黔西南石漠化生态脆弱区水土流失敏感性评价

为探索黔西南州水土流失敏感性空间分布特征, 选取降雨侵蚀力、地形起伏度、植被类型、土壤类型作为水土流失敏感性综合评价指标并建立评价标准, 基于GIS和敏感性评价模型对水土流失敏感性进行多指标及单指标分析评价, 并计算各土壤类型的可蚀性值以加强评价结果的科学性。结果表明: 1. 黔西南州水土流失敏感性普遍较高, 各级敏感性面积比从小到大依次为中度敏感性、轻度敏感性、高度敏感性、极敏感性和不敏感性, 轻度敏感性以上的区域占州面积的83.4%, 水土流失程度严重; 总体呈现中心向四周逐级增加、东部高于西部的分布趋势。九个县市中晴隆县、望谟县和册亨县轻度敏感性以上的面积占各县域面积的90%以上。2. 各评价指标对水土流失敏感性的相关性从高到低依次为地形起伏度、土壤类型、降雨侵蚀力、植被类型。上述研究结果旨在为黔西南州水土流失防治和进一步减缓及防治石漠化提供一定科学依据。     

西南喀斯特区域水土流失敏感性评价及其空间分异特征

西南喀斯特地区碳酸盐岩酸不溶物含量很低,成土速率慢、土壤允许流失量小,加上地形起伏大、植被破坏严重,导致该地区水土流失敏感性及其空间分异的独特特征。选取降雨侵蚀力、地形起伏度、土壤类型、植被类型及土壤允许流失量等5个指标,应用GIS技术对西南喀斯特区水土流失敏感性进行单因子和多因子综合分析评价,结果表明西南喀斯特区水土流失敏感性普遍很高,中度敏感以上区域占西南喀斯特区总面积的82.8%,不敏感区域所占面积比例为6.4%;水土流失中度敏感以上区域主要分布于贵州全境、广西峰丛洼地区、云南东南部、重庆东北部、东南部、湖北西南部及湖南西北部等区域;随着岩石中酸不溶物含量的增加,水土流失极敏感和高度敏感区面积比例减少,中度敏感区比例增加。研究结果有助于指导西南喀斯特地区水土流失防治及退化喀斯特生态系统的恢复与重建。     

鄂尔多斯东胜地区不同生态功能区的土壤侵蚀敏感性

利用ETM影像数据和GIS技术,对鄂尔多斯东胜地区进行生态功能分区.以水土流失通用方程 (universal soil loss equation, USLE) 理论为基础,并依据土壤侵蚀敏感性驱动力的相似性和差异性,分析了降水、土壤质地、地形和地表覆盖因子对该区域不同生态功能分区土壤侵蚀与水土流失敏感性的影响.研究结果表明:典型草原丘陵区土壤侵蚀敏感性指数SSj为4.2,典型草原平原区为4.0,典型草原沙化区为4.6,荒漠草原区土壤侵蚀敏感性指数为5.0;4个生态功能区的土地沙漠化都属于土地沙漠化高度敏感区,其由高到低的排序为荒漠草原区 > 典型草原沙化区 = 典型草原平原区 > 典型草原丘陵区;就土壤侵蚀程度而言,典型草原平原区属于土壤侵蚀轻度敏感区,荒漠草原区、典型草原沙化区、典型草原丘陵区属于土壤侵蚀中度敏感区.将其土壤侵蚀化程度由高到低排序:荒漠草原区 > 典型草原沙化区 > 典型草原丘陵区 > 典型草原平原区;就土壤盐渍化而言,典型草原丘陵区属于土地盐渍化不敏感区,其它3个区属于土地盐渍化轻度敏感区.在综合评价其土壤侵蚀敏感性区域差异基础上,阐述了鄂尔多斯东胜地区水土流失敏感性区域土地利用格局的调整与优化取向.     

