元谋干热河谷冲沟区植被对微地形的响应

微地形是影响植被分布格局及多样性的重要因素。在元谋干热河谷冲沟区采集了1 236组"土壤-坡度-坡向-植被盖度-物种多样性"数据,运用统计学方法研究了坡度和坡向这两个地形因子对干热河谷植被盖度及其多样性的影响。结果表明:在元谋干热河谷冲沟区,植被盖度呈现出随坡度增大而减小的趋势,变性土区域活跃性冲沟坡面上有无植被生长的临界坡度是50°,而燥红土区域稳定性冲沟的临界坡度为65°;受人类活动影响强烈的沟坡区植被生长的临界坡度是45°,影响较轻微的近自然状态沟坡区的临界坡度是65°;植被盖度分布和植被种类的优势方向同为东北向,平均盖度为40%,西北向为28%,西南为20%,东南为21%;植被种类东北向平均为1.8,西北向为1.4.西南向为1.0,东南向为0.5。研究元谋干热河谷典型立地条件下植被对冲沟微地形条件的响应,可以为本区生态恢复提供科学指导。     

毛乌素沙地南缘人工植被区生物结皮发育特征

防沙治沙和生态修复工程实施之后,有植物定植的沙丘表面广泛发育了生物结皮。揭示不同类型人工植被与生物结皮发育特征之间的关系对受损荒漠系统的生态修复具有重要的参考价值。采用野外调查的方法,对毛乌素沙地南缘沙区不同类型人工植被区(羊柴Hedysarum mongdicum、小叶杨Populus simonii、沙柳Salix psammophila+羊柴、紫穗槐Amorpha fruticosa和沙地柏Sabina vulgaris)生物结皮厚度、抗剪强度、总盖度及分盖度进行了测定。结果表明:不同类型人工植被区生物结皮发育特征表现出较大差异,小叶杨样地生物结皮厚度、抗剪强度和总盖度均显著高于其他类型人工植被区(P<0.05),羊柴、沙柳+羊柴样地生物结皮的盖度较低。分盖度的调查结果表明,小叶杨样地生物结皮以藓类结皮为主,其余样地则以藻类结皮为主。生物结皮盖度随植被盖度的增加而减少,随表层(0~5cm)土壤含水量的增加而增加。小叶杨的建植有利于生物结皮的扩殖,沙柳行带间栽植羊柴则不利于生物结皮的发育。     

小江流域泥石流堆积扇形成的制约因素及其特征

在系统分析了各种因素对泥石流堆积扇形成影响的基础上,提出流域腹地中流域面积、沟床比降和堆积区主河河谷宽度及主河能量等因素对泥石流堆积扇发育的影响较大。结合TM卫星影象和1:5万地形图,解译了小江流域内泥石流堆积扇的范围。在此基础上,统计了流域腹地内两大重要条件-流域面积和沟床比降与堆积扇面积之间的关系。在小江流域,堆积扇的面积随流域面积的增加而增加,二者之间是正的指数关系;而堆积扇面积与沟床比降之间可用一个负的指数关系式表达。最后,堆积区特征对小江流域泥石流堆积扇的影响主要是其堆积空间限制了大型堆积扇,比如蒋家沟泥石流堆积扇的发展。     

新疆准噶尔盆地典型荒漠区不同景观植被对土壤养分的影响

在群落演替的不同阶段,土壤与植被之间存在不同的互动关系。在新疆准噶尔盆地南缘,选择荒漠-绿洲交错区、沙漠边缘、沙漠腹地典型景观类型取样,监测不同景观条件下土壤水分、土壤有机质、全氮、全磷和植被盖度。结果表明,不同景观植被盖度、土壤水分、土壤养分含量存在显著的差异性(P0.5)。土壤水分含量、植被盖度、土壤养分含量表现为荒漠-绿洲交错区沙漠边缘沙漠腹地的变化趋势;土壤含水量由荒漠-绿洲交错带10.4%递减到沙漠边缘5.8%、沙漠腹地3.5%;植被盖度、土壤养分含量随土壤类型由荒漠灰钙土向风沙土过渡,呈现显著的下降趋势。在相同土壤属性情况下,植被盖度与土壤有机质、土壤全氮之间存在显著的线性正相关关系,表明不同区域内植被在一定程度上影响土壤养分的积累。     

