种植方式和裸岩率对喀斯特洼地土壤养分空间分异特征的影响

选取桂西北典型喀斯特洼地,研究了种植方式和裸岩率对土壤养分空间分布的影响.结果表明:种植方式对土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、碱解氮(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)和C/N有显著影响;裸岩率对SOC、TN、TP、TK、AN、AK和C/N有显著影响,对SOC、TN、TP和AN的影响程度大于种植制度的影响,这主要与农户在裸岩率较低的地段耕作强度较大有关;木豆-板栗地的SOC、TN、TP、TK、AN、AK等含量显著高于其它种植方式,说明退耕在一定程度上有利于土壤养分的积累;受地形地貌特征和土地利用结构的影响,SOC的空间分布表现为坡脚大于洼地;AP的空间分布与SOC不同,主要受施肥影响,表现为洼地高于坡脚.

不同裸岩率下我国西南喀斯特山区土壤侵蚀的室内模拟

以我国西南喀斯特地区作为研究区域,通过资料查询、野外考察,设计加工满足西南喀斯特地区雨强范围的针管式人工降雨装置,针对不同坡度条件下不同裸岩率坡面土壤侵蚀进行12场室内模拟试验。结果显示:(1)径流率在180～300 s之后保持稳定,坡面径流率随着坡度的增大变化较小。(2)输沙率的变化可分为五个阶段:迅速增大、减小、增大、缓慢减小和趋于稳定;同一坡度或不同坡度条件下坡面输沙率均随裸岩率的增大而减小,这种变化量随着坡度的增大而减小,其减小量在40,2%到1%之间。(3)同一坡度或不同坡度的不同裸岩率坡面总侵蚀量均随裸岩率的增大而减小,其变化量随坡度的增大而减弱。

基于数字图像处理技术的裸岩率提取方法——以蒙自断陷盆地高原面为例

地表裸岩出露是喀斯特石漠化生态系统典型的地貌景观之一。裸岩率作为石漠化等级划分的一个重要指标,对其进行精准提取,可为摸清石漠化地区裸岩分布特征以及石漠化等级划分提供依据。为探讨喀斯特断陷盆地典型地貌环境下地表裸岩的分布格局,该研究以蒙自断陷盆地高原面为对象,采用无人机拍摄图像与数字图像处理技术相结合的方法,精确提取植被恢复后的喀斯特断陷盆地高原面裸岩率特征。结果表明:数字图像处理技术能够用于喀斯特地区裸岩率的准确提取,无人机技术与数字图像处理技术的有效结合,可以快速获取断陷盆地典型地貌范围内的裸岩率数据。通过对蒙自断陷盆地高原面不同裸岩分布条件下25处典型地貌的信息进行无人机航拍与图像处理分析,裸岩率在2.7%-28.9%之间。当无人机飞行高度大于200 m时,裸岩提取精度会受影响,影响因素包括图像像素、拍摄角度、采集区域面积等,该方法将会大大提高喀斯特地区裸岩率提取效率和准确度。

一种基于多光谱遥感影像的喀斯特地区裸岩率的计算方法初探

石漠化是我国西南地区广泛分布的一种生态—地质灾害。石漠化地区的提取和等级的划分是石漠化研究的首要前提。裸岩率作为石漠化等级划分的一个重要指标,对其科学快速的运算,是石漠化等级划分和石漠化地区提取的基础。提出了一种基于多光谱遥感影像的裸岩率的计算方法,并选取贵州省普定县后寨河流域1987年的TM影像进行了实验。首先,对影像进行预处理获得影像对象,再通过波段运算提取后寨河流域的归一化植被指数NDVI和裸土指数BI,分别用来计算植被覆盖度和土壤裸露率,最后通过图层算术运算获得实验区的裸岩率。结果表明这种裸岩率的提取方法具有可行性。

