杉木人工林细根寿命研究

林木细根(≤2 mm)是树木水分和养分吸收的主要器官,是陆地生态系统净生产力的重要组成部分,深入理解细根生长过程及其寿命是建立全球碳及养分循环模型的关键.本试验采用微根管技术对11年生杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林细根生长、衰老、死亡的动态过程进行了为期1年半的监测,运用Kaplan-Meier方法估计细根存活率及中值寿命(Median root longevity,MRL),生成存活曲线(Survival curve).用对数秩检验(Log-rank test)比较不同直径、不同土层、不同季节出生的细根寿命差异程度.结果表明,细根主要出现在雨季(3-8月),以直径0～1 mm的细根为主,并随观测期的延长,细根存活率下降,中值寿命为236 d.直径0～1 mm的细根累积存活率小于1～2 mm的细根.土壤下层(20～40 cm)的生存曲线在细根累积存活率达到50%以后始终高于上层(0～20 cm),上下层中值寿命分别为236 d和243 d,这可能与土壤环境因素的垂直分布相关,下层土壤有利于延长细根寿命.不同出生时间的细根寿命不同,雨季与干季出生的细根中值寿命分别为86 d和270 d.     

杉木人工林细根寿命研究

林木细根（≤2mm）是树木水分和养分吸收的主要器官,是陆地生态系统净生产力的重要组成部分,深入理解细根生长过程及其寿命是建立全球碳及养分循环模型的关键．本试验采用微根管技术对11年生杉木（Cunninghamia lanceolata）人工林细根生长、衰老、死亡的动态过程进行了为期1年半的监测,运用Kaplan—Meier方法估计细根存活率及中值寿命（Median root longevity,MRL）,生成存活曲线（Survival curve）．用对数秩检验（Log—rank test）比较不同直径、不同土层、不同季节出生的细根寿命差异程度．结果表明,细根主要出．现在雨季（3q月）,以直径0～1mm的细根为主,并随观测期的延长,细根存活率下降,中值寿命为236d．直径0～1mm的细根累积存活率小于1～2mm的细根．土壤下层（20～40cm）的生存曲线在细根累积存活率达到50％以后始终高于上层（0～20cm）,上下层中值寿命分别为236d和243d,这可能与土壤环境因素的垂直分布相关,下层土壤有利于延长细根寿命．不同出生时间的细根寿命不同,雨季与干季出生的细根中值寿命分别为86d和270d．     

陇中黄土丘陵区生态环境退化与恢复重建调控机理

陇中黄土丘陵区生态环境脆弱,历史时期人为活动强烈,导致生态环境退化与农牧交替频繁.应用系统论分析该生态经济系统的稳定性,用反馈控制原理分析该生态环境系统的运行机制和调控机理,并提出该区生态环境恢复重建的途径与措施,为该区生态环境建设和农牧业发展提供科学依据.     

黄土丘陵区廊道研究初探

以景观生态系统理论为指导,对黄土丘陵区进行了地貌景观结构分析,确定了其“廊道、斑块、基质”的景观模式,认为黄土堆积物可被看作为黄土丘陵区的基质;墚、塬、峁、台地和残塬等为被侵蚀的一种残存斑块;沟谷、河谷和道路是主要的廊道。提出了沟谷廊道的概念,初步分析了沟谷廊道在黄土丘陵区的特点:三道合一、分布自相似性、延伸速度快、水土流失的通道以及道路廊道狭窄。从景观生态理论与沟谷廊道治理目标相结合的观点出发,提出了优化整治的原则与治理措施,认为黄土丘陵区沟谷廊道的研究在生态环境治理和社会经济发展方面具有重要的研究价值。     

