我国北方农牧交错带西段退耕对土壤保持功能影响研究

退耕还林（草）等生态工程对区域用地结构及生态系统服务功能产生了重要影响。本研究基于RUSLE模型,并辅以遥感监测与GIS空间分析方法,对北方农牧交错带西段2000-2015年退耕状况及其引起的土壤保持功能变化分3个时段（2000-2005年、2005-2010年及2010-2015年）进行了探究。结果表明：北方农牧交错带西段地区2000-2015年耕地面积净减少1663.83 km²,以转为林地、草地、建设用地为主,其中耕地转林、草地净减少面积为1113.64 km²,草地和未利用地是新增耕地的主要来源;15年间土壤保持功能提升显著,退耕还林（草）工程的实施使土壤保持量增加了56.50×10⁴ t,2005-2010年由退耕所带来的土壤保持增加量在3段时期中最高;不同坡度等级的生态退耕引起的土壤保持增加量差别较大,总体随着坡度升高呈下降趋势,但在25°以上的陡坡耕地由退耕还林（草）带来的土壤保持效益又有所升高。研究对于评估北方农牧交错带西段地区实施退耕还林（草）等工程的生态效益具有重要意义,并能为区域生态保护与修复工程的建设规划提供科学依据。     

内蒙古中部MODIS植被动态监测分析

对中分辨率成像光谱仪(MODIS)250m空间分辨率的每8天NDVI卫星遥感数据,利用年平均NDVI及一元线性回归方法,分析了2000-2008年内蒙古中部地区植被变化趋势。结果表明,近9年内蒙古中部地区79.60%地区的植被总体上保持稳定,17.33%的地区得到了明显改善,3.06%的地区仍存在较强的退化或沙化趋势。退化或沙化地区主要分布在内蒙古农牧交错带北部边缘,成条带状分布,反映了农牧交错带地区生态仍然较为脆弱,需要进一步关注和保护,东南部地区的植被恢复明显。植被年际动态主要受该地区暖干化气候影响,气候变暖造成植被NDVI增加,而降水波动导致NDVI随之变化,降水的作用是气温的2.8倍,有些地区可达到11倍之多。     

基于多目标遗传算法和FLUS模型的西北农牧交错带土地利用优化配置

西北农牧交错带生态环境脆弱,区位特殊性和生态重要性使其在我国社会经济发展和生态环境保护方面具有重要战略意义。通过对该区域进行土地利用优化配置,使有限的土地资源支撑起生态环境保护和经济发展的重任是本文的出发点。多目标遗传算法和FLUS模型的应用可以从多方面（数量结构、空间布局、综合效益）完善土地利用优化配置,为土地利用优化配置提供更多的选择方案。本文选用多目标遗传算法和FLUS模型对该区域进行2025年的土地利用变化模拟,通过设置自然发展、生态保护优先、经济发展优先、生态-经济均衡4种情景,探讨了如何在兼顾生态环境保护与社会经济发展的情况下进行土地利用的优化配置。结果表明,基于生态-经济均衡情景下的优化方案,土地利用类型的数量结构和空间布局更为合理,其综合效益优于另外3种情景。该情景在合理限制经济发展速度的前提下,使生态建设获得稳定发展,其经济效益较生态保护优先情景下增长了8.96%,生态效益较经济发展优先情景下增长了0.77%,在生态保护与经济发展2种目标之间达到平衡,为西北农牧交错带的土地利用规划提供了决策辅助。     

基于城市生态空间土地整治的生物群落构建

随着城市生态文明建设步伐加快,城市建设对生态用地的需求日益增加。然而中国城市生态空间土地整治工程建设中存在过度注重美学和视觉效应、盲目引进外来种、植物配置不合理、大面积运用草坪等现象,在城市生态文明建设的同时也引发了很多问题。通过分析生态文明背景下中国城市生态空间规划与建设存在的问题,结合城市土地整治生态空间特点,总结提出了“人+植物”群落城市土地整治生态修复基础理论,并以陕西省渭南市渭东新城综合整治项目为例,重点阐述了城市土地整治过程中生态空间群落构建的方法要点和具体思路。结果表明:在城市土地整治修复和生态空间建设中,重点利用本土植物群落特性,构建复层植物群落;丰富区域生物多样性,打造平衡的生态链;充分考虑人与自然的耦合关系,并以“人+植物”群落为单位与城市设施、人类活动、环境承载力综合考虑设计城市生态景观,最终可以构建优美、可持续的城市生态空间。     

