Changes in Ecosystem Service of Soil Conservation Between 2000 and 2010 and Its Driving Factors in Southwestern China

Human activities significantly alter ecosystems and their services; however, quantifying the impact of human activities on ecosystems has been a great challenge in ecosystem management. We used the Universal Soil Loss Equation and county-level socioeconomic data to assess the changes in the ecosystem service of soil conservation between 2000 and 2010, and to analyze its spatial characteristics and driving factors in the southwestern China. The results showed that cropland in the southwestern China decreased by 3.74%, while urban land, forest, and grassland areas increased by 46.78%, 0.86%, and 1.12%, respectively. The soil conservation increased by 1.88 × 10^(11) kg, with deterioration only in some local areas. The improved and the degraded areas accounted for 6.41% and 2.44% of the total land area, respectively. Implementation of the Sloping Land Conversion Program and urbanization explained 57.80% and 23.90% of the variation in the soil conservation change, respectively, and were found to be the main factors enhancing soil conservation. The 2008 Wenchuan earthquake was one of the factors that led to the degradation of soil conservation. Furthermore, industrial adjustment, by increasing shares of Industry and Service and reducing those of Agriculture, has also promoted soil conservation. Our results quantitatively showed and emphasized the contributions to soil conservation improvement made by implementing ecological restoration programs and promoting urbanization. Consequently, these results provide basic information to improve our understanding of the effects of ecological restoration programs, and help guide future sustainable urban development and regional industrial restructuring.

Mine Wasteland and Mine Slope Vegetation Restoration Techniques in Chenzhou Area

Characteristics of mine wastelands and mine slopes in Chenzhou area were analyzed, and it was proposed that mine wasteland and mine slope ecosystem can be restored by improving vegetation matrix, selecting scientifi c vegetation restoration techniques, and combining different plant species.

天山北坡中段草地生态系统多功能性对放牧的响应

生态系统多功能性(EMF)是指生态系统能够提供多种服务和功能的能力。放牧是草地资源实现开发和利用的主要途径之一,但草地EMF对放牧干扰的响应尚不明确,且其驱动因子仍不清楚。以天山北坡中段草地生态系统为研究对象,基于野外植物群落调查和室内土壤理化性质分析以及微生物高通量测序,探讨轻度放牧、重度放牧和未放牧处理下草地EMF的变化规律。结果表明,(1)相较于重度放牧,轻度放牧显著提高草地生产力、土壤碳养分、土壤氮养分、土壤磷养分、土壤钾养分等生态系统单一功能以及多功能性(P<0.05)。(2)线性拟合结果表明,草地生态系统单功能和多功能性与植物Shannon⁃Wiener指数、土壤细菌Shannon⁃Wiener指数、土壤真菌Shannon⁃Wiener指数、土壤含水量之间呈显著正相关关系(P<0.05),与土壤容重呈显著负相关关系(P<0.05)。(3)通过结构方程模型总体来看,放牧能够直接对EMF产生负向效应,也可通过植物多样性和土壤细菌多样性及其二者之间的相互作用间接地对EMF产生负向效应,并且同时考虑多个生态系统功能对放牧的响应可以更好的反映整个生态系统的变化。研究强调了植物群落多样性和土壤微生物群落多样性对维持草地生态系统功能及多功能性的重要性,轻度放牧处理是更好地保护生物多样性及维持草地EMF的可行策略,该结果揭为合理制定天山北坡中段草地生态系统的可持续经营和管理提供了理论参考。

生态系统服务权衡强度与生态恢复优先区的空间差异——以怒江流域施甸县为例

粮食生产服务与土壤保持服务的供给矛盾是制约怒江流域可持续发展的一大阻碍。以流域中心的施甸县为例,使用均方根偏差(Root Mean Square Error, RMSE)方法评估了2000—2020年粮食生产和土壤保持服务权衡强度的空间特征变化。然后将2020年作为基准年,以坡耕地生态恢复作为决策变量,使用多目标线性规划提取了高生态恢复优先的区域,进而识别了权衡强度与恢复潜力的空间分布异同。研究结果表明,(1)两项生态系统服务权衡的空间分异明显,研究期间权衡强度呈增加趋势,RMSE平均值由2000年的0.466增加至2020年的0.499;高权衡强度区域主要集中在研究区的低海拔坝区,而低权衡强度区域分布零散,且高/低权衡强度区域在空间上都表现出聚集的特征。(2)根据线性规划绘制的效率前沿曲线,在土壤保持服务收益达到13.35×10^(6)t hm^(-2)a^(-1)时需要转出3388.51hm^(2)坡耕地,同时粮食生产服务损失达9.59×10^(6)kg,而继续提升会显著增加成本。(3)各权衡强度等级坡耕地的生态恢复潜力为:中权衡>低权衡>高权衡,其中权衡强度在0.4—0.5区间的坡耕地最适宜进行生态恢复。这一研究结果可以为山地区域坡耕地利用模式提供参考,推进可持续发展目标的实现。

