元阳梯田区不同土地利用类型表层土壤抗蚀性研究

为了研究云南元阳梯田区土壤的侵蚀特性, 得到适合该地区的土壤侵蚀评价指标, 采用常规方法对元阳梯田区有林地、灌木林地、荒草地和坡耕地 0-10 cm 土壤层的团聚状况、根系含量、有机质含量、 3-2 mm 的土壤结构稳定度、土块分散程度等进行测定。结果表明 : 元阳梯田区 0-10 cm 层的土壤均具有良好的团聚状况, 3-2 mm 的土壤结构稳定度均在 80%以上; 4 种土地利用类型以荒草地的抗蚀性最好, 灌木林地次之, 再次为有林地, 坡耕地最差;>3 mm 的土壤团聚体含量、 3-2 mm 的土壤结构水稳度、 <0.05 mm 的土壤分散率、土壤的团聚状况、植物根系含量 5个指标可以较全面地反映出元阳梯田区土壤的抗性能。     

哈尼梯田湿地土壤不同形态磷的时空分布特征

磷是湿地和农业生态系统中的重要元素之一,其中土壤磷形态的迁移转化广受关注。以哈尼梯田湿地为例,分别在哈尼梯田湿地的水稻生长期、收获期和休闲期,采集湿地不同海拔（梯田区上部、中部和下部）和不同深度的土壤（0-20 cm,20-40 cm,40-60 cm,60-80 cm）进行磷形态分析,研究了哈尼梯田湿地土壤中不同形态磷的时空分布规律和影响因素。结果表明：（1）哈尼梯田湿地土壤中总磷（TP）含量均值为318.74 mg/kg,在水稻收获期含量最高,无机磷（IP）含量均值在水稻休闲期最高（85.95 mg/kg）,湿地土壤磷总体呈缺乏状态。（2）受外源磷输入影响,铁铝结合态磷（NaOH-P）占无机磷比重最大,且季节差异性显著（P<0.05）;而钙结合态磷（HCl-P）在各季节无显著差异（P>0.05）,这与湿地生态环境和地质背景有关。（3）哈尼梯田湿地对磷的迁移有截留作用,表现为各形态磷含量总体呈现在上部梯田湿地较高,并随海拔的降低而降低;不同形态磷含量在20-40 cm土层富集。（4）除HCl-P外,其余形态磷与土壤粒径在不同土层表现为负相关;不同土层TP和有机磷（OP）与pH值呈正相关;土壤总有机碳（TOC）与不同形态磷在收获期呈显著负相关（P<0.05）。研究表明了哈尼梯田湿地立体空间结构和人为活动能影响湿地生态系统中磷的分布与迁移循环,该结论可为梯田湿地的可持续发展提供参考。     

元阳梯田水源区旱冬瓜水分来源

旱冬瓜(Alnus nepalensis)是元阳梯田水源区的优势树种之一,其作为一种速生树种被发展为当地居民重要的薪炭林和经济林,树种的生长发育和地理分布受到水分制约,其吸收水分和水分利用的变化将会直接影响森林生态系统的水循环。该研究于2014年5－11月间进行,研究时段内累计降雨1262 mm,地下水δD 值在－71‰~－53‰范围,δ18 O 在－10.6‰~－7.0‰范围,受环境因子的影响很小,基本上保持常年稳定。土壤水是可供树种直接吸收利用的水源,基于氢氧稳定同位素技术,对比元阳梯田水源区旱冬瓜树种茎干水δD 和其林地不同深度土壤水δD 的同位素组成情况,结合不同深度土壤含水量,定性分析判断旱冬瓜对土壤水的利用,结果表明旱冬瓜旱季利用的土壤水主要分布在40 cm 土层附近,而雨季利用的土壤水范围较广,分布在0~60 cm 的土层。利用多元线性混合模型 IsoSource 软件定量分析旱冬瓜对土壤水和地下水的利用,结果表明：旱冬瓜水分来源分布较广,各土层土壤水和地下水均有贡献,雨季旱冬瓜主要利用0~60 cm 深土壤水,其中雨后旱冬瓜绝大部分水分来源于0~10 cm 的土壤水分,利用比例为66％~73％;其它时间主要利用40~60 cm 的土壤水,贡献率高达73％;旱季旱冬瓜的绝大部分水分来源于地下水,对地下水的利用比例为18％~68％,同时,40~60 cm 的土壤水也是其重要的水源。从不同时间尺度考察旱冬瓜对土壤水和浅层地下水的需求,更加准确地认识元阳梯田水源区不同森林类型优势树种的水分来源,为梯田森林生态系统经营与维护以及梯田的可持续发展提供了理论依据。     

