基于生态分区的河北省植被覆盖时空变化特征研究

植被覆盖的时空变化可以反映气候变动的规律和趋势,是全球能量循环和物质流动的组成部分,可作为生态环境演变研究的重要方面。为研究河北省近些年植被NDVI变化和分布的情况,在SPOT-VGT数据的基础上,将研究区划分为坝上高原、燕山太行山山地和河北平原3个生态区,结合研究区的土地覆盖数据,利用最大合成法和均值法获取研究区内各时间点和各土地覆盖类型的NDVI值,通过趋势分析法对研究区NDVI时序变化趋势进行探析,由此对整个研究区和各生态分区NDVI时空变化与分布特征进行综合分析。结果表明:(1)河北省近11年NDVI整体呈上升趋势,植被覆盖总改善面积大于总退化面积,改善面积主要分布在坝上高原和燕山太行山山地部分地区,退化面积主要分布在河北平原部分地区。(2)河北省三生态区不同土地覆盖类型上的NDVI变化特征不尽相同,针对各个土地覆盖类型NDVI的变化特征提出了改善不同生态分区植被NDVI的方法和建议。     

不同植被恢复模式下三峡库区万州段消落带土壤养分及其空间分布特征

消落带植被状况与水位消涨是影响土壤养分及其分布的重要因子。本文以三峡库区万州段消落带为研究地点,通过对人工和自然恢复样地沿海拔梯度对土壤进行取样和分析,揭示了不同恢复模式下消落带土壤养分及其空间分布特征。研究结果表明,植被恢复模式对土壤养分有显著影响,人工恢复样地消落带主要土壤养分含量总体高于自然恢复样地,显示人工恢复能有效促进土壤养分在植物群落中的积累;在库区反季节水位消涨的作用下,人工恢复地消落带土壤养分沿海拔梯度呈先增加后减少的空间分布格局,土壤养分含量在消落带中部(海拔165 m)达到最高值,而自然恢复地土壤有机质和全氮的空间分布则随海拔梯度增加而增加,以消落带上部(海拔175 m)的值最高。土壤养分的空间分布格局源自于不同海拔梯度的消落带受水位消涨扰动程度以及植被恢复状况的差异,植被恢复模式对土壤养分的空间分布仍有一定影响。今后应在消落带上部进一步引种适宜的乔灌木物种,不断提高消落带植被对土壤养分的固持能力。     

典型自然带土壤氮磷化学计量空间分异特征及其驱动因素研究

植物生活型、地形及区域气候特征等对土壤养分的空间分布有着重要的影响。通过对我国典型自然带土壤氮磷化学计量与植物生活型、地形及气候因素间相互关系的研究,探讨了我国土壤氮磷的空间变异与分布特征及其主要控制因素。结果发现,5个自然带的土壤全氮(TN)和氮磷比(N/P)存在显著差异(p0.01);除温带荒漠带较低(0.47 mg g~(-1))外,土壤全磷(TP)均值总体变化不明显(p0.05)。在不同自然带区域内,TN、TP及N/P变化与海拔、温度及降水呈现出显著的线性和非线性二次相关,即表现出线性与单峰模式。暖温带落叶阔叶林带、温带草原带、温带荒漠带森林土壤中TN,以及青藏高原高寒植被带草本土壤中TP、温带荒漠带森林土壤的N/P主要受海拔因素的影响,而温带草原带草本植物的土壤TP则主要受降水的影响。同时,研究还发现,在多要素共同作用时,其影响程度也略有差异,温度和海拔作为控制因素影响亚热带常绿阔叶林带森林和温带草原带草本土壤TN变化,但前者受温度控制更为明显,后者则以海拔为主要驱动因素,而温带荒漠带草本土壤和森林土壤的TN主要受海拔和降水作用的影响,但以降水影响为主;亚热带常绿阔叶林带森林土壤TP,温带草原带、温带荒漠带和青藏高原高寒植被带草本土壤的N/P受植物生活型、地形及气候的共同影响,但程度略有不同,其中TP表现为降水温度海拔,而N/P为温度海拔降水。因此,在自然带和植物生活型的主控背景下,海拔、温度和降水的主控或交互作用直接驱动土壤氮磷及其化学计量特征的空间分异。     

