Temporal and Spatial Evolution of Lakes in the Bashang Plateau for Nearly Recent 30 Years

Lakes are important ecological water sources in the Bashang Plateau. Its expansion or shrinkage directly affects the ecological security of the plateau and its surrounding areas. In this study, Landsat images from 1984 to 2015 were selected to monitor the area of lakes in the Bashang Plateau and to analyze the spatiotemporal evolution and driving forces of lakes in the Bashang Plateau. The results showed that there were 47 lakes in the Bashang Plateau in 2015, with a total area of 37.63 km2, mainly distributed in the central and western regions of the region. From 1984 to 2015, the lakes in Bashang Plateau showed a shrinking trend. At the same time, there are obvious stage differences in lake changes. During 1984-1996, the number of lakes increased by 99 and the total area increased by 124.43 km2. From 1996 to 2015, the number of lakes decreased by 142, and the total area decreased by 183.96 km2. Before 1996, climate change was the dominant factor. However, the shrinkage of lakes after 1996 is the result of climate change and human activities. Among them, the large-scale planting of water consuming crops such as vegetables is the main human activity mode leading to lake shrinkage. This study will help to understand the expansion and contraction factors of the Bashang Plateau lakes in Hebei province and provide a reference for the future protection and management of the lakes.

Effects of grassland degradation on chestnut soil properties in Bashang Plateau, China

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＣｈｅｓｔｎｕｔｓｏｉｌｏｎｔｈｅＢａｓｈａｎｇＰｌａｔｅａｕｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｓｏｉｌｓｉｎｚｏｎａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ.Ｔｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｈｅｓｔｎｕｔｓｏｉｌｒｅｓｕｌｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅｅ?..

承德坝上高原如意河流域地表基质调查与编图探索

地表基质调查与编图是当前自然资源调查监测体系中的全新领域,但如何开展还缺乏统一的行动指南。在总结地球关键带理论和地表基质调查研究现状的基础上,充分借鉴区域地质、工程地质、第四纪地质、水文地质、环境地质等调查与编图表达方式,以承德坝上高原如意河流域为研究区,探索建立了基于地球关键带理论的地表基质调查与图件编制方法。基于野外调查结果,将如意河流域划分为玄武岩、安山岩、凝灰岩、流纹岩、冲洪积砂砾石、残坡积砂砾石、风积沙、湖积淤泥和沼积淤泥等9种地表基质类型,研究了不同类型地表基质的分布特征、调查和监测指标,编制了风积沙厚度空间分布图、地表基质与地表覆盖层耦合关系图和地表基质层图。地表基质厚度空间分布图可展布不同类型地表基质厚度的空间分布特征,地表基质与地表覆盖层耦合关系图可直观刻画地表基质的剖面结构特征和理化性质对地表覆盖生态要素的约束作用,地表基质图能系统地反映地表基质与地表覆盖层的结构、展布、特征和耦合关系。地表基质系列图件是岩-土-水-生等地球关键带多圈层交互作用在地质图上的反映。该研究可为在全国范围开展地表基质调查与编图提供参考。

