云南石林景区恢复植被的土壤水文结构功能研究

基于喀斯特恢复植被生态系统功能评价的要求,采用土壤水文结构功能模型评价云南石林景区恢复植被的土壤水文结构功能。选取原生滇青冈林、恢复26a的次生林B、恢复21a次生林A、恢复8a的灌丛、石漠化灌草丛和恢复30a云南松林6个样地,分别调查它们的土壤水文结构特征。相对于原生林,石漠化样地经过8a的封禁,其土壤水文结构功能可恢复31%,21a可恢复45%,人工飞播的云南松林经过30a恢复的只有38%,而砍伐林地封禁26a可恢复71%。土壤水文结构功能评价模型基本适用于岩溶区不同恢复林地的土壤水文结构功能的恢复评价。      

基于GIS和RS的喀斯特流域枯水资源影响因素识别――以贵州省为例

喀斯特流域是由独特的地貌、水系结构及水文动态过程组成的地域综合体。因此,影响喀斯特流域枯水资源的因素复杂多样,除气候等条件外,流域的植被类型、土地利用类型、岩组类型、地貌类型等也是影响喀斯特流域枯水资源的重要因素。本文选取了19个典型喀斯特流域为研究对象,以1991至1995年水文数据和遥感数据为基础,通过实地调查,制定基于GIS和RS为基础的喀斯特流域枯水资源影响因素信息提取方法,提取各个喀斯特流域单元中枯水水资源影响因素,通过关联度分析,得出不同的自然因素对枯水资源的贡献率,即岩组类型因素> 土地利用类型因素> 地貌类型因素> 植被类型因素。在各自然因素中,白云岩、半喀斯特低中山、草地与枯水资源的关系最为密切。      

绿水及其研究进展

从水循环的角度分析，全球尺度上总降水的65%通过森林、草地、湿地和雨养农田的蒸散返回到大气中，成为绿水流（绿水），仅有35%的降水储存于河流、湖泊以及含水层中，成为蓝水。目前的水资源评价多集中于可见的、可以被人类直接利用的蓝水资源，忽略了绿水资源的评价和管理。绿水最初被定义为蒸散流，是流向大气圈的水汽流，后来被定义为具体的资源，即绿水是源于降水、存储于土壤并通过植被蒸散发消耗掉的水资源，尤其在雨养农业区是重要的水资源。介绍了绿水的概念，绿水在陆地生态系统中的作用，综述了绿水评价研究的进展、影响绿水流的因素、全球绿水资源状况和水安全等，展望了未来绿水研究，指出应将绿水资源纳入水资源评价之中，开展绿水管理、绿水和蓝水综合利用研究，自然生态系统与粮食生产绿水均衡利用研究。     

新疆喀什噶尔河流域1990-2010年土地利用/覆被及景观格局的变化特征

采用新疆喀什噶尔河流域1990、2000和2010年的Landsat-TM影像数据和中巴资源卫星数据, 结合GIS技术, 分析了喀什噶尔河流域近20 a土地利用/覆被及景观格局动态变化特征, 并对其变化原因进行探讨. 结果显示: 在1990-2010年喀什噶尔河流域耕地、建设用地、盐碱地、水域湿地、裸土地和其他未利用地面积呈不断增加趋势, 变化幅度分别为73.92%、51.44%、24.27%、10.24%、6.47%和2.98%; 林地、草地和沙地面积减少, 变化幅度分别为-4.13%、-17.16%和-0.73%; 裸石岩砾面积近20 a基本维持不变. 利用转移矩阵可知, 流域新增耕地面积主要来自于16.46%的草地和3.36%的林地; 新增建设用地主要来自于1.46%的耕地和0.22%的草地; 新增水域湿地面积主要来自于0.18%的草地; 新增盐碱地面积主要来自于0.28%的草地. 1990-2010年的20 a里喀什噶尔河流域耕地和水域湿地分布趋于集中, 景观优势度增强, 且斑块之间的联系不断增强. 林地和草地面积减少, 景观趋于破碎化, 景观优势度降低. 喀什噶尔河流域土地利用类型及景观指数的变化受人口、经济、政策和技术的多重影响, 导致流域耕地面积增加、植被退化. 因此, 合理利用流域水土资源对流域生态环境安全十分重要.     

