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基于多时相Sentinel-1 SAR数据的喀斯特石漠化区地表土壤水分反演研究

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红外与毫米波学报 2020年第5期39卷 626-634页

作者：陈全周忠发王玲玉但雨生汤云涛贵州师范大学地理与环境科学学院/喀斯特研究院贵州贵阳550001 贵州省喀斯特山地生态环境国家重点实验室培育基地贵州贵阳550001 国家喀斯特石漠化防治工程技术研究中心贵州贵阳550001

土壤水分是地球表层水循环、能量循环和生物地球化学循环中的重要组成部分,是研究喀斯特石漠化地区生态系统的关键参数。基于多时相的Sentinel-1 SAR数据与Alpha近似模型构建土壤水分观测方程组,反演喀斯特石漠化地区地表土壤水分并对... 详细信息

土壤水分是地球表层水循环、能量循环和生物地球化学循环中的重要组成部分,是研究喀斯特石漠化地区生态系统的关键参数。基于多时相的Sentinel-1 SAR数据与Alpha近似模型构建土壤水分观测方程组,反演喀斯特石漠化地区地表土壤水分并对其时空变化特征及误差影响因素展开分析。研究发现观测周期内区域土壤水分总体变化趋势与降雨量变化趋势高度一致,石漠化地区土壤水分高值与空间异质性程度明显高于非石漠化地区。精度验证结果显示土壤水分反演结果的均方根误差为0.059 cm^3/cm^3,平均误差为0.026 cm^3/cm^3,该方法在区域地表土壤水分反演中表现出一定的适用性,分析认为地表土壤因周边的复杂生境条件产生的混合像元问题是导致反演误差的主要影响因素。研究可为利用短时间周期重复遥感观测方法获取复杂山区环境下的土壤水分提供参考,为喀斯特石漠化地区生态系统修复和生态产业发展提供支撑。

关键词：土壤水分合成孔径雷达多时相反演喀斯特石漠化

喀斯特石漠化区典型生境下石生苔藓的固土持水作用

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生态学报 2021年第15期41卷 6203-6214页

作者：涂娜严友进戴全厚任青青蒙文萍朱列坤岑龙沛贵州大学林学院贵阳550025 贵州大学土壤侵蚀与生态修复研究中心贵阳550025 贵州省森林资源与环境研究中心贵阳550025 贵州省植物园贵阳550001

为探究喀斯特石漠化区典型生境下石生苔藓植物的固土持水能力及影响因素,在其石生苔藓分布和形态特征基础上,深入探讨了不同生境下石生苔藓的固土持水效应。结果表明:(1)生境对石生苔藓植物的固土持水能力影响显著。草地中的宽叶真藓(Br... 详细信息

为探究喀斯特石漠化区典型生境下石生苔藓植物的固土持水能力及影响因素,在其石生苔藓分布和形态特征基础上,深入探讨了不同生境下石生苔藓的固土持水效应。结果表明:(1)生境对石生苔藓植物的固土持水能力影响显著。草地中的宽叶真藓(Bryum funkii)固土量最高,为8.85×103 kg/hm2,裸地中的美灰藓(Eurohypnum leptothallum)持水量最高,其最高持水量是自身干重的14倍。石生苔藓植物在裸地和草地中表现出较高的固土率,而在乔木林与草地下具有较好的持水率。(2)苔藓类型对固土持水能力存在显著性的影响。4种石生苔藓植物的固土率高低为宽叶真藓>尖叶对齿藓原变种(Didymodon constrictus ***)>卷叶湿地藓(Hyophila involuta)>美灰藓,且差异显著;4种苔藓植物的持水率强弱为美灰藓>宽叶真藓>卷叶湿地藓>尖叶对齿藓原变种。(3)石生苔藓植物的固土持水能力受自身功能性状和立地环境的综合影响,苔藓植物的固土率与干重存在显著的正相关关系,其持水量与干重和生物量间具有显著的正相关关系。综上,从固土持水和生态修复的角度出发,应加强裸地和草地两种生境的石漠化治理力度;可考虑将宽叶真藓和美灰藓作为喀斯特岩面生态恢复的先锋苔藓,其能有效解决喀斯特区石漠化大面积基岩裸露问题,提高喀斯特区水土保持效益。

