系统特征、干扰及状态、响应分别得分3.1,1.83,2.25分.外界干扰是系统退化的最主要因素,其次是地区社会经济发展落后,导致社会经济等响应力度小.     

喀斯特地区石漠化生境特征与植被恢复的植物选择探讨

西南地区是我国石漠化和水土流失最严重的地区。喀斯特地区石漠化的生境条件恶劣,尤其是土壤贫瘠,临时性干旱频繁,对植物适应性要求极为严格。在对喀斯特地区石漠化生境特征进行分析的基础上,对植被恢复的适宜性植物进行了探讨。     

石漠化治理区不同生态恢复模式土壤质量评价

为研究贵州省喀斯特石漠化地区不同生态恢复模式土壤养分及土壤质量情况,以贵州省黔西南州贞丰—北盘江石漠化治理示范区为研究区,采用土壤质量综合指数法对花椒、金银花、核桃和撂荒地4种不同生态恢复模式下土壤质量进行了评价,分析了不同生态恢复模式下土壤理化和微生物指标的分布规律。结果表明:4种生态恢复模式下0—5 cm表层土壤养分富集明显,且20 cm土层内随着深度的加深,各营养指标总体呈下降趋势;与短年限撂荒地相比,花椒、金银花和核桃样地总体土壤物理性状较好,养分含量高,土壤微生物生物量明显改善。土壤质量综合指数花椒（0.671） > 金银花（0.664） > 核桃（0.597） > 撂荒地（0.589）,表明花椒、金银花对土壤质量提升成效较好,在石漠化治理土壤环境的改善中发挥了积极的作用。     

贵州喀斯特地区土壤石漠化的本质特征研究

喀斯特土壤石漠化是我国西南喀斯特地区诱发重要地质灾害的生态环境问题,是制约区域社会经济发展的关键因素。通过分析贵州喀斯特地区土壤的机械组成、物质成分、理化性质和微生物特性,探讨了土壤石漠化的本质。结果表明:土壤侵蚀,细粒物质减少,表层土壤消失,岩土界面缺少风化母质的过渡层,或者被裸露基岩取代;土壤质地出现砂化,颗粒变粗;土壤有机质及养分含量减少,保水保肥性能减弱;土壤微生物功能多样性降低;超载的社会经济压力等是导致喀斯特地区土壤石漠化最重要的驱动力。     

植被恢复对岩溶石漠化区土壤有机碳及轻组有机碳的影响

[目的]通过分析石漠化治理区不同植被恢复年限对土壤有机碳(SOC)及其组分影响,为该地区石漠化的治理提供一定的基础数据。[方法]以重度石漠化土地作为对照,运用空间代替时间的方法,研究了广西壮族自治区平果县果化岩溶石漠化区植被恢复5,10,15,20a后土壤(0—30cm)SOC和土壤轻组有机碳(LFOC)的变化。[结果]石漠化土地在进行植被恢复后,SOC和LFOC含量明显增加;植被恢复使表层0—10cm的SOC和LFOC储量明显增加,且随着恢复时间的增长逐渐变大,同时植被恢复对表层(0—10cm)SOC和LFOC储量的影响要远高于下层(20—30cm);植被恢复后LFOC储量的增幅远高于SOC储量。[结论]在石漠化区进行植被自然恢复可以有效防止土地石漠化,增加碳的流通。     

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.     

粤北典型岩溶山区土地石漠化程度遥感评价

采用2004年冬季的TM遥感影像,结合遥感技术、GIS技术和主成分分析方法,构建了石漠化现状评价模型,并对粤北典型岩溶山区土地石漠化的发展程度进行了评价。评价结果表明,粤北典型岩溶山区石漠化程度依然严重,74.03%的石漠化土地面积被划分为中度以上石漠化等级,主要分布在阳山县中部和乳源县西北部。评价结果与野外调查情况基本吻合,表明采用遥感技术获取石漠化景观表征因子,在ArcGIS平台中运用主成分分析方法进行石漠化现状评价是可行的。     