坝上高原不同植被类型覆盖下土壤水分含量对降雨的动态响应

【目的】土壤水是连接大气降水、地表水、地下水的关键因子,在地表径流、降雨入渗和植被蒸腾等生态水文过程中发挥重要作用。分析坝上高原地区不同雨量降雨事件中各植被类型覆盖下土壤水分含量动态响应过程及差异,将有助于深入探讨该区土壤水分含量的补给效应特性,对优化区域植被结构具有十分重要的理论及现实的意义。【方法】选取河北省张北县草地、柠条灌木林、杨树乔木林为研究对象,通过监测2019年4-10月连续土壤水分含量和降雨数据,分析不同植被类型覆盖下土壤水分含量对大小降雨事件的动态响应过程及差异。【结果】(1)研究区主要降雨事件由小雨和中雨构成,但主要降雨量由大雨提供。小雨和中雨发生次数占比为81.58%,其贡献的降雨量仅占年总降雨量42.66%;大雨发生次数占比仅为18.42%,却提供了年总降雨量的57.34%。(2)4-10月杨树乔木林土壤水分含量均值显著高于草地(P<0.05),而柠条灌木林波动最为强烈。各植被类型覆盖下土壤水分含量均值分别为杨树乔木林(13.99±2.04)%>柠条灌木林(12.63±0.93)%>草地(10.67±2.77)%,土壤水分含量变异系数均值呈柠条灌木林(26.22%)>杨树乔木林(20.51%)>草地(13.89%),均为中等强度变异。(3)草地20~40 cm土层的土壤水分含量显著高于0~20 cm及40~100 cm的4个土层(P<0.05);柠条灌木林在20~40 cm和80~100 cm土层之间、0~20 cm和40~60 cm之间均不存在显著差异,且20~40 cm和80~100 cm土层土壤水分含量均显著高于其他3层(P<0.05);杨树乔木林80~100 cm土层的土壤水分含量显著高于其他4个土层(P<0.05)。(4)在不同雨量降雨作用下,除某些特殊情况外,柠条灌木林对降雨响应的各指标常与其他两种植被类型呈显著差异(P<0.05)。各植被类型覆盖的土壤水分含量开始响应速度均值、补给量均值、补给速率均值为柠条灌木林最大而杨树乔木林最小。小雨、中雨只能使3种植被类型0~20 cm土层做出响应,补给较为有限;而大雨作用下草地响应土层为0~60 cm,乔、灌木均为0~80 cm。3种植被类型覆盖下土壤水分含量响应速度、达峰速度、补给量、补给速率均随着土壤深度增加而变弱,上层土壤对于降雨的响应总是快于且幅度大于下层土壤。【结论】在当前降雨条件下,柠条灌木林对降雨响应最为敏感且响应效应最为强烈,而杨树乔木林响应速度最慢且响应效应最弱。此外,只有在大雨作用下,3种植被类型所覆被的中下层土壤水分含量才会得到明显的响应与补充。本研究结果为该地区未来营造防护林过程中改变重乔木轻灌木的传统观点,合理调整灌木比重,实现生态水文功能的整体提高等提供了一定的科学依据。

坝上地区农田和恢复生境地表甲虫多样性

研究采用陷阱法对河北坝上崇礼县农田、禁牧草地及再造林地3种常见生境中地表甲虫进行了取样调查,分别从鞘翅目分科、步甲分种两个分类水平比较分析了不同生境中的生物多样性状况以评估生境恢复状况及其对生物多样性的影响,并探索在以生物多样性为指标评估生境恢复状况过程中,研究结论是否受分类水平的影响。结果显示,草地和林地具有较为相似鞘翅目和步甲的结构组成,但均显著不同于农田。农田较再造林地和禁牧草地具有更多的鞘翅目科数及步甲物种数,且均显著高于林地;农田中步甲群落的Fisher′sα多样性指数也显著地高于林地,但鞘翅目分科水平上的Fisher′sα多样性指数在各生境中没有差异。结果说明:(1)再造林和草地禁牧的生境修复活动在当前状态下对生物多样性恢复的作用尚不明显,仅是表现出促进了景观尺度上较高的Beta和Gamma多样性,而农田则在维持当地较高的生物多样性中扮演重要角色;(2)在鞘翅目分科和步甲科分种研究数据所反映的不同生境条件下的多样性和组成状况基本相同,因此在需要快速评估生境恢复状况且物种水平鉴定存在困难的时候,可以采用鞘翅目分科的数据替代指示生境恢复的状况并反映生境恢复对生物多样性影响的趋势,从而减少分类的难度并提高工作效率。但是物种水平的多样性状况更能显著反映生境间的差异。

承德市坝上高原典型土壤的系统分类研究

中国土壤分类尚处于发生分类占主体、系统分类快速发展的并用阶段。为了解承德市坝上高原典型土壤在中国土壤系统分类中的归属,本文在该区域栗钙土、灰色森林土、黑土等发生分类土壤类型区,挖取8个具有典型代表性的土壤剖面,进行土壤形成条件调查,并分层取样进行理化性状分析。结果发现:(1)8个土壤剖面具有的诊断表层有:有机表层、暗沃表层、淡薄表层;诊断表下层有:钙积层、雏形层;诊断特性有:半干润土壤水分状况、湿润土壤水分状况、滞水土壤水分状况、潮湿土壤水分状况、冷性土壤温度状况、纤维有机土壤物质、半腐土壤有机物质、潜育特征、氧化还原特征、盐基饱和度。(2)按照《中国土壤系统分类检索(第3版)》,8个土壤剖面归属为3个土纲(雏形土、有机土、新成土)、4个亚纲、5个土类、6个亚类。按照《中国土壤分类系统》,8个土壤剖面归属为5个土纲、6个亚纲、7个土类、8个亚类。(3)8个土壤剖面在发生分类与系统分类中发生分异的分类级别存在明显差异,两种分类体系的不同分类级别之间关系较为复杂,并不呈简单的、一对一的对应关系。

