黄土丘陵区典型植被生态系统功能的权衡关系

为探究黄土高原植被恢复形成各群落生态系统功能权衡关系,本研究以植被恢复形成的灌木、自然草地、撂荒草地及乔木群落为对象,采用均方根偏差法(Root mean square deviation,RMSD)研究了生物量生产、土壤含水量、土壤养分含量、物种多样性4种生态系统功能差异及其权衡关系。结果表明:各植被类型间生态系统功能差异显著;各植被类型最高权衡均出现在生物量与其他生态系统功能间,RMSD在0.27~0.53间变化;乔木群落生态系统功能严重失衡,需要降低生物量促进各功能协调发展;灌木群落和自然草地群落生态系统功能中度失衡,是较为适合该区域的植被恢复的类型,两种群落分别需要改善土壤养分含量和土壤含水量;撂荒草地失衡程度最轻但生态系统功能低下,需要提升物种多样性及生物量。研究结果为黄土高原植被恢复调控与可持续发展提供依据。

土地利用方式对豫西丘陵区土壤团聚体稳定性及其化学计量特征的影响

为探究不同土地利用方式对土壤团聚体组成和碳、氮、磷化学计量特征的影响,以豫西丘陵区相同冲积母质土壤为研究对象,对果园、林地、草地和农田等4种土地利用方式的土壤团聚体稳定性、碳含量、氮含量、磷含量及化学计量特征进行了测定分析。结果表明:4种土地利用方式土壤均表现出以0.25~2 mm粒级为优势团聚体分布的特征,以农田土壤最高,质量分数为58.49%~66.11%,土壤团聚体稳定性农田>林地>草地和果园。全碳含量(以质量比表示)随团聚体粒级的下降呈现减少趋势,果园在4个粒级上的全碳含量均显著地高于其他3种土地利用方式,在<2 mm的2个粒级上4种土地利用方式的全碳含量均表现为果园>农田>林地>草地。果园C/N和C/P均显著地高于林地、草地和农田,林地在<2 mm的3个土壤团聚体粒级上的C/N均显著低于草地和农田,但在<2 mm土壤团聚体粒级上的C/P和N/P均显著高于草地。土地利用方式对土壤团聚体稳定性和化学计量特征有显著影响。豫西丘陵区的农田团聚体稳定度最高,果园显示出高的有机输入特征,林地主要受磷限制,草地主要受氮限制。

水足迹视角下黄土丘陵区农业水土资源匹配格局——以山西省和顺县为例

从水足迹视角出发,运用CROPWAT及标准差椭圆模型分析2010—2019年山西省和顺县乡镇域主要农作物生产水足迹和耕地面积的时空变化,运用基尼系数及空间失配指数深入研究2010年、2014年、2019年乡镇域农业水土资源时空匹配格局,并明确调控方向。结果表明,研究期间,和顺县作物生产水足迹、蓝水足迹、绿水足迹和耕地面积总体上均呈下降趋势;绿水足迹对各区域作物生产水足迹的构成贡献最大,占比均超过62.0%;和顺县西部地区作物生产水足迹和耕地的空间聚集性不断增强;和顺县作物生产水足迹、蓝水足迹、绿水足迹与耕地之间的空间失配均逐渐加剧,中部和东部地区农业水土资源分别为中度失配和重度失配,是和顺县未来农业水土资源调控的重点地区;可以将县域10个乡镇分别划分为水源涵养调蓄、水土优化调控与引水节水灌溉3个调控区。总的来说,受社会经济、生产要素投入和气候条件的影响,和顺县农业水土资源匹配协调水平处于失衡状态,但在调控区划分的基础上,有针对性地进行人工调控,仍可实现农业水土资源匹配协调水平的较大提升。

赣南低山丘陵区农业产业结构“非粮化”空间分异及其驱动力探测--以寻乌县为例

为刻画赣南低山丘陵区农业产业结构“非粮化”空间分布差异,严格落实耕地保护和科学管控“非粮化”,本研究以江西省寻乌县为例,采用地理探测器因子检测、交互作用检测等方法揭示赣南低山丘陵区农业产业结构“非粮化”空间分异特征及其成因。结果表明:2020年寻乌县农业产业结构“非粮化”水平为19.42%,以耕地转为林地和园地为主。农业产业结构“非粮化”空间分异与耕地本底条件、自然资源禀赋、经济区位、政策环境4个维度的因子均显著相关,而地形、农田基础设施条件、耕地连片度是农业产业结构“非粮化”空间分异的主导驱动因子。不同农业产业类型“非粮化”的关键驱动因子不同,多数因子对耕地发展林果业和设施农业的驱动方向相反,农业产业结构“非粮化”因子交互作用均为双因子增强或非线性增强。研究表明,赣南低山丘陵区农业产业结构“非粮化”空间分异明显,需要管控农业产业结构“非粮化”总量并客观分类处置,本研究为“非粮化”分类监测和客观处置提供了参考,为低山丘陵区优化农业资源要素配置和农业产业空间布局提出建议。

