基于GIS的黑龙江省拉林河流域土壤侵蚀空间特征分析

以黑龙江省拉林河流域为研究区,利用USLE计算土壤侵蚀模数,并建立了基于GIS的空间栅格数据库。采用地统计分析方法,进行研究区的土壤侵蚀模数空间特征分析。对比现行两种土壤侵蚀强度分级标准,分析确定适用的土壤侵蚀强度分级标准。采用空间和趋势分析方法,进行研究区的土壤侵蚀强度空间分布特征分析。结果表明:（1）研究区的土壤侵蚀模数分布具有强烈的空间相关性,自西向东、由北至南呈线型增大的分布趋势;（2）《黑土区水土流失综合防治技术标准标准》中规定的土壤侵蚀强度分级标准适用性更强;（3）研究区的土壤侵蚀面积占总面积的94%,强烈、轻度和中度水力侵蚀为主要的侵蚀强度类型;强烈水力侵蚀主要分布于西部的洪积台地,轻度水力侵蚀主要分布于东部的低山丘陵宽谷,中度水力侵蚀主要分布于中部的地貌过渡带,极强烈和剧烈水力侵蚀主要呈零散状分布于东部的低山丘陵沟壑,中部和西部也有零星分布;随植被覆盖度的降低,土壤侵蚀强度等级自东向西呈增大趋势。     

Strong functional stability of soil microbial communities under semiarid Mediterranean conditions and subjected to long-term shifts in baseline precipitation

We investigated the effect of soil microclimate on the structure and functioning of soil microbial communities in a Mediterranean Holm-oak forest subjected to 10 years of partial rain exclusion manipulations, simulating average drought conditions expected in Mediterranean areas for the following decades. We applied a high throughput DNA pyrosequencing technique coupled to parallel measurements of microbial respiration (R_H) and temperature sensitivity of microbial respiration (Q₁₀). Some consistent changes in the structure of bacterial communities suggest a slow process of community shifts parallel to the trend towards oligotrophy in response to long-term droughts. However, the structure of bacterial communities was mainly determined by short-term environmental fluctuations associated with sampling date (winter, spring and summer) rather than long-term (10 years) shifts in baseline precipitation. Moreover, long-term drought did not exert any chronic effect on the functioning of soil microbial communities (R_H and Q₁₀), emphasizing the functional stability of these communities to this long-term but mild shifts in water availability. We hypothesize that the particular conditions of the Mediterranean climate with strong seasonal shifts in both temperature and soil water availability but also characterized by very extreme environmental conditions during summer, was acting as a strong force in community assembling, selecting phenotypes adapted to the semiarid conditions characterizing Mediterranean ecosystems. Relations of climate with the phylogenetic structure and overall diversity of the communities as well as the distribution of the individual responses of different lineages (genera) to climate confirmed our hypotheses, evidencing communities dominated by thermotolerant and drought-tolerant phenotypes.     

珠江流域1960―2012年降雨侵蚀力时空变化特征

降雨侵蚀力反映了降雨对土壤侵蚀的潜在能力,研究其时空变化特征对流域土壤侵蚀监测、评估、预报和治理等工作具有重要意义。根据珠江流域43个气象站1960-2012年逐日降雨资料计算各站点降雨侵蚀力,采用线性回归,Mann-Kendall方法,小波分析和Kriging插值等方法对流域降雨侵蚀力进行了时空变化分析。结果表明:珠江流域多年平均降雨侵蚀力值的分布范围为1 858.0~14 656.6 MJ·mm/(hm2·h),平均值为7 177.1 MJ·mm/(hm2·h),与多年平均降雨量极显著相关(相关系数0.952,P0.01),空间分布规律与多年平均降雨基本一致,即总体上均呈从东到西逐渐递减的规律,被统计站点的降雨侵蚀力随着经度增加而增加,但随纬度增加而减少;流域年、季节、汛期和非汛期降雨侵蚀力变化趋势均不显著,均没有发生显著的突变,其中春、秋两季降雨侵蚀力呈下降趋势,其余时间段呈上升趋势;珠江流域大部分地区年降雨侵蚀力呈上升的趋势,其中韶关站点上升显著,沾益站、风山站、河池站、百色站、柳州站、融安站和桂林站的冬季降雨侵蚀力同样上升显著,这些地区面临的水土保持压力较大;流域年均降雨侵蚀力变化主周期为3.8 a,且存在2.0~7.0 a的振荡周期。研究结果可为珠江流域的水土保持、农业和生态保护,灾害控制等工作提供科学决策依据。     

