2020-2021年金佛山亚热带常绿阔叶林碳水通量观测数据集

重庆金佛山喀斯特生态系统国家野外科学观测研究站于2020年12月被列入国家野外站择优建设名单,其主观测场以亚热带常绿阔叶林生态系统为研究对象,基于微气象学理论的涡度相关技术开展碳水通量的长期定位观测。本数据集为金佛山亚热带常绿阔叶林2020–2021年通量观测数据,基于ChinaFLUX数据处理体系,观测数据经质量控制和评估后,经插补和拆分形成了标准化的生态系统碳水通量和关键气象要素数据集。数据指标包含生态系统净碳交换量、总初级生产力、生态系统呼吸、潜热通量、显热通量等,以及空气温/湿度、风速/风向、土壤温/湿度、降水、太阳下行短波辐射、净辐射和光合有效辐射等。本数据集可以为分析我国典型森林生态系统的碳源/汇动态、碳水耦合特征及其对全球气候变化的响应机制提供重要的基础数据。

重庆金佛洞石笋记录的410 ka弱季风事件

冰消期或冰期由于冰盖消融引起淡水排放,容易造成不同纬度之间海洋-大气传输的异常,由此引发一系列或明显或不明显的千年级气候突变事件,如Younger Dryas(YD,新仙女木)和类似YD事件。MIS11c(深海氧同位素11阶段)作为当前全新世的最佳参照物之一,对期间可能发生的类YD事件及触发机制的研究有助于认识极端气候事件的发生规律。文章通过对重庆金佛洞石笋J33δ^(18)O序列记录的研究结果显示:(1)在MIS11间冰期盛期之前,亚洲季风气候区石笋揭示了一次发生于410 ka BP左右的千年尺度弱季风事件;(2)410 ka弱季风事件与YD事件均发生于间冰期盛期之前季风逐渐增强过程中以及北半球夏季太阳辐射上升阶段,期间都发生了AMOC(大西洋经向翻转环流)扰动,除了在变化幅度、冰量条件等方面有些差异,事件的持续时间、内部结构、变化模式相似;(3)410 ka弱季风事件主要受太阳辐射和AMOC共同驱动主导,持续较强的变暖进程加速了格陵兰冰盖融化并导致了冰盖的不稳定,淡水持续注入北大西洋,造成短暂的AMOC振荡。AMOC的减弱使得北大西洋上空产生了冷异常,通过大气遥相关作用导致了较弱的ASM(亚洲夏季风)。

重庆金佛洞高分辨率石笋记录的MIS10期间东亚夏季风变化

海洋氧同位素阶段10(Marine Isotope Stages10,MIS10)气候不稳定,重建这一时段气候变化历史,对于理解末次冰期的千年尺度气候突变和预测未来气候变化具有重要意义。因此,本文利用中国金佛洞石笋J33230 Th测年和氧碳同位素数据,重建了380~330 ka B.P.(thousand years before present,ka B.P.)时段的古气候序列,旨在探究西南地区东亚夏季风(East Asian Summer Monsoon,EASM)以及水文气候环境变化。研究结果显示,在轨道尺度上,MIS10时期的EASM和区域水文环境变化跟随北半球太阳辐射变化,整体上呈现出一峰两谷的形态。MIS10时期气候变化共分为3个阶段:MIS10c冰阶期间EASM相对偏弱,气候冷干;MIS10b间冰阶期间季风相对比较强盛,气候温暖湿润;MIS10a冰阶期间EASM急剧减弱,气候最为冷干。受太阳辐射缓慢变化引发的大西洋经向翻转环流(Atlantic Meridional Overturning Circulation,AMOC)大幅度振荡的影响,MIS10时期气候不稳定,EASM千年尺度气候突变事件频发,如MIS10b阶段发生了6次显著的季风增强事件。在冰期终止点Ⅳ(Termination-Ⅳ,T-Ⅳ)结束期间,随着北半球太阳辐射的上升和全球冰量的下降,石笋J33δ18 O记录显示在EASM恢复期间发生了一次与冰期终止点Ⅰ(Termination-Ⅰ,T-Ⅰ)新仙女木事件(Younger Dryas,YD)极其相似的季风减弱事件。类YD事件是最近4个冰消期的普遍特征,而太阳辐射和北大西洋冷事件可能是造成冰消期气候变化错综复杂的主要原因。