关键词：石生苔藓固土持水特性影响因素生境喀斯特石漠化

喀斯特石漠化区不同小生境常见灌木种叶片δ^(13)C值特征

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应用生态学报 2011年第12期22卷 3094-3100页

作者：杜雪莲王世杰容丽中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室贵阳550002 贵州财经学院资源与环境管理学院贵阳550004 贵州师范大学地理与环境科学学院贵阳550002

测定了喀斯特石漠化区不同小生境内5种常见灌木(鼠李、火棘、粉枝莓、竹叶椒和烟管荚蒾)的叶片δ13C值,探讨喀斯特石漠化对植物水分利用空间异质性的影响.结果表明:不同小生境植物的δ13C均值大小顺序为:石面>石沟>石缝>土面.土面生境... 详细信息

测定了喀斯特石漠化区不同小生境内5种常见灌木(鼠李、火棘、粉枝莓、竹叶椒和烟管荚蒾)的叶片δ13C值,探讨喀斯特石漠化对植物水分利用空间异质性的影响.结果表明:不同小生境植物的δ13C均值大小顺序为:石面>石沟>石缝>土面.土面生境中多数灌木种植株叶片δ13C值较其他生境偏轻;灌木叶片δ13C值大小顺序为:烟管荚蒾>粉枝莓>竹叶椒>火棘>鼠李.各小生境内灌木叶片δ13C均值和主要灌木种叶片δ13C值均随着石漠化加深而增大,且不同小生境间差异显著.随着石漠化的加剧,喀斯特生境结构和功能受损,小生境逐渐分异,环境逐渐向着干旱化发展.

关键词：喀斯特石漠化小生境灌木 δ13C 值

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喀斯特石漠化及其景观生态学研究展望

长江流域资源与环境 2008年第5期17卷 808-813页

作者：张盼盼胡远满中国科学院沈阳应用生态研究所

喀斯特石漠化是广泛分布于我国西南喀斯特地区的一种生态灾害,近30年来其扩展速度明显加快,严重制约了我国西南地区的经济发展和生态质量的提高。首先从概念、成因及防治等方面探讨了目前喀斯特石漠化的研究现状,并指出石漠化研究中的不... 详细信息

喀斯特石漠化是广泛分布于我国西南喀斯特地区的一种生态灾害,近30年来其扩展速度明显加快,严重制约了我国西南地区的经济发展和生态质量的提高。首先从概念、成因及防治等方面探讨了目前喀斯特石漠化的研究现状,并指出石漠化研究中的不足,主要表现为研究内容较片面,缺乏定量研究,标准不统一和缺乏景观水平上的研究。景观生态学有其特有的理论优势和方法体系,若利用景观生态学的理论和研究方法来研究石漠化,可以解决目前石漠化研究中的某些相关问题。最后,在此基础上,从景观生态学的角度出发,展望了喀斯特石漠化未来研究的4个方向,即景观格局变化、景观异质性及其分区、石漠化过程空间动态模拟和生物多样性。

关键词：喀斯特石漠化成因防治景观生态学研究展望

喀斯特石漠化过程中地表凋落物δ^(15)N特征

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矿物岩石地球化学通报 2014年第2期33卷 214-220页

作者：罗绪强王世杰张桂玲刘秀明杨鸿雁勾昕贵州师范学院地理与旅游学院贵阳550018 中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室贵阳550002 贵阳学院化学与材料工程学院贵阳550005

为了解喀斯特石漠化过程中地表凋落物稳定氮同位素的变异特征及其影响因素,对喀斯特高原区贵州省清镇市王家寨峰丛洼地同一流域内不同类型石漠化、不同等级石漠化以及不同干扰方式石漠化地表凋落物的氮同位素组成及其空间分异特征进行... 详细信息

