若尔盖沙化草地恢复过程中土壤特性及水源涵养功能

1995年以来,政府大力开展对若尔盖沙化草地生态系统的恢复重建工作,其生态恢复效益受到广泛关注。而水源涵养功能作为衡量草地生态系统恢复程度的重要生态指标,其变化对水分循环及全球气候变化有一定的影响和响应。以若尔盖县不同治理年限的沙化草地治理区为研究对象(包括1995年、2007年、2009年、2010年、2011年的治理区,2012年的正常放牧区和2012年的无治理区),采用野外采样和室内分析相结合的方法,将土壤含水量作为研究指标,结合土壤的理化性质,分析沙化草地在恢复重建过程中水源涵养功能的变化及其影响因素,结果表明:若尔盖草地在恢复重建过程中,(1)土壤质地发生变化,由紧砂土逐渐恢复成砂壤土,保水能力及保肥性都得到显著提高;土壤容重随着治理时间的增加而降低,由无治理区的1.7 g/cm~3下降到正常放牧区的1.3 g/cm~3;(2)土壤p H值随着治理时间的增加而逐渐降低,由7.6逐渐下降到6.7,土壤总体上为中性土,适宜植被生长;土壤有机质的变化相对不明显,但治理区的有机质远低于正常放牧区的土壤有机质,总体呈缓慢上升趋势;(3)土壤含水量呈"V"型变化趋势,在治理初期,土壤含水量先减小,2009年治理区的含水量最低,仅为6.8%,但到了治理后期,土壤的含水量开始增加,1995年的沙化治理区含水量达到了12.1%,说明水源涵养能力得到相应的提升;(4)经过相关分析,土壤含水量和有机质、土壤质地、土壤p H值、生物量以及土壤碳含量呈显著相关关系,其中,含水量与有机质、土壤质地以及土壤碳含量呈极显著正相关,而与p H值呈显著负相关;(5)随着治理时间的增加,土壤退化指数逐渐减小,土壤状况得到不断的改善。     

若尔盖高原生态系统水源涵养功能时空变化特征

若尔盖高原具有重要的水源涵养功能。基于气象和遥感数据,利用水量平衡法,模拟研究2001—2017年若尔盖高原水源涵养量的时空变化特征,探究土地利用和气象因子变化的影响。结果表明:若尔盖高原水源涵养量的空间差异性较大,整体上呈从北向南逐渐增加趋势,研究区2000—2017年平均单位面积水源涵养量<100、100～200、200～300、300～400、400～500和>500 mm的面积比例分别为15.43%、63.66%、18.66%、2.22%、0.03%和0; 17年平均水源涵养总量为阿坝藏族羌族自治州>红原县>若尔盖县>玛曲县>碌曲县;研究区2001—2017年单位面积平均水源涵养量总体表现出微弱的上升趋势,水源涵养量显著减少、中等减少、轻微减少、几乎不变、轻微增加、中等增加和显著增加区域所占的面积比例分别为50.64%、16.81%、11.64%、5.20%、4.52%、7.31%和3.88%;阿坝藏族羌族自治州和若尔盖县呈增加趋势,其他三县(玛曲、碌曲和红原县)呈减少趋势;降雨量和高程是影响研究区水源涵养量时空变化特征的主要因子。     

三江源区高寒草甸退化对土壤水源涵养功能的影响

三江源区是我国重要的水源涵养区,研究草地退化对土壤水源涵养功能的影响,可为三江源区水源涵养功能的科学评估与合理监测提供科学依据。以实地采样与室内测试分析相结合的方法研究了三江源区内不同土壤类型高寒草甸生物量特征、土壤水文物理性质及土壤水源涵养量。结果表明:高寒草甸在重度退化阶段地上生物量、地下生物量、毛管孔隙度、总孔隙度、自然含水量、最大持水量、土壤水源涵养量显著低于未退化和中度退化阶段(P<0.05)。随着高寒草甸退化程度加剧,土壤容重逐渐增大,且非毛管孔隙度规律不显著。未退化、中度退化、重度退化草甸的土壤水源涵养量范围分别为1884.32—1897.44t/hm2、1360.04—1707.79t/hm2、1082.38—1550.10t/hm2。中度退化草甸土壤水源涵养量比未退化草甸低9.37%—10.35%,重度退化草甸低18.31%—27.82%。草甸退化进程中土壤总孔隙度与毛管孔隙度的降低是影响土壤水源涵养量下降的直接原因,而草甸退化进程中地上生物量与地下生物量的减少则是间接原因。度量三江源区高寒草甸土壤水源涵养功能时应着重考虑毛管孔隙度的蓄水作用。研究表明高寒草甸地上生物量与土壤水源涵养量之间存在显著的正相关关系(P<0.05),该结果能够推动水源涵养功能评估向空间化、精细化发展,为探索利用遥感技术监测三江源区水源涵养功能提供参考依据。     

