基于 G I S 的粤西坡耕地区小流域水土流失研究

基于 TM 遥感影像和 GIS 技术, 以粤西地区大方小流域为研究样区, 采用通用土壤流失方程(USLE)研究大方小流域内水土流失现状, 分析小流域内坡耕地土壤侵蚀的空间分布规律。研究结果表明 , 流域内水土流失空间分布不均匀, 流域内坡度较大的坡耕地及陡坡开荒区水土流失现象较为严重。影响流域土壤侵蚀分布的关键因子是地形和土地利用因子, 流域内坡耕地尤其是陡坡荒地开发等人工活动干扰, 是造成流域内局部水土流失严重的主要原因。提出流域内坡耕地水土流失治理对策, 为坡耕地区小流域水土流失治理提供参考。     

植被与水土流失关系研究进展

水土流失是世界性的环境问题之一,对人类社会可持续发展构成威胁,控制水土流失成为迫切需要,有许多水土流失控制措施,而生物措施尤其植被一直是人们研究的焦点.根据前人的研究,从斑块、坡面和流域/区域尺度总结了植被与水土流失的关系.斑块尺度植被对降雨和径流侵蚀能量具有很大的减弱或消除作用,可以改变植株底部的土壤性质,改善其结构,进而降低土壤可蚀性,增加入渗能力,从而减轻土壤侵蚀程度.不同植被类型、植被的不同层次结构,不同植被的形态结构具有不同的土壤侵蚀控制作用.坡面尺度主要从坡位、坡度、坡向对植被生长和分布格局的影响、对水土流失过程和格局的影响以及裸地-植被镶嵌格局、植被的条带格局对水土流失的影响和反映水土流失过程的景观格局指数的构建等方面进行了研究.更多是从植被恢复及其水土流失效应方面进行了探讨,为退化生态系统恢复和格局设计提供了极其有用的信息.流域/区域尺度植被与水土流失的关系更大程度上受到气候、地貌特征的影响,因此研究多从一定气候条件控制的土地覆盖（植被覆盖）及其格局的水土流失效应方面进行的.由于大尺度监测非常困难,研究多从遥感监测、GIS集成和模型模拟方面开展,是流域、区域等大尺度生态安全格局设计的有力支持.前人的研究为生态环境建设和保护提供了大量参考信息,但仍有一些问题需要进一步探讨,对此进行了初步的概括和归纳,希望能够对植被和水土流失关系的研究起到一定促进作用.     

沙尘暴的危害及农业防治措施

沙尘暴是一种灾害性天气现象,它的发生与地表植被状况有密切关系,冬春季节农田裸露和退化草地植被覆盖度低是沙尘暴的主要沙尘来源,采用农业措施整治裸露农田和退化草地是沙尘源治理的关键。本文从沙尘暴的时空分布特征、沙尘暴成因、沙尘暴的危害和沙尘暴的农业防治措施等方面进行了论述,强调了以农业措施作为沙尘源治理技术核心的观点。农业措施主要包括:(1)调整农业种植结构,改变北方目前单一的种植方式,推广粮草混作技术、粮草间作套种、草田轮作,将牧草和越冬作物(冬小麦、冬牧70黑麦等)引入农田耕作系统,增加农田冬春季节的地表覆盖;(2)推广保护性耕作制度,通过免耕、提高留茬量和留茬高度,增加冬春季根茬固土能力和地表秸秆覆盖;(3)加强草原保护和建设,通过严禁新的草原开垦,严格限制超载放牧,禁止滥采滥挖,推广分区轮牧和舍饲圈养,加大围栏封育的力度等措施恢复和重建草原植被;(4)发展集约化农牧业,推广集约化种植和养殖技术,把人们的生产活动集中在条件较好的土地上,减少沙化农田和草地压力。     

