高原峡谷区喀斯特石漠化演变过程研究

基于多源、多时相中高分辨率遥感影像与GIS技术,定位监测、定量分析石漠化的演变过程,有助于认识石漠化的演变过程,从而更好地开展石漠化的综合治理。选取典型喀斯特高原峡谷区为例,基于2000年、2005年、2010年和2013年的影像数据,研究石漠化的演变轨迹、方式和速率等。结果发现:14年间,研究区石漠化总面积变化不明显,但石漠化内部类型之间的相互演变非常显著;石漠化演变以持续好转型为主要方式;无石漠化和潜在石漠化在不合理的人为干扰下易恶化,应注重保护;轻度石漠化在治理过程中易反复,应防治结合;中度石漠化在人为干预治理过程中易好转,应作为石漠化治理的核心。在人为干预下,中度石漠化和轻度石漠化的演变速率较快。对喀斯特高原峡谷区的石漠化演变过程进行定量分析,有助于制定同类地貌背景下的石漠化治理决策与调控机制。

喀斯特高原峡谷区不同恢复模式的土壤生态效应

通过野外调查和室内试验分析,以荒草地作为对照,选取贵州省西南部喀斯特高原花江峡谷地区6种不同的生态恢复模式作为研究对象,对其林下土壤的理化性质、抗侵蚀特征、渗透性能及其与土壤养分之间的关系进行分析,探讨该地区不同恢复模式对土壤产生的生态效应及作用过程。结果表明:(1)相较于荒草地,不同恢复模式对土壤容重、总孔隙度等物理特性指标和抗冲性系数、抗蚀性指数均有显著的改善作用(p<0.05)。其中,不同恢复模式总孔隙度与非毛管孔隙度均值分别较荒草地提高了2.62%,6.45%;土壤紧实度、容重均值分别较荒草地降低了19.95%,3.98%,趋于稳定的不同恢复模式抗冲性系数均值为荒草地的1.79倍,流失的干土重均值仅为荒草地的45.42%;不同恢复模式趋于稳定的抗蚀指数均值较荒草地高27.53%。(2)不同恢复模式土壤初渗率(2min)、稳渗率、平均渗率、渗透总量4个指标的均值依次为荒草地的1.6倍,1.0倍,1.2倍和1.3倍;土壤渗透性能的主成分综合评价模型Z=0.9689×F1结果表明不同恢复模式渗透性平均得分(0.186 0)比荒草地(-1.115 8)高,这反映出不同恢复模式渗透性能较好。(3)土壤养分中碱解氮、速效磷、速效钾、有机质与渗透总量、抗冲性系数和抗蚀性指数普遍存在极显著的相关关系(p<0.01),土壤抗侵蚀特性和渗透能力与土壤养分关系紧密。综上所述,不同恢复模式对该地区的林下土壤物理性质、土壤抗侵蚀特性和渗透能力有显著的改善作用,而这些生态功能的改善对土壤养分的赋存和流失具有很大关联。

喀斯特高原峡谷区不同植被类型的土壤抗蚀性

[目的]对喀斯特高原峡谷区不同植被类型土壤抗蚀性的变化特征进行分析,为该区水土保持和脆弱生态系统的恢复工作提供科学支撑。[方法]以喀斯特高原峡谷区5种植被类型土壤为研究对象,选取常用的11个理化指标,运用主成分分析法进行最佳指标筛选及土壤抗蚀性评价。[结果]与耕地相比,其他植被类型土壤抗蚀性均明显增强;土壤团聚状况和水稳性大团聚体含量显著增加(p≤0.05);土壤黏粒含量有增加趋势,差异不显著(p>0.05);土壤分散率和团聚体破坏率显著减小(p≤0.05)。主成分分析结果表明,黏粒含量、结构性颗粒指数、分散率、团聚状况、水稳性大团聚体含量和团聚体破坏率是评价该研究区土壤抗蚀性的最佳指标;土壤抗蚀性强弱顺序为:林地>林草间作地>荒草地>退耕还草地>耕地。[结论]楸树林自然恢复模式下土壤抗蚀性最优,建议该区域增加楸树林的面积,提高土壤抗蚀性,促进区域生态恢复和增强水土保持功能。

基于无人机遥感的喀斯特高原峡谷区火龙果单株识别提取方法

基于小型无人机搭载可见光镜头作为数据获取手段,通过对比可见光波段差异植被指数(VDVI)、过绿指数(ExG)、过绿减过红指数(ExG-ExR),归一化绿红差异指数NGRDI和绿叶指数(GLI)5种可见光波段颜色指数方法应用于喀斯特高原峡谷区典型经济作物火龙果植株识别的适宜性,结合可视化空间建模工具模型构建器,提出一种以单植株平均面积分割株丛的思想,对火龙果进行植株识别分割和单株提取方法研究,结果表明:1 ) VDVI相比EXG、NGRDI、ExG-ExR、GLI等植被指数更适宜作为火龙果的识别分割方法;2)当VDVI的OTSU阈值取0.037时,能最大程度地分割目标地物与背景地物;3 )通过人机交互基地实测获取的实际株数与提取株数验证,获得火龙果植株单株提取精度为91.7%。结果证实:以低空无人机可见光波段影像为数据源,VDVI指数作为识别方法,株丛分割应用于喀斯特高原峡谷区火龙果的单株识别提取具有可行性。