岩溶区土壤有机碳和团聚体的关系研究——以重庆市中梁山岩溶槽谷为例

研究了重庆市中梁山岩溶槽谷不同土地利用方式对土壤有机碳和团聚体稳定性的影响,在此基础上引入通径分析方法探讨有机碳与各粒径团聚体之问的关系.研究表明,土地利用方式对土壤有机碳、团聚体稳定性指数和团聚体保存几率影响明显:坡耕地有机碳含量仅为17.544(g/kg),分别比灌丛、橘林地、草地和菜地低61.14%、71.66%、74.43%和100.83%;团聚体稳定性指数依次为草地(2.394)>灌丛(2.383)>橘林地(2.085)>坡耕地(1.953)>菜地(0.865);团聚体稳定性与有机碳含量的相关性与土地利用方式有关,在灌丛和草地中明显正相关,在橘林地和菜地中呈负相关,而在坡耕地中相关性不明显;大粒径团聚体保存几率是决定有机碳含量的主要园子,5～10mm和3～5mm粒级的土壤团聚体对有机碳累积与稳定的决定系数分别为0.61和0.50.      

黔桂喀斯特山地NDVI的垂直分布特征

黔桂喀斯特山地地形复杂,植被覆盖度垂直特征分异显著,以往研究多从气候因子响应方面探讨其垂直分布差异,而研究区人地矛盾尖锐,人类活动对植被分布有重要的影响。文章以黔桂喀斯特山地为例,利用2010年MODIS13Q1 NDVI数据表征植被覆盖度,结合高程、坡度和坡向等地形特征,不同土地利用类型的分布情况,叠置分析研究区的NDVI垂直分布特征。结果表明:黔桂喀斯特山地以林地、耕地和草地为主,不同土地利用类型随海拔、坡度和坡向的变化呈现不同的分布特征。研究区NDVI平均值为0.59,其中林地NDVI最大,达到0.63,草地为0.58,耕地最小为0.54。空间分布上,贵州境内NDVI值大部分为0.5~0.6,广西境内自西北向东南NDVI值由0.8逐渐降低至0.4,以0.6~0.7为主。NDVI在垂直梯度上分布特征显著,与植被垂直地带性分布以及不同地类的垂直分布特征有密切关系。海拔分布上,NDVI在海拔小于200 m区间最小,400~600 m的区间最大;北部贵州整体海拔较高,但植被覆盖度较低;南部广西海拔较低,但植被覆盖度较高。坡度分布上,在坡度小于35°范围,随坡度增大,耕地、水域、建设用地面积迅速减少,林草地面积逐步增加,使得NDVI随坡度增大逐渐增大。坡向分布上,NDVI不随坡向变化呈现明显变化,仅偏东坡向稍大于偏西坡向。研究表明应根据海拔和坡度等地形特征,并考虑土地利用情况,因地制宜进行生态建设。      

基于MODIS蒸散量数据的淮河流域蒸散发时空变化及影响因素分析

淮河流域作为我国重要的粮食产地,其水资源利用情况具有很高的研究价值。利用MODIS蒸散发数据产品（MOD16/ET）、降水和气温时序数据以及土地利用数据,探讨了淮河流域2000—2014年蒸散量时空变化特征及其对气候变化、土地利用的响应。结果表明:淮河流域蒸散量在空间上表现为南高北低,蒸散量多年均值为589.1 mm,夏季最高,冬季最低。整体而言,淮河流域15年间蒸散量具有先增加后减少的趋势;趋势分析结果显示,31.4%的地区蒸散量呈显著或极显著减少趋势,5.4%的地区蒸散量呈显著或极显著增加趋势,63.2%的地区蒸散量无显著变化。从蒸散量的气候因子分区看,52.0%的区域表现为非气候因子驱动型,44.1%的地区为降水驱动型,双因子驱动型和气温驱动型范围很小,面积占比分别为2.4%、1.5%,表明人类活动对蒸散发的影响巨大。四种植被覆盖土地利用蒸散量均值表现为林地>水田>旱地>草地。根据2000—2014年土地利用转变引起蒸散量变化的统计结果,草地转变为水田时蒸散量明显增加,旱地转变为草地、林地转变为旱地后蒸散量明显减少。     

祁连山石羊河上游山区土壤侵蚀的环境因子特征分析

在GIS技术支持下, 运用通用水土流失方程USLE, 对祁连山北坡东段的哈溪林区的土壤侵蚀量及空间分布进行了模拟运算, 并定量分析了各种环境因子与土壤侵蚀之间的关系. 结果显示: 研究区平均土壤侵蚀模数为25.1 t·hm^-2·a^-1, 微度和轻度侵蚀面积占总面积的80%, 而强度到剧烈侵蚀产生的侵蚀量占78.3%; 各土地类型土壤侵蚀模数由高到低依次是裸地>草地>农田>灌丛>乔木林, 裸地侵蚀量占到总侵蚀量的54.9%; 乔木林和灌木林95%以上侵蚀面积属微度侵蚀区, 农田中度到剧烈侵蚀的面积比例达到35.9%, 高于草地和其他植被类型, 而草地剧烈侵蚀面积比例高于农田. 海拔高度范围与土壤流失量之间的关系与植被的海拔分布范围明显相关; 土壤平均侵蚀模数随坡度的增加而增大, 土壤侵蚀量主要分布在15°～45°的坡度范围, 不同植被覆盖下土壤流失随坡度变化的趋势可在一定程度上反映该类植被对土壤流失的防止作用.     

