基于水土流失敏感性的岩溶地区景观生态风险评价——以黔南州为例

为揭示岩溶地区水土流失与生态格局的相关性,分析水土流失敏感性背景下景观生态风险的空间特征。以黔南州为研究对象,融合RUSLE模型和ERI评价方法,在分析水土流失敏感性的基础上,对县域尺度的景观生态风险进行了定量化评价。结果表明:（1） 黔南州水土流失敏感性以中度、轻度和低敏感区为主,其总面积为22 974.42 km²,比重达88.86%,但重度、极度敏感区面积仅占11.14%,且降水侵蚀力、地表起伏度和石漠化等级的空间相关性高。（2） 低生态风险区主要由水土流失轻度、不敏感区构成,耕地面积比重大（72.07%）,高生态风险区则以中度、重度敏感区为主,且建设用地面积比重大,说明水土流失敏感性就越高,则区域生态风险越高。上述研究表明,从水土流失敏感性的角度评价景观生态风险,融合了景观格局和水土流失状况等信息,不仅丰富了区域生态风险评价方法,也为区域生态保护与修复提供了决策依据。     

中国丹霞赤水世界自然遗产景观格局时空演变及驱动因素分析

为了研究中国丹霞赤水世界自然遗产的景观格局,利用GIS,ENVI和景观格局分析软件FRAGSTATS,分析了遗产地及缓冲区2001年、2010年、2016年3个关键时期的景观格局及其演变规律,揭示了中国丹霞赤水世界自然遗产不同发展阶段景观格局变化特征,进一步探讨了景观格局变化的影响因素。研究结果表明:（1）研究区自2001年以来,各类景观均处于动态变迁过程,林地景观为研究区的优势景观,一直占研究区整体面积的80%以上,16年间,林地、灌丛、建筑用地、裸地和水体的面积净增加,耕地面积净减少;（2）景观动态变化度在2001—2010年较大,林地景观面积比例增加了6.98%,耕地面积比例减少了8.4%,面积减少了近一半,有44%的耕地面积和64.35%灌丛面积转入林地景观,景观格局破碎化程度大幅下降;（3）2010—2016年景观动态变化度相对较小,林地面积比例下降了1.22%,耕地面积比例增加了1%,建筑面积持续增加;建设用地转出率最高,其次是裸地,景观类型的丰富度有所上升,景观格局破碎化程度稍有加深;（4）除了生态系统的自然演化外,退耕还林政策、城镇一体化建设、高速交通建设是研究区景观格局变化的主要驱动因素,旅游增长和开发对研究区的景观格局影响相对较小。     

运用直线加平台法确定黑土区玉米氮磷施肥量

施肥量的确定一直是玉米高产栽培研究的主要课题之一。分别运用肥料效应函数法和直线加平台法,对按照直线加平台法设计的在黑土上春玉米的田间试验结果进行了统计分析,发现利用直线加平台法设计的田间试验结果也可以用来建立肥料效应函数,并根据肥料效应函数求得相应的施肥量。利用肥料效应函数得到的最高产量推荐施氮量和最大利润推荐施氮量分别为107.4 kg hm-2和103.2 kg hm-2,而最高产量推荐施磷量和最大利润推荐施磷量分别45.5 kg hm-2和41.3 kg hm-2。利用直线加平台法得到氮、磷的推荐施肥量分别为73.9和38.0 kg hm-2,明显低于用肥料效应函数法求得的推荐施肥量。对于肥料效应函数无法处理的试验数据,利用直线加平台法仍然可以对实验数据进行处理并得出实验结果,后者是肥料效应函数法的补充。     

