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喀斯特石漠化干草调制机理与牛羊健康饲喂技术

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喀斯特石漠化干草调制机理与牛羊健康饲喂技术

作者：杨苏茂贵州师范大学

学位级别：硕士

喀斯特地区发展生态畜牧业是治理石漠化的有效方式,探究不同石漠化等级下干草调制水分散失与养分变化机理以及石漠化地区干草原料高效利用与牛羊消化代谢机制,以期优化石漠化防治技术。根据自然地理学、农业环境学、植物学、生物化学、... 详细信息

喀斯特地区发展生态畜牧业是治理石漠化的有效方式,探究不同石漠化等级下干草调制水分散失与养分变化机理以及石漠化地区干草原料高效利用与牛羊消化代谢机制,以期优化石漠化防治技术。根据自然地理学、农业环境学、植物学、生物化学、动物营养学基本理论,结合生态位、自适应控制、瘤胃氮代谢等原理,在代表中国南方喀斯特生态环境总体结构的贵州高原山区,选择花江喀斯特高原峡谷中度-强度石漠化综合治理示范区和毕节撒拉溪喀斯特高原山地潜在-轻度石漠化综合防治示范区,应用方差分析、聚类分析、相关分析、回归分析、因子分析等研究方法,在2015-2016年本底调查的基础上,甄选具有代表性的构树(Broussonetia kazinoki)、皇竹草(Pennisetum sinese)、马桑(Coriaria nepalensis)、黑麦草(Lolium perenne)4种原料于2017年春季进行干草调制试验。调制采用自然晾晒、压扁、3种切短长度、添加3种浓度KCO的干燥方式并两两组合,276个样品17个指标做2次重复,对6072个数据进行数理统计,分析干草常规成分并做品质评价,结合牛羊消化代谢原理进行牛羊健康饲喂评价,得出不同石漠化等级下干草调制水分散失与养分变化规律以及牛羊健康饲喂中干草调制的最佳方法。(1)尝试聚类分析与方差分析相结合探讨干草水分散失及养分变化特征,提出石漠化地区适宜使用的干草调制方式。4种原料聚类分组后水分散失皆呈先增快后减缓的趋势,构树、皇竹草、马桑和黑麦草自然晾晒下平均失水速率分别为29.67 g/h、25.14 g/h、28.03 g/h、31.22g/h,远小于其他晾晒方式,因此自然晾晒不适宜在喀斯特地区使用,而压扁+自然晾晒的方式适用于茎叶比较大的原料,能有效保持茎叶形态和保存养分,切短晾晒的干燥速率较快,但品质低于压扁+自然晾晒方式,添加KCO的方式能最大程度保存营养成分。养分保存优先级:野生饲用植物>人工种植牧草,木本植物>草本植物,桑科>马桑科>禾本科。(2)建立DM和平均失水速率(v)的拟合模型,判断不同石漠化等级下干草调制所需时间,并结合当地气候条件选择适宜时节进行干草调制。由v与常规营养成分的相关分析发现禾本科牧草DM和平均失水速率之间存在极显著高度正相关关系(P黑麦草>皇竹草>马桑(P马桑(13.74%)>皇竹草(11.95%)>黑麦草(11.02%)(P皇竹草(10.54%)>黑麦草(10.29%)>马桑(9.38%)(P黑麦草(70.19%)>皇竹草(67.79%)>构树(55.66%)(P<0.05)。

关键词：喀斯特石漠化干草调制饲用价值牛羊健康饲喂技术

喀斯特石漠化治理森林生态系统服务驱动与系统功能提升策略

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喀斯特石漠化治理森林生态系统服务驱动与系统功能提升策略

作者：孔令伟贵州师范大学

学位级别：硕士

2021年12月国家发改委联合八部门印发了《生态保护和修复支撑体系重大工程建设规划(2021—2035年)》要求“推进重要生态系统结构功能、演替规律和内在机理研究……”,“积极开展森林生态保护与修复、森林质量精准提升、困难立地造林、... 详细信息

