基于山水林田湖草塬生态保护修复的实践与探索--以平凉市为例

山水林田湖草塬是生态保护修复体系下基于区域生态格局的延伸和拓展。基于平凉市地形地貌,将黄土塬面治理与保护纳入系统,构建平凉市山水林田湖草塬生态保护修复治理体系。在总结梳理当前平凉市山水林田湖草塬治理面临的生态问题的基础上,围绕评价指标体系建设,以生态安全为出发点,从生态空间尺度提出了“一山两河”总体布局、生态保护修复功能分区和保护策略,并进一步根据市级规划划分为“七区多点”的工程区,围绕生态保护和修复、塬面保护、水土流失治理、矿山整治、生态清洁小流域建设、水源涵养及林草修复、乡村振兴及产业提升等方面确定各县(市、区)的主要修复措施。在此基础上,基于“人地”耦合关系理论,从自然保护地、农业结构、河流水系、生态系统服务体系4个尺度提出优化自然保护地体系、升级转型农业结构、改善乡村人居环境、加强河流水系治理、建设多元化生态补偿机制、实现区域生态空间稳定和人与自然高质量发展等建议,为实现区域生态空间稳定和人与自然高质量发展提供长效机制。

陇东塬区思壮赤菇推广实践总结——以甘肃省灵台县柳家铺村为例

为了丰富村集体产业,助农增收,巩固脱贫攻坚成果,平凉市水土保持科学研究所在陇东黄土高原南部塬区引种栽培了思壮赤菇。思壮赤菇种植方式简单但效益高。虽然引种试验取得了成功,收到了较好的成效,但却很难形成产业。为此,通过分析实际种植生产过程中的问题,并走访调研,认真反思,总结了推广受阻的原因,以期能为相关扶贫产业推广提供借鉴。

半干旱黄土丘陵区不同立地柠条光合特性研究

以半干旱黄土丘陵区典型流域内不同坡面上广泛分布的人工柠条林为研究对象,利用CIRAS-I型光合仪测定其光合指标和环境因子的日变化进程,并采用通径分析法分析各环境因子对柠条净光合速率的直接和间接影响。结果表明,1)9:00-18:00,光合有效辐射、空气温度及空气湿度的日变化呈先增大后减小,空气CO_(2)浓度在小范围内呈减小态势,各因子之间存在关联性,坡向对环境因子的影响程度大于坡位。2)受环境因子的影响,柠条光合生理特征值在南坡变化活跃,东坡相对稳定,具体在不同坡向间表现为净光合速率、蒸腾速率、胞间CO_(2)浓度东坡大于南坡,叶片温度、水分利用效率、气孔限制值南坡大于东坡;在不同坡位间表现为净光合速率均值在南坡,下坡>中坡>上坡;在东坡,上坡>下坡>中坡。3)南坡净光合速率的决策因子为空气温度,限制因子为光合有效辐射,环境变化能解释53.4%净光合速率的变化;东坡净光合速率的决策因子为光合有效辐射和空气湿度,限制因子为空气温度,环境变化能解释34.4%净光合速率的变化。在半干旱地区,水分和光照是柠条林维持生长必不可少的条件,前人对该区已有的研究表明柠条的生长状况与浅层土壤水分条件一致,东坡优于南坡,下坡优于中、上坡,而且柠条栽植初期较幼依赖光照,中后期较依赖水分。结合本研究结果,认为该区柠条林建植应优先选择在东坡和南坡下坡位,这样才能持续健康生长。

抗疏力生态护坡施工技术在黄土高原塬面保护工程中的应用

利用新材料抗疏力水剂ONSOLID444(C444)和粉剂SOLIDRY(SD)作为土壤固化剂,首次在黄土高原塬面保护平凉市三里塬工程护坡治理中应用。分析抗疏力生态护坡施工技术的工艺原理,并从施工准备、边坡清理、测量放线、材料搅拌、客土喷播、无纺布覆盖、养护管理等几个方面总结了抗疏力生态护坡施工技术要点,并通过对抗疏力生态护坡、拱型骨架护坡和六角形空心砖护坡3种类型护坡实施效果进行对比分析,证明该项技术具有“投资低、工期短、见效快、抗侵蚀、可持续、外观美”等优势,适宜黄土高原地区护坡工程。