长汀县水土流失敏感性时空分异研究

长汀县是我国水土流失极为严重的地区, 及时快速地监测区域内水土流失敏感性并开展相关治理显得尤为重要。以长汀县为研究区, 选择1994、2006和2016年三期Landsat遥感影像为主要数据源, 采用熵权法及多因子加权求和模型, 以降雨、地形因子、土壤类型、植被覆盖度与土地利用类型5个指标作为水土流失敏感性评价指标, 构建水土流失敏感性综合评价指标体系及各年份评价模型, 对研究区水土流失敏感性分布情况进行综合评价。再采用自然分界法将其水土流失敏感性划分为不敏感、轻度敏感、中度敏感、高度敏感、极敏感5个等级, 结合海拔、坡度分析其空间分异情况。结果表明: 研究区水土流失敏感性等级以轻度敏感和中度敏感为主, 空间格局表现为内高外低的分布特征。在水土流失敏感性等级变化中, 1994—2016年, 不同敏感性等级均有不同程度的转化, 仅有局部地区敏感性等级有所上升, 但总体呈高等级敏感区向低等级敏感区转移的趋势, 该现象与长汀县政府对水土流失治理的重视密切相关。各年份敏感性等级随着海拔、坡度的上升均表现为增加后减少的趋势, 与人类活动的频繁程度密切相关。研究结果能为研究区生态环境管控措施的制定提供一定的参考与指导。     

中国生态环境敏感性及其区域差异规律研究

我国日益恶化的生态环境越来越引起社会各界的关注,如何对生态环境问题采取有效的综合整治策略,已经成为科学界面的一个挑战,本研究首先综述了我国主要生态环境问题－水土流失、沙漠化、盐渍化和酸雨的空间分布格局和空间相关性,提出了生态敏感性的概念,分析了影响我国主要生态环境问题敏感性的因素,特别是气候对生态环境敏感性的影响,综合地提出了中国生态环境敏感性化区,并探讨了各分区的特点。     

我国北方植被指数对土壤湿度的敏感性分析

土壤湿度对植被指数起着重要的作用。利用NOAA-AVHRR数据中的植被指数(NDVI)和我国气象台站所监测的土壤湿度数据,对我国北方地区的NDVI与土壤湿度的关系进行了研究。结果表明,近18年来,北方地区土壤湿度不同区域其变化趋势存在差异,西北地区土壤湿度在增加,而华北和东北地区土壤湿度在下降。NDVI对土壤湿度的响应也存在着明显的区域差异,我国西北地区植被对土壤湿度的敏感性最强,其次是华北地区,敏感性弱的是东北地区;对于不同层次的土壤湿度,也表现为同样的区域特点。但随着土壤深度的增加,敏感性减弱。这种敏感性也表现在不同季节变化上,春季华北地区土壤湿度对植被指数影响较大,其次是西北和东北地区,夏季和秋季北方地区土壤湿度与植被指数都有较好的相关性,以西北地区的相关系数最大,而冬季北方地区植被指数对土壤湿度都不敏感。     

基于空间距离指数的青藏高原生态敏感性综合评价及时空演变分析

生态敏感性是生态系统对外界压力的适应性及遭受破坏的恢复力,开展生态敏感性评价是识别区域生态环境问题的有效手段之一。根据青藏高原的区域特性和主要生态环境问题,在定量构建土地荒漠化敏感性、水土流失敏感性、滑坡灾害敏感性和冻融侵蚀敏感性的基础上,通过空间距离指数法对青藏高原生态敏感性进行综合评价,并采用空间自相关分析和生态敏感性变化模式分析,探讨其时空演变特征和保护管理区划。结果表明：（1）青藏高原综合生态敏感性由西北向东南递减,极度和重度敏感区主要集中在西北部和高大山脉区,不敏感区主要集中在东南部;（2）2000-2018年间青藏高原综合生态敏感性指数值从1.49上升到1.51,表明该区域生态敏感性逐步下降,生态环境改善明显;（3）青藏高原生态敏感性存在显著的空间正相关,低-低聚集网格数量波动上升,从2000年的7277增至2018年7357,表明青藏高原部分地区的生态环境仍存在着一定恶化的风险;（4）根据区域生态敏感性变化模式分析,将青藏高原划分为严格保护区、生态退化区、潜在治理区、生态改善区和综合发展区五个区域,并提出了相应保护与管理对策。研究结果可以为青藏高原生态保护和可持续发展提供参考,从而有效推动保护管理措施的制定。     

