科尔沁沙丘-草甸相间地区生态安全格局的时空演变

我国北方生态脆弱区自然地理环境复杂,人类活动干扰严重、气候变化影响显著,生态系统可持续发展面临严峻挑战,构建基于生态功能保护与生态脆弱性分析的安全格局能够对生态脆弱地区环境修复提供科学依据。本研究选择科尔沁沙丘-草甸相间地区为对象,基于1985—2021年土地利用变化数据,依据生态系统服务重要性和生态敏感性对生态源进行识别,并利用最小累积阻力模型构建生态安全格局,分析研究区1985、1995、2005、2015和2021年的生态安全格局及其发展变化趋势,探究生态空间布局调整策略。研究表明:1985—2021年,研究区生态安全格局的源地面积占比始终较小且分布较为分散,生态廊道网络化程度偏低,缺少生态斑块之间的连通性;研究区生态安全格局经历先恶化后逐渐向好的发展趋势,退耕还林还草和植树造林等生态政策对研究区环境安全有明显的改善作用;结合耕地适宜性评价方法对研究区进行优化,生态安全格局呈现“双核-散点-半包围”的空间格局体系。研究结果可为生态脆弱区县域尺度生态安全格局构建以及科尔沁沙地的生态治理研究提供参考。

科尔沁沙丘—草甸相间地区不同地貌类型地下水位对降雨的响应研究

通过对科尔沁沙地典型沙丘—草甸相间地区天然降雨和地下水位数据的联合观测,研究了科尔沁沙地七种地貌类型下地下水位对不同等级降雨的响应关系,对比分析了同一次降雨对不同地貌类型区地下水位的影响和同一地貌类型区地下水位对不同降雨事件的响应。结果表明:(1)降雨量<13 mm和4 mm的降雨事件对流动、半固定沙丘和固定沙丘、沙丘林地的地下水位没有影响。(2)大雨量事件发生后,沙丘地区地下水位会有一段时间的下降期,但在此期间当降雨强度达到某一临界值时地下水位会发生突变。(3)在一些较小级别的降雨过程中,草甸区地下水位在快速上升期的水位升幅会大于一些较大量级的降雨。(4)耕地对干旱区草甸地下水的补给和附存有明显的不利影响。研究结果对该地区生态环境的保护具有一定的指导意义。

科尔沁沙地沙丘-草甸相间地区1986—2013年湖泊演变

湖泊变化敏感地记录着气候变化的信息。以科尔沁沙地沙丘-草甸相间地区为研究区,利用多时相TM/ETM+遥感影像,基于遥感和GIS技术提取研究区1986—2013年湖泊个数与面积信息,分析其变化规律及空间分异特征。在此基础上,联系降水量、蒸发量等气候要素和以人类活动影响为主的时间因子t,采用多元统计分析方法对研究区湖泊面积进行了模拟分析。结果表明:(1)研究区小型湖泊近30年间面积和个数均发生了不同程度的变化,其变化趋势与降水量呈现很强的正相关,与蒸发量呈较强的负相关,人类活动对小型湖泊面积的影响不太显著,随着时间的推移,研究区湖泊面积趋于萎缩,这种萎缩主要归因于气候的干化;(2)研究区t年湖泊面积At与前一年湖泊面积At-1、t年降水量Pt和蒸发量Et存在较强的相关关系;(3)1986—2013年研究区典型湖泊——王巴哈嘎湖泊总体上呈萎缩状态,但不同方向上既有萎缩也有扩张,Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ、Ⅵ区域(以北向为0°,顺时针每45°一个区域,并顺序标记为Ⅰ~Ⅷ区域)萎缩,其他区域扩张,其中以Ⅱ、Ⅲ、Ⅷ、Ⅳ区域为主导变异方向,Ⅵ方向次之,其他方向变化缓滞。研究成果不仅为科尔沁沙地生态系统的健康维持提供技术支撑,对其他同类地区湖泊环境的研究也具有指导作用。

科尔沁沙地两种植被类型土壤呼吸动态变化及其影响因子

以科尔沁沙丘-草甸相间地区为研究区,运用LI-6400土壤呼吸配套系统对沙丘-草甸过渡带人工杨树林和固定沙丘小叶锦鸡儿群落土壤呼吸及其相关因子进行观测,结果表明,(1)生长期和生长末期人工杨树林保留和去除枯枝落叶土壤呼吸的日变化表现为"多峰型"。(2)人工杨树林和小叶锦鸡儿群落保留和去除枯枝落叶土壤呼吸的季变化峰值均出现在8月份,人工杨树林的土壤呼吸明显大于小叶锦鸡儿群落的土壤呼吸。(3)人工杨树林土壤呼吸的季变化与0—10cm土壤温度相关显著(P<0.01),保留枯枝落叶土壤呼吸小于去除枯枝落叶。(4)小叶锦鸡儿群落土壤呼吸的季变化与0—10cm土壤含水量相关显著(P<0.01),与人工杨树林不同,保留枯枝落叶土壤呼吸大于去除枯枝落叶。(5)人工杨树林土壤呼吸与土壤温度显著呈指数关系,小叶锦鸡儿群落土壤呼吸与土壤含水量显著呈幂函数关系,并运用归一化法,通过建立土壤呼吸LnRs与土壤温度T、土壤含水量Lnθ的双因子回归模型,得出土壤温度和土壤含水量分别对保留和去除枯枝落叶土壤呼吸的贡献率。

科尔沁沙地坨甸交错区土壤水分的空间变异规律

科尔沁沙地沙丘—草甸相间地区,地貌形态多样、土地利用类型众多,从而导致土壤水分空间分布的复杂性。通过对科尔沁沙地典型沙丘—草甸相间地区的调查取样与试验分析,运用统计学理论和方法,研究土壤水分的空间变异性及其空间分布规律。结果表明:水平方向上,土壤水分总体表现为草甸地大于沙丘地,过渡带介于两者之间。就草甸地而言,植物生长越好,其土壤水分越高,保水持水性能也越好;沙丘地则与之相反,植被最稀疏的流动沙丘,其土壤含水量大于半流动半固定沙丘与固定沙丘,且有良好的储水条件。垂向上,高覆盖草甸、低覆盖草甸和农田(草甸)土壤含水量在地表下0～40 cm波动最大,40～160 cm随深度增加而递增;流动沙丘、半流动沙丘和固定沙丘土壤含水量随深度增加呈微弱加大趋势。林地、撂荒地、农田(沙丘)变化程度居中。从空间分布看,研究区中东部土壤水分偏大,且向南北两侧区域递减。