黄土高原不同生态类型区退耕还林(草)综合效益评价指标体系构建研究

退耕还林(草)综合效益评价指标体系的构建是退耕还林(草)工程效应评价的一个重要环节.首先根据黄土高原地区的自然环境现状和生态类型区划原则,将黄土高原划分为4个不同的生态类型区;然后根据综合效益评价指标体系建立的原则和方法,从生态、社会经济2个层次中选取对黄土高原影响较大的28个指标因子,建立适合黄土高原地区的退耕还林(草)综合效益评价指标体系;最后根据每个生态类型区的特征和自然状况,确定不同生态区域各评价指标的权重.     

黄土丘陵沟壑区沙棘人工林不同恢复阶段物种多样性与土壤肥力的关系研究

对黄土高原丘陵沟壑区沙棘人工林不同恢复阶段物种多样性与土壤肥力的关系进行了研究.结果表明,在沙棘人工林恢复的初、中期阶段,α-多样性指数和土壤肥力(有机质含量和氮含量)的增加正相关较明显,在恢复的中期β-多样性指数变化较强烈,且土壤有机质含量变化较大,表现出在沙棘人工林恢复的同时,土壤有机质含量也会有所增加,二者基本上是同步的.对土壤肥力与沙棘人工林植物组成性状的关系进行多元回归分析后发现,土壤全氮与木本植物种数、植物种数和物种多样性等因素有关;全磷与物种多样性等因素有关;土壤全钾和pH值的变化比较复杂,与植物组成性状的关系不明显.     

甘肃合水黄土塬面全新世成壤环境变化

通过对黄土高原腹地甘肃合水MJY全新世土壤剖面磁化率、全铁、TOC、Rb、Sr和Rb/Sr等气候代用指标的测定分析,揭示了与全新世环境变化相对应的成壤过程,并在此基础上,阐明黄土高原中部地区环境资源变化对人类活动的影响。认为全新世早期,黄土高原中部地区气候比较温和干燥,风尘堆积速率降低,地表植被以草本为主,并有一定的生物风化成壤作用,土壤发育表现为边沉积边成壤;全新世中期,气候温暖湿润,地表植被发育,生物风化成壤作用大于风尘堆积作用,随着沉积和成壤的继续,土壤层深厚,形成古土壤层(S0);全新世晚期,气候开始恶化,干旱少雨,植被退化,沙尘暴频繁发生,风尘堆积作用大于风化成壤作用,土壤退化形成的现代黄土层(L0)覆盖了土壤(S0)使之成为埋藏古土壤。在寺洼文化时期(3250—2520 a B.P.),由于气候干旱使环境资源恶化,土壤退化严重,土地资源利用方式和文化形态从原始的农耕文化转向游牧类型文化。     

基于高分遥感影像的亚高寒草甸土壤水分含量反演

通过高分卫星遥感影像计算植被供水指数来反演亚高寒草甸土壤水分含量,结合高分辨率遥感影像(GF-2)和中分辨率的遥感影像(Landsat-7)进行土壤水分反演模型建模验证,揭示高分遥感影像结合植被供水指数法在青藏高原东北缘亚高寒草甸草原上的适用性,同时分析研究区土壤水分分布及其影响因素。基于高分二号（GF-2）、Landsat-7影像数据,以甘南藏族自治州当周草原为研究区,利用植被供水指数（VSWI, vegetation supply water index）构建土壤水分反演模型得到研究区土壤水分含量反演图,通过半方差函数及主成分分析法探索研究区土壤水分空间分布及影响因素。结果表明：研究区土壤水分含量分布状态呈现出一定程度的空间变异,体现在整个研究区内以及各个地块之间,土壤水分含量主要介于0.11%~60.44%之间;土壤水分含量与坡度、海拔、坡向、NDVI、地表温度均呈正相关关系,分布主要受NDVI、坡向、坡度、海拔的影响。综上,利用植被供水指数法结合高分遥感影像监测土壤水分含量是可行的,基于GF-2遥感影像所建立的模型拟合度最优,较Landsat-7遥感影像更具优势。     