坝上高原杨树人工林的枯落物及土壤水源涵养功能退化

为探究坝上高原不同退化程度杨树人工林对枯落物及土壤水源涵养功能退化的影响,于2016年7—9月在张北县进行样地调查,对不同退化程度杨树人工林地枯落物及土壤水源涵养功能进行定量分析。结果表明:(1)林下枯落物储量表现为轻度退化(24.68t/hm^2)>中度退化(13.43t/hm^2)>重度退化(3.66t/hm^2),枯落物有效拦蓄量表现为轻度退化(29.28t/hm^2)>中度退化(23.18t/hm^2)>重度退化(3.30t/hm^2),最大持水量为轻度退化(34.90t/hm^2)>中度退化(24.13t/hm^2)>重度退化(3.86t/hm^2),最大持水率表现为轻度退化(228.80%)>中度退化(228.70%)>重度退化(119.94%),枯落物持水量、持水速率与浸水时间分别符合对数函数与指数函数;(2)不同退化程度土壤容重范围为1.65～1.80g/cm^3,毛管孔隙度为27.42%～33.64%,总孔隙度为29.97%～38.57%;(3)林地土壤入渗速率与入渗时间呈幂函数关系,稳渗速率表现为中度退化(3.32mm/min)>轻度退化(2.58mm/min)>重度退化(2.44mm/min)。坝上高原退化杨树人工林的枯落物及土壤的水源涵养能力处在较低水平,随退化程度增大而显著下降。因此,在森林经营中应注意合理的树种选择,对退化较严重的林地通过补植其他树种或促进更新进行修复。研究结果可为当地杨树人工林退化评价及相关恢复重建提供一定的理论依据及参考。

冀西北坝上地区灯下蛾类群落结构特征

对冀西北坝上地区蛾类进行了逐日灯诱监测,以微软系统的Excel列表、作图,进行蛾类群落的种-多度曲线作图及群落多样性(H')、均匀度(J')、物种丰富度(S)和个体数(N)的时间和空间分布的处理,并做了多样性分析。结果表明:该区蛾类已知16科173属247种,夜蛾科是该区蛾类的优势类群,旋幽夜蛾、网锥蛾野螟(草地螟)和小菜蛾为当地优势种。从5月到9月蛾类多样性指数、物种丰富度和个体数基本呈上升趋势,多样性指数与均匀度(r=0.9477)、物种数(r=0.7785)、个体数(r=0.9704)相一致。不同月份间的蛾类相似程度差异较大,种-多度关系符合对数正态分布模型,研究认为坝上地区蛾类赖以生存的生态环境稳定,生态环境条件保持较好。

北方高寒半干旱农牧交错带畜牧业地位问题研究——以河北坝上高原为例

以河北坝上高原为例 ,对高寒半干旱农牧交错带的畜牧业地位问题进行了研究。结果表明 :该区现行农牧产值统计结果不能反映牧业的生产效益 ,采用有效产值计算方法更能反映农牧生产的真实效果 ;该区有效畜牧产值在 1997～ 1999年仅占农林牧渔产值的 2 8.8% ,比统计结果降低了 17.9个百分点 ,而同期有效农业产值为6 1.8% ,且农业的发展速度更快 ,畜牧业并不是该区的主导产业 ;由于牧业低效 ,区域实行大力退耕还草、恢复牧业为主的发展策略并不可取 ;该区农牧比例应依资源环境与社会经济状况而定 。