基于水源涵养参照系的中国生态系统水源涵养功能优劣评估

为解决水源涵养优劣评估结果空间可比性差的问题,在拟合1990—2018年中国生态系统水源涵养动态数据基础上,构建基于参照系的水源涵养功能优劣等级评估方法体系,从全国和分区尺度揭示中国生态系统水源涵养功能优劣格局与演变规律,阐明该方法的优越性。结果表明：(1)2015年中国全国生态系统水源涵养功能以差级别占主导,约占总面积的44.8%,主要分布于西北、青藏高原、华北平原和东北平原。1990—2018年中国生态系统水源涵养功能中等级面积极显著降低,差等级面积显著增加,其余类型呈波动变化。(2)各气候区生态系统水源涵养优劣等级构成因气候、生态系统构成等差异而不同,一般为气候区愈湿润,其优良等级比重愈高。1990—2018年,共有10个气候区的优、良、中、低或差等级面积发生了显著变化,主要为优、良、中等级以显著降低为主,差等级全显著增加。(3)与其他方法相比,基于参照系的生态系统水源涵养功能优劣评估法因引入分区分类评估思想,评估结果更科学,空间可比性显著提高。     

都江堰市水源涵养功能空间格局

水源涵养是生态系统的重要服务功能之一.识别水源涵养重要区对于制定水源保护规划,落实陆域-水域综合保护,防治水体污染,保障区域用水安全具有重要意义.以2008年四川都江堰市为研究范围,采用生态系统服务功能综合权衡工具-Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs(InVEST)中的水源涵养模型对县域生态系统的水源涵养功能进行了空间制图,然后采用综合指数法将水源涵养功能与植被减洪能力和水源地保护区进行叠加计算水源涵养重要性指数.结果表明:尽管汶川地震导致都江堰市域部分地区水源涵养功能降低,但都江堰市水源涵养功能整体仍然较高,部分地区多年平均水源涵养量超过200mm/a.都江堰市的水源涵养极重要区面积为421km2,占全市总面积的34.9％,远大于目前县域的水源保护区面积,未来应进一步加强对这些极重要区的保护,以保证本市以及成都平原的供水安全.水域涵养功能及其重要性都存在较明显的空间分异,大致呈现由西北向东南减少的趋势,水源涵养重要性与水源功能的分布密切相关,但又不完全一致.因此,在县域尺度上采用服务功能空间化评估结果进行重要性评价能够比较精细地反映生态系统水源涵养重要性的空间差异.但该方法还需要将人类用水需求进行空间表达,与本文的方法进行结合,以更准确反映水源涵养重要性的空间分异.     

若尔盖高原湿地不同退化阶段的土壤细菌群落多样性

采用传统分离培养和基于16S rDNA的变性梯度凝胶电泳(Denaturing gradient gel electrophoresis, DGGE)的方法, 研究了若尔盖高原湿地不同退化阶段土壤类型(泥炭土、沼泽土、草甸土、风沙土)和土壤深度(0 cm?20 cm、20 cm?40 cm、40 cm?60 cm)中微生物的数量、细菌群落结构及其多样性。结果表明: 微生物数量总体上不仅随着土壤类型的改变而减少(泥炭土>草甸土>沼泽土>风沙土)也随着土壤深度的增加而递减(0 cm?20 cm>20 cm?4     