黄土高原水蚀风蚀交错带小流域土壤水分季节变化特征与主控因素

土壤水分是黄土高原水蚀风蚀交错带生态环境恢复的关键因子,具有明显的时空异质性。以水蚀风蚀交错带的代表性流域—老爷满渠小流域为对象,采用网格法(50 m×50 m)共布设了73个样点,原位观测0—5 m土壤含水率,共测定23次(2013年6月至2019年10月),通过获取每个样点的环境因子,结合经典统计、地统计、随机森林等方法,分析了小流域尺度不同土层深度(每层1 m,共5层)土壤含水率的季节变化特征与影响因素。结果表明:不同土层土壤含水率的空间分布特征和季节性变化规律不同;对于0—1 m土层,土壤含水率在夏季和冬季之间存在显著性差异(p0.05),而对于1 m以下土层,春季平均土壤含水率高于其他季节,但不显著;无论在何种季节,不同土地利用方式、壤土与砂土间的土壤含水率在3 m以上土层均存在显著差异(p0.05),而阴、阳坡的土壤含水率在所有土层均存在显著差异(p0.05);在不同季节,土壤含水率与容重和砂粒呈负相关,与其他环境因子(有机碳含量、黏粒、粉粒、有机碳密度、土地利用、坡向、土壤质地和pH)呈正相关;除有机碳密度和黏粒较为稳定外,土壤含水率与环境因子的相关性均随土层深度增加呈减少趋势;环境因子对土壤含水率空间变异的整体相对贡献表现为土壤性质地形土地利用。研究结果可为研究区深层土壤水资源管理、土壤水文观测与模拟、植被优化布局等提供参考。     

黄土高塬沟壑区综合治理试验示范成果评述与高质量发展研究展望——以陕西省长武县王东沟小流域30 a多治理实践为例

[目的]研究黄土高塬沟壑区典型小流域综合治理的成效以及生态文明建设时期面临的问题,旨在为该区域高质量发展提供理论支持和实践经验。[方法]以陕西省长武县王东沟小流域综合治理试验示范研究实践为例,基于1986年以来的监测和研究资料,总结分析了该流域30 a多来不同时段在生态环境、土地生产力和农民经济收入等方面的变化。[结果]王东沟小流域综合治理过程存在明显的阶段性。①综合治理阶段(1986—1995)。以提高土地生产力为突破口,重点提高粮食产量和人均经济收入。同时从塬面到沟道综合整治水土流失,合理开发利用土地。②生态保护阶段(1996—2005)。更新与升级粮果管理措施,保护和改善生态环境,进一步稳定和提高了土地生产力。③高质量发展试验示范研究阶段(2006—2019)。以王东沟小流域为试点,从发展绿色高效技术的角度进行研究和示范,探索适合小流域内涵式高质量绿色发展的技术体系,为黄土高塬沟壑区的高质量发展奠定基础。[结论]为实现黄土高塬沟壑区的高质量发展,必须在生态文明理念指引下,重点研究流域生态管理和技术创新体制和机制建设,在总体控制水土流失基础上,保障人居环境的生态性,社会经济系统发展的可持续性以及流域生态系统结构和功能的和谐与完整性。     

2000—2019年黄土高原地区土壤保持时空变化及影响因素分析

为揭示全球气候变化背景下黄土高原的生态建设成效,以土壤保持量为评估指标,应用美国修正通用土壤流失方程,评估了黄土高原土壤保持服务功能以及植被、气象等因素对其影响,分析了2000年以来植被和气候变化影响下黄土高原土壤保持量时空动态变化特征。结果表明:2000—2019年黄土高原土壤保持量平均值为109.5 t/hm²,并呈增加趋势,平均每年增加2.0 t/hm²,空间分布黄土高原中部和东部土壤保持量增加较明显。2000年以来黄土高原地区植被NPP呈增加趋势,年平均值为330.5 gC/m²,且平均每年增加7.2 gC/m²; 2000年以来植被覆盖度年平均值为29.2%,且以平均每年0.52%的趋势增加。黄土高原地区2000年以来气温和降水量均显著增加,平均年降水量为469.1 mm,且呈增加趋势,平均每年增加3.1 mm,年平均气温为10.2℃,平均每年增加0.03℃。黄土高原生态恢复措施加强,加之区域“暖湿化”有利气候条件,促进了区域生态建设成效显现,成为黄土高原生态恢复、功能提升的重要因素之一。     

