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。

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。

河北坝上高原现代土地沙漠化的初步研究

河北坝上高原现代土地沙漠化发展迅速。研究表明,近十多年来(1975—1987)每年以173.5Km^2的速度蔓延,人类不合理经济活动做为主导因素叠加于半干旱气候条件上造成其发展,主要表现是:地表在风蚀——风积过程中,可利用土地资源逐渐丧失。

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。

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。

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。

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。

2000—2018年坝上高原湿地遥感动态监测与生态环境变迁

坝上高原湿地的存在对于维护京津地区的生态安全,促进区域发展具有十分重要的作用,坝上高原属典型的气候过渡区与农牧交错区,生态环境极其脆弱,随着社会经济的持续发展和人口数量的不断增加,越来越多的因素威胁着坝上高原湿地的安全而导致其生态环境的变迁。本文获取坝上高原2000年(ETM+)、2010年(TM)、2018年(Landsat 8 OLI) 3期遥感影像数据,进行湿地信息提取,结果表明:2000-2018年,研究区湿地面积从796.90 km2减少至666.24 km2,湿地资源斑块数从731块减少至316块,18年间,湿地资源面积减少速度为7.26 km2/a;从湿地类型变化来看,主要是湖泊湿地面积的减少,减少106.2km2,斑块数减少242块,湖泊湿地面积的减少在2010-2018年阶段速度较快,减少速度为8.70 km2/a;从湿地资源变化空间分布来看,坝上高原西部萎缩趋势整体高于东部,坝上高原湿地面积的减少主要体现在西北内流区,西北内流区湿地面积减少97.86 km2,占整个坝上高原湿地减少面积的74.90%,斑块数减少366块,占整个坝上高原湿地斑块减少数量的88.19%。

坝上高原土壤不可蚀性颗粒与耕作方式对风蚀的影响

对河北省坝上高原农田土壤风蚀及其三个主要影响因素（土壤不可蚀性颗粒、土壤微地形和作物残余物）的野外观测和研究结果表明，在棵露平坦的秋翻地，土壤风蚀量随不可蚀性颗粒含量的增加而减少；春翻地土垄高度（犁沟深度）和留茬地作物残余物盖度的增加使土壤风蚀量大大减少，而且土壤微地形作物残余物和土壤不可蚀性颗粒的综合影响，对降低土壤风蚀量更为有效。据此认为，在防护林体系很不完善的坝上高原，只要实行合理的耕作方式，即秋季留茬、增加作物残余物，春季深翻，增高土垄（或加深犁沟深度）可有效地控制土壤风蚀、减轻风蚀危害。

河北坝上高原如意河流域风积沙厚度空间展布预测方法

不同的空间插值方法会对风积沙厚度空间分布预测精度产生重要影响。基于河北承德坝上高原东部如意河流域中游152组风积沙厚度数据,应用径向基函数人工神经网络(RBF-ANN)插值方法探究如意河流域中游风积沙厚度空间分布特征,并与地统计插值方法中的不同模型函数、确定性插值中的不同插值方法进行预测误差和计算结果对比分析。结果表明,在地统计插值方法中,经典贝叶斯克里金插值-幂半变异函数(EBK-Power)的插值效果最佳;在确定性插值方法中,径向基函数(RBF)插值效果最佳;RBF-ANN插值较EBK-Power和RBF方法在平均绝对误差(MAE)上的改进大于30%,在均方根误差(RMSE)上的改进大于20%,RBF-ANN插值更适用于如意河流域风积沙厚度空间分布预测。

坝上高原近90年以来降水变化趋势

根据史料和降水量资料，建立了自１９００年以来坝上高原旱涝级别（５级）序列，并对其进行了周期分析和趋势分析。结果表明，坝上高原降水变化具有明显的４２年和９年周期，自６０年代初以来该区进入干旱少雨阶段，并将持续到本世纪末下世纪初。此外，还有一些短周期，如４－５年和２－３年等，因而，在今后１０年内，干旱和少雨仍将持续，土地沙漠化也将继续发展。

坝上高原栗钙土退化的一些特征

坝上高原生境脆弱与人为不合理活动的叠加影响，导致票钙土退化。表现为土壤代换量降低，养分含量减少，有机复合体破坏；松结合态、稳结合仓和紧结合态腐殖质下降，其下降率依序为21％～34％、44％～55．5％和5％～62％。

河北省坝上高原地区绵羊消化道线虫优势虫种季节动态研究

河北省坝上高原地区完全放牧条件下的绵羊消化道线虫优势虫种 (捻转血矛线虫、羊仰口线虫和食道口线虫 )季节动态 :幼虫的感染强度在温暖的 4～ 9月最低 ,而寒冷的 10～ 3月较高 ;成虫的感染强度在 6～ 9(或 8)月最低。血矛线虫 4～ 6月和 9月～次年 1月感染强度较高 ,羊仰口线虫除 6～ 8月外其余各月份感染强度较高。食道口线虫 4～

坝上高原栗钙土的主要特征及其利用

通过对栗钙土的调研，阐明了发育于坝上高原干冷气候条件下该土的区域分布、主要理化特性、潜在肥力、分区利用状况及应采取的对策。

河北省坝上高原土地资源动态遥感监测

通过对河北省坝上高原地区不同时期的遥感资料进行分析,认为引起坝上高原生态环境变化的原因是土地利用状况的变化.在土地利用状况中对生态环境变化起主导作用的因素为牧地、耕地、林地.因此,要维护坝上高原的生态平衡,促进当地农林牧生产的发展,必须对土地利用进行合理调整.

河北省坝上高原史前人类遗存及生态环境分析

对史前人类遗存点的自然环境及石器特征进行概要描述,并根据石器的特征,探讨了坝上高原地区的石器演化和史前人类生活环境。

河北坝上高原小滦河流域古土壤碳库地质成因和稳定性评价

土壤碳库是陆地生态系统中最大的碳库,以往研究主要针对现代土壤碳库,而古土壤的碳库特征研究相对薄弱。本文以河北坝上高原小滦河流域古土壤为研究对象,通过光释光(OSL)年代学、元素地球化学、团聚体分析方法,研究了风成沙地稀疏草地单元和河湖残积灌草混合单元内古土壤碳库特征。结果表明:古土壤形成时代为5.7~3.3 ka的全新世温暖期,气候温暖湿润,雨水充足,发育以松和蒿属为主要建群种的针叶林-草原植被。碳库以有机碳(SOC)为主,平均有机碳密度为3.85 kg/m^(2),有机碳库储量为153.1×10^(7)kg。河湖相沉积物微团聚体的含量较高,对古土壤层碳库的物理保护作用较强,碳库稳定性较高;风积相沉积物微团聚体含量相对较低,加速有机碳的分解,碳库稳定性较差。提出不同沉积单元的土地利用保护方式,减少土壤有机碳的分解流失,支撑当地碳达峰、碳中和工作推进。