黄土丘陵区沙棘群落天然化发育过程中植物物种多样性研究

运用空间代替时间的方法,对黄土丘陵沟壑区不同发育阶段(3 a、8 a、15 a、25 a)的沙棘人工林群落内植物的种类、盖度、密度等进行调查,并分析了沙棘人工林群落天然化发育过程中物种多样性动态变化。结果表明:1.沙棘人工林群落天然化发育过程中主要以菊科、禾本科、豆科植物为主。其生活型变化为:一年生草本群落→多年生草本群落→半灌丛群落→灌丛群落。2.不同发育阶段沙棘群落灌木层物种丰富度呈增加趋势,草本层的物种丰富度呈先减少后增加的趋势;灌木层和草本层的S impson指数和Shannon-W iener指数在不同阶段沙棘群落中表现出大致相同的趋势,即草本层>灌木层。同一层次的物种多样性指数D和H′虽然数值不同,但在不同发育阶段有基本一致的趋势。草本层多样性指数在荒草地阶段较高,其他阶段的沙棘群落随发育时间的增加而减少;灌木层物种多样性指数随发育时间的增加而呈波动性增加。3.随着群落发育,群落相似性增加。总体上,随着沙棘群落的发育,不同科属的植物种类在增加,群落生态优势度增加,到15 a时群落趋向稳定。     

沙枣人工群落细根生物量和周转过程

细根是植物根系中直径2 mm的部分,对植物群落功能的发挥和土壤碳库及全球碳循环具有重要意义。人工林是森林的重要组成部分,在全球碳循环中扮演着重要的角色,但目前对人工林的研究相对较少。沙枣人工林是西部荒漠地区重要的人工林类型,目前对于其固碳能力的研究尚属空白。利用土柱法和分解袋法,于2010年5～10月整个生长季节内,对三工河流域人工沙枣群落的细根生物量、分解与周转规律进行了研究。结果表明:沙枣群落的细根生物量表现出明显的季节和垂直变化,即在5～8月逐渐增加,8月达到最大值,9～10月逐渐下降。平均月细根生物量为146.24 g/m2,活细根和死细根分别占总细根生物量的73%和27%。在垂直变化上,随土壤深度增加细根生物量逐渐降低,其中,0～10 cm土层细根生物量比例最大,占总生物量的44.63%。沙枣群落的细根年分解率为58.5%。达到半分解和95%分解时,分别需要277d和1093d。沙枣群落的细根净生产力分别为151.99 g·m-2·a-1,细根年周转率分别为1.43次。实验证明,沙枣人工群落地下根系具有较高的生产力,具有良好的固碳能力,是适合在荒漠地区大力推广的人工林树种。     

黄土丘陵区生态环境建设与农村经济发展问题探讨

在探讨黄土丘陵区生态环境建设与农业和农村经济发展定位问题的基础上 ,概括了农业和农村经济发展的前提、应遵循的基本原则和发展方向 ,提出了生态适宜型农村经济发展模式的总体构架、地域类型及产业基础建设标准 ,最后从生态环境效益、经济效益和可持续发展性等角度对模式进行了较为深入的评价和分析。     

木荚红豆人工林细根生物量季节动态及分布

通过对34年生木荚红豆人工林细根生物量、季节动态与垂直分布进行为期3年(1999~2001)的研究,结果表明:木荚红豆人工林细根生物量为(3·01±0·47)t/hm2,其中活细根生物量为(1·70±0·77)t/hm2,死细根生物量为(1·31±0·52)t/hm2.活细根和死细根生物量不同季节间差异均达到显著水平(P<0·05),但年际间差异未达显著水平(P>0·05).活细根生物量一般在3月份出现极大值,11月份出现极小值.死细根生物量峰值出现在9~11月份间,最低值一般出现在3月份.活细根和死细根生物量均随土壤深度增加而下降.     

木荚红豆人工林细根生物量季节动态及分布

通过对34年生木荚红豆人工林细根生物量、季节动态与垂直分布进行为期3年(1999～2001)的研究,结果表明木荚红豆人工林细根生物量为(3.0l±0,47)t/hm2,其中活细根生物量为(1.70±0.77)t/hm2,死细根生物量为(1.31±0.52)t/hm2.活细根和死细根生物量不同季节间差异均达到显著水平(P＜0.05),但年际间差异未达显著水平(P＞0.05).活细根生物量一般在3月份出现极大值,11月份出现极小值.死细根生物量峰值出现在9～11月份间,最低值一般出现在3月份.活细根和死细根生物量均随土壤深度增加而下降.     

