黄土丘陵区小流域土地利用和植被恢复对土壤质量的影响

土壤质量的维护和提高是全球生物圈可持续发展的重要因素之一．对黄土丘陵小流域持续利用25年后的荒草地、山杏林地、农地、油松林地、灌木林地和撂荒地土壤性状的研究结果表明,不同土地利用方式和植被恢复类型对土壤质量有很大影响;植被恢复重建和农地撂荒将增加土壤有机质含量,提高土壤质量;粗放的农业耕作措施将降低土壤质量并引起土壤退化;灌丛有明显的肥力岛屿作用;撂荒在一定程度上可以培肥土壤。随着“西部大开发”、“退耕还林还草”和生态重建工程的开展,在半干旱黄土丘陵沟壑区,建植灌木、种植牧草、农地撂荒和自然恢复是较好的生态重建和植被恢复方式。     

火电厂生态工业园的能值评估

提出了反映火电厂生态工业园特点的能值评价指标：能值产出率PEYR和能值投资率PEIR考虑了园区各成员的共同贡献,即PEYR=6∑（i=1)(Fi+Ri+Ni)／6∑（i=1)Fi和PEIR=6∑（i=1)Fi／6∑（i=1)(Ni+Ri);环境负荷率PELR和能值可持续指标PESI考虑了火电厂生态工业园节省的不可再生能源、可再生能源、投入能值和减少的环境负荷,即PELR=6∑（i=1)Fi／F’和PESI=PEYR／PELR．以朔州火电厂生态工业园为案例进行了能值分析,结果表明,该能值评价指标能全面度量火电厂生态工业园及其可持续性．     

土壤-小麦生态系统的磁化效应及其生态指示

应用室外盆栽试验方法,将土壤磁效应与生物磁效应相结合,研究了磁处理土壤对土壤-小麦系统健康的影响．结果表明,磁处理棕壤后土壤-小麦系统的健康状况得到较为明显的好转,包括使小麦种子提前出苗,出苗整齐一致;增加小麦幼苗的株高、主茎叶片数、分蘖数、单株根数和单株叶面积;使小麦根系的总吸收面积、活跃吸收面积、活跃吸收面积占总吸收面积的百分比提高;增加成熟小麦的有效穗数、结实小穗数、平均穗粒数、千粒重,减少不孕小穗数,提高小麦的生物学产量．在此基础上,对土壤-小麦系统磁化健康效应的生态指示进行了理论探讨,其中,200mT磁场强度是适于小麦生长的最佳磁处理参数．     

长白山毛赤杨和白桦-沼泽生态交错带群落生物量分布格局

采用样带网格、树干解析和经验模型方法,研究了长白山毛赤杨和白桦．沼泽交错群落生物量分布格局。揭示群落建群种生长过程、器官生物量分布、群落生物量水平分布和垂直分布规律性,结果表明,毛赤杨和白桦在生长过程及适宜生境方面存在差异．毛赤杨生长速度是白桦的2～3倍,随交错区环境梯度旱化。其生长呈减缓趋势,而白桦生长呈加快趋势,故白桦是耐水湿树种,毛赤杨是喜湿树种,毛赤杨和白桦个体营养器官生物量表现出相似的分布规律．两者营养器官生物量分布格局为树干1／2、树根1／4、树枝1／10、树皮1．5／20、树叶1／20,乔木层生物量占群落生物量的87％～90％、灌木层占7％～9％、草本层占2％～3％,群落生物量沿沼泽到森林交错区环境梯度呈显著线性递增趋势。     

基于能流物流理论的农牧交错带生态治理模式研究——以内蒙古后山旱农区为例

中国北方农牧交错带的生态环境问题引起了人们广泛关注．经过多年的攻关研究。以能物流理论为指导,根据地处北方农牧交错带的后山旱农区的自然、社会、经济特征,提出了以丘陵为单元的生态治理模式,1999年对传统顺坡种植模式、人工草地模式和生态治理模式进行观测．能物流分析结果表明。生态治理模式与传统的种植模式相比,能提高太阳能利用率8．3％,提高能量输出量8．7％,提高能量转化效率19．4％,N的输出量提高26．5％,转化效率提高57．1％,P的输出量提高12．1％,转化效率提高45．0％。水分利用效率提高17．7％．人工草地模式与传统模式和生态治理模式相比,其太阳能利用率、能量输出量、能量转化效率都是最低的．治理模式产出最多,盈利最多,是经济效益最好的模式,经济效率比传统模式提高16．1％。     

