红壤区植被覆盖变化及与地貌因子关系——以赣南地区为例

以HJ卫星CCD影像为数据源,计算和分析赣南2008和2011年植被覆盖演变和空间分布特征及与地貌因子关系。结果表明:红壤区域植被覆盖度与高程在2008、2011年相关系数分别为0.946 1、0.954 5,具有强正相关性;植被退化主要集中在高植被覆盖区域,100~300 m高程、1~5°坡度、306~360°坡向范围分别占总退化面积的88.84%,88.41%,30.73%;50~150 m高程、13°以下坡度和27°坡度以上区域为退化最剧烈区域。量化了植被覆盖与地貌因子的关系,为红壤区域环境治理和监测提供科学依据,具有一定的实用价值。     

植被对水土流失防御作用的实验验证

植被对水土流失具有防御作用。为了验证植被对水土流失防御作用的存在和其防御作用的大小,人工堆积了面积750cm2的有植被覆盖和无植被覆盖的两堆土体,采用人工模拟降水的方法进行实验,持续10分钟左右降水,降水量为25.9mm。称量相应环节水土重量,对水土流失量和水土流失率、涵蓄水源率进行计量。发现无植被覆盖的土体水土流失率为4%,植被全覆盖的土体未有明显的水土流失现象;依据两种计算方法得出的土壤涵蓄水源率,前者为36.8%和23.6%,后者为51.3%和32.0%。实验从定量的角度验证了植被对水土流失防御作用的存在,同时提供了有植被覆盖的区域土壤涵蓄水源能力有明显提高的数据。     

黄土高原坡地单株植物下的微地形研究

坡地孤立植物下的微地形反映了植被、土壤、侵蚀和沉积过程之间复杂的相互作用。本文通过对黄土高原三种植物微地形结构的研究，分析了坡度和植物种类对微地形形成的影响。结果表明：坡度越大，沉积物堆积高度越大，微地形越明显；不同植物之间的微地形有明显差异。本研究中，地表植被覆盖为草类的刺槐林保持土壤的作用最大，可以为黄土高原植被覆盖度低地区的植被恢复和水土保持规划提供科学依据。     

基于MOD13Q1数据的宁夏生长季植被动态监测

宁夏自2000年后实施退耕还林以来,局部地区的生态环境得到明显改善,为探求近15来年宁夏地区植被的动态变化及其影响因子,本文以MOD13Q1为数据源,结合DEM数据、土地利用分类图,采用Sen+Mann-Kendall非参数检验方法和Hurst模型,分析了宁夏不同行政区、不同海拔、不同坡度、不同坡向及不同植被类型生长季NDVI的空间变化特征及未来变化趋势;并利用重心迁移模型和转移矩阵分析宁夏2000-2014年间植被覆盖的时空演变特征。结果表明：①从空间分布看,宁夏南部六盘山、北部贺兰山及引黄灌溉区植被长势较好,中部干旱地区植被长势较差;且植被NDVI与海拔高程和坡度呈显著正相关。②从植被覆盖的转移矩阵看,较高植被覆盖的面积占比从2000年的17.29%增长到2014年的31.55%,主要是由较低植被覆盖转化而来的。③从重心迁移方向看,中度植被覆盖和较高植被覆盖的重心迁移最为明显,分别向东北方向偏移了129.49 km和向东南方向偏移了89.49 km。④从变化趋势看,生长季植被NDVI整体呈上升趋势,明显改善的面积占总面积的59.63%,轻微改善区域占31.72%;林地和水田显著改善的面积分别占总面积的71.50%和70.80%;显著改善的面积比例随海拔高程和坡度的增加均先增加后减少,且南部各行政区植被改善的面积均高于北部。⑤从可持续性看,植被恢复的持续性较强,89.24%的植被NDVI呈现持续改善的趋势;南部地区的持续改善的面积大于北部地区。     