咸水结冰灌溉与覆膜对滨海盐土水盐动态的影响

通过大田试验,研究了冬季咸水结冰灌溉及覆膜对天津滨海盐碱地水盐运移的影响,以期揭示从结冰融化到雨季之前植物萌发生长关键时期的水盐变化。结果表明,咸水结冰灌溉能降低根层土壤含盐量,增加土壤含水量,且灌溉水量越大效果越明显,但春季大风干燥天气,使土壤水分快速蒸发,土壤表层迅速积盐,5月份之后不同处理间差异已经不显著;覆膜能够有效抑制水分蒸发和表层盐分的累积,T4和T5含水量分别比CK和T2高出10.04%和16.51%,表层电导率分别低38.63%和36.82%(4月7日);同时,结冰灌溉和覆膜也提高了土壤pH值,且与对照之间差异达到显著水平。因此,结冰灌溉配合覆膜可以有效降低水分损失,维持土壤低盐水平,为早期植物萌发生长提供有利条件,但同时也应注意因此而带来的土壤碱化问题。     

长期施肥和秸秆还田对红壤水稻土氮素分布和矿化特性的影响

为明确长期施肥和秸秆还田对稻田土壤生态系统氮素循环过程的影响,探索维持稻田土壤长期供氮潜力的途径,利用始于1990年的湖南红壤水稻土长期定位试验,研究了长期施肥和秸秆还田对水稻土剖面氮素迁移分布和C/N的影响,比较了不同温度下土壤氮素矿化曲线变化和不同施肥方式氮素矿化动态差异,分析了氮素累积矿化量与有效积温的关系。结果表明,长期施肥或秸秆可以促进红壤水稻土氮素的积累,其主要影响020cm土层,而化肥和秸秆配合施用作用更明显;长期施NPK化肥使土壤C/N降低,而秸秆还田使土壤C/N明显升高。在两种温度下的土壤矿质氮含量和累积矿化量曲线比较相似,10℃下土壤矿化速率达到稳定所需的时间要比30℃下长;30℃下不同施肥处理之间的矿化过程存在显著差异,而10℃下的差异较小,其在56d内矿化出来的矿质氮是10℃下的近两倍。化肥NP（仅施化肥NP）及NP+C（施化肥NP+秸秆还田）处理均有较高氮素矿化量,秸秆还田对土壤氮素矿化的促进作用比仅施化肥明显。在30℃下,土壤积累矿化量与有效积温的关系较好地符合有效积温方程式（EATM）（p0.01）。仅施化肥处理和对照方程中的K值相差不大,而秸秆还田与化肥配施处理方程的K值则有增大趋势,NPK+C（施化肥NPK+秸秆还田）处理的矿化潜力较大,且养分供应能力较强;秸秆配施化肥处理方程中n值的绝对值有减小趋势。随着培养时间延长,秸秆还田配施化肥处理土壤的累积矿化量保持在一个较稳定范围。     

北京市森林生态系统土壤保持能力的综合评价

为客观认识北京市森林生态系统的土壤保持功能,选用植被覆盖度、枯枝落叶厚度、林分类型、郁闭度和群落结构等5项指标,综合评价了北京市森林土壤保持能力的相对大小.结果表明:北京市森林生态系统的土壤保持能力较高,其中65.7%的森林保持土壤能力为中等以上,16.8%的森林保持土壤能力较低;不同区县森林的保土能力存在差异,其中石景山区的森林保土能力最高,其次为延庆县、密云县和门头沟区,而大兴区森林的保土能力最低;随着海拔高度增加,森林保持土壤的能力升高,即中山区(海拔＞800 m)森林的保持土壤能力最大,而平原区(海拔＜100 m)森林保持土壤能力较低;地形坡度增大,森林保持土壤能力也增加,不过坡度25°以上森林的保土能力接近;林地土壤类型不同,森林保持土壤能力也不同.其中土壤类型为山地棕壤、山地草甸土和褐土的森林保土能力较高,而为水稻土、潮土、风砂土和草甸沼泽土的森林保土能力较低.     