黄土高原不同生态治理小流域土壤有机质、容重及黏粒含量的对比

为探讨不同生态治理小流域土壤性质的差异,本研究分别从坡向、坡位、区段和土层4个方面分析了人工刺槐林流域杨家沟(YJG)与封禁荒草地流域董庄沟(DZG)土壤有机质(SOM)、土壤容重(BD)和黏粒含量(CC)的空间分异.结果表明: YJG与DZG的SOM、BD、CC分别为12.78 g·kg^-1、1.24 g·cm^-3、19.2%与11.13 g·kg^-1、1.21 g·cm^-3、18.2%,前者均略高,但差异不显著.各指标均为东坡大于西坡;SOM和CC顺坡向下有增加趋势,BD变异最小;SOM由上游至下游呈增大趋势,BD和CC不断减小;由土表向下至60 cm土深,BD和CC不断增大,SOM不断减小.各指标的空间敏感性依次为CC＞SOM＞BD,空间因素的影响效用依次为土层＞区段＞坡向＞坡位.上游CC、中游BD和CC在两流域间的差异显著,各指标对坡位、区段、土层的敏感性均为YJG＜DZG.     

福建不同生态类型鸭种（群）的遗传多样性研究

用40个10碱基随机引物对福建2个生态类型的7个地方鸭种的基因组池DNA进行了RAPD分析,从扩增产物表现为多态的引物筛选出9个特异性强的引物进行个体DNA的RAPD分析,并利用Shannon指数估算了2个生态区域鸭群的遗传多样性,探讨了它们与生态环境之间的关系及其变化规律．结果表明,福建境内的地方鸭种具有较高的遗传多样性,闽东沿海地区鸭群有67．97％的遗传变异来自群体内,32．03％来自于群体间;闽西山地丘陵地区鸭群有59．05％的遗传变异来自群体内,40．95％来自于群体间;闽东地区鸭群的遗传变异明显高于闽西地区鸭群．同时,用非加权组平均法(UPGMA)对各种群的聚类分析表明,闽西地区的连城白鸭、泰宁麻鸭、龙岩山麻鸭和三明麻鸭归为一类;闽东地区的龙海金定鸭和莆田黑鸭聚为一类．不同生态区域内鸭群的遗传变异与地理位置存在一定的相关性．     

6-苄（基）腺嘌呤和抗坏血酸对渗透胁迫时杨树光合作用光抑制的影响

研究了6-BA和A5A对渗透胁迫时杨树幼苗叶片光合作用光抑制和活性氧代谢的影响．结果表明,渗透胁迫时杨树叶片净光合速率(Pn)和表观量子效率(AQY)降低,光合作用光抑制加剧,超氧化物歧化酶(SOD)活性升高,抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性降低,O2产生加快,H2O2和膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)含量升高．6-BA和A5A预处理使胁迫时叶片SOD和APx活性升高。O2生成减少。H2O22和MDA含量降低,同时缓解了光合作用的光抑制．相关分析表明,杨树叶片活性氧水平和MDA含量与Pn和AQY呈负相关．胁迫时杨树叶片活性氧的积累与光合作用光抑制有一定关系,6-BA和A5A对光抑制的缓解作用与其对活性氧清除系统的促进作用有关。     

红壤矿区复垦土壤的微生物生态特征及其稳定性恢复研究Ⅱ．对土壤微生物生态特征和群落结构的影响

研究了浙江哩铺铜矿废弃地土壤微生物生态特征和群落结构．结果表明,与对照土壤相比矿区土壤微生物生态特征发生了明显的改变,微生物呼吸速率减弱,微生物生物量显著降低,微生物生理生态参数Cmic／Corg下降、qCO2值明显升高,重金属对土壤微生物生态特征有明显的影响．Bio1og结果显示,矿区土壤微生物的群落结构发生变异,对能源碳的消耗量和速度明显升高,改变了微生物利用碳源的种类,使微生物消耗更多的能源,以维持其正常的生命活动,利用效率降低,明显不如对照土壤．由此可见,微生物生态特征是表征矿区复垦土壤重金属污染的灵敏、有效和可靠的生物学指标．     

基于输入-输出流分析的生态网络φ模式能流、 ρ模式能流测度方法

提出了生态网络能量传递的两类路径,即φ和ρ模式能流传递,运用输入-输出流方法推导了φ和ρ模式下的能量流通量计算公式。以Pilette和Kincaid提出的生态网络系统为例,计算了两种模式下系统能量通量的大小,评估了φ模式能流、ρ模式能流对生态网络能量传递的影响程度。研究表明:该生态系统每天能量流通量为31g C,其中90.23%的能量流通量是通过φ模式传递的,9.77%的能量流通量是通过ρ模式传递的;针对网络中每个节点,分析了φ和ρ模式对各自能量流通量的影响程度。     