基于CiteSpace的岩溶地下水硝酸盐示踪研究进展

硝酸盐(NO_(3)^(-))是地下水中主要的污染物之一,其浓度一旦超标,将会对水生态和人类健康产生不良影响。文章分析2003-2022年岩溶地下水硝酸盐来源的同位素示踪进展,在中国知网(CNKI)收录的全部期刊数据库检索,以“岩溶地下水”“岩溶含水层”“喀斯特地下水”“喀斯特含水层”“硝酸盐”“硝态氮”“氮同位素”“氧同位素”“MixSIAR”“硝酸盐源”“氮转化”“硝酸盐污染”“硝酸盐双同位素”为主题词,得到1191篇论文;并在Web of Science(WOS)核心合集数据库中以“karst groundwater”“karst aquifer”“nitrate”“NOx-N”“nitrogen isotope”“oxygen isotope”“MixSIAR”“nitrate source”“nitrogen transformation”“nitrate contamination”和“dual nitrate isotopes”为主题词,得到2232篇文献。利用知识网络分析软件CiteSpace,对检索到的文献进行统计和研究热点分析。结果表明:在中文文献方面,中国地质科学院岩溶地质研究所在国内岩溶地下水硝酸盐研究领域优势巨大,中文文献发文量最多;关键词聚类知识图谱可概括为岩溶水文与水资源、水化学与水环境、岩溶地下水硝酸盐污染溯源3个研究热点;在英文文献方面,美国、中国和德国的发文数量最多,存在较为密切的合作关系。从研究单位来看,中国科学院的发文量最多;英文关键词聚类知识图谱可以概括为岩溶生态与水文、岩溶地下水硝酸盐的转化(氮循坏)、岩溶地下水硝酸盐污染溯源3个研究热点。硝酸盐氮氧同位素技术为岩溶地下水硝酸盐溯源与生物地球化学研究提供了强有力的支持;在定量溯源时,应考虑同位素分馏效应,以提高结果的准确性。

重庆金佛洞石笋δ13C记录的Heinrich6期间气候环境变化

在末次冰期发生的6次海因里希事件(Heinrich事件,简称H事件)中,H6事件发生年代最早,对其研究较少,利用高分辨率石笋记录研究H6事件期间的气候环境变化,有助于理解高低纬度气候变化对H事件的响应过程。本文基于重庆市金佛洞石笋JF2017铀系测年数据和碳同位素数据,重建H6事件期间中国西南地区季风气候环境的演化过程。结果显示:石笋JF2017的δ13C值在61811±204 a B.P.~59716±159 a B.P.时段显著偏重,持续大约2095 a,暗示该时段季风减弱和生态植被退化,对应北大西洋H6事件。H6事件期间,石笋JF2017的δ13C记录在61811~60848 a B.P.期间开始先逐渐偏重至最大值,随后发生短时间尺度的波动变化;最后在60848~59716 a B.P.期间缓慢偏轻至H6事件结束,整体呈现先逐渐偏重后又缓慢偏轻的趋势,内部存在百年际尺度的气候震荡,表明H6事件期间当地气候不稳定。石笋JF2017记录的百年际尺度的季风气候变化可能与热带辐合带和北大西洋经向翻转环流密切相关。