贵州高原喀斯特石漠化遥感调查研究——以贵州省清镇市为例

喀斯特石漠化是在喀斯特脆弱生态环境下 ,人类不合理的社会经济活动而造成人地矛盾突出 ,植被破坏、水土流失、土地生产力衰退丧失 ,地表呈现类似荒漠景观的岩石逐渐裸露的演变过程。贵州喀斯特地区受人类活动影响 ,特别是由于土地资源利用的不合理 ,不同区域出现了一系列的环境问题 ,一些地区存在的石漠化现象表现得尤为突出。清镇市地处贵州黔中地带 ,是喀斯特发育较完备的地区之一 ,其中碳酸盐岩面积占全区总面积的 67 96% ,喀斯特面积占绝大部分。通过应用多波段、多平台的遥感信息 ,在野外调研基础上与GIS技术支持下 ,对图件进行解译、编辑处理 ,制作清镇石漠化动态图 ,为贵州喀斯特地区生态治理及环境建设等方面提供依据     

贵州高原喀斯特石漠化遥感调查研究

喀斯特石漠化是在喀斯特脆弱生态环境下，人类不合理的社会经济活动而造成人地矛盾突出，植被破坏、水土流失、土地生产力衰退丧失，地表呈现类似荒漠景观的岩石逐渐裸露的演变过程。贵州喀斯特地区受人类活动影响，特别是由于土地资源利用的不合理，不同区域出现了一系列的环境问题，一些地区存在的石漠化现象表现得尤为突出。清镇市地处贵州黔中地带，是喀斯特发育较完备的地区之一,其中碳酸盐岩面积占全区总面积的67.96%，喀斯特面积占绝大部分。通过应用多波段、多平台的遥感信息，在野外调研基础上与GIS技术支持下，对图件进行解译、编辑处理，制作清镇石漠化动态图，为贵州喀斯特地区生态治理及环境建设等方面提供依据。     

岩溶山地典型植被恢复过程中土壤理化性质及微生物特征

探讨了岩溶山地耕地、1年退耕地、灌草地、15年侧柏疏林地、25年侧柏次生林地植被恢复过程中土壤理化性质和微生物特征的变化。结果表明土壤随着植被恢复的进行,容重先升高后降低,总孔隙度与之相反;各恢复阶段（退耕地、灌草地、疏林地、次生林地）表土＞0.25 mm水稳定性团聚体含量较耕地的增幅为5.1%～12.5%,以疏林地最高;团聚体结构破坏率依次降低,各恢复阶段较耕地降幅为34.0%～64.7%,与有机质呈负相关;全N、碱解N等肥力因子含量总体呈逐渐增加的趋势;各恢复阶段中以灌草地pH值最高;表土微生物总数先降后升,各阶段细菌占微生物总数的66.7%～93.3%,放线菌占4.2%～28.8%,同时细菌也是土壤呼吸的主要贡献者。土壤特征的差异性是地表植物组成、凋落物成分及不同指标之间综合作用的结果。      

吉林西部不同土地利用类型的土壤有机碳垂向分布和碳密度

土壤碳库在陆地生态系统碳循环中起着关键性的作用。在对吉林西部进行为期6年（2004－2009年）的环境调查基础上,采集了217个土壤剖面,获取了2 170个土壤样品的平均容重、含水率和有机碳含量,分析了不同土地利用类型下土壤有机碳（SOC）的垂向分布特征、原因和机理。结果表明：不同土地利用类型的土壤有机碳垂向分布表现出截然不同的特征,大致可分为“下降型”、“上升型”和“不变型”3种。呈下降型的草地、农田、湿地等SOC含量主要富集在0~30 cm耕作层,并随深度增加而快速下降;滩地为上升型,良好的水文条件和相对茂盛的植物为有机质提供了有利条件;不变型包括盐碱地、林地和沙地,SOC含量处于全区最低水平。不同土地利用类型的土壤有机碳密度差异很大,从大到小依次为水田、草地、旱田、湿地、退化草地、滩地、林地、沙地、盐碱地,其中水田为（169.25±17.70） t/hm²,盐碱地为 （26.50±10.00） t/hm²。植被生物量和土壤理化性质是影响土壤有机碳含量的主要因素。     