退化草原冷蒿群落13年不同放牧强度后的植物多样性

放牧过程通过家畜的啃食、践踏干扰草原环境,使草原的物种组成发生变化,植物种群的优势地位发生更替。对退化草原中的冷蒿群落在经历13a不同放牧强度——无牧（0．00只羊,hm^2）、轻牧（1．33只羊／hm^2）、中牧（4．00只羊／hm^2）、重牧（6．67只羊,hm^2）的围栏放牧后的植物群落多样性进行研究,结果表明：经过13a的演替变化,（1）无牧处理下植被密度显著低于其它3个放牧处理下的植被密度,而其它3个放牧处理之间的植被密度差异不显著;（2）无牧处理下羊草成为群落的优势种,轻牧和中牧处理下冷蒿依然是群落的优势种。这3种处理下寸草苔的种群密度最大;重牧处理下优势种变为星毛委陵菜,并且其种群密度最大;随着放牧强度增加,不同放牧退化阶段指示植物的种群密度的变化趋势是：冷蒿为先增大后减小,而星毛委陵菜为先急剧增大,然后平缓增大,最后再急剧增大;（3）植物多样性和均匀度指数在中牧处理下最大,在无牧处理下最小,说明中牧处理下群落的多样性最高,无牧处理下群落的多样性最小。而优势度指数正相反。植物群落结构和多样性的变化主要是由放牧家畜选择性采食、不同植物对放牧响应的不同策略、植物种间的竞争、动植物协同进化以及由放牧改变的土壤理化性质等因素综合决定的。此研究有助于进一步认识退化草原在继续放牧干扰下的演替规律以及为退化草原的保护和恢复提供理论依据。     

水土流失区生态修复后植被健康的遥感判别

基于遥感技术和WorldView-2卫星影像,提出一个新型植被健康指数(VHI),以快速、大面积地监测与评价水土流失区的植被健康状况.该指数由归一化山地植被指数、氮素反射指数和黄光波段反射率3个因子构成,通过主成分变换将3个因子集成为VHI,以避免主观加权求和集成法所产生的偏差.将VHI应用于福建省长汀县河田盆地一带,对水土流失区的植被健康状况进行监测.结果表明: VHI可以很好地揭示植被的健康状况,其判别总精度可达91%.河田盆地健康等级为好、中、差的植被面积占植被总面积的比例分别为10.1%、49.2%和40.7%,说明研究区的植被健康总体状况仍不理想,主要因为水土流失区土壤贫瘠、新种植的植被生长不良.     

南亚热带水土流失地区人工加速植被演替过程

水土流失地区植被在自然条件下从阳生草本到乔灌草复合植被的演替过程常常需要很长的时间,选取适当树种人工造林可以省略先锋物种强阳生草本的发育时间,提早诱发灌木和草本植物发育,大大加速植被恢复演替过程。通过对广东惠州市惠阳区上杨试验站等南亚热带典型水土流失地区的研究发现：自然封育状态下,水土流失地区植被恢复和演替缓慢,25。后植被覆盖度只有35％,且主要以阳生性耐贫瘠的灌木及草本为主,土壤侵蚀仍然比较严重。选择大叶相思树人工造林加速了植被演替进程,控制了水土流失,12a左右植被覆盖度就达90％左右。造林23a左右,林地遮蔽涵养水分和控制侵蚀作用下迅速生长多种当地物种,形成了乔、灌、草、藤、竹多层复合植被。在南亚热带季风气候地区,自然封育状态下严重水土流失区植被恢复至较稳定的次生林阶段需要60a左右的时间;人工造林加速植被演替只需要20a。植树造林是该地区植被恢复发育及控制水土流失的有效措施。     

基于数字平台下的耕地及其背景的分析_以重庆市为例

随着人口的增长,毁林开荒和过度开垦导致森林的破坏,生物多样性的减少,水土流失加剧,土壤退化和环境恶化.我国1998年发生在长江中下游的特大洪水灾害与其中上游的森林植被破坏有着密切的关系[1].生态环境建设是我国西部开发战略的重点之一.退耕还林还草是生态环境建设中的一个重要举措.利用先进的地理信息系统技术对不同耕地类型及其背景进行空间分析,为退耕还林还草提供重要的科学依据.本文以重庆市为例,开展了这方面的探讨.     