中国西南喀斯特地区植被自然恢复演替典型群落土壤碳氮储量特征

[目的]探究西南喀斯特地区植被自然恢复演替过程中典型群落的土壤碳氮储量变化特征,为该地区退化生态系统恢复与重建提供参考。[方法]采用空间代时间方法,在重庆市中梁山喀斯特槽谷选取弃耕地(弃耕半年)、草地(5~10年)、灌丛(15~25年)、灌乔林(30~40年)和乔木林(50~60年)作为一个植被自然恢复演替序列,设置固定样地,采集0~10、10~30、30~50、50~70 cm土层土壤样品,测定有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、铵态氮(NH_(4)^(+)-N)、硝态氮(NO_(3)^(-)-N)含量及碳氮比(C/N)和土壤pH,估算各演替序列下土壤碳氮储量,分析在自然恢复演替不同阶段的土壤碳氮含量与储量特征。[结果]植被自然恢复演替显著提高土壤SOC和TN含量与储量(P<0.001),灌乔阶段的土壤SOC和TN含量与储量最高,含量分别为57.75和6.31 g·kg^(-1),储量分别为87.71和10.06 t·hm^(-2),相比弃耕地阶段的碳氮储量分别增长51.88%和30.31%;各演替阶段0~30 cm土层SOC储量占0~70 cm土层的64.02%~73.68%,TN储量占64.73%~78.55%;0~70 cm土层C/N在自然恢复演替过程中呈先升后降的变化趋势,在灌丛阶段最高,为9.56;0~30 cm土层C/N在乔木阶段最高,为9.98,30~70 cm土层C/N相对较低;土壤NH_(4)^(+)-N储量以灌乔阶段最高(0.103 t·hm^(-2));土壤NO_(3)^(-)-N储量以弃耕地阶段最高(0.076 t·hm^(-2)),其次为灌乔阶段(0.038 t·hm^(-2));土壤SOC和TN储量与土壤NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N和TP含量显著正相关(P<0.05),此外,土壤SOC储量与土壤TN、TK含量显著正相关(P<0.05),土壤TN储量与土壤SOC含量显著正相关(P<0.05);土壤C/N与土壤SOC、TN和NH_(4)^(+)-N含量极显著正相关(P<0.01),与土壤TP含量显著正相关(P<0.05),与土壤TK含量极显著负相关(P<0.01)。[结论]西南喀斯特地区植被自然恢复演替可显著提高土壤碳氮含量与储量(P<0.001),对0~30 cm土层的碳氮含量与储量、C/N的影响比在30~70 cm土层更明显。土壤碳氮储量与土壤养分循环存在一定关联。随植被自然恢复演替到灌乔阶段,土壤碳氮储量得到显著提升并达到峰值(P<0.001);植被自然恢复对土壤质量提升显著(P<0.001)。

冠层降水再分配驱动生态系统养分富集:机制、数量与模式

降水经冠层拦截后被再分配为穿透雨、树干茎流和截留损失,大量元素随之汇入土壤,影响土壤微生物群落结构、植株个体生存,乃至植物群落演替,构成了连接大气、叶际和根际的关键生态过程.然而,较之降水再分配水文过程,缺乏对其养分富集效应的充分认识.本文以冠层降水再分配驱动养分富集为主题,整理2000~2022年Web of Science和中国知网数据库1020篇论文中关键离子K^(+)、Na^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)、NH_(4)^(+)、Cl^(-)、NO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-)的浓度和淋溶系数,总结养分富集机理,对比了全球不同干湿区、温度带、植被和生态系统类型的养分富集特征.结果显示,树干茎流平均离子浓度(6.13mg L^(-1))约2.1倍于穿透雨,二者SO_(4)^(2-)(12.45和6.32mg L^(-1))和Cl^(-)(9.21和4.81mg L^(-1))浓度最高,K^(+)(13.7和5.8)和Mg^(2+)(5.6和2.8)淋溶系数普遍最大.极湿润区穿透雨和树干茎流离子浓度最低,但淋溶系数最高;冷温带离子浓度最高,淋溶系数随温度增长无明显规律.灌木、针叶植物、混交林、人工生态系统离子淋溶系数1.1至3.0倍于乔木、阔叶植物、纯林、自然生态系统.当前研究多关注自然生态系统中阔叶乔木的冠层截留,建议未来研究重视养分富集能力更强的灌木、针叶植物和人工生态系统,结合土壤水分动态分析,综合评估降水再分配对养分过程、格局乃至全球陆地植被系统养分收支的影响.