“双碳”背景下公路裸露边坡生态修复的几点思考

为掌握“双碳”背景下公路边坡生态修复的相关研究,文中基于CNKI、Web of Science等数据库及工程实践经验,从边坡恢复生态系统固碳潜力及其影响因素、植被对边坡工程稳定性的影响、边坡恢复生态系统稳定性的研究这几个方面,对边坡生态修复领域研究现状进行了分析讨论,指出目前还存在边坡植被固碳尚且没有统一结论、缺乏生态系统长期稳定性的评价方法及数据等问题,并对此提出相关建议。

天山北坡中段放牧草地生态系统功能权衡关系的研究

草地生态系统功能保障着人类的生存发展,是草地畜牧业的重要基础。以天山北坡中段草地为研究对象,设置轻牧(LG),重牧(HG)和禁牧(CK)3种处理,基于野外植被调查和室内分析及高通量测序技术,利用单功能法和平均值法得到草地生产力、土壤碳贮存、土壤养分循环、生物多样性和土壤微生物量5种草地生态系统功能以及生态系统多功能性(EMF),并使用均方根偏差法(RMSE)分析放牧干扰下草地生态系统功能及多功能性之间的权衡关系。结果表明,相较于CK,HG显著降低草地生态系统功能及多功能性(P<0.05)。放牧可以改变生态系统功能之间原有的权衡关系,但土壤养分循环功能与土壤碳贮存功能的权衡关系对放牧响应不敏感。根据多项功能权衡协同分析的结果显示,生态系统功能ERMSD值为LG(E_(RMSD)=0.07)<HG(E_(RMSD)=0.10)<CK(E_(RMSD)=0.12),这意味着在LG处理下的草地生态系统功能间的均衡性和协调性最优。综上,本研究区最适宜放牧强度为LG,有利于最大程度地提高草地生态系统功能间的协同效应。

甘肃河东地区坡度对生态系统服务的影响及其阈值效应

生态系统服务作为生态系统功能向人类福祉转化的有效中介工具,研究其对人类活动具有重要意义。坡度作为地形要素之一对生态系统服务价值的影响巨大,严重影响着区域产水服务、土壤保持量等生态系统服务功能。基于InVEST模型测算甘肃河东地区1995-2020年产水量、碳储量和土壤保持量3种典型生态系统服务,探讨了生态系统服务的坡度效应及其重要性分级,分析了坡度对生态系统服务的影响,并对其坡度影响阈值进行了定量识别,相较于以往基于地形梯度的生态系统服务研究,该文更为全面明确的反映了多种生态系统服务综合效应随坡度的变化特征。结果表明,1)1995-2020年甘肃河东地区产水量和土壤保持量均呈先增加-减少-增加的趋势,碳储量呈减少趋势。空间分布上,3种典型生态系统服务总体呈现出陇中和陇东高原较低,陇南山地和甘南高原较高的空间分布格局。2)产水量和碳储量随坡度的增大呈先增加后缓慢降低的趋势,在坡度达到第Ⅷ级(25°-35°)时最高,土壤保持量随坡度增大持续增加,在坡度到第Ⅸ级(>35°)时最高。3)低坡度等级上占主导地位的是一般区和一般重要区,中高坡度上则以中度和高度重要区为主。当坡度超过最高阈值后,坡度增大对生态系统服务的影响强度趋于减弱。4)一般区、一般重要区、中度重要区和高度重要区坡度对生态系统服务影响的阈值分别为17.2°、9.6°、11.9°、20.5°。研究坡度对生态系统服务的影响可为未来土地整治工程优化调控措施提供重要参考。

