荆条根系的固土功能随土壤含水率的变化

【目的】分析原状根土复合体和素土的黏聚力和内摩擦角随土壤含水率的变化规律,探索植物根系破坏方式与土壤含水率的关系,为动态分析降雨过程中边坡稳定性提供理论基础。【方法】选择北方常见灌木种荆条,在降雨后的不同时期,在预先挖好的土壤剖面取得原状根土复合体和素土样本,测定其抗剪强度指标:黏聚力c和内摩擦角φ,并辅以重塑的根土复合体和素土样本作为对比。【结果】1)荆条单根拔出强度随土壤含水率增高呈单峰曲线变化,土壤体积含水率约18%时达到最大值。2)植物根系可以显著提高土壤的抗剪强度,其中原状和重塑根土复合体黏聚力分别比原状和重塑素土高出约15.8 kPa和7.5 kPa,内摩擦角最大高出约3.1°和1.1°。3)根土复合体的黏聚力和内摩擦角与土壤体积含水率大体呈负相关。随着土壤含水率从约13%增高到约40%,原状和重塑的根土复合体样品中的土壤黏聚力的最大增加值分别降至5.9 kPa和2.6 kPa。原状根土复合体内摩擦角最大增加值降至0.1°,重塑土复合体则升至1.8°。【结论】根系可以同时提高土壤的黏聚力和内摩擦角,根系对土壤的加固效果随土壤含水率的升高而大幅度降低。因此建议在降雨较多的地区或季节,植物根系固土护坡能力应该更保守地进行评估。本研究可为土壤含水率在内的根系固土动态模型的建立提供理论依据。

农业文化遗产生态系统服务的复合增益——以浙江瑞安滨海塘河台田系统为例

农业文化遗产是农村与其所处环境长期协同进化和动态适应下所形成的独特的土地利用系统和农业景观,具备丰富的景观要素。景观要素的耦合会对景观整体的生态系统服务供应产生影响。研究构建了多景观要素的“生态系统服务复合增益”理论框架,并以浙江瑞安滨海塘河台田系统为例,将其景观要素划分为农田生态系统和水域生态系统,并分别评估其景观要素生态系统服务价值、景观整体生态系统服务价值和生态系统服务复合增益价值。研究结果显示:(1)2019年浙江瑞安滨海塘河台田系统生态系统服务总价值为187.72亿元,文化服务价值最高,占总价值的91.8%;(2)农田的生态系统服务价值为6.03亿元,占总价值的3.2%,水域的生态系统服务价值为8.15亿元,占总价值的4.3%;(3)生态系统服务复合增益价值为173.54亿元,占总价值的92.5%。研究表明,农田和水域两种景观要素的耦合能提高浙江瑞安滨海塘河台田系统中食物供应、气体调节、盐碱地改良、休息游憩四种生态系统服务价值,致使其产生生态系统服务复合增益。

近16年三峡库区径流输沙变化分析

河流水沙情势影响河流生态系统的稳定,改变河流形态,被广泛用于解释河流的时空变化规律。三峡库区是我国最重要的生态区域之一,三峡水库作为中国最大的水库,其运行极大改变了库区内长江干流原有的水沙情势。研究近年库区内的长江干流的水沙变化可为水库的调度运行及库区的泥沙问题提供一定的参考。基于三峡库区干流入库站朱沱站、位于嘉陵江与长江干流的交汇处下游的寸滩站、三峡水库干流出库站宜昌站在2002—2017年的实测水沙资料,采用Mann-Kendall检验法、双累积曲线等方法,对水沙统计特征值、水沙序列趋势与突变、水沙关系进行分析,以期了解近年三峡库区长江干流的水沙变化。结果表明:1) 3站的径流量与输沙量的年内变化趋势一致,均集中在5-10月(汛期),宜昌站作为位于水库下游的观测站,径流量向非汛期(11-翌年4月)分散,而输沙量向汛期集中;3站年径流量变差系数为0.101~0.111,年输沙量变差系数为0.510~1.172;2) 3站的年径流量呈不显著的上升变化(P> 0.05),年输沙量则呈显著降低趋势(P <0.01),径流、输沙量序列的突变时间分别为2005年和2013年,与上游水电站运行、特殊水文年及水库的调度时间相对应;3) 3站在不同时间序列内的水沙关系存在较大的差异,与人类活动和河流时空环境变化存在一定关系。人类活动中的水库、水电工程的建设是输沙量降低的主要因素,同时水土流失治理也有效降低了输沙量。