适用于三峡水库中陡土坡消落区等高种植的土工结构模型

[目的]探讨在当前三峡库区面临的严峻生态环境下,采取何种适合的生态治理技术以解决库区生态环境安全问题,为三峡库区生态环境修复提供一定的参考依据。[方法]通过生态治理模型整体框架结构,提高中、陡土坡生态系统地表基底稳定性;通过等高种植平面绿化技术、土工格室垂直绿化技术,提高消落区植被覆盖率和土壤肥力;通过不同高层区段消落区适宜植物"乔—灌—草—藤(177~170 m)、"灌—草—藤"(170~160m)、"草—藤"配置(160~145m),对消落区的生物多样性、植被覆盖率及景观层次起提高作用。[结果]通过模型设计,将传统混凝土护坡技术与现代生态护坡技术相结合、等高种植平面绿化技术与土工格室垂直绿化技术相结合,实现了生物措施与工程措施的高度统一、系统稳定性与开放性的高度统一、植被覆盖率与景观层次的高度统一。[结论]该土工结构模型的应用对三峡水库中陡土坡消落区生态治理具有一定的参考价值和现实的应用前景。     

大宁河回水区消落带土壤磷释放动力学研究

以三峡大宁河回水区消落带采集的6个土壤样品为研究对象,在室内模拟条件下,通过磷释放动力学实验,研究了三峡入库河流大宁河消落带土壤磷释放动力学特征,并分析了样品组成特征对释放动力学的影响,结果表明:指数动力学模型可以很好的拟合大宁河回水区消落带土壤样品磷释放动力学特征,前25 h为快反应,磷释放速度较大,随后进入慢反应,逐渐达到最大磷释放量;样品磷释放动力学特征与总氮、总磷和有机质等理化指标相关性较弱;样品磷释放动力学特征与Fe/Al-P的呈现极显著正相关关系,与Ca-P和O-P的相关性较弱,这说明样品中磷的释放量主要受Fe/Al-P含量控制。     

关中-天水经济区土地利用/覆被变化与景观格局

以1980年和2005年的TM影像为数据源,应用ArcGIS,Erdas软件对影像解译,把关中-天水经济区(简称“关天经济区”)的土地利用景观分为6大类景观类型.基于ArcGIS分析模块,分析了关天经济区土地利用/覆被变化过程,并使用景观软件Fragstats分别从景观级别和景观类型级别上计算了相应的景观指数,得出以下结论:(1) 25 a间耕地和未利用地面积减少,林地、草地、水体和建筑用地面积增加,大量的耕地转变为林地、草地、建筑用地.同时较多草地开垦为耕地,但小于耕地向其转化的量.而建设用地属于转入型用地,转出量几乎为0.(2)关天经济区土地利用景观的蔓延度、优势度指数减少,香农多样性指数、香农均匀度指数增加.(3)耕地是关天经济区的优势景观类型,建设用地景观斑块正在向规模化扩张.研究结果为合理制定该区域可持续发展的土地利用政策及规划提供科学的参考及依据.     

基于水功能区的湖北省农业非点源污染控制区划

农业非点源污染已成为区域水质恶化的主要原因,有针对性地按照国家和地区对不同水功能区的水环境质量标准的要求划分农业非点源污染控制区,可以使非点源污染的控制更有效率.以湖北省103个县域为对象,以水功能区要求为基础,采用ArcGIS分析法确定县域水环境质量标准,在此基础上,采用水质污染指数法及内梅罗指数法解析各县域单元的污染类型及敏感性,最终划定研究区农业非点源污染控制分区.结果表明：1）湖北省可划分为Ⅱ类水质保护区的县域单元29个,划分为Ⅲ类水质保护区的县域单元74个;2）Ⅱ类水质保护区污染类型可划分为3类,主要为单一污染源污染,敏感区可划分为3类,分别为不敏感、轻度敏感及中度敏感;3）Ⅲ类水质保护区污染类型可划分为7类,主要污染类型为单一污染源污染和混合污染,敏感区可划分为3类,分别为轻度、中度及重度敏感;4）农业非点源污染控制区可划分为3个级别,包括2个一级控制分区,6个二级控制分区,23个三级控制分区.区划结果可为湖北省农业非点源污染管理和防治提供参考.     