黄土高原中部冬小麦生长对气候变暖和春季晚霜冻变化的响应

利用位于黄土高原中部的甘肃西峰试验田资料和当地平行气象观测资料,分析了春季气温、终霜冻和冬小麦生长发育对气候变暖的响应特征。结果表明：1981年以来,春季平均气温和平均最低气温分别以1.2℃/10a和1.1℃/10a的速率升高,5月的极端最低气温以1.2℃/10a的速率升高;1997年以来4月极端最低气温波动幅度增大,在气候变暖大背景下2001年和2006年出现了最小值,属于反常年份,冻害严重;终霜日期提前的气候趋势比较明显,速率为3.2d/10a,终霜日地面最低温度表现为波动变化,个别年份出现反常的重霜冻灾害;终霜冻过程的持续日数表现出阶段性增加规律,地面最低温度负积温在反常年份2005-2006年有增强变化;1981年以来冬小麦拔节期以4.5d/10a的速率极显著提前（P〈0.01）,1997年以来提前趋势更加明显,1997-2008年平均拔节期比1981-1996年提前9d。气候持续变暖,冬小麦拔节期提前的速率大于终霜日提前的速率,表明冬小麦春季拔节-孕穗期遭受终霜冻危害的气候风险在增大。     

Linking habitat suitability and seed dispersal models in order to analyse the effectiveness of hydrological fen restoration strategies

The effectiveness of measures targeted at the restoration of populations of endangered species in anthropogenically dominated regions is often limited by a combination of insufficient restoration of habitat quality and dispersal failure. Therefore, the joint prediction of suitable habitat and seed dispersal in dependency of management actions is required for effective nature management. Here we demonstrate an approach, which links a habitat suitability and a seed dispersal model. The linked model describes potential species distribution as a function of current species distribution, species-specific dispersal traits, the number of successful dispersal events, dispersal infrastructure and habitat configuration. The last two variables were related to water management actions. We demonstrate the applicability of the model in a strategy analysis of hydrological restoration measures for a large fen area in which still numerous endangered plant species grow.With the aid of the linked model, we were able to optimise the spatial planning of restoration measures, taking into account both the constraints of water management practices on abiotic restoration and the effects of habitat fragmentation on dispersal. Moreover, we could demonstrate that stand-alone habitat suitability models, which assume unlimited dispersal, may considerably overestimate restoration prospects. For these reasons, we conclude that linked habitat suitability and dispersal models can provide useful insights into spatially differentiated potentials and constraints of nature restoration measures targeted at the sustainable conservation of endangered plant populations whose habitats have been deteriorated due to undesirable effects of land and water management on abiotic conditions. These insights may contribute to the design of cost-effective nature restoration and conservation measures.     

黄土高原沙尘暴时空分布格局及变化趋势分析

研究了黄土高原地区沙尘暴的时空分布格局和变化趋势,主要的工作包括利用黄土高原地区253个旗县市气象站20世纪50年代至1984年沙尘暴的多年平均值做空间插值,结合遥感影像,分析了沙尘暴的空间分布格局,呈现出从西北向东南先增多后减少,北多南少的分布。利用1961-2000年沙尘暴记录分析了沙尘暴年内的季节分布,发现沙尘暴主要发生在春季,尤其是4月。最后,对40 a间沙尘暴进行了趋势分析,发现该区沙尘暴有明显的减少趋势,在1984年发生了明显转折,这种减少趋势在空间上不具有明显差异。