坝上高原生态用地时空格局演变与生态系统服务价值分析

为了给当地的生态用地保护和区域间生态补偿提供科学依据,该研究在坝上高原地区1990、1995、2000、2005、2010和2015年6期土地利用解译数据的基础上,通过GIS等工具分析了研究区域1990-2015年间生态用地格局演变的基本特征,并对生态用地的生态系统服务价值进行了计算。主要结论如下:1990-2015年期间,研究区域生态用地数量呈减少趋势,其中林地和其他生态用地数量在增加,草地和湿地数量在减少。生态用地活跃程度在2000-2015年比1990-2000年期间更高。林地的空间稳定性最好,然后为草地和湿地,其他生态用地稳定性最差。生态用地生态系统服务价值由46.01亿元上升到428.26亿元,增加了8.31倍,林地和湿地提供的生态系统服务价值最大,其次为草地,其他生态用地最小,应当继续加强生态防护林建设,采取生物恢复技术,人工补水,科学禁牧、休牧、轮牧,调整产业结构等措施恢复和增加林地、湿地和草地的生态系统服务功能。

河北坝上农牧交错区不同下垫面土壤风蚀特征研究

针对河北坝上农牧交错区不同下垫面土壤,采用“陷阱捕捉”与埋设风蚀盘的方法进行了风蚀特征的野外监测。监测表明坝上不同下垫面类型的风蚀量存在显著差异。以耕翻地为对照,在滩地上莜麦留茬地的风蚀量减少了9.1%,而玉米留茬地、免耕菜地的风蚀量则比对照分别增加了123.71%和229.07%。在梁地上莜麦留茬地、草地、林地的风蚀量分别比对照减少14.76%、68.67%和82.23%。在滩地与梁地两种地貌上,莜麦留茬地与耕翻地的风蚀量差异都不显著。地表的粗糙度和植被盖度是影响土壤风蚀量的重要因素。

冀西北高原还林地林带间水分动态与资源适度利用研究

针对冀西北坝上还林地间作的4种模式,对林带间水分进行监测研究。结果表明:4龄榆树与林带间荒草地耗水量差异不显著;林带间作大豆、苜蓿、小南瓜使得远林带点耗水量分别高于林带间荒草地5.2、11.6、20.0 mm,近林带点差异不显著;间种作物未影响幼林的生长,且能获得较好的经济产值;还林地间作小南瓜,不仅可通过瓜蔓郁蔽效应改善林带土壤水分,而且可获得当地主栽作物1.85倍的经济产值,是一生态-经济效益兼顾的幼林地资源适度利用范式。

河北坝上高原错季无公害蔬菜生产的环境标准与技术

着重论述了河北坝上高原错季无公害蔬菜生产的环境标准与技术问题。针对人们对农产品安全质量与环境标准的要求,简要介绍了无公害蔬菜生产绿色食品、有机食品的基本概念;明确了河北省坝上地区无公害蔬菜生产的地理区位优势:气候冷凉,光照充足,雨热同季,昼夜温差大等,并指出该区存在的干旱多风少雨等主要问题;进而提出坝上错季无公害蔬菜生产的环境标准与技术:限量施用纯氮≤225kg·hm-2和有机肥≤75000kg·hm-2等措施。这些对我国入世后加强农产品安全质量与环境质量管理,推行无公害绿色食品生产体系与技术指标,确保农业可持续发展均具有重要指导意义。

承德坝上高原东部月亮湖湖面萎缩原因及应对建议

承德坝上高原位于我国北方生态脆弱区,近年来正面临着自然湖泊面积萎缩和局部地下水位下降等问题。为查明坝上高原东部月亮湖萎缩原因,更好服务生态环境支撑区建设,笔者在野外调查和资料收集分析基础上,对坝上高原地区的生态环境变化和月亮湖萎缩原因进行了详细研究,初步认为:(1)1975—1993年为月亮湖水面面积较快增长期,1993年湖面面积最大,为0.43 km^2;1993—2013年为缓慢萎缩期,2013年之后为较快萎缩期;(2)年际尺度上月亮湖区降水量和蒸发量都呈增加趋势,但因温度升高和下垫面条件改变引起的蒸发量增加趋势更明显;(3)人类活动对湖泊面积影响作用也不容忽视,人工林面积增加、旅游开发后的道路硬化、地下水开采和牲畜饮水增多可能也是湖泊快速萎缩的重要原因。建议坝上高原地区未来发展节水型生态旅游,同时实施湖区及周边地区地下水禁限采,强化水源涵养保护。