2000—2020年三峡库区生态环境质量综合评估

客观综合地评估区域生态环境质量是现今全球关注和研究的热点问题。三峡库区自蓄水后,生态环境就变得比较脆弱,因此评价三峡库区生态环境质量十分必要。基于2000、2010、2020年的遥感数据,结合生态环境指数(EI)和遥感生态指数(RSEI)构建了三峡库区生态环境质量综合评价体系。结果表明,构建的生态环境质量综合评价体系能够有效实现三峡库区大尺度长时间序列的生态环境质量评价,精度可靠。2000—2010年三峡库区生态环境质量呈现下降趋势,而2010—2020年呈现上升趋势,2000—2020年整体上表现为上升趋势。空间上,三峡库区生态环境质量较好的区域主要分布在东部、北部和东南部的巫溪县、宜昌县、兴山县、石柱县和巴东市等;质量较差的区域主要分布在西南部和长江沿岸城市化进程较快的地区。

喀斯特槽谷区植被演替对土壤有机碳储量及固碳潜力的影响研究

土壤有机碳的空间分布与储量估算是全球碳循环与气候变化的关键研究领域之一。以西南典型低山喀斯特槽谷小流域内四种典型植被演替阶段下的土壤为研究对象,分析了植被类型演替对土壤有机碳含量、储量及固碳潜力的影响。结果表明:研究区内不同植被演替阶段下的土壤有机碳含量为9.12~12.37 g/kg,有机碳储量为41.55~60.42 Mg C/hm^(2)。不同植被演替阶段下土壤有机碳含量与储量具有相似的变化规律,其中在植被类型上表现为林地>耕地>灌丛>草地,在垂直方向上随土壤剖面深度的增加而降低。在0-30 cm土层深度内,林地下的土壤有机碳储量最大,为60.42 Mg C/hm^(2);与林地相比,研究区内草地类型的固碳潜力最大,可达18.87 Mg C/hm^(2);灌丛地次之,为12.37 Mg C/hm^(2);耕地最小,仅为2.73 Mg C/hm^(2)。以上研究结果说明,研究区内植被演替对土壤有机碳含量和有机碳储量具有显著影响,植被演替将促进土壤有机碳的截获,提高土壤有机碳的含量和储量。

基于遥感数据和机器学习算法的草地地上生物量估算研究

草地生态系统作为自然生态系统的重要组成部分,为畜牧经济发展提供了重要的牧草资源,对调节气候变化和维持生态系统平衡等起着非常重要的作用。草地地上生物量(aboveground biomass,AGB)是草地植被生理状态的重要指标,它的大小体现着草地初级生产力水平,是衡量草地生态系统中能量循环和物质流动的重要指标,在陆地生态系统的碳循环中起着重要的作用。近几十年来,伴随畜牧业经济快速发展和全球气候变暖,草地生态系统的稳定性降低,生态环境发生退化,草地地上生物量和固碳能力势必受到影响。大尺度、动态化、高精度的草地地上生物量监测对草地碳储量核算和畜牧业可持续发展具有重要意义,而遥感技术凭借高时空探测能力恰好为其提供了解决思路。机器学习算法凭借其优越性、高效性、稳健和精确性已被广泛应用于各个研究领域,使用机器学习算法快速、准确、大范围监测草地地上生物量是目前的研究热点。因此,构建准确的草地地上生物量估算模型,精确估算草地地上生物量及分析其空间分布特征能够有效地衡量草地生态系统的稳定性和维持草地生态资源的可持续发展利用,为该区域草地资源的可持续利用和科学管理提供依据,对该地区的生态安全保护和畜牧业可持续发展具有重要意义。本研究以青海省兴海县草地为研究区,基于野外实测的草地地上生物量数据,结合高空间分辨率的遥感数据、气候数据、地形数据和土壤数据等,利用随机森林(random forest,RF)和极端梯度提升决策树(extreme gradient boosting,XGBoost)方法构建兴海县草地地上生物量估算模型,采用决定系数R^(2)和均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)两个精度验证指标评价两种草地地上生物量估算模型的精度,实现草地地上生物量高精度模拟和制图,并分析其空间分布格局特征。结果表明:基于XGBoost模型的草地地上生物量估算精度(R^(2)=0.75,RMSE=44.64)高于RF的模拟精度(R^(2)=0.72,RMSE=46.36),并且XGBoost模型估算的草地地上生物量与实测的草地地上生物量值更接近。基于两种机器学习模型估算的草地地上生物量数据制作空间分布图,其空间特征与实测草地地上生物量的空间分布相似,草地地上生物量高值区位于研究区的东部,西部地区草地地上生物量值最低,但是模型模拟能更好地揭示草地地上生物量分布的空间异质性。在空间分布特征上,XGBoost模型估算的草地地上生物量空间变异细节更加详细,尤其在研究区东部。本研究基于两种机器学习算法实现草地地上生物量的高精度(30 m空间分辨率)估算和数字制图,并分析其空间分布格局,可为草地生态环境监测和草地资源可持续利用提供科学依据,对于维持生态系统平衡和预测未来气候变化对草地生态系统的影响具有十分重要的理论和实践意义。