南方岩质坡地生态恢复探讨

首先,运用生态恢复有关理论,分析了南方岩质坡地的生态恢复的一般规律;然后,介绍了适用的土壤固定方法和水土保持技术,并以植被混凝土绿化技术为例,建立了岩质坡地生态恢复过程模型;最后,分析了开发利用应注意的问题。

南方岩质坡地生态恢复探讨

介绍和运用生态恢复有关理论,对南方岩质坡地的生态恢复一般规律进行了分析。在此基础上,介绍了适用的土壤固定方法和水土保持技术,并以植被混凝土绿化技术为例,建立了岩质坡地生态恢复过程模型。最后分析了开发利用应注意的问题。

红壤坡地生态系统土壤入渗特征比较研究

以亚热带红壤区6个典型坡地生态系统为研究对象,采用盘式负压入渗法,系统研究了红壤的入渗过程、特征及其与土壤主要理化性质的关系。选择的生态系统包括:农田(包括缓坡农田和陡坡农田各一块)、草地、灌丛、茶园、常绿落叶阔叶混交林、油茶林等。结果表明:各生态系统土壤入渗率随时间的变化均可拟合为幂函数形式。不同生态系统稳定入渗率变化范围为0.024～0.080mm/min,其中农田和油茶林的稳定入渗率较大,草地和茶园的最小。稳定入渗率与土壤容重及初始含水量呈显著负相关,而与孔隙度呈正相关。入渗过程主要受孔隙度和黏粒含量的影响。土壤有效孔径和宏观毛管长的变化范围分别为0.064～0.179mm和41.5～128.2mm,但统计显示其与土壤主要理化性质之间的相关性均不显著。

红壤旱坡地农田生态系统养分循环和平衡

通过田间定位试验从生态系统的角度比较研究了中亚热带红壤低丘岗地几种主要旱坡地农田生态系统的水土流失、养分循环和平衡特征、土壤养分消长动态及空间分异，结果表明：水土流失是红壤旱坡地生态系统养分损失的重要途径之一，固体径流具有养分富集现象，速效养分损失以地表径流为主，水土流失养分损失量大小顺序为：有机碳＞全钾＞速效钾＞全氮＞全磷＞水解氮＞速效磷；免耕覆盖和垄作能显著减少水土流失及养分损失量；红壤旱地淋溶也是养分，尤其是氮素损失的重要途径；在养分平衡有盈余状况下，土壤养分水平是可以逐步提高的，其中，土壤速效磷、速效钾提高的速度较快，土壤全氮、有机质和全磷也有所提高，但仍处于较低水平；复合农林系统中，土壤养分存在明显的空间分异，农作物区域由于养分投入较高，土壤养分水平明显高于林木区域。

黄土高原山地坡度对退耕农田生态系统自然植被演替初期的影响

黄土高原丘陵沟壑区是我国西部干旱半干旱生境下的典型生态脆弱地区,是国家实施退耕还林还草、再造秀美山川工程的重点区域,其中山地坡度作为一个重要的生态因子,探讨其对黄土高原生态恢复的影响具有重要意义。以封育5年的退耕农田为目标,探讨山地坡度对黄土高原受损生态系统恢复和保育的影响,结果表明:1)山地坡度的增加显著降低了阳坡植物群落的物种多样性(P<0.01);而对阴坡植物群落物种多样性没有显著影响(P>0.05)。2)山地坡度对阴坡群落的均匀度指数影响显著(P<0.05);而对阳坡群落的丰富度影响较大,呈现先增加后降低的趋势。3)坡度对阳坡植物群落的生物量影响显著(P<0.05)。分析表明,山地坡度对黄土高原丘陵沟壑区退耕农田植物群落演替初期的自然恢复具有显著影响:在坡度<30°的条件下,植被群落自然恢复效果较好;而对>30°的退耕山地,则需要人工辅助措施的促进,是开展退耕封育的重点区域。