Implication of relationships among suspended sediment size, water discharge and suspended sediment concentration: the Yellow River basin, China

According to the yearly maximum suspended sediment concentrations (SSC) in the Yellow River and its tributaries, the rivers are divided into three types of more than 300, 20–300, and less than 20 kg/m³. The middle Yellow River basin is located in the transitional zone from subhumid to semiarid climates, and covered by a thick loess mantle. Neighboring on the desert areas to the northwest, the surface material of the Loess Plateau exhibits some marked areal differentiation in grain size and forms three zones covered by sandy loess, (typical) loess and clayey loess from northwest to southeast. Controlled by these physico-geographical conditions, the grain size of river-transported sediment shows some particular characteristics; at small water discharge or SSC, the grain size of suspended sediment abruptly decreases to a minimum with increasing water discharge or SSC. At water discharge of more than ca. 40 m³/s or at SSC of more than ca. 40 kg/m³, the grain size increases with water discharge or SSC.During the low-stage season, the relatively clear baseflow may scour the coarse bed materials, so the suspended sediment is relatively coarse. In the rainy season, rainstorm runoff washes out fine loess materials to the river, making suspended sediment fine. During relatively strong rainstorms, there often occur hyperconcentrated flows at SSC of more than 300 kg/m³. The relatively coarse grains could then remain suspended in the mixture of water and fine suspended sediment.     

川南丘陵区近30 a来土壤养分时空变化

[目的]通过研究川南丘陵地区区域尺度上土壤养分的空间分异特征和时间变化特点,为该区域的土壤质量管理和农业可持续发展服务。[方法]基于GIS技术和地统计学方法,分析1982—2011年川南丘陵地区宜宾市南溪区长兴镇耕地土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾的时空变化情况。[结果](1)研究区5种土壤指标中,有效磷的变异系数最高,其余指标变异系数在22.18%~37.03%,属中等程度变异。(2)结构分析表明,1982年时土壤养分的块基比为25%~75%,属中等变异,结构因素和人为因素对其都有影响;到了2011年,各指标空间自相关性变弱,人为因素占主导作用。(3)克里格插值显示,研究区近1/2区域土壤氮素偏高,全氮和碱解氮含量在高等级及以上面积分别占39.26%和47.94%;磷素虽略有上升,但有52.68%的区域有效磷含量在5mg/kg以下,属严重缺磷;钾素含量在中上等级区域面积减少,大部分在中下水平,甚至出现了极低水平。[结论]经过近30a土地利用后,整体上研究区土壤养分北高南低,且呈重氮,轻磷,忽钾的态势,研究区以南要注意控制氮肥的输入,补充磷、钾肥。     

1982-2010年松花江流域植被动态变化及其与气候因子的相关分析

利用1982-2010年GIMMS和MODIS两种遥感数据集的归一化植被指数（NDVI）数据,分析了松花江流域植被NDVI时空特征及其与气候因子的关系。结果表明,松花江流域植被覆盖存在着显著的空间差异,山区NDVI值明显高于中部平原区。过去29a间,松花江流域植被NDVI稳定性较强,总体上变化趋势不明显,但有明显的阶段性：1982-1990年植被NDVI持续增加;1991-1997年相对稳定,1997-2003年呈波动降低趋势,2003-2010年缓慢上升。基于像元的相关分析表明,松花江流域NDVI与气温和降水量间均具有很强的相关性（P〈0.01）,而且植被NDVI变化受气温影响程度强于降水,针叶林是松花江流域受气温影响最大的植被类型。     