基于GEE的三峡蓄水对重庆地表水和植被影响研究

研究三峡工程对周边生态环境的影响对维护生态安全具有重要意义。目前,相关研究已经揭示了三峡大坝的建设与蓄水在气象、植被、土地利用以及灾害发生等方面的影响,而地表水作为地球水资源的重要组成部分,受三峡工程的影响程度还不清楚,尤其是在长江上游。本研究利用多源数据在GEE(Google Earth Engine)平台上分析了重庆地区1990—2019年间常年地表水、植被以及气象要素在三峡蓄水前期(1990—2002年)、中期(2003—2012年)和后期(2013—2019年)3个阶段的时空变化情况。结果表明:①地表水和植被在1990—2019年都表现出增长的趋势,且其不同的增长模式都表现出对三峡蓄水明显的响应,而温度和降雨表现出持续的波动,对蓄水过程无明显响应;②常年地表水面积在蓄水过程中以18.32 km^(2)/a的速度增加,而在蓄水前后变化不大,新增的常年地表水主要分布在长江及其支流沿岸,且集中在长江重庆段的中部,少数的地表水面积增加出现在湖泊和水库,如长寿湖在蓄水期间增加了超过其面积20%的水域;③归一化植被指数在3个阶段表现为台阶式增长(共增长18.55%),这一变化为地表水资源增加和生态修复工程的共同作用。本研究表明三峡蓄水对重庆地区水资源的时空动态有着较为显著的影响,同时发现了水利工程改变地表覆盖及水资源分布的有效证据,这为重庆地区乃至整个长江流域的水资源管理提供了科学依据。

土壤有机碳含量高光谱建模研究——以青藏高原三江源区为例

土壤有机碳(SOC)是陆地生态系统碳循环的重要组成部分,也是评价区域土壤质量、土地退化程度和作物产量的重要指标。高寒生态系统土壤有机碳含量估算,对于高寒地区土壤碳库核算和土壤质量评价等都具有重要意义。本研究以青藏高原三江源区作为研究区,基于野外采集的272个土壤样本的SOC和土壤光谱室内测试数据,首先对原始光谱数据进行一阶微分(FD)、二阶微分(SD)、倒数对数(RL)、去包络线(CR)和多元散射校正(MSC)等多种数学变换;然后基于8种光谱变换数据与SOC含量的相关性分析提取特征波段,利用多元线性回归(MLR)、偏最小二乘回归(PLSR)、支持向量机(SVM)和随机森林(RF)4种方法,分别构建SOC含量的高光谱反演模型;对各种模型的模拟精度和稳定性进行评价,明确SOC含量反演的最佳光谱变换和模型组合模式。结果表明:三江源区SOC含量较高,且不同植被类型和不同土壤类型的SOC含量差异较大;总体上,单一数学变换形式中基于一阶微分(FD)变换构建的反演模型的模拟精度最高(尤其是FD-RF组合模型,其验证集R^(2)=0.86,RMSE=8.40,RPD=2.64);多种数学变换组合相较于单一的数学变换,其模拟精度得到进一步提高(如CRFD-RF组合,R^(2)=0.87,RMSE=8.03,RPD=2.76);4种模拟模型中,随机森林总体模拟精度最高,并且CRFD-RF组合模型的模拟精度最高,MSCFD-RF次之。本研究可为利用高光谱遥感进行高寒地区土壤有机碳含量反演和动态监测提供理论依据。