元谋干热河谷近50年分季节降水变化的DFA分析

运用消除趋势波动分析法(DFA)分析元谋干热河谷1956～2006年分季节降水量变化趋势,对1978～2006年进行滑移分析.结果表明,元谋干热河谷分季节降水量时间序列至少在50 a的尺度上具有微弱的Hurst效应:夏、冬季具有较弱的长期持续性及较强的随机性,春、秋季具有较弱的反持续性.植被生物量和盖度的年际和季节变化所引起的下垫面性质改变,是干热河谷分季节降水量变化的重要原因.元谋干热河谷降水量的变化对当地植被恢复和农业生产活动等具有较强的指导意义.     

草原区植被对土壤风蚀影响的风洞模拟试验研究

在前期研究的基础上,选择内蒙古乌兰察布荒漠草原区为研究区域,通过野外移动风洞模拟试验,开展荒漠草原植被对土壤风力侵蚀影响的定量化分析研究,旨在探讨不同植被盖度下空气动力学粗糙度的变化、不同植被盖度下的风沙流结构特征及植被盖度与风蚀输沙率的定量关系,从而为水土流失机理研究提供理论依据。试验研究表明：空气动力学粗糙度随着地表植被盖度的增加呈三次函数关系增加,拟合函数为Z0=ax3+bx2+cx+d;随着距地高度的增加,各层收集到的风蚀量呈不同程度降低,随着地表植被盖度的增加,各层输沙量也均降低;不同风速下植被盖度与风蚀输沙率之间呈幂函数相关。     

不同植被盖度沙质草地生长季土壤水分动态

水分是干旱半干旱沙地生态系统最大的限制因子，研究植被盖度和土壤水分之间的关系有助于沙地生态恢复和保护。基于生长季科尔沁沙质草地不同植被盖度下土壤水分动态和降水的观测试验，分析了沙质草地植被盖度和土壤水分的耦合关系。结果表明：在土壤剖面上土壤水分存在明显的分层结构，依次为水分剧变层（0~40 cm）、缓变层（40~100 cm）和稳定层（100~180 cm）；植被盖度对土壤水分有很大影响，不同植被盖度下土壤含水量存在显著差异，土壤水分与盖度之间呈倒“V”型关系，土壤水分状况在28%的盖度下最优；不同的植被盖度下土壤水分对降水的响应也存在差异，在13%盖度下响应最敏感，28%和46%的盖度下响应微弱，后二者的土壤水分也相对稳定。在沙地生态恢复建设过程中合理的植被盖度配置可提高降水利用效率，并能使土壤水分和植被达到一种良好的平衡状态，从而有利于生态系统的稳定。     

植被盖度对沙丘风沙流结构及风蚀量的影响

以科尔沁沙地不同植被盖度沙丘为研究对象，采用野外可移动风洞进行原位测试，开展了沙丘植被盖度对风沙流输沙率影响的研究，探讨了地表风蚀量与风速及植被盖度的关系。结果表明：空气动力学粗糙度随植被盖度增加先平缓后剧烈，与植被盖度相关关系呈三次函数增长。在各植被盖度下各层输沙率均随高度增加而递减，随风速增加而递增。同一植被盖度下风蚀量随风速增加而增大，符合幂函数或二次函数关系，但二次函数相关性更高。同一风速下风蚀量随植被盖度的增加呈阶梯式降低，在盖度小于27%时风蚀量平缓下降，盖度27%~43%时风蚀量急剧下降，盖度43%以上时风蚀量下降重新趋于平缓。相对截留率随风速增大而减小，随植被盖度增加而增大，沙丘草本植被盖度43%以上时具有较好的防风固沙效果，此时平均截留率达88.02%。     