四川丘陵区水稻机械化生产现状与对策建议

四川丘陵区稻田细碎化、坡多路陡、水平分布落差大、弯曲多、泥脚过深,且配套基础设施差,农机作业难度高,严重制约着水稻机械化的发展。本文从地理条件和种植规模、种植效益和机械作业积极性、种粮主体现状和发展思维局限性、技术推广和社会化服务体系、特色适配农机具装备研发等方面剖析丘陵区水稻机械化生产现状,并提出对策建议,旨在为四川丘陵区水稻全程实现机械化寻找更加高效的发展路径。

宁镇低山丘陵区降雨型滑坡致灾机理与防治措施研究

宁镇低山丘陵区是突发性滑坡灾害的高易发区和重点防治区。本文以江宁开发区盘山公路降雨型堆积层滑坡为例,根据滑坡灾害调绘和详细勘查,掌握了滑坡的孕灾条件、灾害特征和成因机理。利用Geo-Studio和理正岩土软件定量分析了不同工况下滑坡稳定性和拟设支挡结构受力特征。结果表明:滑坡正处在蠕动变形阶段,罕遇强降雨和人为切坡扰动是诱发滑坡的主要因素,滑坡在天然、降雨和地震工况皆处于不稳定状态,并求取滑坡推力设计值和拟设抗滑桩桩身内力及分布。提出了以抗滑桩板墙+拱形锚杆格构+系统截排水为主的综合治理方案,为宁镇地区同类型滑坡灾害防治提供参考。

山地丘陵区耕地侵蚀沟防治措施体系设计

侵蚀沟的发生发展破坏耕地,造成严重的水土流失。以辽东山地丘陵区耕地侵蚀沟为研究对象,概述了侵蚀沟治理措施设计及对应的工程管理措施,以期为东北黑土区侵蚀沟治理提供技术参考。

南方丘陵区高速公路水土保持综合效益评价研究

高速公路路线长,其建设扰动范围广、土石方挖填量大,加上南方丘陵区的山地土质较为疏松,边坡土体不稳定,导致南方丘陵区高速公路建设项目水土流失频繁发生。开展高速公路工程各水土流失防治区水土流失防治效果科学评价有助于推动绿色高速公路高质量建设。基于层次分析法构建水土保持综合效益评价指标体系,并采用主成分分析法开展南方丘陵区3个高速公路建设项目的水土保持综合效益评价,结果表明:①在指标体系中林草恢复率、水土保持投资、林草覆盖率3个指标的权重较高。②宜丰联络线水土保持综合效益得分最高,为4.214;昌栗高速得分最低,为3.903。③广吉高速路基工程区水土保持投资高,植物措施实施效果好,林草植被恢复率和林草覆盖率较高,水土保持效益好;宜丰联络线弃土场区通过喷播植草和护坡工程,植被恢复效果较好,水土保持效益好;昌栗高速弃土场区弃土量大,水土保持投资低,水土保持效益差。

辽西低山丘陵区不同坡面水土保持措施效益分析

以辽西低山丘陵区有代表性的水平梯田、坡式梯田和地埂植物带为例,通过田间试验分析其经济效益、生态效益和稳固性。研究表明:3种水保措施的经济效益、生态效益和稳固性排序为地埂植物带<坡式梯田<水平梯田,均呈显著差异性;辽西低山丘陵区埂坎植被生长状况越好、埂坎措施损坏率及坡度越小,水保措施的作物增产、土壤性状改良和拦沙效果越好;埂坎损坏率和坡度与水保措施经济、生态效益及稳固性的相关性最高。研究成果可为辽西低山丘陵区生态保护和水保措施优选提供一定支持。

山西黄土丘陵区荒山造林技术研究

为了改善山西省生态环境,实施对黄土丘陵区生态系统的全方位改造,加强荒山造林技术应用,攻克黄土丘陵区造林难题,对山西省黄土丘陵区荒山造林工作开展状况进行研究、整理和分析,阐述了山西省黄土丘陵区荒山造林面临的现实困境,从前期规划、整地、造林、抚育管理、日常养护等多个环节提出黄土丘陵区荒山造林技术应用优化策略,以重塑黄土丘陵区绿色生态,推动绿色发展战略目标实现,为相关工作人员提供理论参考。