陇中黄土高原丘陵沟壑区不同植被恢复模式下次降雨产流产沙特征

基于甘肃省清水县汤峪河径流小区2015—2017年的观测数据,研究不同植被恢复模式条件下坡面次降雨入渗、产流产沙特征。结果表明:不同植被恢复模式条件下的土壤入渗量与降雨强度呈二次函数关系,存在入渗量达到最大值的临界降雨强度。入渗速率与降雨历时可以用幂函数关系表达,符合考斯恰可夫入渗模型。不同植被恢复模式条件下的产流率在0.003 3～0.003 6 mm·min-1之间,相对裸地的减流率为54%～58%。产流率与降雨强度之间呈二次函数关系(R2>0.88),产流率的主要影响因素是降雨强度。径流含沙量平均值乔灌混合区(3.13 g·L-1)>灌木林(2.95 g·L-1)>乔木林(2.79 g·L-1)>草地(2.58 g·L-1),径流含沙量与降雨强度呈线性递增函数关系。裸地的产沙量显著高于各植被小区(P<0.05),是各植被小区的43～57倍,各植被小区的减沙率在93%～94%之间,减沙效益高于其减流效益。各植被坡面土壤流失量与降雨侵蚀力呈线性递增函数关系;产流率与侵蚀产沙率之间呈极显著正相关关系(P<0.01),二者间可采用二次函数关系表达。本研...     

黄土丘陵区坡面柠条(Caragana korshinskii)林地草本植物分布特征

人工植被恢复会显著影响林下草本的分布及多样性,而人工植被恢复耦合坡面微地形变化对草本群落分布及其多样性响应尚缺乏系统的认识.以位于半干旱黄土丘陵区的甘肃定西龙滩小流域为研究区,系统调查和监测了不同坡向上、中和下坡位人工柠条(Caragana korshinskii)林地草本群落组成、生物量与柠条生长状况、凋落物量及土壤...     

黄土丘陵区雨强对水流含沙量的影响

以黄土丘陵区的3个典型小流域为重点对象,基于不同时期实测的1300多对雨强和含沙量数据,分析了不同空间尺度情况下的雨强—沙峰含沙量关系。结果表明：在峁坡尺度上,含沙量总体上随雨强的增大而增大;但在既有峁坡、也有沟坡的各级流域尺度上,无论流域层级高低或面积大小,雨强对含沙量的影响均存在明显的阈值现象,当雨强超过该阈值后,洪水含沙量不再随雨强增大而增大。雨强阈值随林草覆盖程度增大而增大,如研究区在1956-1969年下垫面情况下的雨强阈值为10~15 mm/h、1990-1997年为20 mm/h,目前估计达40 mm/h。由于流域尺度上雨强大于10~15 mm/h的降雨几乎每年都有发生、20世纪50-80年代的林草植被变化不大,加上黄土丘陵区产沙主要靠坡面水流对地表土壤的冲刷,而贴地表水流的流速不会随流量的增大而无限增加等原因,形成了20世纪90年代以前黄土区支流的年最大含沙量基本稳定的现象。     

黄土丘陵区生态系统服务供需匹配研究——以兰州市为例

生态系统服务的持续供给是社会和自然可持续发展的基础,人类通过对生态系统服务的消费来满足需求和提高自身福祉。研究生态系统服务的供给和人类对生态系统服务的需求与消费,分析生态系统服务的供需特征与空间权衡关系,对区域生态系统的管理和资源的有效配置具有重要意义。以兰州市为例,利用全市2017年土地覆被、气象观测和统计年鉴等多源数据,应用InVEST模型、ArcGIS和GeoDA等空间分析工具,计算了研究区产水、食物供给、碳固持和土壤保持等4项服务的供给量及需求量,并对区域内生态系统服务的供需匹配状况进行了分析与评价。结果表明：① 兰州市各项生态系统服务的供给与需求空间异质性显著,各项服务总供给量均大于总需求量,且在不同区域与不同生态系统服务之间存在明显差异;② 兰州市综合生态系统服务供需比为0.039,不同生态系统服务供需匹配状况存在差异,产水服务（0.098）>碳固持服务（0.066）>食物供给服务（0.030）>土壤保持服务（0.001）,且城乡供需匹配差异显著;③ 兰州市生态系统服务供需空间匹配有“高高型空间匹配”、“低低型空间匹配”、“高低型空间错位”和“低高型空间错位”4种类型,且各项服务的主导空间匹配类型有所不同;④ 兰州市各项生态系统服务的供需平衡状况存在明显的协同作用,分别是“高高协同”与“低低协同”。     