砾石长期覆盖对土壤呼吸的影响

砾石覆盖是西北黄土高原地区的传统保护性耕作技术,具有明显的蓄水、保墒、增温、压碱和保持地力作用。研究砾石覆盖农田系统中的土壤呼吸,有助于了解地面覆盖条件对CO₂通量的影响和土壤健康状况。利用LI6400土壤呼吸系统对甘肃皋兰长期砾石覆盖农田(12年)不同覆盖厚度下的土壤呼吸进行了原位监测,并对环境因子与土壤呼吸的日变化相关性进行了分析。结果表明:(1)土壤呼吸的日变化与温度的变化一致,呈单峰型,砾石覆盖后土壤呼吸峰值出现在16:00—17:00,明显滞后于裸地出现的峰值时间(14:00—15:00),且峰值随着覆盖厚度的增加而减小;(2)土壤表层(0~10 cm)温度与土壤呼吸呈极显著幂函数关系(P<0.01),砾石覆盖降低了土壤呼吸的温度敏感性指数(Q₁₀),覆盖后两次监测中Q₁₀为1.78~2.87(2017年)和1.70~1.96(2018年);(3)砾石覆盖后提高了夜间土壤呼吸,导致土壤呼吸的日累积碳排放量显著提高,随着覆盖厚度的增加而降低,覆盖处理中厚度为11 cm最小的碳排放量两次测量分别为2.00 g·m^-2和0.90 g·m^-2,比裸地分别增加了15%和18%;(4)土壤特征因子中,土壤水分、pH与土壤呼吸累积碳排放量呈正相关,有机质、碱解氮、速效磷、电导率与土壤呼吸累积碳排放量呈负相关。     

京津风沙源区植被的时空变化及其对气候因子的响应

利用2000—2008年的MODIS-NDVI遥感数据和34个站的气象数据,分析了京津风沙源区植被变化的空间分布范围及其与气候因子的关系。即利用坡度分析定量地估算了京津风沙源区植被覆盖的时空变化;分别计算降雨、温度及相对湿度与植被变化的相关系数,并进行显著性检验。结果表明:2000—2008年京津风沙源区植被覆盖整体呈上升趋势,其中上升区域占74%,显著上升区域占9.83%;气候整体上变化规律不强,降雨和气温都存在一定的增加趋势,但各年波动性较大;气候因子中降雨与生长季NDVI最大值相关性最强,两者整体变化趋势一致,80.11%的区域为正相关,3.17%的区域为显著正相关;降雨和NDVI相关的显著性不强及不完全同步性,可能是源于工程和非工程等人为因素的干扰。     

砂田不同覆盖方式对土壤微生物组成的影响

为研究砂田(GSMF)表面覆盖的砾石层对土壤微生物组成的影响,于2004年春布设试验,分别为砾石覆盖厚度试验、覆盖砾石粒径试验和不同粒径砾石按不同比例混合覆盖试验。于2009年5月对未经扰动的土壤细菌、真菌、放线菌组成和土壤含水量进行研究,土壤剖面深度分别为0~1 cm、1~2 cm、2~4 cm和4~20 cm。结果表明,砾石覆盖可以增加土壤含水量和土壤微生物数量,当土壤表面覆盖的砾石粒径越小或者组成覆盖层的砾石以小粒径为主时,有利于土壤水分的积累和细菌的生长,反之则利于放线菌的生长,粒径范围在1~8 cm时,较利于真菌生长,在砾石覆盖厚度试验中观察到有超过50%的真菌分布在0~1 cm深的土壤剖面中这一特有现象。砾石层覆盖厚度为7~9 cm时,最适宜微生物生长。     

黄土高原植被覆盖变化对生态系统服务影响及其阈值

黄土高原是退耕还林工程的核心区域,是中国生态恢复成效最显著的区域。明确黄土高原植被恢复对生态系统服务的影响,识别植被影响的阈值效应,是学术研究和管理实践共同的需求。然而,目前相关研究仍存在研究空缺,特别是在区域尺度对生态系统服务随植被变化阈值进行识别的研究较少。本文选择植被覆盖度（FVC）为指标表征2000—2015年黄土高原植被恢复情况,以土壤保持服务、产水服务和碳固定服务为指标表征研究区生态系统服务情况,对二者的时空变化及交互作用进行分析,评估植被覆盖变化对生态系统服务的影响,并对影响的阈值进行定量识别。结果显示：① 2000—2015年黄土高原植被显著恢复;生态系统服务变化差异明显,碳固定服务明显增强,土壤保持服务得到一定改善,产水服务较为稳定。② 植被覆盖变化与生态系统服务变化的相关程度存在差异,植被覆盖与碳固定服务的关联性最强,其次为土壤保持服务。③ 植被覆盖增加能够促进区域生态系统服务总体提升,但促进作用存在阈值效应。植被覆盖影响的阈值在林地区、林地—草地区、草地区和草地—沙漠区分别为44%、32%、34%和34%,超过上述阈值,植被覆盖增加的促进作用趋于减弱。     