典型喀斯特高原坡地土壤养分分布及其影响因素

喀斯特地区生态环境脆弱，石漠化严重，土壤性质对其环境的变化较为敏感，了解研究区环境因素对土壤性质的作用，对该区生态恢复重建有一定的指导意义。本文在前期对喀斯特地区峰丛洼地和峰林平原研究的基础上，以贵州喀斯特高原典型样区为研究对象，采用从坡脚到山顶线形布点（间隔10m）采集土壤样本，同时调查记录各环境因子，通过对土壤养分指标测定，结合环境因子探讨了研究区内坡地土壤养分随相对高程的变化情况和地形因素（裸岩率、土层厚度和相对高程）之间及其对土壤养分的影响。结果表明：随相对高程的增加，裸岩率显著递增，土层厚度在0～30cm范围内，与裸岩率呈极显著负相关（P〈0．01）；结合协方差分析结果发现，裸岩率高的地段促进了土壤有机碳以及氮磷养分的积累，土壤有机碳和全氮含量受裸岩率和相对高程的影响，土壤全钾的含量主要受相对高程的影响，而土壤pH则同时受各地形因素的影响，全钾含量不受三地形因素的影响；随机误差分析表明，土壤有机碳及速效养分含量还受到其他因素的影响。

基于Hyperion和ASTER影像的喀斯特石漠化评价指标提取对比研究

中国西南喀斯特地区以石漠化为特征的生态环境退化现象严重,遥感是获取大尺度石漠化评价指标的主要手段。但目前还没有直接从遥感图像快速、客观有效地提取石漠化评价指标的应用。基于植被指数(NDVI)、石漠化综合光谱指数(KRDSI)和木质素—纤维素吸收指数(LCA),对比分析利用Hyperion高光谱遥感影像及其模拟的ASTER多光谱遥感影像直接提取石漠化评价指标的可行性和精度。研究表明,利用Hyperion高光谱影像能够比较有效地直接反演绿色植被、干枯植被、裸土等的覆盖信息,但由于不同碳酸盐岩及其不同侵蚀程度的光谱特征差异,直接反演基岩裸露的精度较低;而利用ASTER多光谱影像能够直接有效提取直接反演绿色植被、裸土等的覆盖信息,但由于ASTER影像波段设置的局限性,使其直接提取干枯植被盖度和基岩裸露率的效果较差。

不同石灰岩生境淡竹非结构性碳水化合物浓度及分配特征

【目的】探讨石灰岩山地优势种淡竹非结构性碳水化合物(NSC)浓度、分配特征及其生态意义。【方法】对赣西北石灰岩山地3种不同土壤含水率生境(连续土、半连续土和零星土)的淡竹进行取样调查,比较分析不同生境淡竹个体(全株)和构件水平(叶、枝、秆、蔸、鞭、根)的非结构性碳水化合物浓度和分配特征。【结果】 1)在个体水平,从连续土、半连续土到零星土,随着土壤含水率下降,淡竹可溶性糖浓度逐渐增加,零星土生境值(3.32%±0.20%)显著高于连续土生境值(2.52%±0.17%)(P<0.05),NSC和淀粉浓度先降后升,半连续土生境值均显著低于零星土生境值(P<0.05);2)在构件水平,3种土壤生境淡竹叶的NSC、可溶性糖和淀粉浓度高,枝和根次之,秆、蔸和鞭相对较低;3)随着土壤含水率降低,淡竹根中可溶性糖浓度升高,增加幅度大于其他构件,半连续土和零星土生境增幅分别为74.29%和39.35%;叶、根等生理活性高的构件可溶性糖分配比例增加,相比连续土生境,在零星土生境叶、根分别增加71.26%、50.61%,而秆、蔸、鞭等贮存的构件分配比例均减少。【结论】淡竹通过调节个体和构件非结构性碳水化合物浓度和分配来适应干旱胁迫,构件水平的NSC调节行为比个体水平能更深入反映植物应对干旱胁迫的生理策略。

NDVI像元二分模型在喀斯特地区提取石漠化中的应用

石漠化现象是喀斯特地区最为严重的生态环境问题,越来越受到重视。此次实验以甘洛县为研究对象,运用NDVI像元二分模型结合3S手段,提取出了石漠化区域,并进行了等级划分。根据实地调查结果表明,该方法适用于喀斯特地区石漠化信息的提取,为石漠化研究及应对措施的制定提供理论依据。