浅谈丘陵区粮油产业现代化发展成效、问题及对策——以嘉陵区为例

嘉陵区是典型的丘陵地区,人均耕地面积少,地块碎片化严重,坡地多平坝少,农业水资源匮乏,易遭遇暖冬加春伏旱,粮油种植风险大,效益低,农户种植意愿极低。随着近年来国家及地方政府大力发展粮油生产,嘉陵区粮油种植逐步由零散向规模化转变,机械代替人力,社会化服务普及,初步呈现出了粮油产业现代化发展的趋势。但在发展过程中仍存在诸多问题,如农田基础设施薄弱、种植主体技术水平较低、主要农作物综合机械化率不够高、粮油生产成本居高不下、基层农技推广体系不完善等。本文作者针对产业发展存在的问题提出了加强高标准农田和农田水利建设、加大培训、推广宜地农机、优化奖补政策、夯实农技推广体系建设等对策。

浅山丘陵区连翘栽培管理技术

利用连翘适应性强,耐寒、耐旱、耐瘠薄的特性,推广适合太行山区连翘种植的四项栽培技术,提炼出连翘日常管理及采收技术要点,为提高浅山丘陵地区连翘的栽培效益提供了实践依据。

苏北低山丘陵区典型森林土壤碳库质量分析

研究森林土壤不同土层SOC、ASOC含量和SOCD可以为土壤碳库质量的量化分析评价提供参考。以苏北低山丘陵区不同森林类型土壤为研究对象,对其SOC、ASOC含量和SOCD的变化特征进行系统分析。结果表明:(1) 不同森林类型SOC、ASOC含量和SOCD均随土层深度呈递减趋势,并且SOC含量下降的幅度明显大于ASOC。(2) 弃荒裸地除外,针叶林SOC、ASOC含量高于其他森林类型,而针叶林SOCD低于其他森林类型。(3) 6种森林类型ASOC/TOC(%)均小于对照的弃荒裸地,而6种森林类型CPMI(%)均高于对照的弃荒裸地,针叶林CPMI(%)大于其他森林类型,针叶林的固碳潜力较强。(4) 不同森林类型能够维护森林土壤碳库质量的稳定性,加强地表凋落物的科学管理,可以提高该地区森林土壤碳库的赋存能力。

粤北山地丘陵区输变电工程水土保持措施分析

随着社会经济快速发展,为满足高速增长的用电需求,更多的输变电工程需要开发建设。如何采取有效的水土保持措施,减少输变电工程建设引发的水土流失、防止水土流失危害具有重要意义。以粤北山地丘陵输变电工程为研究对象,通过对多个工程水土保持资料的查阅,分析了该区域输变电工程水土流失特点,归纳了该区域输变电工程水土流失防治分区划分结果,探讨了适合该区域输变电工程的水土保持措施体系,以期为粤北山地丘陵区输变电工程水土保持设计、监测和防治提供理论依据,同时为同类工程水土保持工作的开展提供参考。

黄土丘陵区沙棘人工林土壤养分及酶活性季节变化

为分析不同年限沙棘人工林的土壤养分和酶活性的时空变化规律,采用时空互代法,以志丹县金丁镇不同种植年限沙棘人工林(20年生沙棘林、15年生沙棘林、5年生沙棘林)为研究对象,以谷子地作为对照,研究了土壤养分和酶活性季节变化、空间分布及其相关关系。结果表明:随着种植年限的增加,沙棘人工林显著地增加了土壤有机质、碱解氮、有效磷、有效钾和酶活性。土壤养分和酶活性具有表聚性,随着土层加深含量在下降且土层间差异显著。沙棘人工林和谷子地土壤养分和酶活性均有明显的季节变化特征。0—30 cm土层土壤有机质表现为春季和秋季较高,夏季和冬季较低。碱解氮和有效磷均为春季最高,秋季最低,而有效钾为冬季最高,夏季最低。土壤脲酶季节变化规律为春夏较高,秋冬季较低。蔗糖酶活性春冬季较高,夏秋季较低。过氧化氢酶呈现出与脲酶和蔗糖酶不同的响应特征。土壤养分与土壤酶相关性密切,土壤脲酶和蔗糖酶可以作为评价土壤肥力的指标。综上,在陕北黄土丘陵区,营造沙棘林年限越长,提高土壤养分和酶活性效果越明显。

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。

川中丘陵区典型小流域旱地地温数据集(1997-2021年)

下垫面温度(地表温度)和不同深度的土壤温度统称地温,它的变化和变化规律是大气与陆地表面能量和物质交换的综合表征,因此地温是土壤热力状况的重要参量。四川盐亭农田生态系统国家野外科学观测研究站(简称盐亭站,代码YGA)位于亚热带四川盆地农业生态区,是中国生态系统研究网络(Chinese Ecosystem Research Network,CERN)和国家科技基础条件平台布局在该生态区域的农田生态系统试验观测与研究平台。本数据集是基于盐亭站综合气象观测场长期的自动站观测数据和人工观测数据整理计算而成,共包括4个数据文件,分别是自动站每日逐时地温数据(1997–2021)、自动站逐日地温统计数据(2004–2021)、自动站地温度月值统计数据(2004–2021)和人工观测地表温度日值与月值数据(2004–2021),数据量约8.85 MB。地温为野外台站联网观测指标,其观测仪器、数据获取过程和数据质控执行统一的相关规范和标准,确保地温数据的可靠性和可比性。长时间序列、多层次地温数据的积累,可为生态系统的能量物质交换、环境变化响应科学研究以及盆地农业主体区域在耕地质量评估和粮食安全方面的应用研究提供科学数据支撑。