“21·7”河南暴雨前后鸡冠洞CO_(2)变化的对比研究

岩溶洞穴CO_(2)的传输机制对于碳循环研究意义重大,但旅游洞穴中人为活动和天然岩溶作用产生CO_(2)的贡献很难区分,其影响因素不明确.该研究以2021年7月(“21·7”)河南特大暴雨前后鸡冠洞景区关闭为契机,利用高分辨率在线洞穴CO_(2)监测设备和现场昼夜监测及采样,对河南栾川县鸡冠洞(旅游洞穴)和毗邻的东石崖洞(天然洞穴)进行不同时空的连续监测对比研究,结果表明:①昼夜尺度上,鸡冠洞和东石崖洞CO_(2)摩尔分数变化的驱动因素不同.旅游活动人为产生的CO_(2)是鸡冠洞CO_(2)变化的一个主要来源.东石崖洞内CO_(2)主要源于天然岩溶作用,受控于上覆土壤CO_(2)的变化;但在强降雨事件期间,会受东石崖洞上覆土壤CO_(2)和洞内水体脱气(CO_(2))的共同影响.②鸡冠洞人为活动产生的CO_(2)摩尔分数是没有游客时(“21·7”河南特大暴雨造成景区关闭期间)的2~3倍.虽然游客呼吸在短期内对鸡冠洞洞穴CO_(2)摩尔分数变化贡献较大,但并没有达到可以抑制洞内滴水脱气的程度,不会影响方解石沉积.③短时间尺度内由人类活动产生的CO_(2)会积极参与岩溶洞穴系统CO_(2)的传输循环过程,在岩溶区“碳中和”目标实现的不同尺度评估过程中,此影响不容忽视.

石漠化治理区表层岩溶泉流量衰减分析及无机碳通量估算——以重庆酉阳龙潭槽谷老泉为例

应对“双碳”目标,加强岩溶石漠化综合治理工作,地下水是关键。为探究重庆市酉阳县龙潭槽谷石漠化治理区岩溶泉的流量衰减及无机碳通量变化特征,采用流量衰减方程与水化学径流法对研究点老泉进行模拟与分析。结果表明:(1)老泉的流量衰减分为两个亚动态,衰减系数分别为0.089 2、0.019 6,其具有双重性含水介质特征。(2)暴雨期老泉的碳通量随流量变化的特征明显;而伏旱期(7月底-8月底)老泉的碳通量与土壤CO_(2)、泉水CO_(2)均具有明显的昼夜变化特征,表现为夜间低、日间高。(3)老泉夏季的碳通量与降水量呈正相关(R=0.78),与蒸发量呈负相关(R=-0.36),气候的不稳定性变化对碳通量影响显著。老泉的月HCO_(3)^(-)浓度与月土壤CO_(2)浓度的相关系数为0.64,HCO_(3)^(-)敏感地响应土壤CO_(2)的变化;而老泉年碳通量与年土壤CO_(2)浓度的相关系数为0.90,且年均δ13C_(DIC)呈偏负趋势,土地利用变化(植被恢复)有利于土壤CO_(2)及老泉碳通量的增加。(4)老泉2018-2021年的碳通量呈波动上升趋势,年均无机碳通量为15.05 t·km^(-2)·a^(-1)。研究结果能为石漠化生态恢复治理工作提供参考。

