植物篱的生态效益研究进展

植物篱/植被隔离带指沿坡地等高线,或在农田、河岸、沟道等水体边缘营建的,由草本或木本植物单一或组合形成的植物条带.植物篱可以改善土壤结构,对土壤质地、孔隙度、容重等物理性质有显著影响,其机械阻挡作用可以拦截径流、增加入渗、减少土壤流失、影响侵蚀过程,还能减缓坡度、促进坡耕地梯化.本文通过梳理和总结国内外学者在不同生态系统类型区和自然地理单元上开展的相关研究,综述了植物篱对改良土壤理化属性、调节降雨入渗和水蚀过程、植被恢复、生物多样性保护、优化景观及生态服务等多个方面的影响.同时,提出了当前植物篱研究中的两大主要问题：在工程技术与应用上,需要对植物篱种植模式、结构选择、管理办法系统化;在科学研究层面上,要深入探究影响植被恢复与生态演替的机理.     

黄土丘陵区小流域典型造林整地工程土壤水分特征曲线模拟

开展工程措施进行植被恢复是防治水土流失的有效方式。在黄土高原半干旱小流域,工程措施能够利用有限的降水资源,促进植被恢复。以甘肃定西龙滩小流域典型水土保持工程措施鱼鳞坑和反坡台为研究对象,采用配对实验设计,在实测土壤水分特征曲线基础上,分别利用Brooks-Corey、Gardner和van Genuchten模型对不同工程措施的土壤水分特征曲线进行模拟。研究结果发现:反坡台(10.63%)、鱼鳞坑(9.78%)粘粒含量显著高于对照样地(9.66%),粉粒含量反坡台(71.42%)与鱼鳞坑(70.74%)显著高于对照样地(67.85%)。较之对照样地,反坡台和鱼鳞坑饱和导水率分别提高53.5%和46.9%。3种模型均能够很好的拟合不同工程措施土壤水分特征曲线。较之对照,工程措施长期开展后,鱼鳞坑和反坡台的土壤有效水分分别提高15%和9%,且对表层土壤水分有效性的改善更为显著。     

基于水蚀预报模型的黄土高原水平阶减流阻蚀效应模拟

黄土高原是我国土壤侵蚀最严重的地区,如何合理开展坡改梯工程对防治水土流失具有重要意义。本研究应用WEPP模型模拟坡面尺度降雨—侵蚀过程,模拟分析径流小区(10 m坡长)在不同坡度的水土流失特征和二阶、三阶水平阶在不同台面宽度(1,1.5,2 m)的减流阻蚀效应。结果表明:1)坡面尺度上,径流量和侵蚀量随坡度增加而增加。坡度达到20°时,径流量随坡度增加保持稳定,产沙量增加趋势渐缓;2)与坡面小区对比,二阶和三阶水平阶随台宽增加对地表径流调控率分别从6.5%增加到61.2%,从10.1%增加到69.7%;二阶水平阶在中(1.0 mm/min)、大(1.5 mm/min)雨强下,台面宽度大于1.5 m时产沙量小于坡面,泥沙调控率从1.1%增加到68.8%,三阶水平阶泥沙调控率从1.4%增加到82.3%;3)依据单位台宽减沙量,合理设计水平阶,使其减沙效益最大化。小雨强(0.5 mm/min)时,二阶、三阶水平阶的台面宽度达到1.5 m和1 m时可发挥优良的水土保持效果;中雨强(1.0 mm/min)时,台宽1.5 m的三阶水平阶效果最佳;大雨强(1.5 mm/min)时,则以2 m台宽的三阶水平阶效果更好。应用WEPP模型为定量评价工程措施的水土保持效益提供技术支撑。     