黄河靖南峡-黑山峡河段的生态敏感性

基于GIS空间分析、栅格运算与叠加及RS图像地物提取方法,针对黄河靖南峡-黑山峡河段存在的水土流失、土地沙漠化和土壤盐渍化等生态问题,开展了单因子生态问题敏感性和综合生态敏感性分析.研究表明：中、高度生态敏感区几乎覆盖研究区整个流域,包括景泰县五佛乡、靖远县北湾镇以北和乌兰镇、糜滩乡、东湾镇、三滩乡及平川区的陡城到红柳滩一带;针对高、中和轻度敏感性区域,相应地将研究区规划为禁止开发建设区、中度开发建设区和深度开发建设区.在区域水电开发过程中,应采取积极保护措施,以实现流域生态环境的可持续发展.     

黄河靖南峡-黑山峡河段的生态敏感性

基于GIS空间分析、栅格运算与叠加及RS图像地物提取方法,针对黄河靖南峡-黑山峡河段存在的水土流失、土地沙漠化和土壤盐渍化等生态问题,开展了单因子生态问题敏感性和综合生态敏感性分析.研究表明：中、高度生态敏感区几乎覆盖研究区整个流域,包括景泰县五佛乡、靖远县北湾镇以北和乌兰镇、糜滩乡、东湾镇、三滩乡及平川区的陡城到红柳滩一带;针对高、中和轻度敏感性区域,相应地将研究区规划为禁止开发建设区、中度开发建设区和深度开发建设区.在区域水电开发过程中,应采取积极保护措施,以实现流域生态环境的可持续发展.     

云南省生态功能类型区的生态敏感性

结合云南省生态功能区划,展开对全省各生态功能区的生态敏感性分析,结果表明,滇东地区水土流失较严重,石漠化敏感性强度达中度以上的区域面积超过50%;受降水量大,紫色土集中分布及地处石灰岩地带等自然地理因素的影响,云南省西南大部与东南部分地区土壤侵蚀敏感性较高;云南省的生境敏感区大多地处生态交错区,物种丰富度高,但生境脆弱,一旦破坏很难恢复。改善土地利用方式,提高农业生产技术,发展生态农业,控制农业污染,开展生态恢复等,是提高地区森林覆盖率,减少水土流失和泥石流的发生,防止石漠化加剧的主要手段。     

我国东南沿海新建铁路工程的水土流失分析

铁路建设工程中的路基修筑、隧道开凿、取土弃渣均会导致大量的水土流失,对铁路沿线生态环境造成不利影响。以我国东南沿海地区5条双线铁路的新建工程为例,通过水土流失影响指数评价模型定量比较了5铁路建设工程的水土流失影响。结果表明,福厦线的单位占地面积、单位影响面积和单位工程造成的水土流失总量均最大;温福线的工期最长,其未恢复治理面积的比重也最高;龙厦线的单位土石方总量和单位弃方量最多。甬台温线、温福线、福厦线、厦深线和龙厦线的水土流失影响指数值分别为0.264、0.247、0.375、0.256和0.264,平均值为0.278。     

条带休闲轮种对坡地水土流失和水分利用效率的影响

为提高宁南旱区坡耕地土壤保水能力、减少水土流失,于2007-2010年在10°～15°坡耕地上,以传统无条带种植模式为对照,研究条带隔年休闲轮种模式对农田土壤水分动态、水土流失特征和水分利用效率的影响.结果表明:经过4年休闲轮种,条带处理比传统无条带种植处理显著增加0 ～200 cm土层土壤含水量4.9％～7.0％;条带轮种比无条带模式有效保蓄雨季休闲期降水,明显改善了作物生育前期的土壤水分状况,条带处理0～200 cm土层土壤含水量比对照显著增加5.4％～8.5％.与对照相比,条带休闲轮种处理地表径流减少0.7 ～3.2 m3·hm-2,泥沙量减少0.2～1.9 t·hm-2,土壤全N损失量减少42.1％ ～73.3％,作物水分利用效率提高6.1％ ～24.9％,降水利用效率提高6.3％ ～15.3％.     

