基于LCM模型的晋江市土地利用变化与预测分析

为了探究晋江市土地利用演变规律与未来土地利用状况,以1990,2000,2010年3期遥感影像解译数据为数据源,分析土地利用类型动态变化程度;结合土地利用动态变化影响因子构建土地利用预测模型(LCM),对晋江市2020,2030年的土地利用数量以及分布进行预测。结果表明:1)LCM模型2010年模拟结果各项Kappa指数均大于80%;2)预测结果显示建设用地将会在晋江中北部增加,耕地的减少则分布在晋江未来区划的中心城区,裸地在LCM模型预测中出现减少,主要集中在沿海区域,园地在LCM模型中呈减少趋势,而林地虽然在2020年有所减少,但2020年以后则呈增长趋势,且集中在沿海乡镇。LCM模型对预测结果精确度以及可信度较高,预测结果能为晋江市未来土地利用的合理规划、区域经济发展方向提供合理依据。     

青藏高原北麓河流域不同退化程度高寒草甸生产力和群落结构特征

近年来,青藏高原高寒草甸部分地区退化严重,对生态环境及牧民畜牧业生产造成了不利的影响。在草地不同退化阶段中存在着关键阶段,超过了这个阶段,极难恢复。因此,确定草地退化的关键阶段是草地可持续恢复的基础。研究样地设在青藏高原北麓河流域多年冻土区,根据植被和土壤特征选取了未退化到极度退化的5个退化梯度,探讨不同退化程度对植被地上、地下生物量以及群落中各功能群相对盖度的影响,为揭示多年冻土区高寒草甸植被退化关键阶段提供依据。结果表明:1)随着退化程度加剧,禾本科和杂草类植物相对盖度显著增加(P 0.05),而莎草科植物相对盖度则显著降低(P 0.05);2)地上生物量在轻度退化阶段无显著变化(P 0.05),中度退化阶段开始显著降低(P 0.05);3)地下生物量和地下净初级生产力均在中度退化阶段后显著降低(P 0.05),地下净初级生产力在各土壤深度比例有向深处增加的趋势;4)不同退化程度莎草科植物相对盖度和地下净初级生产力在0–10 cm土壤深度所占比例极显著正相关(P 0.01),但与10–20 cm土壤深度地下净初级生产力所占比例无显著相关(P 0.05),与20–30 cm和30–50 cm土壤深度地下净初级生产力所占比例均显著负相关(P 0.05),而杂草相对盖度和地下净初级生产力在各土壤深度所占比例则表现出与莎草科植物相反的趋势。中度退化是草地退化的关键阶段。     

青藏高原北麓河流域不同退化程度高寒草甸土壤呼吸特征

土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要环节之一,而青藏高原高寒草甸的大面积退化对土壤呼吸及碳循环造成重要影响。为了进一步探明高寒草甸退化对土壤呼吸的影响,对北麓河区不同退化程度高寒草甸土壤呼吸及其相关因子进行了测定,分析了土壤呼吸与生物量、地下净初级生产力以及土壤温度的关系。结果表明:1)不同退化程度高寒草甸土壤呼吸在生长季均表现出相似的动态特征,随退化程度加剧呈先增加后降低的变化趋势,在中度退化程度达到最大值,且在生长季中期变化显著(P 0.05)。2)土壤呼吸和地上、地下生物量及地下净初级生产力均显著线性正相关(P 0.05)。3)土壤温度与土壤呼吸之间呈指数关系,但不同退化程度下土壤呼吸对土壤温度的敏感性不同,土壤呼吸敏感性在轻度退化(Q_(10)=3.26)和中度退化程度(Q_(10)=3.22)大于未退化(Q_(10)=2.66),而在重度退化(Q_(10)=2.49)和极度退化程度(Q_(10)=1.96)小于未退化;这主要是由不同退化程度土壤温度、地下生物量以及土壤有机碳含量的差异造成。研究的结果有助于进一步认识退化草地的碳循环过程。     

人工干预对黄河源区沙化草地土壤微生物群落的影响

土壤微生物作为生态系统的重要组成部分,其群落变化可以反映土壤变化并有效指示退化土地的恢复成效。本研究以黄河源区沙化草地为对象,应用Illumina MiSeq测序技术对无任何人工干预措施的对照样地(CK)、播草种样地(P_1)、4年砾石方格沙障+播草种样地(P_2)和12年砾石方格沙障+播草种样地(P3)的土壤细菌和真菌群落进行了高通量测序,分析了不同干预措施(沙障+播草种/播草种)和干预时间(4年/12年)对沙化草地土壤细菌和真菌群落组成的影响。结果发现:1)细菌群落在CK和P_1样地聚为一组,P2和P3样地聚为另一组,真菌群落在CK、P_1和P_2样地聚为一组,P_3单独为一组;2)表层土壤有机碳和硝态氮含量在P_3样地中显著高于CK和P_2样地(P 0.05),而土壤铵态氮在各样地间无显著差异(P 0.05);3)植被盖度在P3样地中显著高于CK和P_2样地(P 0.05),杂类草地上生物量在P_3样地中显著高于CK样地(P 0.05)。研究认为,砾石方格沙障+播草种的干预措施促进了黄河源区沙化草地表层养分的积累,改变了土壤微生物群落结构,有利于植被的定殖和生长,且随措施实施年限的延长,改善成效愈加明显,是高寒地区严重沙化土地治理的一种有效措施。     

高寒草甸土壤团聚体碳氮磷对退化的响应及其影响因素

植物和土壤微生物是土壤团聚体黏合物和养分的重要来源,因此土壤团聚体组成及其养分库的变化可指示生态系统退化过程。本文在长江源区根据植被群落特征选取未退化、中度和严重退化高寒草甸,研究其土壤中大团聚体(>250μm)、微团聚体(55～250μm)和游离态粉粒黏粒(<55μm)含量、不同粒级团聚体碳氮磷含量及储量随草地退化的变化特征,并分析了植物和微生物活动与这些变化特征的关系。结果表明：未退化和中度退化高寒草甸土壤以微团聚体为主。退化使高寒草甸大团聚体和微团聚体碳氮含量及储量显著下降,但磷含量及储量未发生显著变化。游离态粉粒黏粒氮磷储量在严重退化高寒草甸显著增加。各团聚体碳氮含量与地上生物量和微生物量碳正相关,磷含量与微生物量碳负相关。本研究表明植物及受其影响的土壤微生物变化是造成高寒草甸退化后不同团聚体碳氮磷库变化的主要原因。