元阳梯田区全福庄小流域水质分析与评价

以全福庄小流域为研究对象,在对元阳梯田区农业生产和环境现状调查的基础上,根据《地表水环境质量标准》(GB3838-2002),通过科学的采集水样,结合当地农业生产实际情况和实验室条件,选取pH、COD、总氮、总磷、硝氮、氨氮、正磷酸盐等七项水质指标,严格按照国家标准进行实验测定,并采用综合指数法对选取的元阳梯田区五处采样点(森林水源地、梯田出水口、梯田入水口、全福庄小寨、河流入水口)的水质进行综合评价。分析结果为：五个采样点的pH 指标处于Ⅰ～Ⅴ类之间;其COD、氨氮、硝氮等指标均处于Ⅰ～Ⅱ类之间;梯田出水口总磷超过Ⅴ类标准,其他采样点指标等级均处于Ⅰ～Ⅲ类之间;梯田出水口总氮超过Ⅱ类标准,其他采样点指标等级均处于Ⅰ～Ⅱ类之间。评价结果为：研究区水质总体处于Ⅰ～Ⅱ类之间,这是由于梯田灌区的水历经森林、土壤、甚至岩层的净化作用,整体水质较好,其中梯田出水口水质达到Ⅲ类水,属轻度污染。     

哈尼梯田湿地生态系统健康评价指标体系构建

为了获得梯田湿地生态系统健康评价的指标体系,以云南红河哈尼梯田湿地为例,基于对该湿地维持机制的分析,构建了包括生态特征、功能整合、社会与政治3个方面共20个指标的健康评价指标体系以及各个指标的健康阈值分级表。同时,利用AHP层次分析法确定了各指标的权重,运用综合评价法对梯田湿地生态系统的健康状态进行评价。本研究构建的评价指标体系解决了哈尼梯田湿地生态系统缺乏健康评价指标体系和支持理论的问题,为评价该类型湿地生态系统的健康状态提供指导方法,能够依据其评价结果为后续湿地健康质量的提升及湿地的可持续利用发展提出改进策略。     

哈尼梯田水源区大气降水氢氧同位素特征及水汽来源

基于哈尼梯田水源区 2014 年 6—8 月和 2015 年全年(共 15 个月)采集的 89 个事件降水同位素数据, 结合相关气象资料, 分析了降水中氢氧同位素组成的变化及其影响因子。利用后向轨迹模型(HYSPLIT)追踪了梯田水源区降水的水汽来源。结果表明: 研究区大气降水中稳定同位素组成具有明显季节差异, 湿季(5 月—10 月)δ D 和 δ¹⁸O 贫化, d 值低; 干季(11 月至次年 4 月)δ D 和 δ¹⁸O 值相对偏正, d 值偏高。区域降水线的斜率和截距均低于全球和中国大气降水线。降水同位素组成存在一定的降水量效应, 但不存在温度效应。干季大气降水的水汽主要来源于西风带输送的印度洋水汽以及局地蒸发, 湿季的水汽主要来源于西太平洋和印度洋。     

哈尼梯田生态系统土壤微生物量碳的影响因素

土壤微生物量碳（MBC,Microbial Biomass Carbon）是土壤微生物量的重要组成部分,也是土壤肥力变化的重要指标之一。哈尼梯田肥沃的土壤对哈尼梯田生态系统的维持与循环起到重要作用。以哈尼梯田水源区（乔木林、灌木林、荒草地）和梯田为研究对象,采用氯仿熏蒸法测定了4种不同土地利用类型0-20、20-40、40-60 cm 3个土层的土壤MBC,并分析了其与季节变化、地上植被及土壤理化性质之间的关系。结果表明：4种土地利用类型土壤MBC 3个土层皆以乔木林最高,其次是灌木林、荒草地、梯田,且4种土地利用类型土壤MBC含量都随土层深度的增加而减少,其中乔木林0-20 cm土层土壤MBC含量是40-60 cm土层的3.19倍。4种土地利用类型土壤MBC含量均具有明显的季节变化,总体呈"夏季偏高冬季偏低"的变化模式。相关分析表明,不同土地利用类型地上植被的多样性指数、盖度、优势种高度、枯落物层厚度与每一土层土壤MBC都具有很强的相互关系。土壤MBC与土壤有机碳和土壤孔隙度呈正相关性,与土壤容重呈负相关性。植被生长情况、土壤有机碳和孔隙度含量及季节变化是导致不同土地利用类型土壤微生物量碳差异的主要因素。     

元阳梯田水源区土壤水分动态变化规律研究

近几年云南大部分地区受旱情困扰, 但元阳梯田却未受影响, 这与梯田水源区土壤水分运移特征息息相关。为探究该区土壤水分运移特征, 选取乔木林地、灌木地和坡耕地三个标准径流小区, 测定并分析不同坡位(上部、中部、下部)及不同深度(10 cm、20 cm、30 cm、40 cm、60 cm、100 cm)的土壤容积含水率。结果表明: 土壤水分变异系数随土层深度的增加而减小; 乔木林地、灌木地、坡耕地三种土地利用类型对土壤水分的影响表现为: 雨季差异不显著而旱季差异显著; 乔木林地和坡耕地的储水量以60 cm 为界分为两层, 而灌木地则明显分为10 cm(6 mm-12 mm)、20-60 cm(49 mm-110 mm)、100 cm(169 mm-210 mm)三层, 且土壤储水量与土壤深度的相关度最高; 土地利用类型与土层深度的交互作用对土壤含水率的影响较大; 越往深层, 林地的保水效果越好。因此, 元阳梯田水源区的森林不仅能为梯田提供长流水, 而且在提高土壤水分利用率、维持梯田可持续发展上具有十分显著的作用。