黃土高原土壤團(tuán)聚體-水-植被的時(shí)空變異分析
發(fā)布時(shí)間:2021-01-23 13:41
黃土高原位于干旱半干旱區(qū),退耕前大量的毀林開(kāi)荒導(dǎo)致該區(qū)域水土流失嚴(yán)重,生態(tài)環(huán)境脆弱,成為世界上具代表性的干旱半干旱生態(tài)系統(tǒng)和侵蝕景觀。為改善這一狀況,采取了建造梯田和淤地壩等多種措施,但該區(qū)水土流失仍然嚴(yán)重。因此,1999年我國(guó)推行了退耕還林(草)工程,即將坡耕地退耕為林地、灌木地或草地,以改善坡耕地水土流失問(wèn)題。在水土流失的綜合治理過(guò)程中,常遵循“土是基礎(chǔ),水是關(guān)鍵,植被是標(biāo)志,產(chǎn)業(yè)是保障,水土保持是目標(biāo)”的理念指導(dǎo);因此,為更好的實(shí)施退耕還林(草)工程,需要充分了解其在時(shí)空尺度上對(duì)“土—水—植被”的影響。同時(shí),探討該影響與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)間的平衡也是必要的。“3S”技術(shù)集成了衛(wèi)星定位、遙感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、空間技術(shù)等對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、管理、分析和表達(dá),從而為評(píng)估黃土高原退耕還林(草)工程對(duì)水土流失的改善提供了機(jī)會(huì)。本論文在“3S”技術(shù)支持下,基于采樣數(shù)據(jù)、文獻(xiàn)數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)、氣象站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、FLUX監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)等,選擇黃土高原腹地典型小流域——紙坊溝流域和整個(gè)黃土高原土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性、黃土高原土壤水分、黃土高原植被總初級(jí)生產(chǎn)力及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為研究對(duì)象,利用空間分析詳細(xì)探究紙坊溝流域...
【文章來(lái)源】:中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心)陜西省
【文章頁(yè)數(shù)】:167 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
不同尺度下的土壤團(tuán)聚體影響因素Fig.1.1Factorsaffectingsoilaggregationatmicroandmacroscale土壤水分是土壤與大氣進(jìn)行能量交換的重要介質(zhì),是自然地理?xiàng)l件中的重要因素,為植被和土壤生物生存提供基礎(chǔ),在水文循環(huán)中起著至關(guān)重要的作用,受氣候因素(降雨,溫度和蒸散)(Lawrence和Vandecar2014)、植被特征(植物種類,年齡和密度)
黃土高原土壤團(tuán)聚體-水-植被的時(shí)空變異分析181.4.4技術(shù)路線圍繞“土–水–植被”系統(tǒng),選擇土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性、土壤水和植被活動(dòng)為研究對(duì)象,分別從典型小流域和黃土高原尺度探究其對(duì)植被恢復(fù)的時(shí)空響應(yīng),以及與農(nóng)業(yè)活動(dòng)的平衡,結(jié)合經(jīng)典學(xué)統(tǒng)計(jì)方法和地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法,明確景觀尺度上土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性空間結(jié)構(gòu)和影響因素、土壤水分的時(shí)空變異以及其驅(qū)動(dòng)要素、植被總初級(jí)生產(chǎn)力的時(shí)空變異和拐點(diǎn)/斷點(diǎn)、與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的平衡,最終深入了解“土–水–植被”系統(tǒng)對(duì)植被恢復(fù)的響應(yīng),為實(shí)現(xiàn)生態(tài)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供建議。圖1.2技術(shù)路線圖Fig.1.2Flowchart.
