湘中红壤丘陵区景观格局变化研究

湘中红壤丘陵区是中国非常脆弱的生态系统之一。在地理信息系统(GIS)和遥感(RS)技术的支持下,以湘中红壤丘陵区的典型区域———长沙市为例,应用景观生态学原理对湘中红壤丘陵区景观格局多样性变化进行了研究。通过对长沙市1986年和2000年的遥感影像资料分析表明,湘中红壤丘陵区现状景观格局以林业景观为主,农田是景观类型中的重要组分;同时由于人类活动的影响,湘中红壤丘陵区景观格局的多样性和破碎化程度逐年明显的增加,景观格局的稳定性逐渐增强。应用马尔柯夫模型对于湘中红壤丘陵区景观格局变化趋势进行了模拟,表明该模型可以应用于湘中红壤丘陵区景观格局的模拟预测中;对长沙市2005~2020年的模拟研究结果表明,由于城市化速度的加快,城镇居民地景观面积将逐年增加。     

我国中亚热带典型红壤丘陵区季节性干旱

以湖南省桃源县 (总土地面积 4 4 5 8.4 km2 )为代表 ,采集该县 196 0～ 2 0 0 1年的气象资料 ,结合有关科研成果 ,深入研究我国典型红壤丘陵区季节性干旱的成因、发生规律及其合理调蓄利用水资源的依据 ,提出了抗御该区季节性干旱的指导思想与基本对策。研究结果表明 ,7月～翌年 2月份是该区季节性干旱的易发期 ,年发生概率在 85 %以上 ,中等和中等以上干旱的年发生概率在 5 0 %左右 ,7～ 8月份和 11～ 12月份为年内的两个高发期 ,且发生概率和危害程度均是 2 0世纪 90年代 >80年代 >70年代 >6 0年代 ,但只要高标准、规范化地采取水土保持措施 ,恢复植被覆盖 ,完善现有水利设施 ,充分发挥“土壤水库”、“生物水库”和现有工程水库的蓄水抗旱潜力 ,以集水区或小流域为基本地理单元再适当兴建小型水利工程 ,确保占土地总面积 10 %左右的塘堰等蓄水面积 ,将 70 %～ 80 %的自然降水通过陆面拦截 (含蒸散 )方式截留并蓄存下来 ,使排出集水区或小流域的水量控制在年降水量的 10 %～ 2 0 % ,并积极推广应用农业节水技术 ,红壤丘陵区的季节性干旱问题就可以基本解决     

芦荟的综合利用现状与发展趋势

从医药、保健品、饮食、化妆品、农业及环保等方面介绍了芦荟综合利用的现状,并对芦荟产业化发展趋势进行了展望。     

农作物秸秆利用现状与采取的措施

农作物秸秆是农业生产的副产品,也是一项重要的生物质资源,可用作肥料、饲料、燃料及工业生产的原料等。搞好秸秆综合利用,既可缓解农村肥料、饲料、能源和工业原料的紧张状况,又可保护农村生态环境、促进农业农村经济可持续协调发展。现就我县农作物秸杆综合利用现状和搞好综合利用的对策作一扼要分析。     

红壤丘陵区土地利用方式变更后土壤有机碳动态变化的模拟

采用双组分模型模拟土地利用方式变更后土壤有机碳储量的变化,并用一些调查和监测数据进行了初步验证．此双组分模型将土壤有机碳分为新形成有机碳和原有有机碳两个组分．每个组分有机碳的形成转化用一级动力学方程描述．本文用此模型对亚热带土壤开垦利用为马尾松林地、湿地松林地、柑桔园和牧草地４种方式１０年来土壤有机碳储量的变化过程进行了模拟,初步结果表明,模拟值与实测值拟合较好．可见,此方法适于用来模拟不同土壤类型下土地利用系统变更初期的土壤有机碳储量动态变化过程．     

南方红壤丘陵区不同土地利用方式下土壤有机碳分布特征及其与草本生物量的关系

不同土地利用方式下不同粒径土壤有机碳含量的变化可以在一定程度上反映土壤碳的变化,对揭示土壤有机碳循环过程具有重要意义.本研究在长期水土流失监测的基础上,采用土壤颗粒分级的方法,以南方红壤丘陵区不同土地利用方式(荒地、松林、草地)坡地土壤为研究对象,探讨了不同土地利用方式对不同粒径土壤有机碳分布特征的影响及其与草本生物量的关系.结果表明:土地利用方式和坡位对不同粒径土壤有机碳含量的影响较明显,研究区不同粒径土壤有机碳含量均表现为草地＞松林＞荒地;不同粒径土壤有机碳所占比例主要取决于土地利用方式,与坡位关系不大;由颗粒有机碳/矿物结合态有机碳(POC/MOC)值可知,草地土壤有机碳较易矿化,而荒地和松林土壤有机碳较稳定;红壤丘陵区坡地土壤砂粒有机碳对草本生物量的影响较大.     