黑河中游湿地土壤有机碳分布特征及其影响因素

以黑河中游湿地为研究对象,分析木本、高草、低草3种湿地植被类型土壤有机碳的分布特征及影响因素,结果表明,土壤有机碳含量的大小依次为高草>低草>木本植被类型,0~20 cm的差异均达到显著水平(p<0.05)。低草植被类型有机碳的空间变异最大,木本植被居中,高草植被最小。高草、低草和木本植被0~40 cm土壤有机碳密度分别为7.33、5.44和4.25 kg/m2。高草、低草植被以表层土壤(0~10 cm)有机碳含量更高,分别占0~40 cm的32%,31%,木本植被以亚表层(10~20 cm)最高,占33%。土壤有机碳含量与土壤含水量、磷素呈显著正相关(p<0.05),与土壤质量、pH值呈显著负相关(p<0.05)。     

影响坡地降雨产流历时的因子分析

运用小型野外便携式人工模拟降雨装置研究了林地、农地、裸地诸因子（坡度、承雨强度、土壤始含水率、林地植被盖度、枯落层厚度）对产流历时的影响。研究发现,林地影响产流历时的主要因子为承雨强度和植被盖度;农地、裸地则为承雨强度、坡度和土壤初始含水率。建立了不同土地利用方式下影响产流历时的单因子、多因子回归方程。通过方程,由植被盖度、坡度、土壤初始含水率和承雨强度四个易于获得的因子可预测不同土地利用方式下的     

Spatial variability of soil moisture content and its relation to environmental indices in a semi-arid gully catchment of the Loess Plateau, China

The degree of spatial variability of soil moisture and the ability of environmental attributes to predict that variability were studied at the Da Nangou catchment (3·5 km²) in the semi-arid loess area of China. Soil moisture measurements were performed biweekly at five depths in the soil profile (0–5 cm, 10–15 cm, 20–25 cm, 40–45 cm and 70–75 cm) from May to October 1998 and from May to September 1999 using Delta-T theta probe. Results indicated that with increasing soil depth, the mean soil moisture content increases significantly for five layers and the coefficients of variation (CV) also increases with depth from 10–15 cm. It was observed that heavier rains and higher mean moisture contents are often associated with lower spatial variability (CV). Environmental attributes such as land use and topography play controlling roles in the spatial distribution of soil moisture content. However, the relative roles of these environmental indices vary with soil depth. The dominant controls on spatial variability of the time-averaged soil moisture changes from land use, aspect, relative elevation and hillslope position in the surface soil (0–5 cm) to relative elevation, hillslope position and aspect in the subsurface soil (10–15 cm, 20–25 cm), and to land use, relative elevation and slope gradient at larger depths (40–45 cm, 70–75 cm). The dynamic behavior of influences of different environmental indices on the layer-averaged soil moisture depends on several factors. In general, the correlation of soil moisture with slope gradient shows a more significant increase following a greater amount of antecedent precipitation (except for the extremely heavy storms), and declines afterwards. The relation of soil moisture with relative elevation and hillslope position exhibits an opposite trend. It was observed that the influence of land use corresponds to the difference in vegetative characteristics, with a stronger influence in June and August with a greater difference in vegetation. A significant influence of cos(aspect) was found during early spring and autumn with a rapid transient in solar irradiation. Finally, it was found that the sample size is adequate to estimate the catchment mean soil moisture at all five depths and on all 10 observations in 1999 (81 sites), while it is only enough for the upper soil layers (0–5 cm and 10–15 cm) in 1998 (26 sites).     