地球科学研究数据的分类与组织研究

科学数据是重要的科技资源,科学数据的共享管理日益成为学术界和政府关注的前沿领域.地球科学门类众多.研究对象复杂且往往时空尺度大,在此过程中产生了大量数据结构形式各异的数据,诸如图型数据、表格数据、文本数据、影像数据等等.在数据库系统环境下如何对这些异构的数据进行存储、发布、显示是科学数据管理必须首先面对的问题.在分析研究地球科学数据特征的基础上,结合黄土高原数据中心的建设实践,以科学数据共享管理为目标,对地球科学研究数据的分类和组织进行了研究.阐述了地球科学研究数据的异构性、密集性、复合性等基本属性和特征,提出了关系类型、空间类型、文件类型等3种基本类型的数据集分类和组织方式,并提出了整编数据集的基本原则和方法以及科学数据分级、保护、共享的方式.实践表明:该数据分类与组织技术方案符合地球科学研究数据的特点,并将科学数据管理与计算机网络技术、信息技术有机结合,具有思路与技术的先进性和广泛的应用场合.     

太行山低山丘陵区不同地表类型降雨入渗产流规律研究

通过人工降雨来研究太行山低山丘陵区典型地表类型下的降雨入渗产流规律.结果表明:(1)不同地表类型,地表产流特征不同.主要表现在:降低坡度主要推迟产流开始时间,而植被能够推迟整个径流过程;增加植被覆盖度和降低坡度能够明显降低产流量,延缓产流时间、降低径流速率;不同地表类型的地表径流速度与径流稳定前降雨历时具有明显的对数函数关系.在以0.64 mm/min左右的降水强度持续80 min后,斜坡径流小区不同地表类型径流系数大小顺序为:斜坡裸地>没有枯枝落叶的斜坡灌木>斜坡草地>有枯枝落叶的斜坡灌木.与裸地相比,后面3种地表类型的地表径流量分别减少了33.7%(8.3 mm),49.2%(12.1 mm)和75.2%(18.5 mm).(2)不同植被、枯枝落叶在降低地表产流量的同时也增加了深层土壤中的人渗量.斜坡裸地下渗到20 cm以下的水量仅为降雨的6.0%,明显小于有植被条件下的23.3%～32.5%.灌木下的枯枝落叶能够增加土壤入渗量20%左右,土层20 cm以下入渗量增加8%.     

草甘膦对重金属污染土壤中铜、锌淋溶的研究

草甘膦分子结构中含有膦酸基、羧基和胺基等,具有强的络合重金属离子的能力,从而影响重金属在土壤中的环境化学行为.本文采用土柱淋溶方法,研究了不同浓度草甘膦溶液( 0、5 、20 和 50 mg/L)对污染土壤中重金属溶出的影响.草甘膦的存在降低了淋滤液的pH,增加了淋滤液中Cu和Zn的含量.逐层采样并分析了土壤中重金属的生物有效性含量,发现草甘膦的存在增加了土柱下层土壤重金属的生物有效性浓度.大量使用草甘膦会导致污染土壤中重金属的溶出,进而污染地下水.     

不同轮作制度下红壤旱地水分时空变化对稻草覆盖的响应

依托湖南桃源红壤旱地轮作施肥长期定位试验,研究了不同轮作制度下(甘薯-油菜,绿豆-蚕豆)两种类型旱地(平旱地、坡旱地)土壤水分时空变化对稻草覆盖的响应差异.结果表明,随着土层的加深,红壤旱地土壤水分含量增加,稳定性增强.其中坡旱地的含水量和变异幅度均高于平旱地(尤其在0-20 cm,20-40 cm土层);稻草覆盖后,同一轮作制度坡、平两种类型旱地0-20 cm表土层水分含量均有增加,平旱地效果更为明显,20-40 cm,40-60 cm土层土壤含水量则明显下降;同在坡旱地覆盖稻草,绿豆-蚕豆轮作地土壤绝对含水量明显增加(0-20 cm,40-60 cm效果更加明显),而甘薯-油菜轮作明显提高了0-20 cm表土层水分含量,吸收消耗了20-40 cm,40-60 cm深层相对丰裕的水分;夏季持续高温干旱时期各处理0-20 cm表土层水分含量均呈持续下降趋势,与休闲地相比,除平旱地甘薯-油菜+稻草覆盖外,其它处理土壤含水量均有不同程度的增加,表明稻草覆盖是亚热带红壤旱地季节性干旱防御的有效措施.