基于包气带水分运移数值模型的黄河三角洲蒸发量研究

蒸发是重要的水循环过程,在野外试验和室内分析的基础上,建立了黄河三角洲地下水浅埋区观测试验场土壤水分运移数值模拟模型,模型中对上边界条件处理采用了考虑气象因素、地表覆盖条件和表层土壤含水量的Penman Wilson公式。利用模型对试验点1999年、2000年、2002年的蒸发量进行了数值模拟计算,计算并分析了裸地、棉花地、芦苇地不同地表植被条件下,地表蒸发量(包括棵间裸地蒸发量和植物蒸腾量)的变化规律。从时间上看,黄河三角洲7、8月是蒸发量较高的时期, 1、2月是蒸发量最低时期,一般日蒸发量在0~8 mm/d。影响地面蒸发的主要因素除气象因素外,还有植被类型和覆盖程度、地下水位埋深等因素。植被覆盖程度越高、地下水位埋深越浅,则蒸发量越大,从而导致裸地蒸发量相对较小,农田年蒸发量稍大,而芦苇地蒸发量最大。研究表明,土壤水分运移模型是估算各种复杂条件下蒸发量的有效工具。     

黄土丘陵小流域生态用水试验研究——气候和土地利用变化的影响

为探讨黄土高原地区的生态恢复,以半干旱黄土丘陵区安家沟小流域的气象、土壤水分、地形图和土地利用图(1982年和2002年)为源信息,分析了不同植被类型的蒸散量和生态用水量、流域生态用水量及其与气候和土地利用变化的关系。研究结果表明:(1)流域土地利用结构从1982-2002年间变化较大,农地(特别是梯田)增加较快,乔木林地急剧减少,主要表现为毁林、开荒和造田;(2)研究区内各种植被/土地利用类型的蒸散量和生态用水都极大地受控于气候(特别是降雨量)的影响,其年际差异较大;(3)不同植被/土地利用类型间的蒸散量和生态用水差异明显,在各个年份乔灌林的生态用水量均大于农作物和自然草地的蒸散量和生态用水量,但生态用水的差异程度小于蒸散量的差异程度;(4)以自然草地(即荒草地)为标准,农作物的蒸散量和自然草地接近,但乔灌林地的蒸散量和生态用水量均远高于自然草地,难于实现土壤水分平衡;(5)流域土地利用结构的变化(主要是强耗水植被的减少)减小了流域生态用水量,增强了流域的水分平衡能力。     

喀斯特流域分布式水文模型及植被生态水文效应

根据喀斯特流域多孔介质与裂隙水流特征,建立了达西流、裂隙渗流与槽蓄汇流演算相结合的混合汇流演算模式,实现了对分布式水文-植被-土壤模型(DHSVM)的改进。利用贵州普定喀斯特生态水文试验站陈旗小流域观测资料,对模型计算的流量过程及植被截流、蒸散发及土壤含水率时空分布进行验证。结果表明,模型能较好地模拟喀斯特流域陡涨、陡落的流量过程。同时,模型能模拟出土壤含水率、实际蒸散发与降雨、下垫面岩溶裂隙、植被覆盖的响应关系,对分析中国南方喀斯特地区下垫面变化条件下的生态水文效应具有重要意义。     

Hydrological situation of a typical watershed in the Loess Tableland Area of China over the past 30 years

Due to deficient water resources in the Loess Plateau, watershed management plays a very important role, not only for ecological and environmental protection but also for the social development of the region. To better understand the hydrological and water resource variations in the typical watershed of the Loess Plateau and the Qinghe River Basin, the influences of land cover and climate change were analysed, and a SWAT model was built to simulate the response of the hydrological situation to land cover changes that have occurred over the past 30 years. The results demonstrated that the main land cover change occurring in the Qinghe River Basin was the conversion of land cover from grassland to woodland and farmland from the late 1980s to 2010. Woodland and farmland took 87.36 and 10.55%, respectively, from the overall area transferred over 20 years and more than 18% of the total watershed area. Hydrological simulation results indicated that land cover played a predominant role in the hydrological variation of the Qinghe River Basin, although the effects of climate change should not be discounted. The significant changes in land cover could be superimposed by policy orientation and economic requirements. Although it is hard to evaluate the land cover changes and the corresponding hydrological responses in a simple language, related analyses have demonstrated an increasing trend of runoff in the dry season, while there is a somewhat decreasing trend during the flood season in the river basin. There results could be significant and provide a positive influence on both future flood control and the conservation of water and soil.     