第2章研究區(qū)域與方法19第2章研究區(qū)域與方法2.1研究區(qū)概況2.1.1黃土高原地區(qū)黃土高原位于北緯33.72°–41.27°,東經(jīng)100.90°–114.55°,高程200–3000m,面積約6.4×105km2(圖2.1),區(qū)域土壤容重和質(zhì)地空間分布分別見(jiàn)圖2.2和2.3。圖2.1研究區(qū),基于全球土地覆蓋2000項(xiàng)目數(shù)據(jù)的土地利用類型分布:(a)2000年,(b)2010年;(c)各用地類型占比;(d)退耕還林區(qū)和降雨帶的分布Fig.2.1Studyarea.SpatialdistributionsoflandcovertypesovertheLoessPlateaubasedontheGlobalLandCover2000Projectdata:(a)Year2000,(b)Year2010;(c)Thefractionoflandusetypesindifferentyears;(d)Thedistributionsofrevegetationareaandrainfallzones.黃土高原退耕前土壤容重?cái)?shù)據(jù)由中國(guó)地表模擬土壤數(shù)據(jù)庫(kù)(http://globalchange.bnu.edu.cn/research/soil2)獲取,數(shù)據(jù)分辨率30″(Shangguan等,2013);退耕前土壤質(zhì)地?cái)?shù)據(jù)由中國(guó)區(qū)域土地與氣候模擬的土壤粒徑分布數(shù)據(jù)集(http://globalchange.bnu.edu.cn/research/soil)獲取(Shangguan等,2012)。該地區(qū)位于干旱半干旱大陸性季風(fēng)氣候區(qū),年均降雨量為420mm,由西北部150mm到東南部的800mm,其中約55%–78%集中在濕季(Xin等,2011;Zhao等,2017a),7–9月定義為濕季,其他月份則視為干季(Wang等,2017a)。黃土高原是世界上侵蝕最嚴(yán)重的景觀之一,其土壤是由黃土沉積而來(lái)(Wang等,2017c)。氣候、地形、植被因子、土壤性質(zhì)和不可持續(xù)的農(nóng)業(yè)活動(dòng)綜合導(dǎo)致了該地區(qū)嚴(yán)重的土壤侵蝕(Zhang1991)。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]黃土高原草地凈初級(jí)生產(chǎn)力時(shí)空動(dòng)態(tài)及其影響因素[J]. 劉洋洋,王倩,楊悅,剛成誠(chéng),章釗穎,同琳靜,李建龍. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào). 2019(07)
[2]湖泊濕地水—土—植被體系碳排放及其影響因素研究[J]. 董克,趙穎. 山西科技. 2018(05)
[3]黃土高原土地利用變化特征及其環(huán)境效應(yīng)[J]. 趙宏飛,何洪鳴,白春昱,張闖娟. 中國(guó)土地科學(xué). 2018(07)
[4]黃土高原縣域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率時(shí)空變化分析[J]. 張平平,王飛,王蕾欽,楊蒙. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究. 2018(02)
[5]不同生態(tài)恢復(fù)方式下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與生物多樣性恢復(fù)效果的整合分析[J]. 吳舒堯,黃姣,李雙成. 生態(tài)學(xué)報(bào). 2017(20)
[6]2001—2013年黃土高原植被凈初級(jí)生產(chǎn)力時(shí)空變化及其歸因[J]. 周夏飛,馬國(guó)霞,曹國(guó)志,賈倩,於方. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué). 2017(14)
[7]西南巖溶石漠化綜合治理水-土-植被關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)展與建議[J]. 鄧艷,曹建華,蔣忠誠(chéng),周曉東,岳祥飛. 中國(guó)巖溶. 2016(05)
[8]黃土臺(tái)塬土地利用方式對(duì)土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體穩(wěn)定性影響[J]. 劉夢(mèng)云,吳健利,劉麗雯,虞亞楠. 自然資源學(xué)報(bào). 2016(09)
[9]黃土高原植被凈初級(jí)生產(chǎn)力的時(shí)空變化及其與氣候因子的關(guān)系[J]. 史曉亮,楊志勇,王馨爽,高軍,胡艷. 中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象. 2016(04)
[10]應(yīng)用Le Bissonnais法研究黃土丘陵區(qū)不同植被區(qū)及坡向?qū)ν寥缊F(tuán)聚體穩(wěn)定性和可蝕性的影響[J]. 李婭蕓,劉雷,安韶山,曾全超,李鑫. 自然資源學(xué)報(bào). 2016(02)
博士論文
[1]土壤團(tuán)聚體/鐵錳結(jié)核的三維結(jié)構(gòu)、形成過(guò)程及其環(huán)境意義[D]. 於修齡.浙江大學(xué) 2015
[2]新疆土壤有機(jī)碳/無(wú)機(jī)碳空間分布特征及儲(chǔ)量估算[D]. 顏安.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 2015
[3]黃土區(qū)典型灌草植被土壤水分時(shí)空分布及其植被承載力研究[D]. 劉丙霞.中國(guó)科學(xué)院研究生院(教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心) 2015