不同退化程度人工梭梭林对土壤理化性质与生物学特性的影响

根据植被数据将民勤荒漠绿洲过渡带12个退化人工梭梭林样点采用聚类分析的方法划分为4个退化程度,研究了不同退化程度人工梭梭林对土壤理化性质与生物学特性的影响,结果表明,1)人工梭梭林退化对土壤容重、全盐含量与阳离子代换量影响不显著,对有机质与p H影响显著;随着土层深度增加以及退化程度加剧,有机质含量降低,p H值变化复杂。2)三类微生物数量与微生物总数总体随着土层深度增加而降低,0~5 cm土层中细菌数量占极大优势,其他土层上细菌数量与放线菌数量相当,各土层中真菌数量极少。随着退化程度的加剧,真菌数量无明显变化;0~5 cm与5~10 cm土层的细菌数量、放线菌数量与微生物总数均显著减少,10~20 cm土层无显著变化;0~5 cm土层细菌和放线菌比例变化复杂,而其他土层无显著变化。3)4种酶的活性总体上随土层加深而降低,0~5 cm土层酶活性随退化程度加剧而降低,而5~10 cm与10~20 cm土层无显著变化。人工梭梭林退化对土壤过氧化氢酶、脲酶与蛋白酶活性的影响大于对蔗糖酶活性的影响,过氧化氢酶、脲酶与蛋白酶的敏感性强于蔗糖酶。4)土壤理化性质、微生物数量以及酶活性间相关性总体较强,但理化性质间相关性较弱,容重、放线菌数量同其他指标相关性较弱。退化人工梭梭林的土壤肥力、生物学性质等已经发生衰减,其恢复需要土壤的综合改良。

民勤绿洲边缘积沙带植物群落健康分析

甘肃河西走廊经过60多年的防沙治沙,在绿洲边缘形成了一条积沙带。其中,民勤绿洲边缘积沙带相对最典型、最完整。积沙带上的植被不仅是积沙带的形成因素,更是维持积沙带稳定的重要因素。从一定意义上说,积沙带上植被的健康状况,决定着积沙带的稳定性。为了分析积沙带上的植被状况,在民勤绿洲边缘积沙带上等间距设定了11条样线,通过60多个样方的植被调查,对民勤绿洲边缘积沙带上植物群落进行了健康序列分析。结果表明:民勤绿洲边缘积沙带上的植被普遍是不健康的,民勤绿洲边缘人工固沙林积沙带上的植被健康状况相对好于天然灌丛积沙带上的植被健康状况,乔灌混交林积沙带上的植被健康状况最差。民勤绿洲下游积沙带上的优势种植物柽柳严重枯死,健康状况最差,积沙带潜在风蚀活化的危险。农田弃耕后,沙区农田边缘防护林及其积沙带的保护是一个新的值得考虑的问题。

民勤绿洲自然稀疏人工梭梭林土壤水分动态

为探明自然稀疏林带不同密度对土壤水分动态的影响,建立了土壤水分与林分密度之间数量关系的数学模型。以民勤绿洲—荒漠过渡带自然稀疏的人工梭梭林为研究对象,通过长期土壤水分定位观测,对不同自然稀疏密度梭梭林土壤水分时空动态及密度与土壤水分之间的关系进行了研究。结果表明:(1)不同密度人工梭梭固沙林土壤水分随时间的变化可分为4个阶段:3月初—5月中旬,是土壤水分回升期;5月下旬—9月下旬,土壤水分在丰水年(2015年)为动态平衡期,在枯水年(2016年)为消耗期;10月、11月为水分消退期,12月—翌年2月份,是土壤水分低稳期;(2)雨养条件下,梭梭对土壤水分的消耗主要发生在40cm以下层,且密度越大消耗越大,变异系数也越大;浅层(0—40cm)土壤水分变化剧烈,但与林带密度之间的规律不明显;(3)林带土壤剖面平均水分含量无论在全年还是在生长季或非生长季,均随密度的增大而减小;(4)不同退化程度人工梭梭林土壤水分含量与密度之间呈负相关,模型表达式为:Y=394.67 D2-68.769 D+6.526(0≤D≤0.165),R2=0.934。不同密度人工梭梭林土壤水分随季节的动态变化趋势基本一致,但是受极端降雨事件的影响,在不同年份生长季土壤水分的变化不一致;密度与土壤水分含量之间的的关系可以用二次函数模型来反映。