龙门山断裂带主要森林类型凋落物累积量及其持水特性

采用野外实地调查与室内控制浸提相结合的方法,对龙门山断裂带常绿阔叶林、落叶阔叶林、针阔混交林、常绿针叶林4种森林类型的凋落物储量、持水量、吸水速率进行了研究。结果发现,不同森林类型凋落物总储量大小顺序为:常绿针叶林(8.26t/hm2)落叶阔叶林(6.80t/hm2)针阔混交林(5.52t/hm2)常绿阔叶林(4.61t/hm2),且未分解层累积量所占比例均小于半分解层。不同森林类型不同分解程度凋落物的持水量和持水率与浸泡时间均呈对数关系,其吸水速率与浸泡时间呈幂函数关系。研究区4种森林类型半分解层凋落物的持水能力均强于分解层,而落叶阔叶林和针阔混交林持水能力较强,其次是常绿针叶林,常绿阔叶林最低。研究表明,在该区森林植被恢复和重建过程中,应充分考虑半分解层凋落物对水土保持的作用,且宜优选落叶阔叶林和针阔混交林模式进行森林植被恢复。     

萘和p,p′-DDE在典型包气带介质上的吸附动力学及吸附-解吸特征

选取3种典型包气带土壤为吸附剂,萘和p,p′-DDE为吸附质,研究了其吸附动力学特征及吸附解吸规律。实验结果显示,初始浓度越大,吸附到达平衡所需时间就越短。数据拟合结果表明,单一级次的动力学方程难以描述两种吸附质的吸附动力学特征,分析认为土壤对有机污染物的吸附过程不是单一反应,而是有机污染物在无机矿物、无定型有机碳和凝聚型有机碳上同时进行吸附反应的复合结果。萘与p,p′-DDE的吸附、解吸过程均表现出非线性,Freundlich方程的吸附指数n在不同程度上偏离1;两种污染物在土样中的吸附过程不完全可逆,Kow、初始浓度以及土壤有机碳含量（fo）c的差异都影响其在土壤不同组分上的吸附百分比,进而影响解吸率。萘更多地吸附在无机矿物表面及无定型有机碳上,随着初始浓度的增大（37.7~780.9μg.L-1）,解吸率可从10%左右增至近85%;而当初始浓度为37.7μg.L-1时,随foc的增大（0.01%~0.65%）,解吸率由12.39%降至3.90%。p,p′-DDE则更多地吸附在凝聚型有机碳上,解吸率随浓度的变化（11.0~275.1μg.L-1）仅在1%~5%内波动,当初始浓度为11.0μg.L-1时,解吸率随foc的增大由4.49%降至1.06%。两者解吸率都和foc呈负相关关系。     

水肥耦合对华北高产农区小麦-玉米产量和土壤硝态氮淋失风险的影响

在封丘农田生态系统国家试验站, 通过多组水肥组合试验, 研究了冬小麦-夏玉米轮作下, 水、肥对作物产量、硝态氮在土壤剖面中的分布特征及其淋失风险的影响。结果表明, 适宜灌溉情况下, 氮磷配施是提高作物产量的关键, 氮钾配施与磷钾配施增产效果不明显。统计结果表明, 各因素对小麦产量影响次序依次为氮肥≥磷肥＞灌溉＞钾肥, 对玉米产量的影响次序为氮肥＞磷肥＞钾肥＞灌溉, 只有氮磷对作物产量的影响达到统计学上的显著性差异。随着施氮量和灌溉量的增加, 硝态氮累积峰峰值增加, 峰厚度加厚, 出现位置加深, 且根区外硝态氮含量亦显著增加, 极大地提高了硝态氮的淋失风险。适宜氮肥用量与适宜灌溉是减轻硝态氮淋失风险的关键, 氮磷配施可有效降低深层土壤硝态氮累积。研究区域适宜氮肥用量为每年400 kg(N)·hm^-2,适宜磷肥用量为每年225 kg( P₂O₅)·hm^-2, 一般降雨年型全年灌溉量以280 mm 左右为宜。