为了解喀斯特石漠化过程中地表凋落物稳定氮同位素的变异特征及其影响因素,对喀斯特高原区贵州省清镇市王家寨峰丛洼地同一流域内不同类型石漠化、不同等级石漠化以及不同干扰方式石漠化地表凋落物的氮同位素组成及其空间分异特征进行了研究。结果表明:流域内黄壤区样地的地表凋落物δ15 N值主要为-4.00‰^-1.83‰,平均值-3.13‰;黑色石灰土区样地的地表凋落物δ15 N值主要为-4.49‰^-2.44‰,平均值-3.39‰;环境水热条件是影响地表凋落物δ15 N值的主要因素;除了在黑色石灰土区的轻度石漠化与无石漠化间差异显著外,无论是黄壤区样地还是黑色石灰土区样地,其地表凋落物δ15 N值在各等级石漠化样地间、不同干扰方式环境下、甚至在不同坡位上都无显著性差异体现,两土壤类型间的总体差异也不显著(P≤0.05),这主要与喀斯特区高度的生境异质性有关。

关键词：喀斯特石漠化地表凋落物氮同位素组成空间分异特征

喀斯特石漠化过程中的土壤物理组分有机碳氮研究

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水土保持通报 2009年第5期29卷 50-55页

作者：卢红梅王世杰贵州省发酵工程与生物制药重点实验室贵州贵阳550002 中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室贵州贵阳550002

以贵州省花江峡谷区典型喀斯特石漠化小流域为研究区域,对潜在、轻度、中度、强度石漠化等级样地代表性土壤物理组分有机碳氮进行了研究。结果表明,石漠化过程中土壤轻组和颗粒组分有机碳和全氮含量都高于矿质组分,轻组和颗粒组分的C/N... 详细信息

以贵州省花江峡谷区典型喀斯特石漠化小流域为研究区域,对潜在、轻度、中度、强度石漠化等级样地代表性土壤物理组分有机碳氮进行了研究。结果表明,石漠化过程中土壤轻组和颗粒组分有机碳和全氮含量都高于矿质组分,轻组和颗粒组分的C/N值都高于全土;轻组、颗粒和矿质组分的有机碳氮含量随石漠化程度的增加而降低,与石漠化过程有一致性,颗粒组分数量和有机碳氮分配比例还与石漠化等级有同步性,而轻组组分数量和有机碳氮分配比例与石漠化等级没有同步性;轻组和颗粒组分中有机碳和氮的富集系数和分配比例不一致,在石漠化过程中轻组和颗粒组分SOC的下降明显快于氮;樵采石漠化的颗粒组分主要是有机质与黏粉粒结合成的有机无机复合体,其中的有机质易被保护;开垦石漠化中的颗粒组分大部分都是有机质与砂粒的结合,其中有机质腐殖化程度低,易被分解。

关键词：喀斯特石漠化土壤物理组分颗粒组分有机碳轻组组分有机碳花江峡谷

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喀斯特石漠化的研究现状与存在的问题

地球与环境 2006年第3期34卷 9-14页

作者：李阳兵王世杰谭秋龙健贵州师范大学地理与生物科学学院贵州贵阳550001 中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室贵州贵阳550002

喀斯特石漠化是土地荒漠化的主要类型之一。喀斯特生态系统的脆弱性决定了喀斯特生态系统的易损性和退化喀斯特生态系统的难恢复性,但它与发生石漠化并没必然的联系,喀斯特石漠化是岩溶生态系统退化的结果,而不是喀斯特生态系统脆弱性... 详细信息