Losses of soil organic carbon under wind erosion in China

Soil organic carbon (SOC) storage generally represents the long‐term net balance of photosynthesis and total respiration in terrestrial ecosystems. However, soil erosion can affect SOC content by direct removal of soil and reduction of the surface soil depth; it also affects plant growth and soil biological activity, soil air CO₂ concentration, water regimes, soil temperature, soil respiration, carbon flux to the atmosphere, and carbon deposition in soil. In arid and semi‐arid region of northern China, wind erosion caused soil degradation and desert expansion. This paper estimated the SOC loss of the surface horizon at eroded regions based on soil property and wind erosion intensity data. The SOC loss in China because of wind erosion was about 75 Tg C yr^?1 in 1990s. The spatial pattern of SOC loss indicates that SOC loss of the surface horizon increases significantly with the increase of soil wind erosion intensity. The comparison of SOC loss and annual net primary productivity (NPP) of terrestrial ecosystem was discussed in wind erosion regions of China. We found that NPP is also low in the eroded regions and heavy SOC loss often occurs in regions where NPP is very small. However, there is potential to improve our study to resolve uncertainty on the soil organic matter oxidation and soil deposition processes in eroded and deposited sites.     

南方红壤丘陵区杜仲人工林土壤水分动态

利用时域反射仪(TDR)定位监测方法,研究了南方红壤丘陵区杜仲人工林土壤水分分配规律.结果表明:不同月份间土壤蓄水量差异极显著(P<0.01),研究时段内土壤水分呈低-高-低的单峰变化.杜仲人工林土壤水分垂直变化显著,且不同季节变化规律各异:根据土壤水分的季节消长和物候变化趋势可将土壤水分变化分为土壤水分积累期和消耗期;按降雨量的季节分配可将土壤水分变化分为干季和湿季两个时段.土壤蓄水量与大气相对湿度(RH)、大气温度(t)、饱和水汽压差(VPD)、降雨量(R)显著相关(P<0.05),降雨量是最直接的影响因子,其次是大气温度.次降雨后土壤水分损失率与干旱天数呈显著的双曲函数关系(P<0.05),土壤蓄水量与雨后干旱天数呈显著线性负相关(P<0.05),在次降雨后的持续干旱条件下,土壤水分损失随着土层深度的增加逐渐趋于缓和.     

降雨量改变对常绿阔叶林干旱和湿润季节土壤呼吸的影响

通过野外原位试验,研究降雨量改变对华西雨屏区常绿阔叶林干旱和湿润季节土壤呼吸速率的影响。采用LI-8100土壤碳通量分析系统(LI-COR Inc.,USA)测定干旱和湿润季节对照(CK)、增雨10%(LA)、增雨5%(TA)、减雨10%(LR)、减雨20%(MR)、减雨50%(HR)6个处理水平的土壤呼吸速率,并通过回归方程分析温度和湿度与土壤呼吸速率间的关系。结果表明:湿润季节土壤呼吸速率高于干旱季节,HR处理对干旱季节土壤呼吸速率影响较大,而LA处理对湿润季节土壤呼吸速率的影响较大。TA和LR处理使土壤呼吸的温度敏感性增加,而HR、LA和MR处理使土壤呼吸的温度敏感性降低,干旱季节Q10值高于湿润季节。各处理湿润季节土壤微生物量碳氮含量显著高于干旱季节,HR、MR和LA处理减少土壤微生物生物量碳、氮的含量,而TA和LR处理增加土壤微生物生物量碳、氮的含量。与湿润季节相比,干旱季节土壤水分对土壤呼吸速率的影响较大;而与土壤温度相比,土壤水分对土壤呼吸速率的影响较小。在降雨量改变的背景下,华西雨屏区常绿阔叶林无论是干旱还是湿润季节,适当增雨和减雨都会促进土壤呼吸速率,而较高量的增雨和减雨会抑制土壤呼吸速率。     

南方红壤丘陵区油桐人工林土壤水分动态

利用时域反射仪(TDR)定位监测方法,研究了南方红壤丘陵区油桐人工林土壤水分动态规律.结果表明:不同月份间土壤蓄水量差异达极显著水平,研究时段内土壤水分动态变化可划分为土壤水分积累期、土壤水分消耗期和土壤水分稳定期3个时期;油桐人工林土壤水分垂直变化显著,且不同季节的变化规律各异;土壤蓄水量与大气相对湿度(RH)、大气温度(t)、饱和水汽压差(VPD)、降雨量(R)等气象因子显著相关(P<0.05); 次降雨后,土壤水分损失率与干旱天数呈显著的双曲函数关系,土壤蓄水量与雨后干旱天数呈显著的线性负相关(P<0.05);在次降雨后的持续干旱条件下,土壤水分损失随着土层深度的增加逐渐趋于平缓.     