退化红壤丘陵区森林凋落物初始化学组成与分解速率的关系

通过小盆+凋落袋控制试验,研究了我国南方退化红壤丘陵区8种森林凋落物和4种混合凋落物初始化学组成与分解速率的关系.结果表明:阔叶凋落物中的氮、磷、钾、镁含量显著高于针叶凋落物,木质素、碳含量显著低于针叶凋落物;凋落物分解速率与凋落物初始氮、磷、钾、镁含量呈显著正相关,与凋落物初始碳、木质素含量以及木质素/氮、木质素/磷和碳/磷值呈显著负相关;木质素含量解释了凋落物分解速率变异的54.3%,是影响分解速率的最关键因子,凋落物碳、氮、磷含量也与分解速率密切相关,它们与木质素含量一起可解释分解速率变异的81.4%.在退化红壤丘陵区植被恢复过程中,低木质素含量、高氮磷含量的阔叶物种的引入有利于加速凋落物的分解速率和土壤肥力的恢复进程.     

秸秆覆盖量对红壤旱地棉花生长及土壤温度的影响

为探索红壤旱地较适宜的秸秆覆盖量,采取随机区组大田试验,设置4个秸秆覆盖水平:S1为0 kg/hm~2、S2为4375 kg/hm~2,S3为8750 kg/hm~2和S4为13125 kg/hm~2,研究秸秆覆盖量对红壤旱地棉花产量、出苗率、株高、叶绿素含量和土壤温度的影响。结果表明:秸秆覆盖处理(S2—S4)较不覆盖处理(S1),一是提高棉花出苗率,差异极显著(P0.01);二是影响棉花生育后期的主茎生长速度,以S4效果最好;三是可明显促进棉花叶绿素含量的增加,且以S3和S4的效果较好;四是调节土壤温度,在8:00和20:00提高土壤温度,在14:00降低土壤温度,且日均地温变化幅度小,但随着土层的加深,调温作用逐渐减弱,整个覆盖期内日均温的差值与土壤深度具有高度的相关性;五是显著增加棉花产量,S2、S3和S4分别比S1高11.4%、35.9%和37.7%,差异极显著(P0.01),且随着覆盖量的增加,增产效果逐渐提高。综合来看,秸秆覆盖在改善红壤旱地棉花产量、出苗率、株高、叶绿素含量、调节土壤温度方面发挥着重要作用,且以8750—13125 kg/hm~2效果显著,是红壤旱地值得推广的栽培模式。     

稻草覆盖对红壤丘陵茶园的生态调控效应

在红壤丘陵区幼龄茶园通过连续4年稻草覆盖的大田试验,研究了稻草覆盖对茶园的生态综合调控效应。结果表明,稻草覆盖改良了土壤理化性状,提高了茶树生长时期(3~10月)的土壤水分含量,特别是土壤表层(0~20 cm)的水分含量;缓冲了茶园土壤温度变化;抑制了茶园杂草的生长;增加了蜘蛛等天敌的数量,有效地控制了假眼小绿叶蝉和茶蚜虫等害虫数量,但茶尺蠖显著增加;有利于蚯蚓的生长,改善了茶园生态环境。     

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.     

红壤丘陵区林下灌木生物量估算模型的建立及其应用

以中国科学院千烟洲生态试验站林下常见的16种物种作为研究对象,构建了单一物种以植冠面积(Ac)为变量的二次方程和以植冠投影体积(Vc)为变量的乘幂方程来估算物种生物量,以及16种物种的混合模型来估算其生物量,并将最佳生物量估算模型应用于不同森林内灌木层生物量的估计.不同森林的灌木层生物量组成存在较大差异.以物种单一模型计算的落叶阔叶林、次生林、人工针叶林灌木层的生物量分别为4773、3175和733kg.hm-2;以物种混合模型估算的结果略低于单一模型,分别为3946、2772和840kg.hm-2.混合模型在未能对所有物种建立单一模型的情况下估算灌木层生物量时,具有简便、实用性的特点.     