北方农牧交错区干旱特征变化及其对植被总初级生产力的影响

北方农牧交错区地处半湿润/半干旱生态脆弱过渡带,干旱是影响该区植被生产力的关键因素之一。探究干旱对植被总初级生产力的影响,对深刻理解气候变化下生态系统生产力变化响应特征及优化区域碳水循环具有重要意义。为了更好地了解水分限制区不同干旱特征对GPP影响,本研究以北方农牧交错区为例,基于长时间序列的标准化降水蒸散发指数(SPEI3,1900—2020年)和植被总初级生产力(GPP,1982—2018年)等数据,首先采用小波分析明确SPEI3与GPP强相关周期,在此基础上利用游程理论识别干旱特征,进而分析了北方农牧交错区干旱特征与GPP的变化趋势,最后厘定了不同干旱特征对GPP的影响。结果表明:(1) 1982—2018年北方农牧交错区SPEI3与GPP在半年周期和年周期存在显著相关关系,滞后效应随时间变化而变化;年际分析能够减弱滞后效应对SPEI3与GPP相关性的影响;(2) 1900—2020年北方农牧交错区干旱历时、干旱烈度和烈度峰值均呈现显著增加趋势,干旱烈度随着干旱历时和烈度峰值的增加而加剧,干旱特征高值区往往具有更强的增加趋势;(3) 1982—2018年北方农牧交错区GPP总体呈...     

城镇化道路建设中土地生态修复措施

城镇化建设关系经济发展和国计民生,在现代社会发展中具有重要意义。同时,我国已进入社会主义生态文明新时代,在"五位一体"总体布局中生态文明建设是其中一位。城镇化建设必然会对土地造成破坏,如何避免这种破坏并采取一定的修复措施是当前摆在经济发展面前的一个课题。本文中,作者分析了城镇化道路建设对土地造成的破坏以及表现形式,选择生态修复方法对土地进行修复,同时论述了生态修复的基本原理,列举了常用的生态修复措施以及进行土地生态修复时的注意事项,以期为基础设施建设过程中的土地修复工作提供一定的借鉴作用。     

干旱区河岸柽柳水分利用效率对地下水位年内波动的响应

柽柳是中亚干旱区河岸林的重要建群种,同时也是美国西南半干旱区河岸林的主要入侵物种。随着国内外生态输水和流量自然化等旨在恢复受损河岸生态系统措施的实施,许多干旱、半干旱区河流沿岸的地下水呈现出显著的年内波动。在此背景下,作为兼性地下水湿生植物的河岸柽柳,其水分利用效率是保持相对稳定还是随水位波动而变化？该问题目前仍未得到解答。基于叶片δ13C、河水位、河岸带地下水位及土壤水分的动态观测,分析了黑河中游典型河岸林内柽柳水分利用效率对地下水位波动的响应。研究表明:柽柳叶片的碳同位素分馏值具有显著的波动性变化特征,且与地下水涨落呈较好的正相关,通常随水位抬升而增大,在地下水回落一段时间后下降,表明河岸柽柳的水分利用效率对潜水埋深的变化有着显著响应,随地下水位的下降而增高。这可能是因为在高水位时段及低水位时段的初期,柽柳主要吸收上升到或滞留在根系吸水层内的地下水,水分来源充足,故水分利用效率总体上较低;在低水位时段的中后期,因重力释水和植物蒸腾,根系吸水层变得越来越干燥,为了从中吸收到足够的水分,柽柳叶片水势降低,导致部分叶片气孔闭合,水分利用效率增高。      

大柳塔采煤塌陷区土壤含水量的空间变异特征分析

通过研究采煤塌陷区土壤水空间分布及动态变化特征,查明了采煤塌陷对土壤含水量的影响,这对矿区生态环境保护、塌陷区土地复垦等具有重要指导意义。以大柳塔双沟采煤塌陷区为试验区,利用传统统计学和地统计学方法分析了采煤塌陷条件下的包气带土壤水空间变异特征。研究结果表明:由于采煤塌陷造成塌陷区土壤层位在垂向上倒置、重组,引起土壤粒度、容重、孔隙度等土壤物理特性的改变,使塌陷区土壤含水量比非塌陷区显著降低,在不同深度层（0~60 cm）分别减少14.2%~21.9%;在垂向分布上塌陷区土壤水分也表现出较强的变异性,其离散系数在不同深度（0~60 cm）与非塌陷区的差值在19.2%~50%之间。根据试验区0 cm、20 cm、40 cm、60 cm四个层面土壤含水量的Kriging插值等值线图显示,土壤含水量低值区均位于塌陷区内的塌陷坑部位,证明地表的地裂缝、塌陷坑、塌陷洞等塌陷形态对土壤持水能力的影响颇为显著。采煤塌陷区土壤含水量降低、空间变异性增强直接导致了地表植被生存环境的恶化,地表景观被严重破坏。     

