基于PSR模型的土地利用系统健康评价及障碍因子诊断——以延长县为例

土地利用系统健康评价是从系统的结构、功能和效益等方面进行的评价,是评价土地资源可持续利用的重要手段。基于PSR模型理论,构建了延长县土地利用系统健康评价的指标体系,采用改进熵值法对各指标进行了权重赋值,对其土地利用系统进行了健康评价并诊断影响其系统健康的障碍因子。研究结果表明:(1) 2000年以前延长县各土地利用类型面积变化较小,2000年以后草地和林地面积大幅增加,到2010年分别达到了1 165.58,431.10 km~2,其林草面积占延长县总面积的一半以上。(2)延长县土地利用系统健康状态1980—2010年呈逐渐好转的趋势,其综合指数从1980年的0.268上升到2010年的0.654,土地利用健康等级从"不健康"转变为"亚健康"状态。(3) 2000年以前系统健康的主要障碍因素有森林覆盖度、人均GDP、水土流失治理率、有效灌溉率,2000年以后主要障碍因素逐渐转变为土地垦殖率、水土协调度、人口自然增长率等。(4)系统评价的3个子系统,其中属系统状态的障碍度最高;系统压力的障碍度随时间变化一直呈上升趋势;系统响应障碍度随时间变化一直呈减小趋势。     

东柳沟沉积泥沙粒径空间分布与特征

选取东柳沟流域作为研究区域,通过分析主河道中泥沙颗粒的粒径特征,研究流域沉积物的分布规律及其粒径变化过程。应用激光粒度仪对研究区内的河道沉积土样进行测定,使用秩和检验对泥沙颗粒特征进行分析,得到流域沉积泥沙粒径分布及变化规律。结果表明,根据中值粒径和河道比降的变化,将东柳沟流域分为丘陵区、沙丘区和农田区3个区域。流域沉积泥沙的中值粒径从上游丘陵区到下游农田区逐渐呈减少的趋势。3个分区的沉积泥沙级配特征有显著不同,丘陵区的沉积泥沙主要由粗沙构成,极粗沙和中粗沙约占57%。而沙丘区和农田区以细沙为主,且越往下游细沙含量越大,其中沙丘区沉积物中细沙及更细的颗粒所占比例约为64%,农田区沉积物中细沙及更细的颗粒所占比例约为84%。据此表明,东柳沟的侵蚀过程在空间上表现为水力侵蚀和风力侵蚀作用的交替叠加,其中沉积泥沙中值粒径变化最剧烈的地方是风蚀和水蚀交错最为频繁的区域。     

王茂沟流域淤地坝系土壤颗粒与有机碳分布特征研究

为了研究黄土高原丘陵沟壑区坝系坝地土壤颗粒与有机碳的分布特征,以陕北绥德县王茂沟小流域为研究对象,选取了47个土壤剖面,采集土样940个,分析了分形维数、粗化度、有机碳与各粒径组成之间的关系。结果表明:（1）研究区坝地的土壤粒径分布中,粉粒含量占主导地位,依次为砂粒、黏粒;（2）王茂沟坝地土壤颗粒的分形维数在2.674~2.829之内变化,垂直剖面上变化很微小,坝前、坝中、坝后土壤颗粒分形维数分别为2.803 3,2.783 6,2.795 8;（3）王茂沟坝地土壤质地粗化度在0.27~0.58,平均值为0.44,坝前（0.40） < 坝后（0.45） < 坝中（0.46）;（4）坝地土壤颗粒在0.05~0.002 mm和 < 0.002 mm范围内与土壤颗粒的分形维数成极显著正相关,在2.0~0.05 mm范围内与土壤颗粒的分形维数成极显著负相关;坝地土壤有机碳与粉粒和黏粒呈正相关,与细砂粒和极细沙粒含量呈负相关。     

模拟降雨条件下不同植被覆盖度/格局的坡地土壤铵态氮流失特征

尽管采取各种措施控制农业氮素污染,但大量氮素的流失仍然成为农业非点源污染的主要来源之一。采用室内模拟降雨的方式,选用了3种植被覆盖度(25%,50%和75%)、9种不同的植被格局,对21°坡面铵态氮随径流和泥沙流失迁移规律进行了研究。结果表明:径流和泥沙流失的控制关键期在初期产流阶段。植被覆盖度25%时,铵态氮流失规律不明显。植被覆盖度50%时,在中期和后期产流阶段径流和泥沙携带的铵态氮流失量分别占累计流失量71.2%~82.8%,应加强中期和后期产流阶段铵态氮流失量控制。植被覆盖75%时,初期产流阶段是铵态氮流失控制的关键时期。径流与径流结合态铵态氮流失量呈幂函数关系,两者呈显著正相关(p0.05),泥沙与泥沙结合态铵态氮流失量均呈幂函数关系,并具有极显著正相关性(p0.01)。径流和泥沙流失是坡面铵态氮流失的两种途径。从削减水沙和养分流失量角度来看,坡下植被格局最强,坡上植被格局次之,坡中植被格局最弱。     