川中丘陵区典型小流域地表水环境特征数据集(2005-2019)

基于中国科学院盐亭紫色土农业生态试验站(简称盐亭站)对川中丘陵区典型小流域地表水环境状况的长期常规监测,集成2005–2019年川中丘陵区典型小流域地表水环境特征数据集。本数据集涉及典型小流域内布设的4个监测点,分别位于小流域的沟头池塘、中游汇水沟渠、集水区出口处的田面和堰口;2005–2006年,每3个月采集1次水样,2007–2009年,加采8月和9月的水样,2010–2019年则每月采集1次,采集样品时间均为每月20日,数据包含反映地表水环境的酸碱度、总氮、总磷、矿化度、电导率、化学需氧量、钙离子、镁离子、钾离子、钠离子、碳酸根离子、重碳酸根离子、氯化物、硫酸根离子、磷酸根离子和硝酸根离子等16个理化指标。监测样点布设、采集水样过程、实验室分析和数据分析均遵照中国生态系统研究网络(CERN)和国家科技基础平台要求的规范和标准进行,数据质量可靠,并与网络其他野外台站同类数据具有可比性。可为环境科学研究、生态清洁小流域以及水环境综合评价、管理和规划提供重要数据支持。

川中丘陵区人工柏木林生物量模型及碳计量参数

人工柏木林(Cupressus funebris)是川中丘陵区主要的森林类型。确定其含碳率和生物量模型,对精确估算人工柏木林生态系统中的植被碳储量,进一步研究该生态系统的碳循环及碳汇大小提供基础数据。通过金堂县、盐亭县野外样地样品采集与室内分析测试获得柏木整株及各器官的含碳率、生物量(共计采集样株56株),建立生物量模型。结果表明:(1)柏木各器官生物量按大小排列为干(46.45%)>根(22.87%)>枝(15.80%)>叶(8.56%)>皮(6.33%)。地上部分生物量占总生物量的比为77.13%,地下部分占22.87%。(2)柏木单株总平均含碳系数为0.4903±0.0197。各器官含碳系数按大小排列为枝>干>叶>皮>根。干的含碳系数与根、皮之间差异显著(P<0.05),根的含碳系数仅与皮之间差异不显著(P>0.05),皮的含碳系数仅与根之间差异不显著(P>0.05),枝和叶的含碳系数仅与干之间差异不显著(P>0.05)。(3)不同地方柏木各器官含碳系数略有差别,变化幅度为0.44~0.57,金堂县柏木整株和各器官的含碳系数均明显高于盐亭县的。(4)无论是一元还是二元,柏木各器官以及整株拟合效果最好的均为指数模型和幂函数,R^(2)范围为0.815~0.939。且全株、地上部分、干拟合效果明显优于皮、枝、叶。(5)研究结果可为进一步校正IPCC法中碳计量参数,准确估算森林碳储量提供基础数据。

红壤丘陵区不同植被覆盖阈值小流域时空分布规律

植被覆盖度是反映土壤侵蚀状况的关键指标,实施植被恢复是防治小流域土壤侵蚀的重要措施,但小流域植被覆盖度到底恢复到多少才能有效控制土壤侵蚀尚不清楚。基于土壤侵蚀治理的小流域植被覆盖度阈值效应,对红壤丘陵区33 157个小流域2000—2015年植被覆盖度的时空变化进行了分析,评估不同植被覆盖阈值小流域时空分布规律与格局,以期精准制定小流域土壤侵蚀治理方式与对策。结果表明:(1) 2000—2015年,84%的小流域植被覆盖呈不断增加趋势,植被覆盖下降的小流域占15%,植被覆盖度基本不变的小流域仅有1%;(2)植被覆盖小于40%(低阈值带)的小流域占比小且相对稳定(3%~7%),说明大规模人工治理小流域土壤侵蚀的局面已扭转,但耕地依然是重点关注的对象;(3)植被覆盖位于40%~80%(过渡带)的小流域占比一直最高(超过83%),应采取以“自然恢复为主,人工修复为辅”的治理方式,重点关注土地利用结构和植被结构的优化配置;(4)植被覆盖大于80%(高阈值带)的小流域占比从2010年前的1%~2%上升到2015年的14%,可见具有自我修复植被覆盖条件的小流域显著增加,实施自然恢复(如封禁)是高阈值带小流域的优先选择。