甘肃北山地区460金矿床植物地球化学异常形成的地学机制

为探讨旱区荒漠植物地球化学异常形成的地学机制,选择甘肃北山地区460金矿床作为研究对象,进行了从基岩(矿)→覆盖层→植物的系统采样和多项目试验研究。结果表明:旱区荒漠覆盖条件下,金矿床地下水和土壤水携带的各种可溶性成分和成矿-伴生元素在外界潜在蒸发力、含水量及其变化梯度和植物吸收蒸腾等驱动力的作用下垂直向上运移;在垂向上,K、Na、Cl、Ca等元素淀积在上部,Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Mo等成矿-伴生元素淀积在下部;在横向上,矿体及其上部覆盖层形成的相对氧化酸性环境形成了Au、Ag、Cu、Zn、As、Sb、Mo等元素相对高含量区,两侧基岩及其上部覆盖层形成的相对还原碱性环境形成了K、Na、Cl、Ca、Mg、Mn等元素相对高含量区;生长在矿体上部的植物吸收了较多的Au、Ag、Cu、As、Mo等元素,形成了植物地球化学异常;由于不同根深的植物吸取水分及元素的深度和基质类型不同,所以它们吸收的元素组合及含量也不相同;旱区荒漠覆盖条件下,植物地球化学异常的形成主要与地下水和土壤水将下部成矿-伴生元素搬运到上部植物根系所能达到的部位有关;不同根深的植物产生的地球化学异常元素组合、强度等特征具有一定的差异。     

中国北方典型农牧交错区的土壤风蚀危险度研究

土壤风蚀及其引发的土地退化、沙化和沙尘暴是中国北方严重的环境问题之一。通过定量评估中国北方典型农牧交错地区土壤风蚀危险程度,可以为区域生态环境的保护和生态修复提供科学支撑。本文基于文献调研、兼顾数据的可获得性,建立了包括风场强度、植被覆盖率、地形起伏度、土壤干燥度等因子在内的风蚀危险程度评价指标体系。同时,依据遥感参数反演和地面气象观测数据,在地理信息系统技术支持下,形成了上述因子的空间分布数据。另外,利用层次分析方法,构建土壤风蚀危险度评价模型,得到研究区土壤风蚀危险度的空间分布。最后,结合研究区土地利用数据,探讨了风蚀危险度空间分布格局的自然环境和土地利用背景。研究表明:研究区土壤风蚀极险型区域面积为1.47×10⁴km²,强险型区域面积为6.09×10⁴km²,危险型区域面积为3.47×10⁴km²,轻险型区域面积为3.45×10⁴km²,无险型区域面积为2.19×10⁴km²。本区土壤风蚀危险度呈现出从东南到西北逐渐增强的趋势,这与区域的植被、气候,以及土地利用的空间格局具有内在的有机联系。     

Evaluation of land reclamation and implications of ecological restoration for agro-pastoral ecotone: case study of Horqin Left Back Banner in China

The agro-pastoral ecotone has been recognized as the main distribution area of reserved land resource for cultivation. Accordingly, clarifying this assumption, as well as concerting land reclamation and ecological restoration, is important to ensure food security and environmental improvement in the agro-pastoral ecotone. We selected Horqin Left Back Banner(HLBB) as the subject of our case study. The landscape ecological security pattern of this area was determined using the minimum cumulative resistance model. Over-cultivation, quantity of reserved land resource for cultivation, and changes in landscape indexes before and after land use adjustment were then analyzed. Over-cultivation is a serious problem in the agro-pastoral ecotone. Reserved land resource for cultivation is less than that considered previously, and the area of reserved land resource for cultivation in HLBB only accounts for 11.50% of total uncultivated land. With regard to changes in landscape indexes, the adjusted land use pattern is effective for anti-desertification. The compensation standard for abandoned cultivated land should be improved and the comprehensive results of ‘Grain for Green' should be evaluated to further implement ecological restoration in the agro-pastoral ecotone.     