干旱半干旱区坡面覆被格局的水土流失效应研究进展

植被恢复与建设是控制水土流失的重要措施.在干旱半干旱地区,植被在空间上的分布呈现离散特征,在坡面上形成的裸地-植被镶嵌和植被条带分布等覆被格局对水土流失过程具有重要影响.覆被格局与水土流失关系研究是景观生态学格局与过程研究的重要内容.从植被斑块、坡面覆被格局对水土流失的影响与耦合覆被格局与水土流失的手段和方法三个方面对国内外相关研究进行总结分析.从中发现,植被类型、层次结构和形态特征是植被斑块尺度上影响径流泥沙的关键因素;不同覆被类型的产流产沙特征与覆被格局的准确描述是研究覆被格局水土流失效应的重要基础;坡面覆被格局对水土流失的影响关键在于其改变了径流泥沙运移和汇集的连续性,应重点关注径流泥沙源汇区的连通性和空间分布在水土流失中的作用;以坡面的精确覆被制图为基础,建立基于水土流失过程的覆被格局指数和耦合格局信息的径流与侵蚀模型是定量研究覆被格局影响的有效手段.今后应加强以下研究:以动态系统的观点研究覆被格局的变化对水土流失的影响,系统理解覆被格局与水土流失之间的相互联系与反馈机制,探讨两者间动态关系随尺度变化的规律性并发展尺度上推方法;构建过程意义明确且简单实用的格局指数,将覆被格局与水土流失过程有机联系起来;发展覆被格局的动态信息与产流产沙过程相结合的水文模型,加强对格局与径流泥沙反馈系统的耦合,建立真正意义上的覆被格局-水土流失过程耦合模型.     

整治"三滥"是从源头遏制生态脆弱地区土地荒漠化的必由之路——以科尔沁沙地为例

针对中国土地荒漠化的现状和关键问题,以科尔沁沙地为例,阐述了荒漠化的发展历程、主要动因与未来趋势。科尔沁沙地正处在现代土地荒漠化过程之中,导致快速发展的荒漠化动因主要是源于人们不合理的土地利用方式,即滥垦、滥牧和滥伐(简称“三滥”);而在各种利农政策下,滥垦可能会重新滋生和蔓延,是非常值得借鉴的历史教训。本文应用复合生态系统的观点剖析了“三滥”与荒漠化的关系,并据此提出从源头减轻土地压力的6项对策。     

鄂尔多斯沙地不同退牧年限植物群落多样性及变异性研究

根据内蒙古鄂尔多斯退牧还草工程近30年的12个样地植被数据,将其按植被盖度分为半流动沙地(退牧5～10年)、半固定沙地(退牧15～20年)和固定沙地(退牧25～30年),以空间代替时间顺序采用α多样性指数(Simpson指数、Shannon-Wiener指数和Pielou指数)以及β变异性Sorenson指数的方法,分析了退牧年限与沙地植被群落多样性和变异性的关系.结果表明:(1)退牧20年为群落敏感期,Simpson指数和Shannon-Wiener指数在退牧30年间变化趋势相近,均匀度Pielou指数变化幅度较大,退牧15年物种分布最均匀,退牧20年时均匀度最小且随退牧年限先上升后下降;(2)草本层在退牧5～10年中Shannon-Wiener指数(0.99)和Pielou均匀度指数(1.25)较高,退牧15～20年后草本层逐渐被灌木半灌木层替代;(3)退牧5～20年的半流动与半固定沙地群落变异性大,退牧20～30年群落变异性相对较小;退牧5～20年,当地优势种油蒿(Artemisia ordosica)种群和羊柴(Hedysarum laeve)种群变异系数相近约为1.2,退牧30年左右油蒿变异系数是羊柴2倍多且油蒿种群发展较快.研究表明,退牧5～10年敏感期需禁牧管理,退牧15年灌木丛多样性和优势性较稳定宜采取轻度放牧管理,退牧30年左右,油蒿种群与羊柴种群种间竞争加剧,且前者有替代后者的趋势,管理时应注意防止群落组成结构单一化.     