南方丘陵区不同坡地利用方式土壤水分动态

土壤水分异质性的存在对各种水文过程和土壤形成过程均有显著的影响,了解土壤水分的异质性对理解和预测土壤水分过程具有重要意义.应用时域反射仪(TDR)土壤水分定位监测方法,研究了南方丘陵区不同坡地利用方式土壤水分动态及其影响因子.结果表明:3种坡地利用方式土壤水分变化具有明显的季节特征,杜仲人工林土壤蓄水量最高,荒山草坡次之,坡耕地最低.植物非生长季节土壤含水量均值高于生长季节,生长季节土壤水分消耗大于补给,非生长季节土壤水分补给大于消耗;干季和湿季两个时段3种坡地利用方式土壤含水量垂直变化趋势具有相似性,其土壤含水量差异不显著.3种坡地利用方式土壤蓄水量与太阳辐射量和大气温度表现为负相关性,与降雨量、大气相对湿度和饱和水气压差表现为正相关性,降雨量是其最直接的影响因子,其次是温度.雨季单次降雨后土壤蓄水量与雨后干旱天数存在显著的线性负相关性(P<0.05),土壤水分损失率与干旱天数存在双曲函数关系(P<0.05), 随着干旱天数的增加,土壤水分损失率趋于平缓.雨季单次降雨后持续干旱条件下3种坡地利用方式土壤剖面含水量呈递减的变化趋势,杜仲人工林土壤水分损失率系数最高,荒山草坡次之,坡耕地最低.     

涪陵焦石坝页岩气开采区土地损毁的生态风险评价

页岩气在勘探、开采、集输过程中对周边生态系统会产生直接或间接影响。通过构建页岩气开采土地损毁生态风险因果链识别井场、运输道路及集输管线等风险源,基于最小阻力模型定量分析土地损毁的生态累积影响;选取了植被覆盖度、生态服务价值及土壤肥力等因子表征区域生态重要性,土壤侵蚀度、石漠化敏感性及水环境敏感性等表征生态脆弱性,综合评价区域生态敏感度,并以此为风险受体,实现涪陵焦石坝页岩气开发区的生态风险评价。2012—2015年末,涪陵焦石坝页岩气产建区钻井数量快速增加,分布广,页岩气开发对区域生态累积影响扩大。2015年末,区域一半以上面积为中、高生态风险区(146.56km~2,55.8%),主要分布于南部乌江河谷及北部低山区,前者水环境敏感度高,后者岩溶发育度高,土壤侵蚀度高,石漠化敏感;该区域内大规模页岩气开发将面临水环境污染、生境破坏、土壤退化、石漠化加重及生物多样性减少等生态风险,是生态环境管理及风险防范的重点方面。研究结果可为区域生态安全建设提供科学的参考。     

红壤小流域不同利用方式氮磷流失特征研究

从红壤小流域坡地资源合理利用和保护的角度研究了不同利用方式土壤氮、磷流失的特征,结果表明：恢复保护性植被的试验区3,由于其水土流失量最低,氮、磷流失量最小。侵蚀严重的试验区5,由于水土失量最大,磷的流失量最大,但其有效磷、水溶性磷及氮素流失量低于不注重水土资源保持经营利用的试验区1、注重水土保持措施的试验区2和试验区4。由于采用了水土保持综合农林措施,有效地减轻了水土流失,试验区2和试验区4的土壤氮、磷流失量明显小于试验区1土壤氮、磷流失量,红壤小流域不同利用方式中水土保持综合措施能有效地控制土壤养分流失。2000年不同试验区土壤氮、磷的流失主要集中于5、6及8月份,其流失量占全年氮、磷流失量的90％以上,这与当地的降雨季节性分配特征有关。土壤氮、磷的坡面流失方式为推移质流失和径流流失,磷的流失形态主要为泥砂结合态,约占总磷流失量的70％以上。除试验区3以外,其它试验区泥沙结合态氮素的流失量大于水溶态氮素流失量。