青藏高原东北部黄土区灌木幼林根系护坡的时间效应

为研究青藏高原东北部黄土地区植物护坡效应的可持续性,选取种植在自建试验区的四翅滨藜、柠条锦鸡儿、白刺、霸王4种灌木植物,分别对生长时间为1～4a的上述灌木进行了野外现场拉拔试验。试验结果表明,4种灌木植物在其1～4a的生长时间里,四翅滨藜的抗拔力和侧根数在4种灌木中表现最大,霸王的根径是4种灌木中最大的;生长时间为1a的4种灌木中霸王地径最大,其后的2～4a生长时间中,四翅滨藜的地径则在4种灌木植物中表现最大。霸王和白刺的平均根径与生长时间之间呈显著幂函数关系,四翅滨藜和柠条锦鸡儿两者之间均呈指数函数关系;四翅滨藜和白刺的平均侧根数与生长时间之间呈显著的幂函数关系,霸王和柠条锦鸡儿的平均侧根数与生长时间之间呈线性函数关系;四翅滨藜和白刺的平均地径与生长时间之间呈幂函数关系,霸王和柠条锦鸡儿的平均地径与生长时间之间呈指数函数关系;四翅滨藜和柠条锦鸡儿的平均抗拔力与生长时间之间呈显著幂函数关系,霸王的平均抗拔力与生长时间之间呈线性函数关系,白刺的平均抗拔力与生长时间之间为指数函数关系。这种现象反映了4种灌木植物在试验区边坡防护中均表现出了较强的护坡可持续能力。

不同坡向对高寒草甸秋冬季土壤纤毛虫群落的影响

为了解微气候生境下高寒草甸土壤纤毛虫群落变化特征,于2015年9和12月,在甘南高寒草甸沿不同坡向采取土样,研究土壤纤毛虫群落与环境因子的关系.结果表明,秋季鉴定出土壤纤毛虫9纲17目32科48属105种,冬季9纲17目32科42属78种;旋毛纲为优势类群;优势种为膨胀肾形虫;土壤纤毛虫的垂直分布具有表聚性;不同坡向中土壤纤毛虫群落的复杂程度最高的是西坡,其次是南坡,北坡土壤纤毛虫群落的均匀度指数最高,优势度指数最低,说明土壤纤毛虫群落可以很好地响应坡向的变化;秋季土壤纤毛虫群落较冬季更复杂,表明秋季的生境比冬季更适宜土壤纤毛虫生存.冗余分析表明,不同土壤纤毛虫对各环境因子的敏感程度不同.速效氮与管叶科土壤纤毛虫分布显著正相关,全磷与前管虫科纤毛虫显著正相关,速效磷则与瞬目科和斜吻虫科纤毛虫显著正相关;秋季与土壤pH正相关的土壤纤毛虫有22科,与速效氮正相关的有20科. pH和速效氮是影响秋季甘南土壤纤毛虫分布的重要环境因子.

岩石边坡生态环境防护工程技术研究与应用研究

对岩石边坡进行绿化防护,可以削弱雨水溅蚀,防治坡面被风化而剥落,缓解生态压力,满足景观需要。提出将生态环境防护工程技术应用到岩石边坡的绿化防护中,面对当前岩石边坡生态环境存在的问题,利用喷射厚层基质绿化植被,对岩石边坡进行生态绿化,分别对选择岩石边坡开挖率和固定网与锚杆与绿化基材,以及植被种子等进行了详细分析,并根据分析结果设计岩石边坡生态环境防护施工流程;对喷混植生技术进行规范化及标准化。

紫色丘陵区坡坎生态系统资源组合特征

为有效保护和合理开发紫色丘陵区坡坎生态系统,该文采用典型调查法对坡坎生态系统的光热、水土与植被等生境条件予以调查分析,综合评价其资源组合特征。结果表明紫色丘陵区不同地形部位的坡坎生态系统,其小气候、土壤及植被等资源特征不同。逆倾陡坡坡坎生态系统土壤理化性状较差,雨后径流水分易于泄去,植被类型较为单一;顺倾缓坡坡坎生态系统土壤养分含量高,雨后径流入渗快而易于保蓄,光热资源利用充分,对农田生态系统具有较好的温湿调节作用,植被组合结构完整,类型丰富;梯地边坡与田边地埂坡坎生态系统,受人为耕作影响大,土壤养分含量较高,能得到梯地、稻田连续的水分供应,可利用的光热资源充足,覆地植物种类多,鲜生物量大。

紫色丘陵区坡坎生态系统结构与功能及其优化利用

四川紫色丘陵区坡坎生态系统分布面积大 ,生物组合类型多样 ;合理建造坡坎生态系统是改善和保护农田生态环境的重要措施 ,生态功能显著 ;优化利用坡坎生态系统是提高土地持续生产力、增加农业收入的有效途径。