三峡库区降雨特征和林草覆被格局对坡面水沙产出的影响

[目的]为探析三峡库区降雨特征和林草覆被格局对坡面水沙产出的影响,适应人地矛盾突出和乡村特色产业发展对林下土地资源优化利用提出的新需求。[方法]以三峡库区典型退耕林地为研究对象,设置林下全坡草本覆盖格局(QF)、上坡裸地+下坡草本覆盖格局(XF)、等高横坡草本条带覆盖格局(TF)、全坡无草本覆盖格局(WF)4种林草覆被的径流小区,开展24场侵蚀性降雨事件的坡面产流产沙野外观测,辨识降雨特征和林草覆被格局对坡面产水产沙的影响。[结果](1)24场侵蚀性降雨分为A雨型(雨量小、强度较大、历时短)、B雨型(雨量大、强度大、历时短)和C雨型(雨量小、强度小、历时长)3类。A雨型发生频率最高,为45.83%,B雨型累积降雨量最大,占总降雨量的63.44%。(2)4种林草覆被格局的累积径流深和累积侵蚀量总体呈现QF<XF<TF<WF;径流深和侵蚀量峰值均发生于B雨型,其产流量相比于A雨型增加337.74%~410.32%,产沙量增加283.47%~504.58%。(3)WF径流深和侵蚀量占比为75.75%和98.51%,XF、TF分别占12.20%和1.08%,7.28%和0.34%。与WF相比,XF和TF的径流减少84.18%和75.85%,产沙减少96.99%和93.30%。[结论]对比不同林草覆被格局的坡面水沙产出,上坡耕种+下坡草本覆盖、条带耕种+等高植物篱的林下适度利用可兼顾林地调水保土和林下生态种植的功能,为三峡库区生态修复与林下土地资源优化利用提供理论依据。

三峡水库消落带生境特征与植被恢复模式

[目的]三峡水库蓄水运行后消落带生境破碎斑块化加剧,极端生境胁迫严重损害植被的结构和功能。厘清三峡水库消落带生境状况,提出适宜性植被恢复对策,重建河流受损廊道综合生态功能,对构建区域生态安全格局和保障长江流域水资源安全具有重要意义。[方法]针对三峡水库消落带植被退化与生态功能受损的突出问题,系统解析了消落带生境特征及其对植被生长的影响,围绕水库河岸受损廊道生态修复重大需求,探讨面向消落带微生境构建与植被格局功能优化的三峡水库消落带植被恢复模式。[结果]三峡水库消落带生境状况受水库运行形成的独特水位节律、出露期植被生长季气候条件、土壤侵蚀与泥沙沉积过程、土壤环境等多生境因子协同影响,呈现高度空间异质性特征。水位变动形成的淹没时长、出露时令、淹水强度是影响植株繁衍、生长的首要因素;土壤侵蚀、泥沙掩埋、土壤水养条件等影响植被生长状况。[结论]三峡水库消落带植被恢复需综合考虑水位节律、立地条件与物种形态-功能性状,选育优质抗逆物种,注重土壤基质保育,突出植被格局的分区优化配置。重建消落带综合生态功能,为水库消落带生态治理提供理论支撑和科学依据。

国土空间规划课程思政教学的探索与实践--以西南大学为例

国土空间规划课程涵盖自然科学与社会科学,在培养学生专业素养、道德素养和社会责任感等方面均发挥重要作用。以国土空间规划课程为例,该文在探讨该课程融入思想政治教育元素的时代需求基础上,从“政策落实-培养目标-实施策略”三个维度构建课程思政教学内容,挖掘出9个理论课程思政元素和3个实践课程思政元素,以期为其他高校提供有益的参考和借鉴。通过对课程思政的探索与实践,一方面,使学生了解规划工作的复杂性和重要性,增强其责任感、使命感和团队意识;另一方面,提升学生的安全意识、大局观和与时俱进的思想,使其更好地理解国家的发展战略和目标,从而增强其爱国情怀。