不同退化程度柽柳灌丛的土壤理化和生物学特性

为揭示柽柳灌丛在退化过程中土壤特性的变化,采用时间代替空间的生态学研究方法,测定和分析了民勤湖区绿洲-荒漠过渡带不同退化程度灌丛沙堆土壤的理化性质、酶活性和微生物数量等15个指标值的变化特征及相关性。研究结果表明:1)随着退化程度加剧,容重增大,有机质和阳离子代换量呈先增大后减小,土壤含水率、全盐含量和电导率减小,pH值保持平稳;随土层深度的加深,容重增大,土壤含水率、有机质、阳离子代换量减小,全盐含量和电导率5～10cm土层较大。2)微生物数量与酶活性随退化程度的加剧呈减少或降低趋势,随深度的加深而减少或降低,而且除个别土层外,整体都呈显著性变化。3)除土壤含水率和pH值与其余指标间的相关性不显著外,土壤理化性质间均呈显著性相关,土壤生物学特征之间也呈显著性相关,土壤理化性质和土壤生物学特性间的相关性除个别指标间相关性不显著外,其余均显著相关。研究区的柽柳在退化灌丛沙堆的土壤理化性质和生物学特征基本都出现衰退现象,建议在构建综合评价体系和选择恢复保育措施时要将植被与土壤综合考虑。

3种不同机械沙障设置后期对沙丘植被和土壤粒度与水分的影响

选择设置了12年的塑料网格沙障、麦草沙障和黏土沙障进行长期定位观测,以流动沙丘作为对照,对机械沙障内的植被、土壤机械组成及土壤水分特征进行研究,结果表明:机械沙障内的植被盖度显著增加,多样性指数麦草沙障和黏土沙障显著增加、塑料网格沙障减小,群落结构由耐旱植物向短命植物演替;不同的机械沙障均能增加表层土壤中的黏粒含量,但塑料网格沙障与黏土沙障内土壤的黏粒含量增加显著,麦草沙障增加不显著;不同机械沙障的建立均使得土壤的含水量下降,塑料网格沙障、麦草沙障和黏土沙障内的土壤含水量比流动沙丘分别降低了41.29%、5.05%、31.78%,沙障内土壤水分的季节性变化更加稳定;受机械沙障的影响,降水的入渗深度及入渗速率均减小,使得土壤水分的再分配过程产生明显的滞后性。机械沙障设置后期虽然引起土壤水分含量减少,但它带来的防风固沙效益不容忽视。综合考虑其成本、效益及时效性等因素,认为在沙区应该推广塑料网格沙障。

基于MaxEnt下梭梭潜在地理分布对水热条件的响应

以梭梭(Haloxylon ammodendron)为研究对象,通过收集整理梭梭已知地理分布坐标和20个高分辨率环境因子图层,基于MaxEnt模型和GIS技术探讨了水热条件对梭梭潜在地理分布的影响、主要影响因子及其阈值。研究结果表明,1)梭梭在我国的潜在地理分布范围为新疆大部分地区、内蒙古西南、甘肃中部以北、宁夏西北部、青海海西蒙古族藏族自治州中间地带以及西藏西南部。其中最佳适生区为准噶尔盆地大部分地区、博罗科努山西南、哈尔他乌山东南,吐鲁番和库尔勒有零星分布,阿拉善左旗、鄂尔多斯、呼和浩特和乌兰察布的东南部,武威东北部、张掖大部分地区,格尔木以东以及乌兰县和都兰县西北零星分布。以上面积合计为2.95×105 km^2。2)年降水量(贡献率27.5%)、最湿季节降水量(贡献率20.3%)、年均气温(贡献率14.2%)和最干季节平均温度(贡献率10.1%)是影响梭梭在我国潜在地理分布的主要影响因子。3)各主要影响因子的阈值分别为年降水量15.0-114.5mm;最湿季节降水量8.0-59.5mm;年均气温-12.7-29.2℃;最干季节平均温度-33.3-35.9℃。上述研究结果可应用于梭梭适生区的种植区和保护区区划并为管理者决策提供参考。

