陕北黄土区阳坡阔叶混交林结构及点格局分析

为了确定陕北黄土区阳坡水土保持林合理的结构配置模式,在吴起县吴仓堡镇黄土西坡设置6.25 hm2大样地,实测山杏+小叶杨+刺槐阔叶混交林树木的胸径、树高等指标,分析林分空间分布特征,采用点格局分析法,探讨山杏、小叶杨和刺槐种群的分布格局及空间关联性.结果表明:1)山杏和小叶杨是该研究群落的优势种,刺槐是伴生种,山杏的优势地位明显;2)小叶杨种群以大、中径级林木为主,山杏种群以中、小径级林木为主,刺槐种群以小径级林木为主,林木整体生长状况欠佳,且小叶杨种群树高均值明显大于山杏、刺槐种群,林分复层结构明显;3)山杏、小叶杨和刺槐种群在0 ～125 m空间尺度内呈聚集分布,分别在尺度为47、65和104 m时达到最大聚集强度,林木主要分布在微地形上,最大聚集半径与林木聚集分布的微地形规模相吻合;4)山杏、小叶杨和刺槐种群在0 ～125 m空间尺度内,呈显著负关联,种间竞争激烈.黄土区干旱阳坡林分空间分布格局受微地形影响较大,应根据坡面微地形设计造林混交模式和布置种植点,并加强抚育管理.研究为该地区水土保持林草植被规划设计,提供理论依据和科学指导.     

元谋干热河谷林地生态系统服务价值变化

[目的]以元谋县为研究区,基于生态学、RS和GIS理论和方法,研究干热河谷林地利用及生态系统服务价值的变化特征,以期丰富干热河谷林地生态研究,为区域生态环境调控提供理论依据。[方法]以2008年Landsat 7ETM及2016年Landsat 8 OLI 2期遥感影像、国家基础地理信息系统及ASTER GDEM数字高程模型为数据源,利用ENVI和ArcGIS软件对2期遥感影像进行解译,获取林地土地利用数据,分析林地的时空特征;调整林地生态系统服务当量因子系数,计算单位面积农田食物生产功能价值及单位面积林地生态系统服务价值系数,分析林地生态系统静态价值特征及其变化;以支付能力指数、支付意愿指数和环境能力指数为参数构建林地生态系统服务动态价值调整系数,分析林地生态系统服务动态价值特征及其变化。[结果]林地主要分布在研究区南部和东部的中高山,在西部、西南部和北部及东部边缘的中高山有少许分布,在河谷坝区有零星分布;2008—2016年林地面积增长了64.24 hm~2,变化幅度达到11.42%;有90.53 km~2的林地转为非林地,有154.77 km~2非林地转为林地。林地向草地转移了73.61 km~2,草地向林地转移123.11 km~2;2016年研究区林地生态系统服务静态价值为14.97亿元,较2008年的13.44亿元提高了1.53亿元。2016年林地在研究区生态系统总静态价值的比例为56.41%,较2008年的51.73%提高了4.68%;2008年和2016年林地生态系统服务动态价值分别为4.758亿元和9.027亿元,仅为同期林地生态系统服务静态价值的35.40%和60.30%。[结论]研究区林地面积迅速增长,林地与非林地相互转换频繁,林地净增长明显;林地面积的增长提升了生态系统服务的静态价值。林地的单项生态系统服务价值中,土壤形成与保护、气体调节和生物多样性保护的价值最大,食物生产的价值最小;林地生态系统服务动态价值虽然远低于静态价值,但其变化幅度明显高于静态价值。高生态系统服务价值的林地对社会和环境调节能力的增长更为敏感。     

滇中县域人口城镇化空间结构及影响因素研究

以滇中地区41个县域为研究单元,利用GIS和空间自相关分析研究人口城镇化的空间结构,以因子分析法探索人口城镇化的主要影响因素,进而采用OLS和GWR探究人口城镇化影响因素特征。研究结果表明:1)滇中县域人口城镇化水平整体偏低且空间差异大,人口城镇化水平随距离衰变明显。2)全局自相关分析表明滇中县域人口城镇化存在显著全局空间自相关关系,局部自相关分析表明人口城镇化水平局部相关性不明显,各县域人口城镇化进程呈孤立态势。3)因子分析法确定滇中县域人口城镇化主要影响因素为经济发展、农业生产和产业结构。OLS模型发现三种因素对人口城镇化均具有正向拉动力,经济发展作用力最大,产业结构其次,农业生产的作用力最小。4)GWR模型研究发现经济发展影响强度从北到南增强,农业生产影响强度从西到东增大,产业结构影响强度从西南向东北方向增大。滇中县域需要提升人口城镇化进程,加快农业结构调整和升级,优化产业结构,以此促进人口城镇化水平的提升。     