1990—2015年四川盆地农地时空演变特征及其驱动因素

四川盆地是中国自然地域单元和粮食主产区。20世纪以来,区域社会-生态系统变迁驱动农地利用规模和结构发生变化,而农地利用的时空演变特征及其驱动因素尚不明晰。本文利用1990、2000、2010和2015年土地利用数据和社会经济统计数据,结合空间分析和最优参数地理探测器模型,分析四川盆地农地的时空演变特征,探究不同时期社会经济驱动过程。结果表明:(1)1990—2015年,农地面积减少1859.91 km^(2),呈现阶段性变化特征。其中,1990—2010年,农地变化以内部转移为主,大量旱地和水田转变为园地,部分农地转为林地与建设用地;2010—2015年,农地呈现集中转变为建设用地的趋势。(2)川东北地区园地面积显著增加,城市中心与主干道附近建设用地面积明显增长,林地面积增加集中于平行岭谷地带,其空间聚集效应均表现为高-高聚集或低-低聚集特征。农地内部转移、农地向建设用地和林地的转变具有明显的空间分异特征和聚集效应。(3)2000—2010年间,农业劳动力与造林面积百分比是农地变化的主要驱动因素,因子间的交互作用多表现为非线性增强;2010—2015年间,GDP是农地变化的主要驱动因素,因子间交互作用表现为双因子增强解释程度更高。研究结论可为区域国土空间规划和农业可持续发展提供决策参考。

基于宇宙射线观测的喀斯特槽谷区典型流域土壤水分反演研究

宇宙射线中子法是一种百米尺度的土壤水分无损测量方法。基于重庆市青木关槽谷区多个站点的多层土壤水分观测数据,针对宇宙射线土壤水分观测系统(COSMOS)同步测得的中子序列开展了土壤含水量反演研究。在反演算法研究过程中,引入S-G滤波对COSMOS快中子数进行平滑,分析了植被含水量的影响,探索和优化了算法率定和验证阶段不同的数据筛选方案。结果表明:该区域植被含水量对COSMOS反演结果影响较小,且考虑全时段土壤水分水平下发展的算法能得到与实测区域平均更为一致的土壤水分序列。最后应用该反演算法进一步生成了COSMOS观测时段的长时间序列土壤水分产品,并与周边相邻土壤水分观测进行间接验证,揭示了该区域的土壤水分季节变化特征。该研究发展的COSMOS土壤水分反演算法在该区域展现了较强的适用性,可为重庆市青木关喀斯特槽谷区典型流域的区域尺度土壤水分观测与水文气象分析提供支持。

岩溶关键带土壤-洞穴系统CO_(2)运移的时空变化——以河南鸡冠洞为例

为了了解豫西鸡冠洞岩溶区不同尺度下水-土-气的中CO_(2)的变化特征,探究CO_(2)在岩溶关键带系统的运移关系,2019年5月至2020年10月,利用固态传感器对河南鸡冠洞上覆土壤取样点进行高时间分辨率监测,每隔15 min采集一次数据。结合每月采集洞内空气CO_(2)浓度数据、每月测定洞穴水水化学指标数据及每月监测的降水、气温数据进行全面系统地分析。结果表明:①土壤CO_(2)浓度、洞内空气CO_(2)浓度和洞穴水水化学指标具有明显的季节性变化特征,均表现为夏秋高冬春低;②土壤CO_(2)浓度在昼夜尺度下,白天高于夜晚,夏季的昼夜差值最大,冬季的昼夜差值最小,且昼夜变化滞后气温、土温变化约6 h;③洞内CO_(2)浓度变化、洞穴水离子浓度和水化学指标在昼夜变化上具有同步性;④强降雨条件下(单场降雨量为42.2mm),土壤水分和土壤温度能及时响应降雨变化,而土壤CO_(2)浓度对降雨的响应滞后2 h。洞穴水、洞穴CO_(2)浓度对降雨的响应与土壤CO_(2)具有相似性;⑤基于月均值的土壤CO_(2)浓度与土壤温度、土壤湿度的相关系数分别为0.67、0.031。垂直方向上,CO_(2)浓度变化依次为土壤>洞穴>空气。昼夜尺度上,土壤CO_(2)浓度变化滞后于气温、土壤温度变化,其原因是受上覆植被光合作用强度影响。CO_(2)在洞穴水运移中以脱气沉积为主,补给洞内空气CO_(2)浓度。在强降雨过程中,土壤CO_(2)浓度变化受控土壤的温度和湿度;而在更长时间尺度上,土壤CO_(2)浓度变化更多地受土壤温度影响,土壤湿度对其影响较小。