不同生境下沙冬青人工种群特征研究

对3种不同环境条件下沙冬青人工种植试验和种群特征进行了研究,结果表明:不同生境下生长状况相比,荒山条件下沙冬青生长状况最好,固定沙丘其次,流动沙丘最差;出苗率和存活率荒山条件下的出苗率最高,固定沙丘出苗率其次,流动沙丘出苗率最差;不同生境的沙冬青种群在不同的坡位其分布格局不同,在整个荒山地区及固定沙丘地区的中部,沙冬青种群呈均匀分布,而在固定沙丘地区的上部和下部以及整个流动沙丘地区呈集群分布;荒山与固定沙丘在高度上与流动沙丘相比存在极显著差异。

陇东黄土高原南缘塬区思壮赤菇栽培技术研究

本文以陇东黄土高原南缘灵台县什字塬引种栽植的思壮赤菇作为研究对象,从土地整治、基料建堆发酵、菌床配置、覆草、遮阴、病虫害等方面展开研究,总结了思壮赤菇在陇东黄土高原南缘塬区适宜的露天栽培技术,为后期推广提供技术支持。

不同土壤类型对黄花矶松野生苗生长的影响

选取丘间地、物理结皮、生物结皮、半固定沙丘、流动沙丘5种不同土壤结皮发育阶段作为黄花矶松的试验样地,研究不同土壤类型对黄花矶松野生苗生长发育的影响。研究发现:不同土壤类型对黄花矶松的生长有显著影响,主要反映在单株地上株高、根长、根茎等方面。从整体上分析,生物结皮长势最好、株高、根茎、冠幅及生物量均达到了最大值,流动沙丘长势最差,各项指标显著低于其他样地。

新时代河西走廊地区水土流失防治模式探讨

为加快防治水土流失步伐,保护水土资源,维护区域生态安全,2020年甘肃省水利厅立项对河西走廊地区现有的水土保持措施进行了全面调查和系统梳理,在水土流失和水土保持现状,以及已取得的水土流失防治效益的基础上,提出了新时代“一体系,两产业”的水土流失综合防治模式,旨在为河西走廊地区水土流失综合防治及经济可持续发展提供理论与技术支撑。

欧李林龄对不同坡面土壤水分特征的影响

[目的]研究不同林龄欧李在生长季(4—9月)对坡面土壤水分动态及时间稳定性的影响,为欧李在黄土高原丘陵沟壑区小流域综合治理中的合理配置提供科学依据。[方法]基于对欧李不同坡度标准径流小区土壤水分长期定位观测,利用Origin Pro软件对土壤水分进行计算分析。[结果]①欧李栽植后,土壤储水量有所下降,但不明显,有逐渐恢复的态势,不同坡度土壤储水量差异不明显。②在生长季,5°和10°小区0—40 cm和100 cm以下土层土壤含水量较低,表现为弱变异,40—100 cm土层土壤储水量较高,表现为中等变异;15°小区0—100 cm土层土壤水分年际之间相差较大,120 cm以下土层的土壤含水量较高,均处于中等变异区间。③随着欧李林龄增加,不同坡度坡面土壤水分的时间稳定性逐步增强,其中15°小区最明显。[结论]结合欧李在坡面的生长状况,研究认为“欧李+水平阶”的坡面治理模式在黄土高原沟壑区10°以下坡面上配置有一定优势。

欧李在陇东黄土高原地区引种栽植的生物学特征研究

通过在平凉市不同立地条件下引进栽植欧李苗,发现欧李耐旱、耐寒,能够适应陇东平凉地区的极端气候和贫瘠的土壤条件,枝条和叶子生长快速,无论是在台地还是在坡地栽植,其生物量都极为丰富,平均干生物量581.81 g/株;欧李根系丰富且纵横交错,将土壤牢牢环抱住,具有很好的保水固土作用,在土质较松软的台地垂直根系数量多且分布密集紧凑,在坡地及类似的稍硬土质上根系斜向生长,根幅较大,粗壮根较多且根系集中分布在相对较浅的土层内。