黄土高塬沟壑区小流域土地利用变化及其生态效应分析

基于王东沟流域1994和2004年两期土地利用图,通过构建土地利用动态变化模型和区域生态环境指标,定量分析了王东沟流域1994--2004年土地利用时空变化特征,并以生态系统服务功能衡量了土地利用类型和土地利用变化类型的生态效应．结果表明,1994—2004年王东沟流域农地大幅度减少,草地和果园大量增加,林地和非生产地变化不大;变化速度依次为草地〉果园〉非生产地〉农地〉林地;土地利用变化类型多样,农地转出和林地转入是其主要类型;土地利用的空间迁移方向为农地和果园向西北方向迁移（塬区）,林地和草地向东南方向（沟壑区）迁移．1994--2004年土地利用变化带来了良好的生态效益,但不同土地类型和不同土地变化类型的生态效应不同,提高和降低生态系统服务功能的作用并存．农地减少对生态环境产生负面作用,林草和果园的增加改善了生态环境,提高了其生态服务价值;土地利用变化类型中,改善生态环境的主要是转为林地和果园的变化类型,降低生态系统服务功能的主要是林地转出类型和农地转为非生产地类型．     

黄土高原小流域景观多样性动态分析

以纸坊沟为例,在地理信息系统支持下获得计算景观多样性的有关参数,运用斑块大小及数量、平均分维数、多样性指数、优势度、均匀度、破碎度和聚集度等指标,对黄土高原小流域40年来景观多样性动态变化进行了分析．结果表明,40年来,在以人类活动干预和植被内源演替为主要驱动力的共同作用下,该流域斑块总数增加,旱地基质逐渐被林地、草地等其它景观基质所取代,景观格局趋于破碎,景观类型多样性和均匀度增加,且后20年景观多样性的变化幅度远远大于前20年的变化幅度．目前流域已经由1958年以旱地为基质的高度均质化的景观生态系统转化为与当地地带性景观相适应的以草地和林地为基质的高度异质化的景观生态系统,生态系统结构、功能已具有较强的稳定性．     

黄土高原中南部农果复合型生态农业生产力特征

以黄土高原中南部的西坡、飞马河和南沟3村为对象,研究了农果复合型生态农业的生产力特征.结果表明,(1)同一植物各器官的生产力果实最大,茎叶次之,根最小;(2)农果复合型生态农业中,农业子系统越发达,系统生物生产力越高,经济生产力越小,经济产值越低;果业子系统越发达,系统生物生产力越小,经济生产力越高,经济产值越高;(3)畜牧业子系统生产力均处于相对较低的水平,制约了系统总生产力的提高.     

关于黄土高原生态环境建设问题的讨论

由景观生态学的观点理解生态环境建设,分析了“山川秀美”的涵义,进而讨论了黄土高原生态环境建设的目标、重点、原则、途径等。认为基本农田建设在一定程度上关系到生态环境建设的良性发展,在建造林草植被的同时,加强基本农田建设是不容忽视的重要方面。退耕地不能一味地将其用于生产,要充分考虑生态用地的需要。多用途植物的开发利用,以及包括梯田地埂利用在内的植物种间的合理混合种植,可以将生态效益与经济效益有机地结合起来,对于黄土高原植被的恢复具有重要意义。     

晋西黄土区不同植被覆盖流域的水文响应

为了研究不同植被覆盖对流域径流的影响,以晋西黄土区蔡家川流域内的天然次生林流域和人工林流域为对象进行了对比分析。结果表明,天然次生林流域的年径流量、雨季径流量均小于人工林流域,天然次生林流域的年总径流量、雨季径流量分别是人工林流域的58.57%、48.04%,年地表径流量、雨季地表径流量分别比人工林流域减少了82.95%、81.12%;人工林流域的基流量为零;在短历时高雨强的降雨形式下天然次生林流域的削洪效应显著,其单位面积洪峰流量比人工林流域减少了83.41%;不同植被覆盖下径流对不同雨型的响应不同,人工林流域在A型雨条件下的单位面积洪峰流量是B、C型雨的10.08倍、3.35倍,天然次生林流域在A型雨条件下的单位面积洪峰流量是B、C型雨的6.79倍、1.64倍。     

黄土高原典型流域种植业发展模式的能值分析

为客观评估和比较退耕还林后黄土高原典型小流域不同种植业发展模式的稳定性和可持续性,本研究通过能值分析方法,定量分析了粮食和果树兼作、粮食生产为主和果树种植为主3种典型流域种植业系统的能值投入和产出情况,建立能值分析指标体系,在自然资源压力、社会和经济发展水平方面进行比较,进而对3种模式的系统可持续性进行评估.结果表明: 黄土高原典型流域不同类型种植业系统外部辅助能值均占总能值投入的75%以上,且其中不可更新能值所占比例远大于可更新能值,由此造成了能值自给率低而环境承载率高的特点;流域粮食种植业生产具有高投入、低产出的特点,而水果种植和粮果兼作具有高投入、高产出的特点,3种模式能值密度均达到全国农业经济系统平均水平2倍以上,其中,粮食生产为主的模式净能值产出率最低而粮果兼作型最高;流域种植业能值可持续发展指数均<1,能值/环境可持续指标均远低于全国农业系统平均水平,可持续发展能力较低,以粮食和果树兼作的模式可持续发展指数最高.3种模式比较发现,粮果兼作发展模式在流域种植业发展中具有相对较好的发展能力和较高的系统稳定性,能值生产效率适中且可持续性最高,因此黄土高原地区以流域为单元的农业发展应该更加偏向于考虑多产业综合的复合结构生产方式.     