半干旱黄土高原退化生态系统的修复与生态农业发展

首先分析了半干旱黄土高原区域生态系统的特点,指出：这里地带性植被极度退化,土壤质量严重恶化,治理难度大,可持续发展受到严重威胁。然后,进行生态系统退化关键驱动力的分析,认为,在不同时期,农民的利益驱动始终是土地利用格局和生态系统演化／退化的关键驱动力。在寻求分析退化生态系统修复的突破口时,认为提高作物产量和经济效益,解决农民的需求是具有可操作性的途径。而实现这一途径必须提高单产,以减轻更广大土地面积上的生产力需求压力。通过集水、覆盖等措施改善农田水分条件,再配合地膜、化肥,在对农田进行合理管理的情况下,粮食单产可获得持续大幅度的提高。在此基础上,提出了实现区域可持续发展的途径——集水型生态农业及其景观配置模式。在这一模式中,经济作物、粮食作物、人工草地和天然草地在一个完整的景观单元内合理配置,形成完整的景观复合生态系统。对这一模式的深人研究和正确实施将推动半干旱黄土高原退化生态系统的修复,并为西部开发中经济建设和生态建设并举提供理论与实践指导。     

基于SRP概念模型的沂蒙山区生态环境脆弱性评价

基于生态敏感性-生态恢复力-生态压力度(SRP)概念模型,选取景观多样性指数、土壤侵蚀、高程等13个评价指标,在GIS环境下,结合空间主成分分析法和层次分析法,对沂蒙山区生态环境脆弱性进行评价,并根据生态环境脆弱性指数(EVI)值,将研究区生态环境脆弱度分为5级:微度脆弱(<1.8)、轻度脆弱(1.8～2.8)、中度脆弱(2.8～3.5)、重度脆弱(3.5～4.0)和极度脆弱(>4.0).结果表明:沂蒙山区生态环境脆弱性以中度脆弱性为主,其中,微度、轻度、中度、重度和极度脆弱区面积分别占研究区总面积的6.1%、33.8%、43.3%、15.9%和0.9%,重度和极度脆弱区主要集中在地形较复杂的山地丘陵区或人类活动强度较大的丘陵和平原过渡交错带.     

南方红壤地区种植龙须草对土壤质量的影响

通过对10年生龙须草地与自然野生草地和柑橘地3种不同土地利用方式的比较,对土壤的化学性状、物理性状、生物学性状以及植株生长的小气候环境进行了全面的调查分析。结果表明,10年生龙须草地土壤物理性状、化学性状、生物学性状和草地小气候环境都有不同程度的改善。结果还表明,土壤微生物数量在不同的季节呈现出有规律的动态变化,夏季最高,冬季最低,春、秋两季处于中间,而且龙须草地土壤微生物数量的季节性波动不如自然野生草地的波动大;龙须草地四种土壤酶的活性均比自然野生草地的高。从土地持续利用的角度考虑,再加上龙须草自身有着良好的经济效益和水土保持效益,在中国南方红壤地区种植龙须草是一种较好的土地利用模式。     

放牧制度对草地产流产沙及氮磷流失的影响

研究不同放牧制度草场水土流失过程,对草原生态环境保护和治理具有重要的理论意义。以内蒙古呼伦贝尔草原不同放牧草场为研究对象,设置选取三种放牧制度草场(自由放牧、轮牧、休牧),采用人工模拟降雨的方法进行0.74mm/min和1.5mm/min雨强的降雨模拟试验,测定径流量,含沙量,径流和泥沙中总氮,总磷浓度,并探讨植被截留对径流的影响规律。结果表明:植被截留对减少降雨径流具有明显的作用,休牧草场径流系数减小最多,自由放牧草场减小最少,产沙量显示为自由放牧草场轮牧草场休牧草场。降雨强度对径流中的氮磷浓度影响显著,自由放牧草场总氮浓度和休牧草场总磷浓度受雨强影响最大,氮磷流失过程浓度变化曲线更符合幂函数分布。休牧草场泥沙氮含量和泥沙磷含量均为最高,自由放牧草场与休牧草场的总氮富集率基本相等且均大于轮牧草场,总磷富集率为自由放牧休牧轮牧,三种放牧草场氮磷和泥沙流失主要影响因素为径流量和含沙量。因此,适当的将呼伦贝尔草原自由放牧草场向休牧和轮牧草场转变,将有利于减少草场水土营养元素流失及草原生态可持续发展。     