一种植入型生态护坡的制备工艺及施工方法

工程材料覆盖物护坡和传统的生态护坡均会一定程度上扰动河流边坡,改变原有的生境,使河流生态系统面临不同程度的危机.针对这一问题,研究开发了一种植入型生态护坡配方工艺和施工方法:以城市污水处理厂剩余污泥为主要原料,氧化钙和氯化镁作为微生物灭活剂和胶凝剂,混合草种制成"植入泥浆",采用泥浆泵加压,应用直径为10 cm的高速旋转(1 000 r/min)喷射头在地表以下10~50 cm深度范围内注入"植入泥浆"."植入泥浆"内的草种发芽,经过约20天的生长后形成生态护坡.对比试验表明,这种方法一方面利用剩余污泥的保水性能和肥效,另一方面采用独特的地表下旋喷植入工艺,对河流边坡表层土壤扰动很小,在保持河道边坡稳定的同时,很好地保护生境,有利于河流生态系统持续健康发展.

秦岭中段南坡油松林生态系统碳密度

在秦岭中段南坡油松林分布较为广泛的不同区域,采用典型取样的方法设置油松林标准地50块。通过样地调查和室内分析,对本区油松林生态系统植被层、枯落物层及土壤层有机碳密度进行了研究与估算,分析了油松林生态系统各层次的有机碳密度在不同立地因子下的分布规律。结果表明:秦岭中段南坡油松林生态系统总有机碳密度为150.12 t/hm2,其中土壤碳分库的碳密度占油松林生态系统总碳密度的56.74%,是构成油松林生态系统碳的主体组成部分。植被层碳密度为62.29 t/hm2,占油松林生态系统总碳密度的41.49%,高于我国森林生态系统植被碳密度平均值,且仍有较大的固碳潜力。枯落物层碳密度为2.66 t/hm2,占油松林生态系统总碳密度的1.77%。在植被碳分库中,乔木层碳密度是其主体构成部分,为61.22 t/hm2,占植被层碳密度的98.30%;灌木层、草本层碳密度及其所占植被层碳密度的比例分别为:0.65 t/hm2(1.04%)、0.41 t/hm2(0.66%)。碳在乔木不同器官中的分配大小顺序为:树干(55.82%)、树枝(21.25%)、树根(10.28%)、树叶(7.35%)、树皮(5.30%)。灌木层碳密度和草本层碳密度受地形因子影响不显著。随海拔的升高,乔木层碳密度呈先增后减的变化趋势,在海拔1500—1700 m处达到最大值,枯落物层碳密度、土壤层碳密度及总碳密度变化不显著;随着坡度的增大,油松林生态系统枯落物层碳密度、土壤层碳密度及总碳密度显著减小,乔木层碳密度呈先增后减的变化趋势,在坡度为26—35°范围达到最大值;下坡位土壤层碳密度高于中坡位和上坡位,而中坡位乔木层碳密度和生态系统总碳密度高于下坡位和上坡位,枯落物层碳密度受坡位影响不明显;阳坡乔木层碳密度大于阴坡,枯落物层碳密度、土壤层碳密度及总碳密度受坡向影响不明显。

红壤小流域坡地不同利用方式对土壤磷素流失的影响

以浙江德清县排溪冲小流域生态系统为实例 ,采用定位土芯 Eu示踪和无界径流小区法研究了流域内坡地不同利用方式对土壤磷素流失的影响 ,结果表明 :( 1 )坡地不同利用方式磷素流失差异明显 ,流失最严重的是竹园 ,其次是旱地作物和新建果园 ,再次是幼龄茶园 ,林地和未开发利用的荒草地磷素的流失较轻 ;( 2 )泥沙结合态磷 ( Particulate phospho-rus,PP)随泥沙迁移流失是红壤坡地磷素流的主要形式 ,6种利用方式中 ,PP流失量占总磷流失量的平均值为 78.0 7%。但土地利用方式不同有差异 ,荒草地、林地和幼龄茶园流失的磷素中可溶性磷 ( Dissolved phosphorus,DP)的比重较大 ,分别为 3 5.2 9%、3 1 .4 9%和 2 7.65% ;( 3 )竹园、旱地作物和新开果园磷素流失严重的主要原因是农事活动和雨季相吻合 ,因而如何调整农事活动时间是减轻坡地磷素流失的关键。