黄土丘陵沟壑区现代沟道农业及其可持续发展

现代沟道农业是黄土丘陵沟壑区人地耦合发展形成的一种新兴农业地域类型,其可持续发展对于区域农业高质量发展、“三生”空间优化和乡村振兴具有重大现实意义。从人地系统科学认知出发,对现代沟道农业的内涵、可持续发展方向、典型发展模式和保障体系进行了探讨,并进行了相关研究展望,为系统认识黄土丘陵沟壑区沟道农业模式,推进农业可持续发展提供了理论参考。主要结论：(1)沟道农业是乡村地域系统的重要功能类型,具有多尺度、多层次的特点,其可持续发展应从微观、中观和宏观3个层面,协同解决土壤生态系统、农田生态系统和农业地域系统的可持续发展问题。(2)保障粮食安全和生态安全,积极推进农业结构调整,发展多功能农业,通过“3C”模式,即农业自身内循环、农业外循环、基于农业多功能的农业大循环,实现生产结构优化、产业链条延伸和城乡功能互补。(3)创新推广土地综合整治带动模式、农业结构调整带动模式、特色资源综合开发模式和土地流转规模生产模式,有助于农业提质增效和农业高质量发展。(4)拓展地理学与其他学科的交叉研究,深化“理论-实践”贯通式研究,探索建立涵盖技术研发与应用、人才培养、政策制度支撑等内容于一体的农业生产保障体...     

黄土丘陵沟壑区村域生态系统服务簇的时空分异及其地形梯度分析

探究村域生态系统服务簇对于厘清黄土丘陵沟壑区农业生态系统复杂特征、从多重服务供给角度提高服务的福祉贡献具有重要意义。论文以黄土丘陵沟壑区米脂县为例,基于高斯混合模型识别2009年和2019年村域生态系统服务簇并分析其时空分布,同时,结合地形分布指数探究服务簇在地形梯度上的分布模式。结果如下： ① 各类服务空间分异明显,且服务之间空间分布差异较大;近10 a间各类服务水平均有不同程度提高,其中调节服务有较大改善,而食物供给与文化服务增幅较小;各类服务空间变化格局存在较大差异,这与土地利用的空间演变关系密切。② 利用高斯混合模型识别4类服务簇,包括农业生产簇、农业美学簇、生态保育簇与城镇休闲簇;各类服务簇空间分异明显,且研究期间存在明显数量和空间转移变化;农业美学簇与生态保育簇是当地主导服务簇,且主导性增强,而农业生产簇与城镇休闲簇比重下降。③ 地形起伏度与服务簇的空间关联密切。随起伏度上升,农业生产簇与农业美学簇呈倒U型,生态保育簇优势分布增加,城镇休闲簇优势分布减弱;研究期间农业生产簇与城镇休闲簇向低起伏度的转移趋势明显,而农业美学簇与生态保育簇趋向于向高起伏度转移。     

黄土丘陵沟壑区生态系统服务对人类福祉的影响及其群体差异

生态系统服务对人类福祉的影响研究对于分析区域生态系统的社会贡献及有效减贫等方面具有重要的理论与实践意义。本文以地处黄土丘陵沟壑区的陕西省米脂县为例,在整合主客观人类福祉的基础上,基于生态系统服务可得性评估,利用结构方程模型定量分析了生态系统服务对人类福祉的影响及其群体差异。结果如下：① 生态系统服务对客观福祉和主观福祉具有显著正向影响,并通过客观福祉对主观福祉产生间接影响。农户属性对生态系统服务和客观福祉直接效应显著,对主观福祉直接效应不显著。② 生态系统服务对人类福祉的影响存在群体差异,纯农型与兼业型的服务可得性对客观福祉直接效应显著,而非农型不显著;纯农型与兼业型的服务可得性对主观福祉的直接效应明显大于非农型,且非农型间接效应不显著;非农型客观福祉对主观福祉的影响明显高于纯农型与兼业型。③ 生态系统服务对人类福祉影响的因子贡献与服务组合存在群体差异,即三类群体生态系统服务对福祉影响的差异不仅体现在服务类型及影响程度上,还体现在服务组合的差异上。     