外源凹凸棒土添加对半干旱矿区复垦土壤水分涵养功能的影响

大规模的采矿作业已对我国半干旱区植被生态造成很大破坏,矿区植被亟待恢复,以解决半干旱矿区日益恶化的生态环境问题。如何改良土壤、有效储存和利用降水是半干旱矿区复垦土地植被恢复的首要问题。本研究针对半干旱矿区复垦土地水分涵养功能不足的问题,提出利用凹凸棒土和当地砂土组配作为新覆土材料,并研究了外源凹凸棒土添加对神木矿区复垦土壤入渗、排水和储水能力的影响。结果表明: 随着凹凸棒土含量的增加,土壤的累积入渗量减少4.8%～37.4%,入渗率减少6.4%～46.3%,湿润锋推进速度减小9.8%～116.9%,饱和导水率减小14.3%～59.5%,24 h和72 h排水量分别减少0.3%～4.3%和0.3%～2.5%,土壤最大储水量增加1.6%～22.4%。外源凹凸棒土的作用效果在添加量为150 t·hm^-2时基本已达到最大,结合经济成本的最佳用量在30～150 t·hm^-2。本研究结果系统揭示了凹凸棒土对半干旱矿区土壤减渗保水的作用机理,证明其可以作为半干旱矿区复垦土壤改良的有效材料,为半干旱矿区土地复垦和植被恢复提供参考。     

Is livestock grazing compatible with amphibian diversity in the High Mountains of Córdoba, Argentina?

The High Mountains of Córdoba, Argentina have a long evolutionary history of grazing by large herbivores. However, about 400?years ago, European livestock were introduced and gradually replaced native herbivores. Since the 1920s, domestic herbivores have been the only large herbivores present in the area, causing severe soil erosion and a threat to the system diversity. The endemic fauna of the region includes four amphibian species. We evaluated the effect of livestock rearing on amphibian diversity and water bodies in woodlands and grasslands of the High Mountains of Córdoba. The work was conducted on stream stretches and ponds in two contrasting grazing situations: an area with livestock presence and another area where livestock was excluded 14?years ago. The following variables were recorded at each sampling site: amphibian richness and abundance, percentage of emergent, submerged and peripheral vegetation in areas surrounding the water bodies, water pH, and water dissolved O₂. No significant differences were detected in amphibian diversity between streams of both grazing situations, whereas a greater diversity (p?<?0.01) was observed in ponds in grazed grasslands. Our results suggest that livestock rearing, qualitatively measured as grazing and 14?years of livestock exclusion, in the study area would not have negative effects on amphibian diversity. This finding might be due to the long evolutionary grazing history of the area, large-scale livestock exclusion exhibiting a novel scenario. The ongoing reintroduction of native grazers may provide the benefits of grazing without the consequent soil erosion and habitat degradation associated with domestic livestock.     

Effects of vegetation cover and precipitation on the process of sediment produced by erosion in a small watershed of loess region