[4]基于GIS的黃土高原縣域農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展研究[D]. 馬曉勇.山西大學(xué) 2011
[5]黃土高原地區(qū)土壤干層的空間分布與影響因素[D]. 王云強(qiáng).中國(guó)科學(xué)院研究生院(教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心) 2010
[6]陜北黃土高原土地利用變化與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系及效應(yīng)評(píng)價(jià)[D]. 周忠學(xué).陜西師范大學(xué) 2007
[7]黃土丘陵區(qū)生態(tài)恢復(fù)過(guò)程中土壤質(zhì)量演變及調(diào)控[D]. 許明祥.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2003
碩士論文
[1]基于NPP和生態(tài)綠當(dāng)量的黃土高原土地利用生態(tài)效益研究[D]. 董孟龍.長(zhǎng)安大學(xué) 2018
[2]黃土高原縣域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率研究[D]. 張平平.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2017
[3]三峽山地不同類型林地的生態(tài)水文功能研究[D]. 吳四平.華中師范大學(xué) 2017
[4]黃土高原人工刺槐林和檸條林土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性及其影響因素[D]. 趙曉單.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心) 2017
[5]黃土高原土壤無(wú)機(jī)碳密度分布、儲(chǔ)量及影響因素[D]. 張瑞.中國(guó)科學(xué)院研究生院(教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心) 2012
[6]黃土高塬溝壑區(qū)縣域土地利用變化及農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)響應(yīng)[D]. 張建軍.中國(guó)科學(xué)院研究生院(教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心) 2011
[7]小流域土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性及空間變異特征研究[D]. 薛濤.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 2010
[8]人為生產(chǎn)活動(dòng)與農(nóng)田土壤主要性質(zhì)空間變異性關(guān)系[D]. 王金貴.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2009
[9]黃土高原半干旱區(qū)中連川土地利用及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式變化研究[D]. 李楊.蘭州大學(xué) 2007
[10]基于GIS的流域土壤特性及抗侵蝕性能空間變異研究[D]. 王峰.西南大學(xué) 2006
本文編號(hào):2995318
【文章來(lái)源】:中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心)陜西省
【文章頁(yè)數(shù)】:167 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
不同尺度下的土壤團(tuán)聚體影響因素Fig.1.1Factorsaffectingsoilaggregationatmicroandmacroscale土壤水分是土壤與大氣進(jìn)行能量交換的重要介質(zhì),是自然地理?xiàng)l件中的重要因素,為植被和土壤生物生存提供基礎(chǔ),在水文循環(huán)中起著至關(guān)重要的作用,受氣候因素(降雨,溫度和蒸散)(Lawrence和Vandecar2014)、植被特征(植物種類,年齡和密度)
黃土高原土壤團(tuán)聚體-水-植被的時(shí)空變異分析181.4.4技術(shù)路線圍繞“土–水–植被”系統(tǒng),選擇土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性、土壤水和植被活動(dòng)為研究對(duì)象,分別從典型小流域和黃土高原尺度探究其對(duì)植被恢復(fù)的時(shí)空響應(yīng),以及與農(nóng)業(yè)活動(dòng)的平衡,結(jié)合經(jīng)典學(xué)統(tǒng)計(jì)方法和地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法,明確景觀尺度上土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性空間結(jié)構(gòu)和影響因素、土壤水分的時(shí)空變異以及其驅(qū)動(dòng)要素、植被總初級(jí)生產(chǎn)力的時(shí)空變異和拐點(diǎn)/斷點(diǎn)、與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的平衡,最終深入了解“土–水–植被”系統(tǒng)對(duì)植被恢復(fù)的響應(yīng),為實(shí)現(xiàn)生態(tài)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供建議。圖1.2技術(shù)路線圖Fig.1.2Flowchart.