喀斯特高原峡谷区土壤大/中/微量元素的生态化学计量特征

【目的】研究土壤大量、中量、微量元素的生态化学计量特征,有利于深入认识土壤生态系统养分循环规律和作用机制,以期为喀斯特高原峡谷区植被恢复及土壤养分综合管理与高效利用提供科学依据。【方法】利用喀斯特高原山地区52份土壤样品的C:N、C:P、N:P、Ca:Mg、Fe:Mn、Cu:Zn、B:Mo、P:S、Ca:S和Al:Si共计10个生态化学计量比,研究不同计量指标的变异范围、相互作用效应及其对土壤质量的贡献。【结果】B:Mo、Al:Si的变异系数<50%,C:N、C:P、N:P、Ca:Mg、Fe:Mn和Cu:Zn的变异系数的变幅为50%-100%,P:S和Ca:S的变异系数>130%,0 C:N与Fe:Mn、Cu:Zn间呈显著正相关,与Al:Si呈出极显著负相关;C:P、N:P与B:Mo、P:S,Cu:Zn与Al:Si呈极显著负相关。前4个主成分反映出原始数据信息总量的82.479%.依次受C:P、N:P,Cu:Zn、Al:Si,Ca:Mg、Ca:S和Fe:Mn等的支配0【结论】土壤生态化学计量表现出不同程度的变异,计量指标间呈较强的互作效应,土壤中量和微量元素亦对土壤质量起到明显的支配作用。

喀斯特高原峡谷区花椒林土壤质量评价

为研究喀斯特高原峡谷不同立地环境花椒林土壤肥力特征,以贵州省喀斯特高原峡谷石漠化综合治理区坡改梯、溶沟、洼地花椒林土壤为研究对象,对比分析坡改梯、溶沟、洼地花椒林土壤理化性质特征,利用数理统计方法确定最小数据集并评价花椒林土壤质量。结果表明:研究区花椒林土壤质量评价的最小数据集包括土壤容重、田间持水量、总孔隙度、pH值、有效磷(AP)含量、速效钾(AK)含量、有机质(OM)含量和全氮(TN)含量等8个土壤指标,土壤质量呈现出洼地>溶沟>坡改梯的规律。土壤OM、水解氮(AN)、AK、全磷(TP)和AP含量均呈现出洼地>溶沟>坡改梯的规律,田间持水量、毛管持水量和总孔隙度也呈现出同样的规律;而土壤容重和p H值则呈现出坡改梯>溶沟>洼地的规律,土壤TN和全钾(TK)含量均呈现出溶沟>洼地>坡改梯的规律。

喀斯特高原峡谷区不同演替阶段群落生境特征初步研究

本文对贵州花江喀斯特高原峡谷区不同演替阶段群落内小生境的环境因子变化进行了研究。

藏东高原-藏东南高山峡谷过渡区多角度生态系统综合评估——以西藏昌都为例

以典型藏东高原与藏东南高山峡谷过渡区——西藏自治区昌都市为研究对象,从生态系统功能性、稳定性及关键生态系统服务角度对其进行生态系统综合评估,并对其关键问题提出针对性的应对策略与建议,以期服务我国青藏高原典型生态系统的保护工作及西藏生态安全屏障建设的国家战略。研究结果表明:①昌都市生态系统功能指数EFI在东南部三江流域的森林生态系统偏高,而在西南、西北部的冻原、荒漠及草地生态系统偏低;EFI指数区域均值为0.80,75%的区域EFI指数在0.70~0.90间波动。②昌都市生态系统稳定性指数ESI在东南部三江流域偏低,而在西南、西北部偏高;ESI指数的区域均值为0.008,75%的区域ESI指数在0.004~0.013间波动。③2000—2020年间,昌都市生态系统功能性增加而稳定性降低,但两者变化速率均较小且并不显著(p>0.05)。④昌都市生态系统防风固沙、土壤保持、水资源供给及生物多样性维持功能均较高;但在2000—2020年间均有所下降,变化速率依次为防风固沙量-2.23 kg/(m^(2)·a),土壤保持量-0.06 t/(hm^(2)·a)(p<0.01),水资源供给量-5.38 mm/a(p=0.20)。总体而言,小幅增长的生态系统功能、减弱的生态系统稳定性以及关键生态系统服务的降低共同导致了研究区近年来生态系统质量的下降。

川藏交通廊道典型高位滑坡地质力学模式

川藏交通廊道穿越青藏高原东缘高山峡谷区,大型—巨型高位滑坡多发频发,是铁路、高速公路等交通设施规划建设必须考虑的重要因素。在区域成灾地质背景分析和现场调查的基础上,以地貌特征、斜坡岩体结构、促发条件等为基本要素,总结归纳了川藏交通廊道典型高位滑坡的6类地质力学模式,包括:堆积体滑移型、顺层滑移拉裂型、卸荷剪断型、岩溶贯通拉裂型、崩滑溃散型和构造控制型等。结合典型高位滑坡案例,重点剖析了各类滑坡启动的简化力学机制,并给出了相应的成因解析。综合考虑不同类型高位滑坡的控制因素和易发性分区结果,初步圈定了川藏铁路雅安—林芝段高位滑坡易发靶区,对高位滑坡隐患早期识别、重大工程选址选线和防灾减灾具有重要的指导作用。