亚热带不同树种土壤水源涵养功能

亚热带地区由于大面积的砍伐使天然林被人工林所代替,对森林土壤水源涵养功能造成了很大影响。树种可以通过自身特性来改变土壤物理结构进而影响土壤持水能力,因此合理选择树种对区域水源涵养具有重要意义。然而,立地条件的差异往往会对实验结果产生影响。为减少立地条件的差异,2012年2月在土壤发育和经营历史相同的林地上建立了中亚热带常见树种同质园。2019年8月测定了种植12个树种后不同土层(0—10、10—20、20—30、30—40 cm和40—50 cm)的土壤容重、含水量、总/毛管/非毛管孔隙度、最大/毛管/非毛管持水量和蓄水量。结果表明,种植不同树种7年后,土壤容重、含水量、总/毛管/非毛管孔隙度、最大/毛管/非毛管持水量和蓄水量均在表层(0—20 cm)土壤中差异显著,而在深层(20—50 cm)土壤中差异不显著。土壤孔隙度、持水量和蓄水量均与土壤容重呈显著负相关关系,而与土壤含水量呈显著正相关关系。与其他树种相比,种植鹅掌楸、枫香和全缘叶栾树等落叶阔叶树种可在较短时间内增加土壤孔隙度,提高土壤持水量和蓄水量。因此,在亚热带人工林经营管理中,可在杉木、马尾松纯林中适当引入鹅掌楸、枫香和全...     

森林生态系统水源涵养功能研究进展与展望

森林的水源涵养功能是森林生态系统服务功能的重要方面,一直受到社会广泛关注。经过半个多世纪的发展,我国在认知森林的水源涵养功能及其机制、开展水源涵养功能的价值评估、服务水源涵养林的建设与管理等方面取得了一定进展。然而,在森林生态系统水源涵养功能的内涵边界、过程机制等关键层面上尚未形成统一的认知,严重限制了该领域有关研究成果的实践应用。为此,本文在综述森林生态系统水源涵养功能研究现状的基础上,审视与解析森林水源涵养功能的概念内涵、形成过程与综合特征,并基于该领域研究进展提出未来应加强的研究方面,以期服务于森林生态系统服务功能评估以及生态公益林管理等。     

杉木细柄阿丁枫混交林涵养水源功能和土壤肥力的研究

对 2 5年生杉木细柄阿丁枫混交林进行研究表明 :混交林对土壤的物理性质、养分含量、酶活性和涵养水源功能均有良好的作用。混交林林分持水量为 2 2 1 2 .84 t/ hm2 ,杉木纯林为 1 84 1 .6 2 t/ hm2。混交林土壤水稳性团聚体组成、孔隙组成和水分状况均比纯林好 ;混交林土壤养分含量比纯林高 ,0～ 2 0 cm层有机质含量比纯林增加 80 .5 % ,全氮 ,全磷、水解性氮、速效磷和速效钾含量分别比纯林提高 2 8.8%、39.8%、32 .0 %、5 6 .6 %和 76 .8% ;混交林土壤酶活性比杉木纯林高 ,0～2 0 cm层转化酶、脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性分别比纯林增加 1 5 6 .1 %、72 .6 % .30 .0 %和 1 0 .3%。     

广东白盆珠水库水源林土壤水源涵养能力研究

通过对广东省白盆珠水库水源林土壤类型调查及土壤水分物理性质的测定,结果表明:库区水源林水平地带性土壤属赤红壤,山地土壤垂直带谱明显,分布有赤红壤、山地红壤、山地黄壤和山顶灌丛草甸土4个类型。土壤容重约为1.338g·cm^-3,随海拔升高土壤砂粒含量增加。土壤总孔隙度在45%～50%,非毛管孔隙度在5%～9%之间,毛管孔隙度35%～50%。不同森林类型土壤的最大持水量在30%～50%,即50～60mm,变化不大;蓄水容量有较大区别,范围在500～850t·hm^-2,灌丛草甸土最大,针阔混交林次之,沟谷阔叶林最小;排水能力约在130～180t·hm^-2,并以灌丛草甸土为最大,次生阔叶林为最小。该库区水源林土壤的排水和蓄水容量分别为62.69万t、316.29万t,消洪补枯能力明显。但水源林土壤非毛管孔隙度较小,蓄水量小于广东各种有林地森林类型平均蓄水量,所以该库区的水源林还需加强保育,以提升土壤的水源涵养能力。