酸雨湿润下重庆黄壤团聚体稳定性动态变化

土壤团聚体稳定性是评价土壤质量与影响土壤侵蚀过程的重要因子,为研究酸雨湿润对重庆黄壤团聚体的影响,用pH为1、3和5的模拟酸雨湿润初始粒级>5~7 mm、>3~5 mm、>2~3 mm和≥1~2 mm的团聚体(pH=1,处理TpH1;pH=3,处理TpH3;pH=5,处理TpH5)。之后每5 d用Le Bissonnais法中快速湿润(FW)、预湿润后震荡(WS)与慢速湿润(SW)的方法测定团聚体平均质量直径(MWD),并将经去离子水干湿交替处理的各粒级团聚体MWD作为本底值。结果表明:1)消散作用是黄壤团聚体破碎的主要机制。2)经过TpH1、TpH3和TpH5处理后,相较于本底值,MWDFW的平均变化率分别为1.99、1.30和1.43;MWDWS的平均变化率分别为1.03、1.22和1.19;MWDSW的平均变化率分别为1.48、0.78和0.88。3)处理TpH1、TpH3和TpH5的MWD平均变化率分别为1.50、1.10和1.16。处理TpH1的MWD变化幅度远高于TpH3和TpH5,处理TpH3和TpH5的相同初始粒级团聚体MWD基本无显著差异。4)酸雨湿润会促进<0.1 mm的团聚体凝聚。TpH3和TpH5处理下>5~7 mm、>3~5 mm、>2~3 mm团聚体中>2 mm的水稳性团聚体平均变化率分别为0.87、0.98和0.23,>2~3 mm团聚体中>2 mm水稳性团聚体大幅减少。总体来看,土壤团聚体被酸雨湿润后稳定性增大,但这是以土壤酸化为代价的。

农业文化遗产助力乡村振兴:运行机制与实施路径

当前,如何帮助乡村从“衰落”走向振兴是世界各国普遍面对的难题。农业文化遗产传承至今的品种资源、农业技术、知识体系和系统结构功能目前仍可发挥重要作用,如何利用古老的农业文化遗产助力乡村振兴战略的实施具有重要的理论意义与实践意义。本文基于农业文化遗产资源禀赋,分析农业文化遗产助力乡村振兴的物质基础,探讨其运行机制和实施路径。研究表明,农业文化遗产系统蕴含乡村振兴所需的生物资源、技术资源、生态资源和文化资源。遗产地可以利用农业文化遗产得天独厚的资源禀赋,提升农产品价值,发展乡村旅游,传承传统文化,最终实现遗产地的乡村振兴,从而形成了产品增值驱动、乡村旅游驱动和农耕文化驱动等助力乡村振兴的运行机制。构建了农业文化遗产助力乡村振兴的实施路径,包括推进三产融合发展、积累优秀人力资本、促进农耕文化繁荣、保护优良生态环境和加强基层党组织建设5个方面。因此,提出加强农业文化遗产价值评估研究、建立遗产地生态补偿机制和实施农业文化遗产乡村振兴系列工程等政策性建议。

基于生态系统服务权衡的生态系统管理策略研究进展

生态系统服务是连接社会系统与生态系统间的桥梁,根据生态系统服务间此消彼长的权衡关系制定生态系统管理策略是进行生态系统可持续管理的重要前提。本文旨在对基于生态系统服务权衡的生态系统管理策略进行全面总结,并针对现有管理策略的不足提出潜在解决方案。按照需求—需求权衡、供给—需求权衡和供给—供给权衡分类体系,系统梳理了国内外基于生态系统服务权衡的生态系统管理策略,并在现有管理策略的基础上创新地提出了耦合三种权衡的生态系统管理框架。结果显示:需求—需求权衡管理策略的实质是生态系统服务优先级排序,供给—需求权衡主要通过调控供需权衡驱动力以改变生态系统服务供给量与需求量,供给—供给权衡主要依据权衡特征进行分区管理,或者调控权衡驱动力提高ES供给量并缓解权衡强度。研究表明:(1)生态系统管理的目标是缓解供给—需求权衡强度,同时达到“效率性”与“公平性”两个管理要求,即缓解供给—需求权衡强度的同时缓解供给—供给权衡与需求—需求权衡。现如今管理策略大多孤立地缓解某一种生态系统服务权衡,缺少耦合三种生态系统服务权衡的生态系统管理框架。(2)优先缓解主客观重要性较高生态系统服务的供给—需求权衡强度可同步缓解需求—需求权衡,综合调控供需权衡驱动力与供给权衡驱动力可同时缓解供给—需求权衡强度与供给—供给权衡,从而最终实现三种权衡的耦合。