黄土丘陵沟壑区坡面产流能力及影响因素研究

坡面是黄土高原土壤侵蚀的重要来源,本文以团山沟流域的7个径流场9年的降雨－径流事件,对不同坡面和降雨特征下径流系数随坡面的变化进行了研究。结果表明,研究区存在降雨强度大、持续时间短的A型雨、降雨强度小持续时间长的C型雨以及居于二者之间的B型雨。不同雨型下坡面产流能力大小为A型雨>B型雨>C型雨,而产流尺度效应则为C型雨>B型雨>A型雨。坡度一定,A型雨下随着坡面长度增加产流能力先增加后减小,径流系数峰值出现在坡长为40m的坡面上,B型和C型雨坡面产流能力随坡面长度的增加而增加;坡长一定,峁坡区坡面产流能力随着坡度的增加而增加;A型雨下沟坡产流能力最小,而在B型和C型雨下,坡面产流能力相对有所提高。     

现代农业地理工程与农业高质量发展——以黄土丘陵沟壑区为例

农业地理学是农业科学与地理科学的交叉学科,农业地理工程是地理学与工程学交叉研究在现代农业与乡村领域的进一步深化和系统应用。随着现代农业科学技术和人地系统科学的创新发展,区域农业基础建设的科技需求日益旺盛,农业地理工程试验成为农业工程技术研发和农田系统管理的重要任务。本文阐述了农业地理工程的科学内涵、试验原理与技术方法,并以黄土丘陵沟壑区为例开展了地理工程试验研究和农业高质量发展对策探讨。结果表明:①农业地理工程试验主要包括针对特定区域地理环境和农业发展问题的水土配置、土层复配、大田试验、生态防护、地理空间分析与监测,旨在探明区域高标准农田建设、健康农业生态系统营造的水土气生资源要素耦合规律,建立可持续土地利用系统与多功能农业经营模式。②农业生态系统试验主要包括沟道边坡防护方式、健康农田系统结构、作物与土壤匹配关系、耕地投入产出经济分析,通过开展土地改良、作物优选交互试验和田间试种,揭示新造地"作土关系"耦合机理与优化调控途径。③作土关系优化调控是工程试验设计的主要内容,包括气候—作物优选、土体结构改良、地形—作物优选、土壤质量改良、土壤—作物优选、效益—作物优选6个阶段。④农业地理工程...     

黄土丘陵区乡村国土空间安全评价及其影响因素研究——以临洮县为例

乡村国土空间安全不仅是保障国家粮食安全的基础,更是实现生态文明建设和乡村振兴的重要基础。以黄土丘陵区为研究区,基于遥感数据和统计数据等数据,定量评价了临洮县18个乡镇323个行政村的国土空间安全,并借助地理探测器识别了影响乡村国土空间安全的因素。结果表明：（1）临洮县乡村国土空间安全整体处于中等水平,表现为：生活空间安全水平>生产空间安全水平>生态空间安全水平。安全水平较高的乡村（69.73%）主要分布在洮河川区灌溉农业区,而低等安全水平的乡村（30.27%）主要分布在县域北部与东部丘陵山地的旱作农业区。（2）临洮县乡村国土空间安全空间分布有较强的空间自相关性,局部空间分布以高-高（18.52%）、低-高（0.62%）、低-低（9.26%）这3种类型为主,且集聚分布特征明显。（3）地形地势、人口规模、政府投入及区位联系对临洮县的乡村国土空间安全水平具有显著影响,且对不同乡镇其影响程度有显著差异。