黄土高原近50年降水量时空变化特征分析

为了揭示黄土高原近年来降水量的时间变化和空间分布特征,以黄土高原区域及周边72个气象基准站1961—2012年52 a逐日降水资料为基础,通过泰森多边形法将各雨量站的降水量展布到整个区域,采用M-K趋势检验法分析年降水的年际、年内时空变化特征。结果显示:(1)黄土高原年降水量时间变化呈缓慢下降趋势,UFK曲线小于0且没有超出置信线。空间上整体呈下降趋势,出现阳泉、榆社站两个显著减少中心,β值分别为-3.3 mm·10a-1和-2.1 mm·10a-1。(2)黄土高原春季多年平均降水量整体呈不明显下降趋势,1961—1963年与1966—1987年降水量呈减少趋势,1963—1966年与1987—2012年呈增加趋势。空间上西部、北部地区大部分呈增加趋势,五台山增加幅度最大,β值为2 mm·10a-1。(3)夏季多年平均降水量呈明显下降趋势,2008年左右为突变点,2008年以后降水量下降显著。空间上整体呈下降趋势,较明显的减少中心有环县、延安、西峰镇、平凉和临汾,β值分别为-0.9、-0.9、-0.8、-0.8 mm·10a-1和-0.8 mm·10a-1。(4)秋季多年平均降水下降趋势显著,空间变化与夏季类似,减少中心依然是环县、延安、西峰镇、平凉和临汾,β值均为-0.8 mm·10a-1。(5)冬季多年平均降水量整体呈明显上升趋势,空间上降水变化呈缓慢上升趋势,最大上升中心华山,β值仅为0.95 mm·10a-1。     

基于GIS和RS的退耕还林工程土壤保育价值评估——以陕西吴起县四面窑沟流域为例

在全国退耕还林工程典型地区陕西省吴起县境内,选取四面窑沟流域为研究对象,采用RS和GIS监测退耕还林工程的具体实施方式及其面积,并提出考虑土地覆盖汇流影响的改进坡长因子,利用ArcGIS和RUSLE评估流域在退耕前后的土壤侵蚀强度变化,在此基础上,采用机会成本法和替代价格法评估流域退耕还林工程的土壤保育价值。结果表明：1997-2004年,流域内实际开展退耕还林工程1895．8hm^2,其中,荒山造林369．99hm^2、退耕还林357．48hm^2、退耕还草901．72hm^2、人工封育266．61hm^2;退耕前（1997年）后（2004年）流域土壤侵蚀模数减少了4644．04t／（km^2·a）,侵蚀强度由极强度降低为中度;退耕还林工程每年产生土壤保育价值1324．3万元,其中,减少土壤侵蚀效益8．11万元、减少肥力流失效益1180．22万元、减少泥沙淤积效益124．45万元、培育土壤效益11．52万元。     

黄土高原典型区沟谷分布谐波分析

为了研究黄土高原地形起伏的周期性,从而探索支沟沟谷分布规律,为黄土高原的土壤侵蚀评估提出新的思路。该文以甘肃西峰、山西吉县、陕西安塞、宁夏固原为研究区尝试利用谐波分析和周期图分析的方法研究黄土高原不同类型区沟谷分布规律。结果表明,黄土高原不同类型区主沟沟谷的周期大小有明显不同,总体来看,高原沟壑区>过度地区>丘陵沟壑区;黄土高原支沟周期主要分布在400～800m,其周期个数占总周期数的97.5%。对4个研究区的支沟沟谷周期数据进行t检验,结果表明甘肃西峰、陕西安塞、山西吉县相互之间周期均值差异均无显著性(P>0.05);宁夏固原与陕西安塞、山西吉县、甘肃西峰侵蚀支沟分布周期均值双尾检验概率P值均小于0.01,故可认为均值差异极显著。提取不同类型区大于5°坡度的平均坡度分析发现,研究区平均坡度的大小关系为:甘肃西峰>山西吉县>陕西安塞>宁夏固原,支沟沟谷的平均分布周期随平均坡度的增加而不断减小,说明区域平均坡度的大小直接影响着黄土高原支沟的形成。     