中国北方岩溶地下水的研究进展

中国北方中上元古界和下古生界碳酸盐岩含水层连续沉积厚度大、分布面积广, 其中储存着丰富的岩溶地下水资源, 在国民经济建设中发挥着举足轻重的作用, 是国家战略性水资源。结合对北方岩溶水的调查研究经历, 就岩溶水系统及水文地质条件、环境问题发展演化趋势与成因、岩溶水开发利用与保护、生态修复以及调查研究的技术方法等方面的进展与不足, 做初步的总结, 致以中国地质大学建校70周年、《地质科技通报》创刊40周年的贺礼, 并为广大北方岩溶水水文地质同行提供参考。      

三北工程区植被恢复对土壤风蚀的影响及植被恢复潜力研究

三北地区是我国重要的生态屏障,分析2000—2019年三北防护林体系建设工程（简称：三北工程）区植被恢复时空变化状况,厘定人类活动与气候要素对植被恢复的贡献,探究植被恢复对土壤风蚀影响,评估植被恢复潜力空间,可为三北防护林体系建设工程未来规划管理和科学施策提供参考。本文在选取植被覆盖度和植被净初级生产力表征植被恢复状况基础上,利用地面数据,结合模型模拟,定量评估了2000—2019年三北防护林体系建设工程区植被恢复程度及其对土壤风蚀的影响,并对植被恢复潜力进行探究。研究结果表明：① 2000—2019年植被恢复程度高、较高的面积,占总面积的35.29%和13.16%,主要分布在黄土高原区及北部区域和风沙区与东北华北平原农区的部分地区。人类活动与气候因素对植被恢复贡献率为10.45%和89.55%;② 土壤风蚀以轻度侵蚀和微度侵蚀为主,呈逐年下降趋势,剧烈侵蚀面积减少了66.45%,防风固沙服务得到进一步提升。植被恢复程度与土壤风蚀模数呈负相关关系,植被恢复程度较好有助于降低土壤风蚀模数;③ 三北工程区森林、草地和荒漠生态系统仍有8.16%的恢复潜力,内蒙古高原北部部分地区、哈顺戈壁北部和准噶尔盆地西北部及周边区域、黄土高原南部部分区域存在较大恢复潜力。     

低山丘陵区土地资源质量的影响因素分析——以朝阳地区为例

我国低山丘陵区具有丰富的土地资源和较大发展潜力，但也存在着经济发展水平落后、生态环境脆弱以及土地荒漠化、水土流失造成土地资源退化等不利因素， 直接威胁经济可持续发展。朝阳地区为较典型的低山丘陵区， 气候、地质背景、植被、水文以及社会历史背景、区域经济发展水平等自然和社会经济因素对该区土地资源质量具有不同程度的影响。正确认识并科学分析这类地区土地资源质量的各类影响因素， 对于合理利用并有效保护珍贵的土地资源、改善其日趋恶化的生态环境具有重要意义。     

Soil fertility self-development under ecological restoration in the Zhuxi watershed in the red soil hilly region of China

Current methods that utilize simple data or models to judge whether soil fertility can selfdevelop are not sufficiently rigorous. A new framework has been set up using catastrophe theory, laboratory experiment, field work, and 3S(Geographic information system, Global positioning system, and Remote sensing) to explore soil fertility catastrophe under ecological restoration, discriminate whether soil fertility can self-develop, and propose adjustment of ecological restoration measures in the Zhuxi watershed of Changting County, Fujian Province, China, which is a typical representative of the red soil hilly region of China. The results show that: 1) the soil fertility is obviously improved through the four ecological restoration measures, which impels soil fertility catastrophe. Among 89 soil samples, catastrophic soil samples and stable soil samples account for 26(29.21%) and 63(70.79%) of the samples, respectively. The four ecological restoration measures are listed in the order lowquality forest improvement arbor–bush–herb mixed plantation orchard improvement closing measures according to the proportions of catastrophic soil samples. A typical soil sample in Bashilihe that can self-develop is selected as the criterion to judge the upper lobe and lower lobe of soil fertility in the process surface of the Cusp catastrophe model. Twenty-six(29.21%) were in the middle lobe, 10(11.24%) were in the upper lobe, and 53(70.79%) were in the lower lobe. The catastrophic direction of 26 catastrophic soil samples is to the upper lobe according to soil and water loss change as well as fieldwork. There is a significant positive correlation of Δ with soil and water loss change, and the lower soil and water loss relates to higher catastrophic probability. 2) Soil fertility self-development could be regionalized as "Soil fertility can self-develop" whose area was 12.74 km2(28.33%) distributed mainly in the leftmost and rightmost parts, "Soil fertility tends to self-develop" whose area was 11.63 km2(25.89%) distributed mainly in the middle part, and "Soil fertility cannot self-develop" whose area was 20.58 km2(45.78%) distributed mainly between the above two types. 3) There is no need to take ecological restoration measures and excessive human interference should be avoided in the future in regions of "Soil fertility can self-develop" and "Soil fertility tends to self-develop," and ecological restoration measures should be taken in region of "Soil fertility cannot self-develop." 4) We suggest withdrawal and implementation of ecological restoration measures should be incorporated into the evaluation criteria of ecological restoration to avoid misuse of funds.     