伊犁山地不同海拔土壤有机碳的分布

以乌孙山北坡、科古琴山南坡为例,分析伊犁山地南北坡土壤有机碳的分布特征和影响因素。结果表明:①0-50 cm范围内,高寒草甸、草甸草原土壤有机碳含量较高,荒漠草原土壤有机碳含量最低。土壤有机碳含量均随土壤深度的增加而降低,高寒草甸随土壤深度的增加土壤有机碳下降幅度最大;②伊犁山地土壤腐殖化程度高,氮矿化能力强。大部分海拔的土壤碳氮比随土壤深度的增加而减少。河谷南坡碳氮比降低速率要大于河谷北坡。③土壤有机碳与全氮、全磷以及土壤含水率表现出良好的正相关性;与pH值表现出较好的负相关性,特别是20-50 cm处。植被类型分布和人类活动影响对土壤有机碳垂直变化影响显著。     

Soil depth estimation through soil-landscape modelling using regression kriging in a Himalayan terrain

Soil formation depends upon several factors such as parent material, soil biota, topography and climate. It is difficult to use conventional soil survey methods for mapping the depth of soil in complex mountainous terrains. In this context, the present study aimed to estimate the soil depth for a large area (330.35 km²) using different geo-environmental factors through a soil-landscape regression kriging (RK) model in the Darjeeling Himalayas. RK with seven predictor variables such as elevation, slope, aspect, general curvature, topographic wetness index, distance from the streams and land use, was used to estimate the soil depth. While topographic parameters were derived from an 8-m resolution digital elevation model, the ortho-rectified Cartosat-1 satellite image was used to prepare the land use map. Soil depth measured at 148 sites within the study area was used to calibrate and validate the RK model. The result showed that the RK model with the seven predictors could explain 67% spatial variability of soil depth with a prediction variance between 0.23 and 0.42 m at the test site. In the regression analysis, land use (0.133) and slope (–0.016) were identified as significant determinants of soil depth. The prediction map showed higher soil depth in south-facing slopes and near valleys in comparison to other areas. Mean, mean absolute and root mean-square errors were used to access the reliability of the prediction, which indicated a goodness-of-fit of the RK model.     

1983—2019年黑龙江省春季土壤湿度时空变化特征及影响因素

春季土壤湿度是影响东北粮食产量和品质的重要因素。在气候变暖的背景下,东北春季土壤湿度如何变化,鲜有研究。本文基于1983—2019年黑龙江省22个农业气象站的土壤湿度和气象观测资料,采用方差分析、突变分析及空间分析等方法,分析20世纪80年代以来黑龙江省春季土壤湿度的时空变化特征及其影响因素。结果表明：1983—2019年黑龙江省春季0~30 cm土壤湿度均值为88.22%,0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm土层土壤湿度平均值分别为82.63%、89.66%、92.36%,土壤湿度随深度增加而增加,各层均未出现干旱状态。但各层土壤湿度均出现极显著下降趋势,21世纪最初10年较20世纪80年代各层土壤湿度下降6%~15%,在20世纪80年代末进入偏干期。黑龙江省春季土壤湿度呈现由东到西逐渐减小的趋势,32%左右的观测站点呈现显著下降趋势,主要集中在黑龙江省西部及东部地区。前秋季降水量、积雪期长度和积雪初日是影响各层及各月份土壤湿度最重要的因素,其对土壤湿度的影响能持续到5月份,并能影响到20~30 cm。积雪深度及积雪终日对4月份表层土壤湿度有重要影响。地表温度、日平均气温、日平均风速和降水量也是影响不同时期不同深度土壤湿度的关键因素。     

岳西县土壤侵蚀空间分布与环境因子的关系

以岳西县2004年TM影像为数据源,通过目视解译的方法,得到2004年土壤侵蚀强度矢量图。利用Arc-GIS软件,将土壤侵蚀图与不同的环境因子图进行叠加分析,探讨了岳西县2004年土壤侵蚀空间分布与环境因子的关系。结果表明:从土壤侵蚀与土壤类型的关系看,土壤侵蚀主要发生在麻石黄棕壤、黄棕壤性麻石土及麻石棕壤上。从不同土地利用方式看,侵蚀土壤主要发生在有林地、灌木林、水田、高覆盖草地地区。从土壤侵蚀与坡度的关系看,土壤侵蚀主要发生在3°～25°的坡度上,尤其在8°～25°坡度上居多。从土壤侵蚀与坡向的关系看,山地的北坡、西南坡、西坡及西北坡容易发生土壤侵蚀。从土壤侵蚀与海拔的关系看,200～1000 m地区土壤侵蚀比较显著,尤其500～1000 m的地区土壤侵蚀发生量多。     