黄土丘陵区坡面植被盖度及其配置格局的水蚀效应模拟

黄土高原因土壤侵蚀严重被视为生态脆弱地带,探讨植被盖度及其所处坡位对土壤侵蚀的响应,对坡面侵蚀产沙的预测和调控具有重要意义。基于WEPP模型情景模拟,分析了分布广泛、耐旱性强的长芒草和典型恢复灌木植被柠条在不同雨强(0.5、1.0、1.5 mm/min)、不同植被盖度(20%、40%、60%、80%)和不同坡位(坡上、坡中、坡下)条件下的土壤侵蚀变化情况,运用双因素方差分析和相关贡献指数阐明坡面侵蚀产沙特征对坡位和植被盖度交互作用的响应,并提出植被配置的优化模式。结果表明:(1)提高植被有效覆盖度是减小土壤侵蚀的重要举措,且当植被分布在下坡位时坡面土壤侵蚀最少;(2)植被盖度可以有效减少产沙量。小雨强时,柠条和长芒草随盖度增加对泥沙的拦截率分别从38%增加到90%,64%增加到96%;中、大雨强时,植被盖度小于20%或者大于80%时,长芒草坡面产沙量大于柠条坡面。盖度为40%—60%时,长芒草坡面产沙量小于柠条坡面;(3)双因素方差分析表明:坡位和植被盖度对坡面侵蚀产沙量有极显著的影响(P0.001);当植被是长芒草时,坡位和植被盖度交互作用对坡面侵蚀产沙有显著影响(P0.01),植被是柠条时,坡位和植被盖度交互作用对坡面侵蚀产沙作用不显著;(4)通过模拟柠条和长芒草不同配置情景得出:长芒草分布在坡面下部产沙量较小,且当柠条和长芒草配比为1∶2时产沙量最小。     

梯田景观的历史分布及典型国际案例分析

梯田是在大面积多山地形和较高人口密度条件下产生的山区土地高效利用方式,广泛分布于世界各地,并且在不同的地理气候条件下产生了不同的类型,具有重要的生态价值和文化价值.梯田作为陡坡耕作区古老的土壤保持措施,有利于农业集约化,一般而言,梯田建设的目的是为了保持水土,减少产流产沙,改善立地环境,便于农业生产.在当前社会经济发展的背景下,大面积的梯田遭到荒废,不仅浪费了土地资源,还易导致严重的土壤侵蚀、坡面坍塌和土地退化.本文综述全球不同地理区域和自然环境条件下梯田的起源、发展以及分布特征,主要选择亚洲、欧洲、美洲和非洲四大重点区域进行系统介绍,并针对每一大洲内的典型国家做了案例剖析.在此基础上,深入探讨梯田建设、利用和荒废过程与气候变化、国家政策、人口变迁等因素的关系,最后针对目前梯田区存在的水资源紧张和梯田荒废退化两个严重问题,提出了尚需开展的研究工作,以期为梯田的可持续利用与管理提供参考依据.     

加强梯田景观综合研究,促进山地系统可持续发展——第十届全国景观生态学学术研讨会梯田景观专场述评

第十届全国景观生态学学术研讨会于2020年12月18日至2020年12月20日在古都西安隆重举行，分会场之一的"梯田景观生态与可持续管理"首届学术研讨成功举办。专场分国际和国内两个半场，来自国际梯田景观联盟组织（ITLA）、世界银行、意大利、德国、奥地利、斯罗维尼亚、英国、布隆迪等知名机构的9名学者线上分享了精彩报告，国内专场有中国科学院、中国农科院、清华大学、北京师范大学、云南大学、云南师范大学等相关机构的学者和研究生及地方梯田管理部门的专家与会。国内外同行围绕全球典型区梯田景观及其边界的遥感识别与高精度制图方法、梯田生态系统服务与生态补偿、梯田水文过程的同位素示踪、梯田遗产保护与维持机制、梯田撂荒与因灾损毁等面临的突出挑战及其可持续发展等议题开展深入讨论。通过本次研讨，凸显了加强梯田景观生态研究和可持续管理的重要意义和迫切性，鉴于梯田在山区人地关系和社会生态系统中的特殊地位，以及在"山水林田湖草"综合治理和乡村振兴中的作用，在创新科学研究和解决实践问题时需要综合考量自然过程和人文驱动的综合作用；同时认为未来梯田多功能景观及其可持续管理需要强化自然科学与社会学、生态经济学、区域政策学等多学科的交叉结合，为美丽中国生态文明建设提供重要科技支持与智力服务。