Remote sensing monitoring the spatio-temporal changes of aridification in the Mongolian Plateau based on the general Ts-NDVI space, 1981–2012

This paper has developed a general Ts-NDVI triangle space with vegetation index time-series data from AVHRR and MODIS to monitor soil moisture in the Mongolian Plateau during 1981–2012, and studied the spatio-temporal variations of drought based on the temperature vegetation dryness index (TVDI). The results indicated that (1) the developed general Ts-NDVI space extracted from the AVHRR and MODIS remote sensing data would be an effective method to monitor regional drought, moreover, it would be more meaningful if the single time Ts-NDVI space showed an unstable condition; (2) the inverted TVDI was expected to reflect the water deficit in the study area. It was found to be in close negative agreement with precipitation and 10 cm soil moisture; (3) in the Mongolian Plateau, TVDI presented a zonal distribution with changes in land use/land cover types, vegetation cover and latitude. The soil moisture is low in bare land, construction land and grassland. During 1981–2012, drought was widely spread throughout the plateau, and aridification was obvious in the study period. Vegetation degradation, overgrazing, and climate warming could be considered as the main reasons.     

The features of soil erosion and soil leakage in karst peak-cluster areas of Southwest China

Through utilizing water flow monitoring, rock scratching, soil wood piles and radionuclide 137Cs tracing in the Longhe karst ecological experimental site (hereinafter referred to“Longhe site”), Pingguo County, Guangxi Province, the features and values of soil erosion and soil leakage in different geomorphologic locations and land uses in the karst peak-cluster depressions are showed clearly. There are four kinds of geomorphologic locations in the karst peak-cluster depression, namely peaks, strip, slopes and depression. The soil leakage modulus in the peaks and strips respectively occupy 92.43% and 96.24% of the total mean soil erosion modulus at experimental sites. On the slope, soil leakage accounted for about 75%. At the bottom of depression, surface water was the main factor of soil erosion, and at last most soil leaked into underground rivers from sinkholes. The total soil erosion modulus and the contribution rates of relative surface soil erosion in regard of peaks, slopes and depressions gradually increased. There are also five major types of land use in the karst peak-cluster depressions, farmland, Kudingcha tea plantations, young Lignum Sappan fields, shrub-grassland and pastures. The soil erosion modulus of slope farmland has the highest value with an increasing trend year by year. But soil erosion modulus of other four land use types decreased by year, which shows the “grain for green” will result in better soil protection. By handling with rocky desertification and ecological rehabilitation in Longhe site, the mean soil erosion modulus of the karst peak-cluster depression has decreased about 80% from 2003 to 2015.     

粤北石漠化地区土壤侵蚀初步研究

土壤流失是石漠化最基本的过程之一。本文采用广东省阳山县江英镇实验小区的观测资料,分析粤北岩溶山区不同土地利用类型的侵蚀差异。结果表明,裸地表层的养分流失速度很快,其侵蚀量是无人为扰动的原始草坡的60余倍,耕地的侵蚀量平均也达到原始草坡的15倍左右。有植被覆盖的原始草坡地和耕地的侵蚀量均与次降水量的相关性更高,而裸地的侵蚀量与连续30分钟最大雨强的相关性高,这一观测结果表明地表植被抵御短期强降水侵蚀土壤的效果明显。      

典型岩溶峰丛洼地坡面土壤水分空间变异性

采用网格法测量典型坡面上旱季（12月）和雨季（5月）的表层(0~5 cm)土壤含水量,以地统计学方法分析其空间变异性,结果表明:（1）与单一土地利用坡面相比,人为扰动强、土地利用多样的岩溶峰丛坡地表层土壤含水量表现为坡上未被扰动的自然植被区明显高于坡下人为改造的区域;旱季时坡地林地表层土壤平均含水量（32.8%）明显高于位于坡下的梯田空闲地（24.2%）、梯田橘园（20.0%）、梯田菜园（22.0%）、坡地裸地（23.5%）;雨季时,坡地裸地（30.2%）和梯田橘园（32.1%）有明显增大,梯田空闲地（17.8%）剧烈减小,坡地林地（32.2%）土壤含水量依然最高;（2）旱、雨季整个坡面上空间结构比分别为21.0%、8.7%,表现为雨季的空间相关性更好;旱、雨季表层土壤含水量变异系数分别为20.1%和31.7%,属中等程度变异;雨季表层土壤含水量的变程（77.5 m）显著高于旱季（8.0 m）,雨季的土壤含水量具有较好的空间变异结构;（3）裸岩周围空间的土壤含水量随与裸岩的距离增大而减小,梯田石坎周围空间的土壤含水量随与梯田石坎的距离增大而递减。