东柳沟流域表土粒度分布特征及可风蚀性研究

区域表土粒度分布特征可反映该区环境特征,研究风水复合侵蚀区小流域内部表土粒度分布特征,可为探究风水两相侵蚀作用机理提供一定的理论依据。通过野外表土空间采样和室内测定,对地处风水复合侵蚀区的东柳沟流域的表土粒度分布特征及其可风蚀性进行研究,结果表明:东柳沟流域各种土地利用类型的表土粒径主要为细砂粒(50~250μm),体积分数为56.59%~86.65%,属于风沙土。流域不同土地利用类型表土粒度性质存在显著差异,草地、农地、灌木地的平均粒径(Mz)分别为77.60,81.66,87.85μm,颗粒级配较细,而沙地、河道的Mz分别为126.36,151.80μm,颗粒级配较粗;流域表土粒径大部分表现出正偏和窄峰,颗粒分布较集中。从流域上游到中游,表土粒度表现出明显的粗化现象,具体表现为:除河道外,上游各土地利用类型表土的Mz均显著小于中下游(P0.05)。而在流域中游,除草地、河道之外,其他土地利用类型的Mz与沙地之间没有显著性差异。对流域表土的可风蚀性颗粒分析结果表明,自上游到中游的各土地利用类型的易风蚀颗粒含量显著增加,草地、农地、灌木、河道分别增加了44.4%,54.23%,48.84%,33.76%。结论表明,流域中游是表土粒度分布最复杂、风蚀作用最强烈的区域,同时也是风蚀与水蚀叠加作用最为频繁的区域。     

白羊草光合特性及非结构性碳水化合物含量对 CO2 浓度倍增和干旱胁迫的响应

【目的】 探明 CO₂ 浓度倍增对干旱胁迫下白羊草光合特性及非结构性碳水化合物含量的影响,为未来大气 CO₂ 浓度升高以及干旱、半干旱地区水分亏缺等逆境下白羊草的生长提供理论依据和技术参数。 【方法】 盆栽试验采用裂区设计,研究了黄土丘陵区典型草本植物白羊草光合特性和非结构性碳水化合物 (NSC) 及其组分 (可溶性糖和淀粉) 的含量对不同 CO₂ 浓度 (400 μmol/mol 和 800 μmol/mol) 和不同水分处理 [35%～40% FC (重度干旱胁迫)、55%～60% FC (轻度干旱胁迫) 和 75%～80% FC (对照)] 的响应。 【结果】 CO₂ 浓度倍增和干旱胁迫对白羊草光合–光响应曲线参数和 NSC 及其组分含量有显著影响,但 2 个因素之间没有显著的交互作用。CO₂ 浓度倍增显著提高了白羊草叶片最大净光合速率 (P_max )、表观量子效率 (AQY)、光饱和点 (LSP) 和光补偿点 (LCP)(P < 0.01),而干旱胁迫则显著降低了P_max 、AQY 和LSP (P < 0.01)。CO₂ 浓度倍增和干旱胁迫均提高了白羊草地上部分可溶性糖含量。在正常 CO₂ 浓度条件下,与对照相比,轻度干旱胁迫和重度干旱胁迫均显著降低了白羊草地上部分和根系部分淀粉含量。CO₂ 浓度倍增使对照、轻度干旱胁迫和重度干旱胁迫处理下白羊草地上部分淀粉含量分别提高了 17.4%、44.2% 和 18.7%,根系部分淀粉含量分别提高了 17.3%、88.4% 和 54.4%。轻度和重度干旱胁迫均显著降低了正常 CO₂ 浓度条件下白羊草根系部分 NSC 含量。CO₂ 浓度倍增显著提高了对照处理和轻度干旱胁迫处理下白羊草地上部分以及轻度干旱胁迫处理和重度干旱胁迫处理下白羊草根系部分 NSC 含量。在正常 CO₂ 浓度下,轻度和重度干旱胁迫导致白羊草地上部分和根系部分可溶性糖含量与总 NSC 含量比值的显著提高。在倍增 CO₂ 浓度下,重度干旱胁迫显著提高了白羊草地上部分可溶性糖含量与总 NSC 含量的比值,而对照处理和轻度干旱胁迫处理无显著差异。 【结论】 干旱胁迫促进了白羊草体内淀粉向可溶性糖的转化,导致可溶性糖含量的升高和淀粉含量的降低。CO₂ 浓度倍增促进了白羊草地上部分和根系部分淀粉和 NSC 含量的积累,为干旱胁迫下白羊草生理代谢活动所需可溶性糖提供了来源。CO₂ 浓度升高能够缓解干旱胁迫造成的不利影响,提高了白羊草的抗旱性。      

