1980-2020年贵州省草地空间分布格局演变及驱动力分析

草地在喀斯特地区石漠化治理和畜牧业发展中发挥重要作用,探明草地空间分布格局演变特征及其驱动力,对维护区域草地生态功能,实现可持续发展具有重要意义。本研究基于土地利用数据集,分析贵州省1980-2020年草地空间转移特征,将景观格局与空间自相关相结合,深入识别草地空间分布格局演化规律及有效管理区域,并利用地理探测器量化草地空间分布格局演变的驱动力。结果表明:1)40年来,贵州省草地面积变化可划分为增长期(1980-2000年)、衰退期(2000-2015年)、恢复期(2015-2020年)3个阶段,草地面积总体上减少了176.88 km^(2)。发生变化区域集中在西部与南部地区,以草地和林地、耕地之间的转移为主,草地总体空间分布格局表现出“西部与南部高,东部与北部低”的特征;2)草地整体景观破碎程度增加,聚合度降低,形状趋于复杂,区县尺度的草地斑块更破碎和分散,但形状更规则;3)草地全局空间自相关程度减弱,局部自相关存在高-高聚集和低-高聚集的空间聚类现象,且集中分布在西部与南部地区;4)草地空间分布格局主要受自然因素的影响,海拔是主导因子,解释力最高,为42.9%。双因子的交互作用可增强对草地空间分布格局的解释力,海拔与牧业产值、年平均气温、人口密度、GDP均存在较强的交互作用,在海拔主导的草地总体分布格局下,区域间社会经济因素的不同和变化显著影响草地空间分布格局的演变,同时地区政策起重要导向作用。

石漠化区薄土层坡地雨水转化及土壤侵蚀影响因素分析

为了探究影响喀斯特坡地雨水转化及土壤侵蚀的影响因素,该研究采用人工模拟降雨方法,降雨强度选取50、75和100 mm/h,降雨次数为相同降雨强度下的连续3次降雨,坡度为5°、15°和25°,坡地包括地下基岩具有裂隙的地下裂隙坡地和地下基岩无裂隙的无地下裂隙坡地,研究了不同降雨强度、降雨次数和坡度下喀斯特坡地地表-地下的径流和土壤侵蚀变化。结果表明:1)两种坡地的地表径流率随降雨强度、降雨次数和坡度的增加而增加;壤中流率随降雨强度和坡度的变化也呈相同的趋势,但随降雨次数增加,两种坡地的壤中流率减少;岩土界面流率和地下裂隙流率随坡度和降雨次数增加而减少,随降雨强度增加先增大后减小。2)在降雨强度(50和75mm/h)、降雨次数(第1场)和坡度(5°和15°)较小时,坡地径流以岩土界面流和地下裂隙流为主,分别占总雨水的24%~39%和28%~51%;随着影响因素增强,两坡地径流转变为以地表径流为主,分别占总雨水的30%~50%和25%~43%。3)降雨强度和坡度是驱动两个坡地地表土壤侵蚀的主要驱动力(P<0.01),但降雨强度、降雨次数和坡度对两坡地地下土壤侵蚀的影响较小(R^(2)<0.3,P>0.05);总体上,无地下裂隙坡地和地下裂隙坡地土壤侵蚀以地表土壤侵蚀为主,分别占总侵蚀量的54%~97%和39%~96%;以岩土界面侵蚀或地下裂隙侵蚀为辅,分别占总侵蚀量的1%~45%和2%~60%。研究结果可为理解识别喀斯特坡地雨水转化和土壤侵蚀驱动因素以及喀斯特石漠化防治提供参考。

模拟降雨条件下林木裸露根系分布方式对坡面土壤侵蚀的影响

为探究喀斯特地区林木根系分布方式对坡面土壤侵蚀的影响,采用人工模拟降雨方法,研究林木根系3类分布方式:根系横坡方向局部裸露(横向)、根系顺坡方向局部裸露(顺向)、根系垂直坡面(垂直)的土壤侵蚀特征。降雨强度为75 mm/h,降雨历时为90 min,坡度为25°。结果表明:(1)降雨过程中,横向和垂直生长根系影响土壤入渗,壤中流和地下径流产流时间表现为顺向>横向>垂直;顺向坡面地表径流初始产流时间比横向和垂直坡面略有提前,但差异不显著(p>0.05);(2)横向、顺向及垂直坡面地表径流总量大小表现为顺向>垂直>横向,壤中流与地下径流产流速率在降雨过程中缓慢增加,降雨停止后急剧减小;(3)林木根系3类分布方式坡面间的地表减沙效益表现为横向>垂直>顺向。综上所述,顺向坡面的汇流作用促使地表产流产沙增加,垂直坡面增加土壤降雨入渗并减少侵蚀,横向坡面对坡面径流泥沙的拦蓄作用最为明显。研究结果对认识喀斯特石漠化坡地土壤侵蚀机理和水土流失防治措施提供了参考。