兴国县森林土壤有机碳库及其与环境因子的关系

确定土壤有机碳的储量、空间分布 ,对土壤碳循环的研究具有重要意义。根据江西兴国县 84个样点和 50个剖面的采样数据、土壤有机质含量 ,统计土壤各类型分布面积 ,估算了土壤有机碳库。研究结果表明 ,兴国县森林土壤有机碳在 2 0cm深度内总量为 559 38× 1 0 4t,平均有机碳密度为 2 47kgC/m2 ,在 1 0 0cm深度内总量为 1 4 37 1 9× 1 0 4t,平均有机碳密度为6 36kgC/m2 。其分布特征是 :西北部和东北部高 ,中部和西南部低。土壤有机碳含量深受母岩、植被和地形影响 ,在表层 (0～ 2 0cm) ,坡向和有机碳含量呈显著正相关关系 ;海拔与有机碳含量呈极显著正相关关系 ;在剖面 (0～ 1 0 0cm) ,海拔和有机碳含量的相关关系达极显著水平 ,有机碳含量与坡向、坡度之间无明显的相关关系。     

祁连山北坡垂直带土壤碳氮分布特征

对祁连山北坡垂直带山地草原、森林、高山灌丛土壤有机碳和全氮的分布特征进行了研究,结果表明:土壤有机碳和全氮含量山地草原<青海云杉林<高山灌丛,表现为随海拔升高呈现上升趋势,且海拔3 100 m以上土壤碳、氮含量显著高于3 100 m以下土壤碳、氮含量;土壤有机碳和全氮在土壤剖面中的垂直分布大多表现为0~10 cm含量高于10 cm以下各层次的含量。土壤有机碳和全氮含量与土壤水分含量呈显著正相关(r=0.913,0.874,n=117,p=0.001),和年平均气温呈显著负相关(r=-0.883,-0.869,n=10,p=0.001),表明了气候因子对有机碳和全氮在垂直带上的空间分布起决定作用。整个垂直带土壤碳氮比在7.8~24.7间,有利于有机质矿化过程中养分的释放。作为祁连山北坡垂直带乔木林主体部分,青海云杉(Picea crassifolia)林土壤碳密度为18.13kg/m2,与一般常绿针叶林土壤碳密度相当,但远小于针叶林中的云冷杉林土壤碳密度。     

半干旱地区流动沙地土壤湿度变异及其对降水的依赖

应用半干旱区科尔沁沙地1983- 1990年5~ 10月份土壤湿度定点观测资料,对流动沙地土壤湿度的时空变异及其与降水关系进行了研究。结果表明:半干旱区科尔沁沙地,在0~ 300cm的垂直剖面上,以20cm作为一个层次,流动沙地土壤湿度多年平均值变化于3.25%~ 3.47%,层次间无显著差异。在时间序列土壤湿度存在年内和年际变异,5月份的土壤湿度与6~ 10月份存在显著差异,但6~ 10月份之间土壤湿度差异不显著。年际间降水量变化于243.3~ 567.1mm (变异系数9505%)之间,流动沙地土壤湿度变化于3.10%~ 3.69% (变异系数18.68%)之间。0~ 40cm土壤湿度与前月降水量不显著相关,但40~ 300cm土壤湿度与前月降水量显著相关,当月降水量与各层土壤湿度均显著相关。     

兰州市南北两山水热条件对侧柏根系分布的影响

根系是植物与外界环境进行物质和能量交换的主要场所之一,其分布特征反映了植物对环境的利用程度和适应性。试验采用土钻法研究了兰州地区的主要造林树种——侧柏的根系分布特性。结果表明：不同立地条件对侧柏根系分布特征有显著影响。阴坡根系分布比阳坡深,根系生长量比阳坡大,灌溉区根系分布比无灌溉区深;在无灌溉条件下向阳立地的根系集中分布在20～30 cm土层,向阴立地的根系集中分布在10～30 cm土层;在灌溉条件下向阳立地的根系集中分布在10～40 cm土层,向阴立地的根系集中分布在20～50 cm土层;向阳立地根系生长以Φ<1 mm为主,占所有根量的61.5％。向阴立地根系生长主要以Φ≥3 mm为主,占所有根量的68.5％。