黄河源区典型河网平面形态特征及影响因素

黄河源区不同地貌环境下的河网发育模式、平面形态等具有显著差异,存在羽状、矩形状、对称羽状和树状4种典型的河网类型。选取黄河源区83个典型子流域,计算了河网平面特征参数,探讨了河网参数与地形和气候因子的关系及河网类型的分布规律。结果表明,4类河网平面特征差异性通过流域宽长比、河网密度和流域内河流流向最大频数得到了较好的体现。流域坡度和降雨量对河网密度及流向的影响显著,且能较好解释河网密度及流向最大频数的变化;降雨对流域宽长比的影响显著。羽状主要分布在源区上游北部边缘地带,气候干旱,地表裸露,流域坡度均值为4.5°,流域高差均值为730 m。矩形状集中分布在若尔盖地区,气候相对湿润,且有大量的沼泽湿地,流域坡度和流域高差均值分别为2.3°和177 m。对称羽状处于高山峡谷地带,流域坡度和流域高差均值分别为16.9°和1167 m,降雨量变化范围大。树状分布在黄河源中游山区及中下游的冲积地貌,流域坡度和流域高差均值分别为15.4°和968 m,植被覆盖较好。结合4类河网的空间分布特征及河网参数与环境因子的多元回归分析结果分析,认为地形是决定河网平面形态分异的主要原因;当地形限制减小,气候条件和植被覆盖情况对河网的发展起了重要作用。     

元谋干热河谷竖井的演化与控制因素

竖井是一种特殊的潜蚀地貌类型,是大规模土壤侵蚀背景下不容忽视的灾害性环境问题。竖井的发育是冲沟侧蚀后退的一种方式,对冲沟沿线形态影响巨大,研究其成因和演化过程对认识冲沟的侧蚀和后退机制具有很大的参考价值。基于对元谋干热河谷沙地村竖井群的实地考察和测量,将竖井的发育划分为萌芽期、扩张期、完整期、破碎期和残夷期5个阶段,不同发育阶段其平面形态与剖面形态具有显著的差异;完整期竖井的形态最具代表性,其长度、宽度和深度的变化范围分别在0.75~3.29 m、1.01~2.84 m、1.98~10.26 m,长宽比在0.3~3.1;竖井的形态与发育过程主要受到降水和地表径流、构造、土体性质、地形与植被等因素的控制。这一研究有助于认识竖井的形成与演化,也为实践中工程地质灾害防治与沟蚀监测提供科学指导。     

黄土丘陵区沟谷发育及其稳定性评价

本研究选择黄土高原北部丘陵区无定河两个支流米脂河,金鸡河,在对其流域系统河道级数,冲沟和坳沟发育时期进行划分与判断的基础上,计算了各级沟谷及坳沟的“宽深比”,并对其进行了对比分析。研究表明黄土沟谷发育中冲沟发育阶段是沟谷稳定性最差的阶段,而坳沟阶段是沟谷发展的稳定阶段,稳定性的差异可由沟谷Ｗ／Ｄ值来定量化,据此可预测黄土丘陵区尚有数十万年的沟谷不稳定时期即强水土流失期。     

东北典型黑土区40年来沟蚀空间格局变化及地形分异规律

以SPOT5和Corona影像为基础数据源,获取了东北典型黑土区1965年和2005年的侵蚀沟分布数据,生成了侵蚀沟密度空间分布图;基于1∶5万地形图,插值求取DEM,提取了地形因子;最后,在GIS空间分析模块支持下,分析典型黑土区40年来沟蚀空间格局变化及其地形分异规律。结果表明,经过40年的开发,研究区侵蚀沟密度剧增,且各等级侵蚀沟密度都出现向更高一级发展的趋势,呈现出以北西南东向为轴心,从沟蚀剧烈增加区到微度增加区变化特征;沟蚀在垂直方向上具有层状分布规律,在海拔250～275m高度出现密度最大值,说明岗坡地带是黑土区沟蚀易发区;坡度分异表明黑土区侵蚀沟出现向高坡度发展趋势;各坡向上侵蚀沟密度和动态发展状况表明,在东北典型黑土区坡向不是影响侵蚀沟发育的首要因子。     