秸秆还田对汉中盆地稻田土壤有机碳组分、碳储量及水稻产量的影响

为探索稻麦或稻油轮作制下,小麦、油菜秸秆还田对汉中盆地稻田土壤碳库组分的变化,设置小麦秸秆不还田(WSN)、小麦秸秆常规还田(WS)、小麦秸秆促腐还田(WSM)、油菜秸秆不还田(RSN)、油菜秸秆常规还田(RS)、油菜秸秆促腐还田(RSM),共6个处理,通过大田试验研究了不同秸秆类型及还田方式对稻田0—5,5—10,10—15,15—20,20—25cm 5个土壤层次中的土壤容重、总有机碳(TOC)、活性有机碳(LOC)、活性有机碳效率(ACL)、碳储量(SCS)、碳库管理指数(CPMI)及水稻产量的影响。结果表明:秸秆还田显著降低0—15cm土层容重,对15—25cm并未产生显著影响。与不还田相比,秸秆还田明显增加了各层次土壤有机碳库指标含量,但TOC和LOC含量均随土壤深度的增加而减少,两者在0—15cm土层含量较高,具有明显的表层富集现象;与不还田相比,小麦及油菜秸秆还田后可明显增加稻田0—25cm土层中的土壤碳储量(SCS),增幅可达21.9%~23.5%和1.7%~6.7%。不同土层中的LOC、ACL、CPIM对秸秆类型的响应不同,具体表现为小麦秸秆还田(WS、WSM)对0—15cm土层具有显著促进作用,而油菜秸秆还田(RS、RSM)对15—25cm土层中的有显著促进作用。产量方面,秸秆促腐还田模式下(WSM、RSM)水稻产量最高,常规还田模式(WSN、RSN)次之,而不还田时产量最低。相关分析显示0—10cm土壤活性有机碳有效率与水稻产量显著相关。秸秆还田是提高汉中盆地稻田土壤有机碳和产量较为有效的农田管理措施。两种轮作模式下,小麦秸秆全量旋耕还田更有利于固持稻田土壤有机碳和增加水稻产量增加。     

滦河流域生态系统健康评价研究

总结了国内外对流域生态系统进行健康评价的实践,以生态系统健康理论和“压力—状态—响应”模型为基础,构建了滦河流域(内蒙古山区部分)的生态系统健康评价指标体系。采用层次分析法进行的综合评价结果表明:滦河流域生态环境健康状态得分为0.82,健康指数为0.48。滦河流域应加强水土保持,减少土壤侵蚀;加大围栏育草、禁牧、休牧、轮牧等力度,治理沙化草场,恢复植被;降低单位面积农药施用量,以减少流域非点源污染;减少对流域内湿地的围垦和破坏;有计划地恢复河滨湿地生态系统,促进河流生态功能恢复。     

基于DEM和土地利用的水土流失风险评价——以桂林寨底地下河流域为例

以2009年寨底地下河流域WorldView-1遥感影像、SPOT5卫星影像、1∶1万数字化地形图和寨底行政区划图为基础资料,在RS和GIS技术支持下,选取土地利用方式、植被覆盖度、坡度和高程作为水土流失风险评价指标,对寨底地下河流域水土流失进行了风险评价。结果表明:寨底地下河流域中风险和较高风险水土流失面积分布较广,中风险水土流失面积10.35 km2,占研究区面积的31.46%;较高风险20.89 km2,占63.50%。此研究结果为该流域开展水土保持生态建设提供了科学依据。     

黄土高原水土保持在黄河流域水资源开发利用中的地位和作用

黄河流域水资源十分短缺,已成为制约流域经济发展的主要因素。近年来黄河下游日趋严重的断流现象,引起了中央领导、国家主管部门和有关学术界的高度重视。解决黄河流域水资源短缺问题,合理开发利用水资源,必须上、中、下游兼顾,近、中、远期结合,开源与节流并重,实行降水资源与河川径流开发利用并举。在黄河流域水资源开发利用中,黄土高原水土保持具有不可忽视的积极作用和十分重要的战略地位