喀斯特城市石漠化遥感参数的时空变化

针对桂林喀斯特城市近20多年来快速扩展可能导致的喀斯特山峰石漠化,提出遥感像元裸土率的正比例估算方法,对该地区Landsat卫星1990~2015年8景遥感图像反演植被覆盖度、裸岩率的长时间序列数据,分析喀斯特山峰混合像元中植被、裸岩比例的时空变化规律。结果表明,研究区喀斯特山峰裸岩率高于0.7的面积比例低于15%,植被覆盖度高于0.5的面积在60%~85%之间。喀斯特山峰植被覆盖度、裸岩率的变化趋势主要受气候因素和人为因素等的影响,裸岩率高于0.7的面积比例变化受人为因素影响的程度较大。在1990~2006年呈略降低后基本维持平稳的趋势;但新区的建设使得2009年升高到最高值14.3%;2009~2015年缓慢下降到6.6%;植被覆盖度高于0.7的面积比例1990~1994年逐渐上升达到最高值56.0%,1994~2009年下降到最低值25.7%,2009~2015年上升到37.1%。研究结果可为进一步监测和预警喀斯特城市发展过程的喀斯特山峰石漠化提供科学数据。

不同岩性背景下表层土壤理化性质差异及其影响因素研究

受制于空间异质性,影响土壤理化性质变化的环境因子仍具有较大的不确定性.以鄂西南地区喀斯特和非喀斯特发育下的次生林和耕地为研究对象,对比了表层土壤(0~15 cm)化学(pH、有机碳和总氮)和物理特性(质地、孔隙度和容重)差异,并基于冗余分析(RDA)解析影响土壤性质变化的主控环境因子.结果表明:喀斯特土壤有机碳、总氮及砂粒含量显著(P<0.05)高于非喀斯特土壤,粘粒含量则相反,与碳酸盐岩富钙镁(养分容易富集)及易于溶蚀(易于形成风化砂层)的特性有关.耕地土壤有机碳和总氮显著(P<0.05)低于次生林,同时耕作还导致喀斯特耕地土壤粘粒显著增加、砂粒含量减小,增加粘粒流失的风险.裸岩率解释了喀斯特地区土壤性质63.6%的变异,而土地利用方式(43.8%)和海拔(27.5%)则是非喀斯特地区土壤性质变化的主控因素.因此,区域尺度土壤性质预测需关注岩性等环境因子的影响.

基于无人机航摄影像的喀斯特地区裸岩信息提取及景观格局分析

喀斯特地区不同石漠化等级的结构和格局是实现区域石漠化治理的重要基础信息,受技术手段的限制,目前这方面的研究进展仍非常缓慢。随着无人机技术的快速发展,高精度的地表信息获取越来越方便、且成本较低。本研究利用无人机影像,对比了基于像元的非监督和监督分类方法以及面向对象的分类方法在裸岩信息提取中的表现,发现面向对象分类结果具有更高精度。基于获得的裸岩分布信息的研究结果表明:①岩石平均斑块面积与裸岩率呈负相关的关系,岩石斑块个数与裸岩率呈正相关关系;②通过对比不同裸岩率(11%、20%、29%和48%)基质的景观斑块指数、景观形状指数和景观破碎度指数对不同裸岩率的景观分布的影响,从而表明了在不同的石漠化地区随着裸岩率的增加,岩石形状指数与岩石破碎度指数均逐渐增加,进而表明石漠化程度越严重;③裸岩率不同的地区表现不同的分布形态和斑块特征,裸岩率越高,岩石越破碎,斑块分布较为分散。小尺度斑块景观格局与区域的生态过程有着重要关系,开展小尺度景观格局的研究会深化区域尺度石漠化发展过程的理解。石漠化地区的小尺度斑块景观格局变化影响区域的生态过程,对以后的石漠化过程以及未来石漠化演变的发展有重要的启示作用。