Soil physicochemical properties and vegetation structure along an elevation gradient and implications for the response of alpine plant development to climate change on the northern slopes of the Qilian Mountains

Elevation is one of key factors to affect changes in the environment, particularly changes in conditions of light, water and heat. Studying the soil physicochemical properties and vegetation structure along an elevation gradient is important for understanding the responses of alpine plants andtheir growing environment to climate change. In this study, we studied plant coverage, plant height, species richness, soil water-holding capacity, soil organic carbon(SOC) and total nitrogen(N) on the northern slopes of the Qilian Mountains at elevations from2124 to 3665 m. The following conclusions were drawn:(1) With the increase of elevation, plant coverage and species richness first increased and then decreased, with the maximum values being at 3177 m.Plant height was significantly and negatively correlated with elevation(r=–0.97, P0.01), and the ratio of decrease with elevation was 0.82 cm·100 m-1.(2) Both soil water-holding capacity and soil porosity increased on the northern slopes of the Qilian Mountains with the increase of elevation. The soil saturated water content at the 0-40 cm depth first increased and then stabilized with a further increase of elevation, and the average ratio of increase was2.44 mm·100 m-1. With the increase of elevation, the average bulk density at the 0-40 cm depth first decreased and then stabilized at 0.89 g/cm3.(3) With the increase of elevation, the average SOC content at the 0-40 cm depths first increased and then decreased,and the average total N content at the 0-40 cm depth first increased and then stabilized. The correlation between average SOC content and average total N content reached significant level. According to the results of this study, the distribution of plants showed a mono-peak curve with increasing elevation on the northern slopes of the Qilian Mountains. The limiting factor for plant growth at the high elevation areas was not soil physicochemical properties, and therefore,global warming will likely facilitate the development of plant at high elevation areas in the Qilian Mountains.     

IMPACT OF WATER ENVIRONMENTAL CHARACTERISTICS IN DRY-HOT VALLEY OF JINSHA RIVER ON SOIL DESERTIFICATION

Ｗｉｔｈｔｈｅｓｏｃｉａｌｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｈｕｍａｎｂｅｉｎｇｓｈａｄｔｏｐａｙｍｕｃｈａｔｅｎｔｉｏｎｔｏｔｈｅｃｒｉｓｉｓｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｓｔｏｔｈｅｅｃｏｎｏｍｉｃｃｒｉｓｉｓ．Ｗａｔｅｒｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｄｅｓｅｒ...     

豫北林州地区鼓山阶底部碳同位素组成及演化趋势

碳同位素地层学是寒武系地层划分与对比的重要手段。通过对豫北驴驮沟剖面碳酸盐岩地层进行碳同位素分析发现,驴驮沟剖面寒武系鼓山阶(Drumian)底界附近的碳酸盐岩的δ13C值分布于3.1‰~-1.7‰之间,δ18O值分布于-3.9‰~-9.4‰之间。δ13C、δ18O之前的非协变关系指示碳同位素组成比较稳定。鼓山阶底界附近δ13C表现为负漂移演化趋势,漂移幅度为3.0‰,最低值为-1.7‰,出现在三叶虫Proasaphiscus首现位置15 m之下。出现负漂移的位置和负漂移的幅度与华南湘西王村剖面、美国犹他州Drum Mountains等剖面的鼓山阶底部的负漂Drum carbon isotope excursion(DICE)一致,表明DICE负漂移具有洲际对比意义,可作为寒武系鼓山阶划分和对比的工具。负漂移峰值处岩性为位于青灰色页岩之间的薄层灰岩夹层,超覆于鲕粒灰岩之上,因此,寒武系鼓山阶底部附近的DICE负漂移对应于苗岭世早期的海侵时期。      

黄河上游及源头区生态环境质量综合评价

本文简要介绍了利用遥感和地理信息系统技术进行黄河上游及源头区生态环境质量综合评价中,评价因子的获取及其分值和权值的确定,评价模型的建立及评价等级的划分。评价结果表明,该区环境质量具有垂直分带规律,人类不合理的经济活动是影响环境质量的重要因素。