植被和梯田对黄土高原小流域泥沙连通性的影响

黄土高原经过长期水土流失治理,泥沙问题得到有效解决,但植被恢复和梯田修建对泥沙空间输移的影响尚未完全揭示。通过土地利用数据和Landsat影像确定梯田分布和植被覆盖情况,使用能表征植被和梯田对泥沙输移的阻滞作用的植被覆盖与作物管理因子和工程因子计算泥沙连通性指数(IC),分析泥沙连通性的时空动态变化,量化植被与梯田共同影响下黄土高原第三副区典型流域泥沙连通性。调整权重因子模拟不同情景下泥沙连通性指数的计算,分析植被与梯田对泥沙连通性的单独影响。结果表明由于植被快速恢复和梯田大面积修建,IC在35年间(1986—2020年)从-3.42到-9.17显著下降。情景模拟发现,在1986—1999年间,梯田为泥沙连通性减弱主要驱动因素,1999年后植被与梯田共同作用。植被影响下的IC从1986年到2020年下降73.05%,在1986—2020年间梯田影响下IC下降26.75%。在空间上梯田及高植被覆盖度区域呈弱泥沙连通性,中下游主沟及部分支沟区域为强泥沙连通性。总体而言,植被恢复和梯田修建减弱泥沙输移能力,流域输沙路径集中于主沟中下游及部分支沟区域。研究结果有助于深化黄土丘陵区小流域植被恢复...     

黄土丘陵区小流域次生灌丛群落生物量研究

生物量是整个生态系统运行的能量基础和营养物质来源。用直接收获法,对延安康家屹崂沟小流域5个次生灌丛群落类型和2个人工灌丛样地地上部生物量的研究结果表明:地上部生物量黄刺玫>杂灌>虎榛子>柠条(阴坡)>沙棘>狼牙刺>柠条(阳坡);灌木树种组成复杂的、群落盖度较大的类型生物量较大;各类型灌丛生物量在小流域空间分布上阴坡>阳坡,阴坡坡下>坡中>坡上;阳坡灌丛中的草本植物生物量比阴坡高,而灌木生物量较低。所调查的5个次生灌丛群落类型地上部生物量和生产力呈线性相关关系,回归方程Y=3.1995+0.1939X,净生产力随生物量的增加而提高。     

黄土高原小流域淤地坝泥沙粒度的剖面分布

2006年6月,按照泥沙旋回分层连续取样,分析了黄土高原丘陵沟壑区典型小流域1954年修建的淤地坝泥沙粒径的剖面分布特征.结果表明：该坝地泥沙旋回至少28个,旋回层的厚度范围在2～60 cm;沉积剖面土壤粒径以粉砂（0.05～0.002 mm）为主,占60%以上,其粒径集中分布于0.01～0.05 mm,粗泥沙（粒径>0.05 mm）含量约占23.09%;随淤积深度的增加,泥沙各粒径范围的变异程度增加,2 m土壤深处可作为研究区淤地坝粒径变异突变点的标识,粒径变异是河道比降和水沙动力条件共同作用的结果;研究区淤地坝泥沙沉积剖面存在72 cm厚的累积耕作层,累积耕作层的明确对于淤地坝泥沙侵蚀环境具有指示作用.     

黄土高原典型脆弱区生态安全多尺度评价

区域生态安全目前受到广泛重视,生态脆弱区的生态安全评价及驱动因子研究尤为重要.以黄土高原生态脆弱区为研究对象,从市域和县域两个尺度上,分析案例区的生态安全驱动指标,评价其生态安全状况.选择了榆林市和横山县两个行政单元,针对区域特征,构建了不同尺度上的生态安全指标体系,利用层次分析法,对不同尺度上生态安全的空间分异进行了研究.结果表明,榆林市12个县的生态安全水平存在一定程度的差异,基本上是东北低,西南高.横山县总体也是北部、东北部生态安全水平低,而西南部高生态安全水平在不同尺度上存在着差异.不同尺度上气候、地貌因子所占的权重不大,而人类干扰因子所占的权重较大.