黄土高原不同规格鱼鳞坑土壤水分状况研究

鱼鳞坑是坡面水土保持的一项工程治理措施,同时又是一种坡面植树造林的整地方法。由于鱼鳞坑施工简单,在拦蓄地表径流,保持水土,促进林木生长等方面作用比较显著,因此得到广泛应用。为了研究不同规格鱼鳞坑的土壤水分变化,采用固定点监测方法对陕北黄土区4种规格的鱼鳞坑土壤水分进行了对比研究。结果表明,在半阳向陡坡和极陡坡上,4种规格鱼鳞坑土壤含水量表由大到小表现为：中规格〉大规格〉较小规格〉小规格〉对照,而在半阴向缓坡和阴向缓坡上,4种规格鱼鳞坑土壤含水量由大到小依次为：大规格〉中规格〉较小规格〉小规格〉对照。     

陕北黄土坡面微地形土壤物理性质研究

陕北黄土坡面由于侵蚀等原因使坡面不平整,形成了各种微地形,造成了土壤物理性质的差异。对黄土高原丘陵沟壑区的微地形土壤物理性质进行了调查分析。结果表明,研究区内5种微地形与原状坡相比较,塌陷、切沟、浅沟、缓台的土壤物理性状均有所提高,而陡坎的各项性能比原状坡有所降低,主要表现在0—20cm土壤。土壤容重在0—20cm由大到小的顺序为：原状坡〉陡坎〉缓台〉浅沟〉切沟〉塌陷。土壤含水量、最大持水量、田间持水量和毛管持水量表现出比较一致的变化趋势,塌陷、缓台、切沟和浅沟这4种微地形孔隙和水分状况均高于原状坡和陡坎。土壤的总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度的变化趋势和土壤持水性能的变化趋势一致。通过对5种微地形物理性质进行灰色关联度分析发现,其灰色关联度由大到小的顺序为：塌陷〉切沟〉浅沟〉缓台〉陡坎〉原状坡。     

贡嘎山森林生态系统根系固土力学机制研究

为探索森林生态系统树木根系固土力学机制,对长江上游贡嘎山森林生态系统不同演替阶段主要树种进行了根系抗拉试验.结果表明:各树种根系在受拉情况下,峨眉冷杉(Abies fabri)、冬瓜杨(Populus purdomii)根系为典型的弹性断裂,而杜鹃根系为脆性断裂. 但各树种根系在断裂或完全拔出之前,根系变形量、最大形变率依次均为冬瓜杨＞杜鹃＞峨眉冷杉. 由于各树种根系形态特性及生物学的特性,在弹性形变范围内根系的弹性模量并不是一个常量,随根径的增加而增加. 根系的抗拉强度与根表面积、根径成正相关,即随着树木年龄的增长,其固持土壤的能力也不断增强. 由于冬瓜杨、杜鹃根系的抗拉阻力较峨眉冷杉强,该地区处于演替初期和中期的冬瓜杨、杜鹃和峨眉冷杉等树种形成的混交林的水土保持功能优于演替顶极群落的峨眉冷杉成过熟林.     

陕北黄土区山杏林下草本层植物群落特征研究

根据陕西省吴起县不同立地类型25龄以上山杏人工纯林和山杏沙棘混交林林下草本层植被调查数据,采用时空互代的方法,探讨了在不同立地山杏林下草本层植物群落演替方向及其生态恢复效果.结果表明,阴向缓坡、阴向陡坡和阳向缓坡山杏纯林下草本层由铁杆蒿、达乌里胡枝子群落演替到大披针苔草或铁杆蒿、大披针苔草群落,群落整体由旱生型向中生型转变,盖度和生物量增大,多样性略有降低,呈正向演替;且山杏-沙棘混交林下草本层上述指标均优于纯林.而在阳向缓坡山杏林下由星毛委陵菜、铁杆蒿群落演替到甘草、大披针苔草群落,群落整体向旱生型转变,多样性、盖度、生物量均随林龄增加显著降低,呈逆行演替.建议在阴向缓坡、阴向陡坡及阳向缓坡配置山杏这类低耗水,生长慢乔木树种,其中与沙棘等乡土灌木树种混交的模式更优;在阳向陡坡以营造生长速度适中的灌木林或自然恢复草地植被为宜.