With growing concerns over changes of the living environment and ecological environment, more and more scholars have focused their researches on understanding how vegetation covers and atmospheric conditions respond to soil erosion in watersheds. Former studies show that both the natural factors such as precipitation, vegetation, slope of terrain, soil properties and human activities are the main factors to affect the amount of sediment produced by erosion in the watershed, and there are special conditions of climate and soil that are unique to loess areas for water and soil conservations. Thus the relationships between soil erosion and vegetation and precipitation are very complicated and interesting. As a loess area, the Lüergou watershed with the area of 12.1 km2 lies in west of China. The watershed was a key area of high water and soil erosion forty years ago, but the area of vegetation cover has become larger because of highly effective methods of water and soil conservation. In the factors affecting the amount of sediment produced by erosion in the study area, which is more important for soil erosion: vegetation cover or precipitation? The experts, community has discussed this question for a long time. And the Lüergou watershed has become the natural and ideal test watershed. Based on water observation data, climate data and NOAA/AVHRR NDVI images collected from 1982 to 2000 in the Lüergou watershed of loess areas, analyses of the correlation and multi-variable regression were used to discuss the relationships among the amount of sediment produced by erosion, water indexes, precipitation factors and vegetation cover. The conclusions showed that with the increase of precipitation indexes and the decrease of plant indexes, and the amount of sediment produced by erosion in the study area would become larger. In order to distinguish the influences of erosion due to human activity and natural factors, the paper introduced multi-variable regression method by standardization data to determine the relative contributing ratio to soil erosions in the study area. The conclusions showed that the contributing ratio of vegetation cover and precipitation changes were 45.7% and 54.3%. It was obvious that the influences of precipitation were larger than those of vegetation for the soil erosion in the study area.     

粤北南岭典型矿山生态修复工程技术模式与效益预评估——基于广东省山水林田湖草生态保护修复试点框架

广东粤北南岭山区地处国家生态安全格局“两屏三带”中的南方丘陵山地带的核心区,由于历史上有色金属矿产无序开采、选矿和冶炼等活动,导致区域生态环境问题突出,并造成下游区域土壤、水、农作物污染。修复历史遗留矿山、做好源头控制是解决区域生态环境问题的关键所在。以典型矿山废弃地单元（废土堆）为例,提出其生态修复工程技术模式与关键技术,开展修复效益预评估方法和实践研究。研究结果表明：粤北南岭山区矿区生态环境问题主要包括矿山植被破坏和水土流失问题突出、地质灾害风险隐患较大、矿山周边水土污染严重几个方面;矿山生态修复应以防控安全隐患为基础,以恢复生态功能为主要目标,同时治理矿山水土污染。构建了遵循山水林田湖草系统共治的“依山就势”重塑地形、“因势利导”疏导水流、“柔性防护”稳定边坡的粤北南岭废土堆立体生态修复模式,提出了相应的场地平整、清污分流、土壤改良、边坡生态袋植生、立体植被配置等生态恢复关键技术;建立了包括涵养水源、保持水土、净化环境及净化水质4个方面的生态效益评估模型,废土堆修复后生态效益预计可达到66754.25元/a。研究结果可为粤北南岭山区及类似区域山水林田湖草系统共治提供技术支撑。     

1995～2000年中国沙地空间格局变化的遥感研究

利用遥感方法 ,在覆盖全国的 Landsat-TM数据的基础上 ,对 1 995年和 2 0 0 0年中国沙地的空间分布格局与动态变化进行了调查。结果显示了 2 0 0 0年中国沙地总面积为 5 9× 1 0 4 km2 ,主要分布于各主要沙漠和我国的 7个主要省份。1 995～ 2 0 0 0年 ,有 470 9.7km2的土地转化为沙地 ,同时又有 2 1 5 6.4km2的沙地转化为其它土地利用类型 ,沙地总面积扩大了2 5 5 3 .3 km2 。对变化为沙地的土地进行分析 ,发现草地占主要部分 ,但耕地所占的比重也非常突出 ,同时也表明有部分沙地变化为草地和耕地。根据土地沙化的空间分布特征 ,将土地沙化过程分为 5种格局 :沙地 -绿洲型、沙漠型、沙地 -黄土过渡型、沙地 -草地型和高原风蚀型。通过对中国发生土地风蚀沙化的主要省份在 1 995～ 2 0 0 0年间的土地利用动态变化发现 ,土地利用变化是促使土地发生沙化的一个重要因素。在 5 a的时间里 ,7个省份耕地总面积扩大了 90 3 9.7km2 ,草地减少了 1 1 5 97.9km2。耕地的增加部分几乎均表现为对草地的侵占 ,土地变为沙地也主要发生在草地区。人为因素导致的耕地面积扩大是促使土地沙化的重要原因。对主要省份的土地利用方式进行分析 ,探讨不同地区减轻土地沙化趋势下的土地利用布局。