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。     

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。     

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。     

基于农户视角的岩溶石漠化小流域农业发展模式研究

[目的]为了抑制贵州省岩溶石漠化地区石漠化发展,寻求脆弱生态环境背景下的农业可持续发展模式。[方法]通过野外实地考察及相关理论分析,在对农户石漠化治理行为和农业发展困境分析的基础上,明确了阻碍农业发展的关键因素。[结果]在现有治理模式下,由于农户基于风险和自身利益的考虑导致不能从根本上消除农户破坏环境的驱动因素。[结论]岩溶石漠化小流域农业可持续发展的关键是在提高水土资源匹配程度的基础上,提高农业生产的经济效益,并降低农户在农业生产商品化过程中的市场风险;适宜石漠化小流域发展的典型模式主要有:高效灌溉商品化农业,经果林—养殖—经济作物种植综合农业和牲畜(鱼)—沼气—种植(果园)复合农业等。     

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。     

喀斯特石漠化区林草恢复对土壤团聚体及其有机碳含量的影响

为研究喀斯特高原峡谷石漠化治理区林草植被恢复对土壤团聚体的粒径分布,土壤结构稳定性及各粒径团聚体有机碳的影响,以期为喀斯特石漠化治理区土壤结构改善,植被重建,土壤碳库的维持与提高提供理论依据。以贵州喀斯特高原峡谷石漠化治理示范区5种常见林草植被(金银花、火龙果、花椒、荒草地和原生灌木林地)为研究对象,通过湿筛法对土壤团聚体粒径进行分组,对比分析5种林草植被模式下0—40 cm土层垂直剖面各土层土壤中团聚体和有机碳含量的分布规律。结果表明:在0—40 cm土层垂直剖面中,5种林草植被的土壤团聚体在5,2～5,0.25～2,0.25 mm 4个粒级中的分布特征,金银花地分别为31.89%,32.85%,28.48%,6.78%;火龙果地为19.11%,32.68%,37.72%,8.49%;花椒地为10.42%,18.39%,57.90%,13.29%;草地为40.38%,20.68%,30.34%,8.61%;原生灌木林为47.04%,17.80%,30.25%,4.91%。水稳性大团聚体(0.25 mm)含量表现为原生灌木林地(95.09%)金银花地(93.22%)火龙果地(91.51%)荒草地(91.39%)花椒地(86.71%)。5种林草植被均以大团聚体(0.25 mm)为主;其中,原生灌木林地大团聚体(0.25 mm)含量最高,花椒地最低。在整个土壤剖面中,土壤团聚体稳定性指标MWD和GMD均以原生灌木林地较高,说明二者土壤结构较好,稳定性较强。在0—40 cm土层剖面中,各粒级团聚体有机碳含量均随着土层深度的增加而降低,表现出表层富集现象;团聚体有机碳以0.25 mm粒级含量最高,5 mm粒级最低。总体而言,原生灌木林地土壤团聚体稳定性较好,原生灌木林地在各层土壤中各粒级团聚体有机碳含量最高。     

Object‐Based Mapping of Karst Rocky Desertification using a Support Vector Machine

Accurate and cost‐effective mapping of karst rocky desertification (KRD) is still a challenge at the regional and national scale. Visual interpretation has been utilised in the majority of studies, while an automated method based on pixel data has been investigated repeatedly. An object‐based method coupling with support vector machine (SVM) was developed and tested using Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+) images from three selected counties (Liujiang, Changshun and Zhenyuan) with different karst landscapes in SW China. The method supports a strategy of defining a mapping unit. It combined ETM+ images and ancillary data including elevation, slope and Normalized Difference Vegetation Index images. A sequence of scale parameters estimation, image segmentation, training data sampling, SVM parameters tuning and object classification was performed to achieve the mapping. A quantitative and semi‐automated approach was used to estimate scale parameters for segmenting an object at an optimal scale. We calculated the sum of area‐weighted standard deviation (WS), rate of change for WS, local variance (LV) and rate of change for LV at each scale level, and the threshold of the aforementioned index that indicated the optimal segment level and merge level. The KRD classification results had overall accuracies of 85·50, 84·00 and 84·86 per cent for Liujiang, Changshun and Zhenyuan, respectively, and kappa coefficients are up to 0·8062, 0·7917 and 0·8083, respectively. This approach mapped six classes of KRD and offered a visually appealing presentation. Moreover, it proposed a conceptual and size‐variable object from the classification standard of KRD. The results demonstrate that the application of our method provides an efficient approach for the mapping of KRD. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.