第2章研究區(qū)域與方法19第2章研究區(qū)域與方法2.1研究區(qū)概況2.1.1黃土高原地區(qū)黃土高原位于北緯33.72°–41.27°,東經(jīng)100.90°–114.55°,高程200–3000m,面積約6.4×105km2(圖2.1),區(qū)域土壤容重和質(zhì)地空間分布分別見(jiàn)圖2.2和2.3。圖2.1研究區(qū),基于全球土地覆蓋2000項(xiàng)目數(shù)據(jù)的土地利用類型分布:(a)2000年,(b)2010年;(c)各用地類型占比;(d)退耕還林區(qū)和降雨帶的分布Fig.2.1Studyarea.SpatialdistributionsoflandcovertypesovertheLoessPlateaubasedontheGlobalLandCover2000Projectdata:(a)Year2000,(b)Year2010;(c)Thefractionoflandusetypesindifferentyears;(d)Thedistributionsofrevegetationareaandrainfallzones.黃土高原退耕前土壤容重?cái)?shù)據(jù)由中國(guó)地表模擬土壤數(shù)據(jù)庫(kù)(http://globalchange.bnu.edu.cn/research/soil2)獲取,數(shù)據(jù)分辨率30″(Shangguan等,2013);退耕前土壤質(zhì)地?cái)?shù)據(jù)由中國(guó)區(qū)域土地與氣候模擬的土壤粒徑分布數(shù)據(jù)集(http://globalchange.bnu.edu.cn/research/soil)獲取(Shangguan等,2012)。該地區(qū)位于干旱半干旱大陸性季風(fēng)氣候區(qū),年均降雨量為420mm,由西北部150mm到東南部的800mm,其中約55%–78%集中在濕季(Xin等,2011;Zhao等,2017a),7–9月定義為濕季,其他月份則視為干季(Wang等,2017a)。黃土高原是世界上侵蝕最嚴(yán)重的景觀之一,其土壤是由黃土沉積而來(lái)(Wang等,2017c)。氣候、地形、植被因子、土壤性質(zhì)和不可持續(xù)的農(nóng)業(yè)活動(dòng)綜合導(dǎo)致了該地區(qū)嚴(yán)重的土壤侵蝕(Zhang1991)。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]黃土高原草地凈初級(jí)生產(chǎn)力時(shí)空動(dòng)態(tài)及其影響因素[J]. 劉洋洋,王倩,楊悅,剛成誠(chéng),章釗穎,同琳靜,李建龍. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào). 2019(07)
[2]湖泊濕地水—土—植被體系碳排放及其影響因素研究[J]. 董克,趙穎. 山西科技. 2018(05)
[3]黃土高原土地利用變化特征及其環(huán)境效應(yīng)[J]. 趙宏飛,何洪鳴,白春昱,張闖娟. 中國(guó)土地科學(xué). 2018(07)
[4]黃土高原縣域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率時(shí)空變化分析[J]. 張平平,王飛,王蕾欽,楊蒙. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究. 2018(02)
[5]不同生態(tài)恢復(fù)方式下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與生物多樣性恢復(fù)效果的整合分析[J]. 吳舒堯,黃姣,李雙成. 生態(tài)學(xué)報(bào). 2017(20)
[6]2001—2013年黃土高原植被凈初級(jí)生產(chǎn)力時(shí)空變化及其歸因[J]. 周夏飛,馬國(guó)霞,曹國(guó)志,賈倩,於方. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué). 2017(14)
[7]西南巖溶石漠化綜合治理水-土-植被關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)展與建議[J]. 鄧艷,曹建華,蔣忠誠(chéng),周曉東,岳祥飛. 中國(guó)巖溶. 2016(05)
[8]黃土臺(tái)塬土地利用方式對(duì)土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體穩(wěn)定性影響[J]. 劉夢(mèng)云,吳健利,劉麗雯,虞亞楠. 自然資源學(xué)報(bào). 2016(09)