喀斯特石漠化是土地荒漠化的主要类型之一。喀斯特生态系统的脆弱性决定了喀斯特生态系统的易损性和退化喀斯特生态系统的难恢复性,但它与发生石漠化并没必然的联系,喀斯特石漠化是岩溶生态系统退化的结果,而不是喀斯特生态系统脆弱性的必然表现。故所指的喀斯特石漠化,特指人为加速的石漠化,属于人为荒漠化的一种类型,但强调喀斯特石漠化的人为成因性,并不是否定自然背景对喀斯特生态系统的制约作用。石漠化土地的分类既要能反映出石漠化发生的严重程度,也要能体现石漠化土地的成因和岩性地貌等地质背景对生态学过程的影响,因此,作者提出以“土地利用类型+植被+岩性+地貌+石漠化程度”对人为加速石漠化过程中石漠化土地进行类型划分,以正确评价石漠化土地的生态环境价值。

关键词：喀斯特石漠化成因分类生态价值

喀斯特石漠化地区不同恢复和重建措施对土壤质量的影响

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应用生态学报 2006年第4期17卷 615-619页

作者：龙健李娟江新荣邓启琼李阳兵贵州师范大学地理与生物科学学院贵阳550001 河南农业大学资源与环境学院郑州450002

采取4种不同恢复和重建措施对典型喀斯特石漠化地区进行了13年的生态治理研究.结果表明,喀斯特严重石漠化区(对照)植物多样性极低,土壤肥力极差,生态环境极为恶劣;改为花椒种植或多种乔-灌-藤混交种植后,植物多样性明显增大,土壤质量得... 详细信息

采取4种不同恢复和重建措施对典型喀斯特石漠化地区进行了13年的生态治理研究.结果表明,喀斯特严重石漠化区(对照)植物多样性极低,土壤肥力极差,生态环境极为恶劣;改为花椒种植或多种乔-灌-藤混交种植后,植物多样性明显增大,土壤质量得到一定程度恢复,生态系统朝着良性循环方向发展;采取封山育林措施后,林下植被层和群落多样性恢复得最快,林地土壤质量得到较快的恢复;保留较好的喀斯特次生林中植物多样性较高,土壤质量最好.采用合适的生物措施,辅以必要的工程措施,是促进严重喀斯特石漠化地区生态重建的有效途径之一.

关键词：喀斯特石漠化恢复和重建措施土壤质量植物多样性

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喀斯特石漠化研究存在的问题与发展趋势

地球科学进展 2007年第6期22卷 573-582页

作者：王世杰李阳兵中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室贵州贵阳550002 贵州师范大学地理与生命科学学院贵州贵阳550001

喀斯特石漠化代表了世界上一个比较独特的荒漠类型,即湿润区石质荒漠化。目前石漠化面积快速扩展的总体趋势并没有得到有效遏止,因对石漠化发生机制与喀斯特生态系统稳定性机制还不清楚,同时缺乏比较完善的石漠化防治理论和技术体系也... 详细信息

喀斯特石漠化代表了世界上一个比较独特的荒漠类型,即湿润区石质荒漠化。目前石漠化面积快速扩展的总体趋势并没有得到有效遏止,因对石漠化发生机制与喀斯特生态系统稳定性机制还不清楚,同时缺乏比较完善的石漠化防治理论和技术体系也是重要的原因之一。较为详细地介绍了目前西南喀斯特山区石漠化过程和适应性生态修复研究方面存在的基础理论问题,包括喀斯特石漠化的时空格局变化与驱动力、喀斯特山地的侵蚀过程、驱动力与危险性、以水为纽带的喀斯特生态系统退化和石漠化过程中的生物地球化学过程、喀斯特受损生态系统的适应性修复、喀斯特生态系统的服务功能优化和综合调控等方面,阐述了上述几个研究领域的研究现状与可能的发展方向;强调喀斯特石漠化是一个非地带性问题,不是纯自然过程,而是与自然、社会与经济紧密相关,需要以喀斯特科学为主的多学科交叉与综合集成研究。

关键词：喀斯特石漠化生态过程生物地球化学过程综合调控存在问题发展趋势