末次间冰期以来黄河中游黄土高原沟谷侵蚀-堆积过程初探

以陕西洛川北汉寨小流域为基础，建立末次间冰期以来黄河中游黄土高原的沟谷侵蚀－堆积模式，并定量计算流域不同时期侵蚀模数或堆积速率，初步恢复了末次间冰期以来黄土高原中部地区的沟谷侵蚀－堆积过程。计算结果表明，末次间冰期公来，黄土高原中部地区的自然侵蚀作用可能在逐渐加剧。侵蚀－堆积是黄土区沟谷发育的基本过程，并与气候变化密切相关。侵蚀期相当于湿润期，也就是降雨量大的时期；沉积黄土层的时期沟谷发育大大减缓甚至停止，并且在原来的谷底、谷坡上还可堆积黄土。     

50年来东北黑土区土地利用变化对沟蚀的影响——以克东地区为例

以位于东北典型黑土区的克东地区作为研究区,以1965年的Corona、2005年的SPOT5和2015年高分一号影像作为数据源,通过目视解译获取研究区对应年份的侵蚀沟分布状况;以1954年地形图和1975年的Landsat/MSS、2005年和2015年的Landsat/TM影像为数据源分别获取1965年、2005年和2015年土地利用数据;以侵蚀沟裂度为指标从土地利用变化角度分析研究区近50年来沟蚀变化状况。结果表明：黑土区沟壑侵蚀状况日益严重,耕地中侵蚀沟面积最大、侵蚀沟裂度增长速度最快;耕地、草地和建设用地上沟蚀状况的加剧伴随着林地和未利用地的开垦;耕地和草地相互转换裂度变化最大,退耕还林还草短期内侵蚀沟裂度仍然很高,但随着近10年来“退耕还林”的推行和用地状况的改善,沟蚀虽仍在发展但速度趋于缓慢。     

Dynamic evolution and the mechanism of modern gully agriculture regional function in the Loess Plateau

The agricultural regional type and function are the key theoretical issues in agricultural geography research. Gully agriculture in the Loess Plateau is a new regional type of agricultural system with the coupling development of the modern gully human-earth relationship. The study of its functional changes is of great practical significance for food security, rural revitalization and sustainable development of regional agriculture in the region of interest. This paper analyses the multifunctional change of gully agriculture in the Loess Plateau and its dynamic mechanism by using large-scale remote sensing data, topographic relief amplitude model, and spatial econometric model to understand internal implications for evolution differentiation at the basin level. The results show that: (1) The spatial concentration of production and supply function of agricultural products (APF) in the gully of the Loess Plateau gully is high, while the ecological conservation and maintenance function (ECF), employment and social security function (ESF), cultural heritage and leisure function (CRF) are relatively low. The four functions’ spatial distribution has revealed an apparent regularity. (2) APF has been significantly enhanced, which is mainly distributed in point clusters and strips in the farming and pastoral areas in northern Shaanxi to the Yanhe river basin. The high-value areas of ESF are clustered around the urbanized metropolitan circles and urban-rural staggered areas along the Great Wall. ECF is concentrated in areas with significant natural endowments and excellent ecological conditions. CRF is significantly higher in the municipal districts and the surrounding regional central cities. (3) There are noticeable differences in the gully agriculture regional function (GARF) evolution process due to the geographical environment and socio-economic development stages. In this regard, natural factors have tremendously affected APF, ESF, and ECF, while socio-economic factors greatly differ in the four functions. There are still differences in the driving mechanisms of modern gully agriculture evolution types; hence many critical policies in the Loess Plateau can directly affect the function evolution paths. The dynamic evolution of GARF can reflect the general law of rural human-earth system transition in gully areas, thereby providing policy ideas for high-quality development of agriculture in the Loess Plateau.     