坝上地区退耕还林地土壤水文生态特征

为明确退耕林地不同植被类型土壤层的水文生态效应及其水源涵养功能,通过野外取样与室内测试的方法,以封育草地为对照,定量研究坝上地区典型区域张北县沙棘林、柠条林和榆树林等退耕林地的土壤颗粒粒径分布、水分物理性质和入渗性能等水文生态特征。结果表明:不同植被类型同一土层间土壤密度、孔隙度与持水性能差异显著,同一植被类型内不同土层间各指标差异不明显;与草地相比,林地能较好地改善土壤结构,土壤水文生态效应好于草地;4种植被类型的土壤颗粒粒径分布主要集中在1～0.05 mm范围内,约占64.08%～71.13%;林地土壤密度小于草地,榆树林、沙棘林和柠条林的土壤密度分别比草地的减小25.26%、24.98%、16.49%;土壤孔隙度以及土壤饱和持水量、有效持水量表现为沙棘林>榆树林>柠条林>草地;入渗速率与入渗时间遵从f=at-b的幂函数关系,柠条林、沙棘林和榆树林的稳渗速率分别为草地的4.96、3.18和2.88倍。研究结果可为坝上地区退耕林地生态效应的评价提供理论依据。

坝上高原安固里淖全新世沉积地球化学特征与环境变化

湖泊沉积物是记录过去气候变迁的自然档案 ,分析湖泊沉积物的地球化学特征可以恢复湖区的古环境。在安固里淖湖心区钻取一沉积剖面 ,并以 1cm为间隔分样 ,测得剖面各段的化学元素组成。根据岩心化学元素组成和元素比值指标的变化 ,结合岩心纹层年代 ,获得湖区全新世以来的环境变化信息 :85 0 7— 745 3aBP气候略干冷 ,但向暖湿方向发展 ;745 3— 461 7aBP以湿润气候为主 ,但是存在相对干旱的时段 ( 5 1 37— 461 7aBP) ;461 7— 5 74aBP以干冷气候为主 ,在 461 7aBP和 2 4 94— 1 92 4aBP期间出现强干冷气候突变事件 ;5 74aBP以来 ,前期气候向湿润方向发展 ,但是在 383aBP以后又转为干旱。

河北坝上地区生态建设与农业生产协调发展研究——以沽源县为例

坝上地区自然环境脆弱性再叠加不合理的资源开发利用等人类活动干扰是导致区域生态环境日趋恶化的根本原因 ,农业生产与生态环境长期处于恶性循环之中。要改变这种状况 ,必须实现区域生态建设与农业生产协调发展。本文以坝上地区沽源县为例 ,指出了生态建设与农业生产协调发展存在的问题 ,论述了生态建设与农业生产协调发展的必要性 ,并提出了战略途径。

冬灌对农牧交错带人工草地越冬期土壤水热状况的影响

通过2005-2007年2个越冬期的田间试验,利用烘干法和时域反射仪测定的土壤总含水量和液态含水量,土壤温度探头测定土壤温度,结合气象资料,分析了处于华北农牧交错带的坝上地区冬灌对越冬期土壤水热动态状况的影响机制,进一步分析了冬灌对土壤水热状况的作用。结果表明,冬灌使土壤入冬时冻结较慢,入春时融化也较慢;冬灌可以缓冲土壤温度的剧烈变化,入冬时使土壤温度降低较慢,入春时使土壤温度的升高也较慢,显著提高表层土壤在入冬和越冬期的温度,有利于牧草的越冬;整个越冬期各处理的土壤总贮水量变化微弱,冬灌的土壤剖面水分优势可以持续到第二年作物返青。

河北坝上地区生态产业建设构想

在大北京生态安全格局中 ,河北坝上地区具有重要的地位。通过分析坝上地区生态环境持续恶化的深层原因 ,发现该区区域功能长期错误地定位为生产功能 ,生态功能长期被忽视。该文认为坝上地区的区域生态功能是最主要的 ,该区应以建立生态社会与实现生态致富为目标 ,构建生态产业体系 ,促进传统产业向生态产业转型。

放牧和刈割对坝上草原羊草根茎与营养枝生长的影响

在河北张家口坝上羊草草原上,选择植被均匀、微地形差异较小的割草地和放牧地作为研究样地,通过对羊草种群的营养枝和根茎两个指标研究表明:割草地与放牧营养枝和根茎呈不显著拮抗关系,放牧地根茎随季节波动性要显著大于割草地。综合分析结果表明,割草地羊草种群的营养枝和根茎生物性状要优于放牧地。