[9]黃土高原植被凈初級(jí)生產(chǎn)力的時(shí)空變化及其與氣候因子的關(guān)系[J]. 史曉亮,楊志勇,王馨爽,高軍,胡艷. 中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象. 2016(04)
[10]應(yīng)用Le Bissonnais法研究黃土丘陵區(qū)不同植被區(qū)及坡向?qū)ν寥缊F(tuán)聚體穩(wěn)定性和可蝕性的影響[J]. 李婭蕓,劉雷,安韶山,曾全超,李鑫. 自然資源學(xué)報(bào). 2016(02)
博士論文
[1]土壤團(tuán)聚體/鐵錳結(jié)核的三維結(jié)構(gòu)、形成過(guò)程及其環(huán)境意義[D]. 於修齡.浙江大學(xué) 2015
[2]新疆土壤有機(jī)碳/無(wú)機(jī)碳空間分布特征及儲(chǔ)量估算[D]. 顏安.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 2015
[3]黃土區(qū)典型灌草植被土壤水分時(shí)空分布及其植被承載力研究[D]. 劉丙霞.中國(guó)科學(xué)院研究生院(教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心) 2015
[4]基于GIS的黃土高原縣域農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展研究[D]. 馬曉勇.山西大學(xué) 2011
[5]黃土高原地區(qū)土壤干層的空間分布與影響因素[D]. 王云強(qiáng).中國(guó)科學(xué)院研究生院(教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心) 2010
[6]陜北黃土高原土地利用變化與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系及效應(yīng)評(píng)價(jià)[D]. 周忠學(xué).陜西師范大學(xué) 2007
[7]黃土丘陵區(qū)生態(tài)恢復(fù)過(guò)程中土壤質(zhì)量演變及調(diào)控[D]. 許明祥.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2003
碩士論文
[1]基于NPP和生態(tài)綠當(dāng)量的黃土高原土地利用生態(tài)效益研究[D]. 董孟龍.長(zhǎng)安大學(xué) 2018
[2]黃土高原縣域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率研究[D]. 張平平.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2017
[3]三峽山地不同類型林地的生態(tài)水文功能研究[D]. 吳四平.華中師范大學(xué) 2017
[4]黃土高原人工刺槐林和檸條林土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性及其影響因素[D]. 趙曉單.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心) 2017
[5]黃土高原土壤無(wú)機(jī)碳密度分布、儲(chǔ)量及影響因素[D]. 張瑞.中國(guó)科學(xué)院研究生院(教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心) 2012
[6]黃土高塬溝壑區(qū)縣域土地利用變化及農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)響應(yīng)[D]. 張建軍.中國(guó)科學(xué)院研究生院(教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心) 2011
[7]小流域土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性及空間變異特征研究[D]. 薛濤.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 2010
[8]人為生產(chǎn)活動(dòng)與農(nóng)田土壤主要性質(zhì)空間變異性關(guān)系[D]. 王金貴.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2009
[9]黃土高原半干旱區(qū)中連川土地利用及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式變化研究[D]. 李楊.蘭州大學(xué) 2007
[10]基于GIS的流域土壤特性及抗侵蝕性能空間變異研究[D]. 王峰.西南大學(xué) 2006
本文編號(hào):2995318
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