RATES OF ORGANIC CARBON ACCUMULATION IN YOUNG MINERAL SOILS NEAR BURROUGHS GLACIER,GLACIER BAY,ALASKA

The functional relationship between organic carbon in surface mineral horizons of fine-grained soils and time of soil development is examined in a chronosequence of soils deglaciated within 40 years of sampling. Rates of carbon accumulation increased through time in the first 4 decades of pedogenesis. Little carbon accumulated in the first 10 years, but rapid accumulation occurred over the next 22 years as alders (Alnus crispa) began to colonize.

Several chronofunctions of carbon accumulation are derived for the Burroughs data. A second-order polynomial function provides a good model of carbon accumulation in the first four decades of pedogenesis that is stronger and more significant than conventional exponential and power function models. A data set extended to 1000 years based on earlier studies in the region, indicates that carbon accumulation rates in this proglacial environment can be expressed by a sigmoidal curve. Several conventional chronofunctions derived from the extended data are appropriate for various stages of pedogenesis, but none provides accurate approximations over the entire 1000 years of pedogenesis. [Key words: Glacier Bay, Alaska, soil, carbon, chronofunction.]     

流域沟壑密度理论极值数学模式商讨

对张丽萍等建立的流域沟壑密度理论极值圆形数学模式进行了更正。鉴于更正的模式又与实际相矛盾,又推导出更符合实际的正六边形数学模式。     

Modeling the morphology of gully cross sections in the Yuanmou Dry-hot Valley

Abstract

Characterizing gully cross sections (GCs) is essential for calculating the volume and erosion rate of the gully. However, little research has focused on modeling the morphology of GCs. This study investigated 456 GCs with a laser distance meter located at the mouth, middle, and head of 152 gullies in the Yuanmou Dry-hot Valley of China; mapped them with AutoCAD software; fitted them with 2nd–6th degree polynomial functions, and discussed the correlation between the coefficients and the morphology of GCs. The results showed that: (1) using a 2nd-degree polynomial function (y = ax² + bx + c) to describe the morphology of GCs produced a better result than other polynomial functions; (2) the coefficient a of 2nd-degree polynomial function was correlated with depth (r = ?0.226, p < 0.01), gradient (r = 0.545, p < 0.01), and activities; and (3) the symmetry axis (?b/2a) of 2nd-degree polynomial function increased with gully change from left-deflection to right-skewed, and the absolute value showed the asymmetrical degree (r = 0.216, p < 0.01). This study will not only help to understand the morphology and evolution of gullies, but will also provide a scientific basis for prevention of gully erosion.     

金沙江向家坝库区泥石流发育状况及其沟谷形态的非线性特征

通过对金沙江向家坝库区长约150km范围内的55条泥石流沟发育状况统计显示。自库首至库尾。泥石流沟的数目、发育密度及规模均呈逐渐增强趋势。同时泥石流沟的流域面积、主沟长度及纵坡平均坡降均存在明显的分形特征，它们与沟道数目之间有良好的非线性关系，并在一定程度上揭示了这些泥石流沟谷形态演变的非均匀性和自相似性。     

沙漠沟谷暴雨洪水侵蚀产沙特征

在半干旱区的季节性沙漠沟谷，暴雨引发的洪水过程侵蚀产沙强度大，水土流失严重，对区域及下游河道生态造成严重威胁。以毛布拉孔兑的支沟苏达尔沟为研究对象，以苏达尔沟2011-2015年6次暴雨洪水事件的观测数据为基础，分析洪水流量、泥沙浓度及地表沉积物粒度特征，给出暴雨洪水侵蚀产沙输沙特征。结果表明：观测期间暴雨洪水侵蚀产沙量平均每次约37.69×10⁴ t，产沙模数为0.57×10⁴ t·km^-2；其中最大的洪水事件130721号暴雨洪水过程侵蚀产沙量高达90.47×10⁴ t，产沙模数达1.36×10⁴ t·km^-2。流域总侵蚀产沙以0.25~0.063 mm泥沙为主，约占总侵蚀量74%。洪水总侵蚀产沙量随暴雨产流强度增强而增加，同时下游沙漠沙地段产沙贡献比重也随之增加，风沙贡献也相应增大。坡面侵蚀约占暴雨洪水总侵蚀的4.37%，且主要集中在上游砒砂岩坡面。