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.     

红壤区土壤有机质和全氮含量的空间预测方法

如何利用有限的土壤采样点准确预测土壤属性一直是研究的热点。近些年来,结合辅助信息的克里格空间插值应用广泛,但将土地利用类型信息作为辅助变量提高预测精度的研究鲜有报道。以中国南方红壤丘陵区的余江县为案例区,用网格法采集254个土壤样品,通过普通克里格(OK)和以土地利用方式为辅助变量的克里格(KLU)方法对土壤有机质(SOM)和土壤全氮(STN)进行空间预测,并通过102个验证点比较了两种方法的预测精度。分析表明KLU对SOM和STN的预测值与实测值的相关系数(rSOM=0.786,rSTN=0.803)明显高于OK(rSOM′=0.224,rSTN′=0.307);OK对SOM和STN的预测RMSE分别为12.48g.kg-1和0.64g.kg-1,而KLU的预测RMSE分别为6.86g.kg-1和0.37g.kg-1,仅为前者的55%和58%。可见,KLU对研究区SOM和STN的预测精度均大幅提高。同时分析也表明,KLU对不同土地利用方式SOM和STN预测精度的提高幅度存在差异,其中对旱地预测精度的提高幅度最大,对林地预测精度的提高幅度最小,水田则介于两者之间。研究表明,KLU是南方红壤丘陵区进行SOM和STN空间预测的现实和高效方法。     

基于BIOME-BGC模型的红壤丘陵区湿地松(Pinus elliottii)人工林GPP和NPP

应用生物地球化学模型BIOME-BGC模型估算了1993～2004年红壤丘陵区湿地松林总第一性生产力（GPP）、净第一性生产力（NPP）,并分析GPP、NPP年际变化对气候的响应以及未来气候变化情景下GPP、NPP的响应。结果表明,湿地松林1993～2004年GPP、NPP的总量变化波动于1777～2160g Cm^-2a^-1之间和453～828gCm^-2a^-1之间,平均值分别为1941g Cm^-2a^-1和695gCm^-2a^-1。在研究时段内,GPP、NPP有缓慢增长趋势,GPP、NPP总量平均值从1990年代初期（1993～1996年）的1826、687gCm^-2a^-1上升到21世纪初期（2001～2004年）的2026、693gCm^-2a^-1。这主要是由于研究时段内GPP、NPP对降水缓慢增长的正响应造成的。未来气候变化情景分析表明,CO2浓度倍增不利于湿地松林GPP、NPP的增长,但均不超过1.5%。在CO2浓度不增加条件下,GPP正向响应了降水单独变化和温度升高1.5℃且降水增加情景,正向响应NPP的情景条件是降水的单独变化;当CO2浓度倍增和气候改变时,预测的GPP正向响应了降水的变化,同时正向响应了温度升高1.5℃且降水变化;正向响应NPP的情景条件是降水的变化。     

红壤丘陵景观单元土壤有机碳和微生物生物量碳含量特征

为了探讨我国亚热带红壤丘陵区不同利用方式下土壤有机碳(SOC)和土壤微生物生物量碳(SMB-C)含量的特征,在湖南省桃源县选取典型样区,通过密集取样,分析了红壤丘陵景观单元内水田、旱地、林地、果园4种典型利用方式下表层土壤(0～20 cm)SOC和SMB-C含量.结果表明,典型红壤丘陵景观单元中SOC含量高低的顺序为水田(16.0 g·kg^-1)＞旱地(11.2 g·kg^-1) ＞果园(9.5 g·kg^-1)＞林地(8.4 g·kg^-1),SMB-C含量则为水田(830 mg·kg^-1)＞旱地(361 mg·kg^-1)＞林地(200 mg·kg^-1)＞果园(186 mg·kg^-1),且在不同利用方式下SOC与SMB-C均呈极显著正相关(P＜0.01),说明本研究区内各土地利用类型的土壤SMB-C含量变化可以敏感地指示SOC的动态.研究结果还表明,将我国亚热带红壤丘陵林地开垦为果园或耕地后,表层土壤 SOC含量不可能降低.