杂交构树根系特征及对土壤物理性状的影响

杂交构树耐旱,成活率高,根系发达,在土质边坡防护方面具有潜在的开发利用价值。研究观察平凉地区引种栽植的3年生杂交构树根系形态特征和根系力学特性,并分析其对土壤物理性状的影响,用干筛法测定土壤团聚体颗粒组成。结果表明:3年生杂交构树水平根幅较大,根系以侧根和毛细根为主,呈放射状生长,具有极大的固土能力,单株固土量为3.14 m^(3);杂交构树不同直径的根段与其抗拉力和抗拉强度之间存在明显的变化规律,即抗拉力随根径的增大而增大,抗拉强度随根径的增大而减小;土壤物理性状指标测定结果显示,杂交构树林地土壤非毛管孔隙度、毛管孔隙度、总孔隙度和土壤通气度分别比裸地高1.46%、8.9%、10.35%和15.52%;3年生杂交构树地>0.25 mm大团聚体土粒占土样总重的71.55%;随着生长年限的增加,杂交构树的根系会大幅拓展,固土能力会进一步增强,可有效固结坡面土壤,具有良好的生态前景。

三北工程对环县北部环境特征的影响

基于2017—2023年环县北部三北工程区定位监测数据,本研究分析了该区域气象和风沙环境变化特征。结果表明:1)总辐射和大气温度年均升高18.34 W·m^(-2)和0.52 ℃,大气压、降水量和空气湿度年均降低1.78 KPa、19.73 mm、1.87%;2)研究区风向以西北风为主,近地表日均风速和日最大风速年均降低0.05 m·s^(-1)和0.17 m·s^(-1);3)从风蚀情况看,封禁区乔木林和灌木林林内均表现为堆积状态,输沙量年均减少-106.24 g、-260.628 g。综上所述,2017—2023年环县北部气候总体表现向暖、向干趋势变化,但风力条件正在逐步改善,三北工程的实施对于该区生态环境的改善作用显著。

人工梭梭(Haloxylon ammodendron)林大沙鼠(Rhombomys opimus)鼠洞空间格局

采用点格局分析方法 O-ring统计和Programita软件,对甘肃民勤绿洲荒漠过渡带人工梭梭(Haloxylon ammodendron)林大沙鼠鼠洞空间分布格局及其与梭梭间的相互关系进行了研究。结果表明:(1)废弃鼠洞与全部鼠洞的格局相似,废弃鼠洞与有效鼠洞在0~10m尺度上基本无关联。(2)在小于1m的尺度上鼠洞于梭梭周围聚集或趋于聚集分布,随着尺度的增大,植物园西中有效鼠洞与废弃鼠洞均由聚集分布转为随机分布,而新果园北中两者由聚集分布分别转化为随机分布与均匀分布。(3)鼠洞主要在小于1m的尺度上与梭梭呈正相关,在其他尺度上基本无关联,表明鼠洞在小尺度上对梭梭存在依赖,且鼠洞在植物园西与新果园北中分别对3级与2级梭梭的依赖性最强。鼠洞对梭梭的依赖性主要取决于梭梭体积与数量的综合效应,效应越大,依赖性也越强。

荒漠灌木侧影面积的数字化测定及应用

植株侧影面积是评价其防风固沙效能的重要指标,同时在植被粗糙元密集度计算中,如何得到更准确的侧影面积是急需解决的问题。为了尝试采用数字图像法对3种荒漠灌木进行了测量,重点探讨影响测定结果的因素,比较了数字图像法与其他2种方法的优劣,并初步分析了侧影面积、冠幅与疏透度三者之间的关系。结果表明:与其他2种方法相比,数字图像法操作相对复杂,测定结果稳定性相对较差,但避免了枝叶间的大量孔隙,测得的侧影面积更接近真实值;参照物面积与相机焦距对测定结果影响不显著,而参照物位置、拍摄角度与容差则相反,背景干扰是影响测定结果的一个重要因素;3种荒漠灌木的冠幅与其侧影面积呈显著正相关关系,而植株疏透度与冠幅和侧影面积相关性不显著。