商洛水源地土地利用总体规划环境影响评价

结合区域实际引入生态服务价值系数和敏感性指数进行验证,根据商洛水源地规划基年和规划目标年的土地利用变化,采用生态系统服务价值法评估商洛水源地土地利用总体规划(2006—2020)实施后生态系统服务功能总价值变化及其产生的环境影响。结果表明:在规划期内,未利用地和建设用地的动态度较大,分别为-3.07%,1.00%,方案实施后主要土地类型是林地和耕地;2005—2020年生态系统服务总价值呈增长趋势,2020年比2005年增加了101 428万元,其中林地和园地生态系统服务价值分别增加了119 575,89万元,耕地、牧草地、未利用土地和建设用地分别减少了6 416,235,9 389,2 196万元;各种生态服务功能价值除食物生产减少外,其余均呈增加趋势;规划期间各土地利用类型的敏感性指数均1,说明引用的生态系统服务价值系数可行。商洛水源地土地利用总体规划(2006—2020)方案实施后会产生良好的生态效益,未利用土地和耕地向建设用地转化以及86.59%林地对区域社会经济环境影响值得探讨。     

丹江上游土地利用/景观指数与水质关系初探

借助地理信息和景观分析技术,结合长系列水质数据,采用相关分析法、冗余分析法（RDA）,研究了丹江上游土地利用/景观指数与水质的关系,重点探讨了景观指数与水质参数的关系。结果表明:（1）2000—2013年,耕地面积减少,林地、建筑用地面积不断增加,耕地是最不稳定的土地利用类型,大部分转为林地和草地。流域内景观多样性和聚集度逐渐增加,流域景观格局趋于规则化、高连通和高度聚集的方向发展。（2）耕地面积比与NO₃^--N呈极显著正相关,与DO呈现显著负相关,表明耕地强烈的影响着水质变化;林地面积比与BOD₅,COD_Mn呈显著负相关,林地对水质有显著的正效应。（3）从景观指数与水质参数的相关性可以得出,香农多样性指数（SHDI）、最大斑块指数（LPI）、景观形状指数（LSI）、斑块结合度（COHESION）可以作为景观尺度上来预测水质变化的关键因子,具体表现为SHDI与COD_Mn呈显著负相关,与BOD₅呈负相关;LPI与BOD₅,COD_Mn呈显著正相关;LSI与DO呈极显著负相关,与NO₃^--N呈显著正相关;COHESION与BOD₅,COD_Mn呈显著正相关。斑块密度（PD）和蔓延度指数（CONTAG）与水质的关系无法得到合理的解释。     

东北雨养玉米氮肥优化管理综合评价

[目的]针对目前氮肥优化管理的评价方法难以兼顾产量、经济效益、氮肥效率及环境等多目标评价现状,运用层次分析法和熵权法确定指标的权重,并采用综合评价法对玉米氮肥优化管理进行评价.[方法]2018—2019年在东北雨养区开展玉米田间定位试验,试验设5个施氮水平:0?(N0)、75?(N75)、150?(N150)、225(...     

模拟降雨条件下坡地氮素流失特征试验分析

通过模拟降雨试验,分别研究1.0mm/min和2.0mm/min雨强条件下,不同坡面上径流过程和土壤氮素流失特征。结果表明,在1.0mm/min雨强条件下,每个产流阶段径流变化量依次为18°>28°>21°,峰值出现时间依次为21°>18°>28°,径流峰值量依次为28°>18°>21°;硝态氮淋溶与土壤侵蚀同步进行;铵态氮流失量峰值的出现是坡面顶部和下部流失量的叠加结果,随后铵态氮流失量趋于降低;在2.0mm/min雨强条件下,每个产流阶段径流变化量不同,峰值出现时间依次为18°>21°>28°,径流峰值量依次为28°>21°>18°。硝态氮流失以泥沙携带为主,大坡度地表硝态氮流失量陡然增加;短时间内坡面表层土壤流失量显著增加,造成铵态氮流失量波动变化。在两种雨强条件下,累积径流流失量依次为28°>21°>18°;硝态氮是径流中全氮流失的主要形式;在整个降雨过程,全氮流失量表现为产流初期较低,中期增大,后期降低。各形态氮素累计流失量与径流累计流失量之间存在显著的线性关系。