2021年12月国家发改委联合八部门印发了《生态保护和修复支撑体系重大工程建设规划(2021—2035年)》要求“推进重要生态系统结构功能、演替规律和内在机理研究……”,“积极开展森林生态保护与修复、森林质量精准提升、困难立地造林、城市森林服务功能优化提升……”。以贵州高原为中心的中国南方喀斯特面积55万km,是世界上分布最广、最集中连片的喀斯特生态脆弱区。石漠化导致该区森林生态系统的结构、功能和服务与非喀斯特地区相比存在较大缺陷。作为石漠化地区生态系统功能与服务供给的主体,森林生态系统对生态修复与石漠化治理成果巩固以及人类福祉至关重要。为探明森林的空间结构、物种与功能多样性对生态系统服务变异的驱动作用。根据地理学、生态学、生态系统服务、人地关系、生物多样性原理等理论,针对不同条件下生态系统服务与结构因子差异及变化的科学问题和石漠化治理森林生态系统功能提升的关键技术问题。在代表中国南方喀斯特整体地貌和生境的贵州高原山区选择毕节撒拉溪喀斯特高原山地、关岭-贞丰花江喀斯特山原峡谷、施秉喀斯特丘原槽谷作为研究区。于2020—2023年,在3个研究区内选定典型样地35个,开展实地植被调查与植物、土壤样品采集。分别选取树高、角尺度、混交度、竞争指数表示森林空间结构;物种多样性(Shannon-Wiener多样性、Margalef丰富度、Pielou均匀度)和功能多样性(丰富度、均匀度、离散度)表示生态系统功能;木材与果品供给表示供给服务,土壤TC、TN、TP、TK养分含量表示土壤支持服务,固碳释氧和水源涵养表示调节服务。采用方差分析、冗余分析、相关性分析、对比分析等方法,阐明不同森林生态系统类型的结构、多样性与服务差异,重点从结构和多样性两个方面探讨森林生态系统服务变化的驱动机制,并根据石漠化治理森林生态系统存在的问题与驱动因素提出系统功能提升的策略。结果表明空间结构、物种与功能多样性和生态系统服务在各林型间差异显著,这有助于为石漠化地区的生态修复与保护提供科技参考,为森林经营提供借鉴。(1)阐明了森林空间结构、多样性水平和生态系统服务在林型间存在显著差异,针阔混交林拥有最优的空间结构、多样性和生态系统服务供给能力。3个研究区中纯林呈均匀分布状态,混交林处于随机或聚集分布状态;针阔混交林的整体结构、多样性水平和生态系统服务供给均能力优于其他林分类型。在撒拉溪和施秉喀斯特研究区,针阔混交林的物种组成最多,花江则是阔叶混交林最多;3个研究区乔木平均高度都是针阔混交林最高。角尺度和混交度均为针阔混交林最大,纯林的竞争最激烈。多样性方面,物种多样性指数、功能丰富度、功能均匀度也是针阔混交林显著高于其他林型,但是功能离散度为纯林最高,印证了纯林竞争指数最大的结果。生态系统服务方面,针阔混交林的木材供给高于其他林型,纯林的果品供给能力最强;针阔混交林的土壤OC、TN含量最高,TP和TK则是纯林最高;大气调节和水调节都是针阔混交林显著高于其他林型。纯林的物种组成单一,分布均匀,但是竞争强度在4种林型中最大,这颠覆了林分密度越大竞争越激烈的观点,这有利于揭示石漠化森林生态系统的空间结构特征及其对服务的影响。(2)发现了驱动因素对生态系统服务的影响程度因指标与环境条件而异;空间结构与物种多样性的驱动作用较功能多样性大。角尺度、混交度与土壤TP显著负相关(p石漠化地区森林生态系统生物多样性保护与功能提升提供科学参考。(3)提出了空间结构对多样性水平和服务供给能力都有重要影响,在森林经营过程中,可以通过调控森林空间结构来提升系统多功能性。结构对多样性有重要作用,多样性又进一步影响生态系统功能与服务。纯林物种组成单一,结构缺陷最大。除了果品供给服务高于另外3种林型外,其他生态系统服务供给能力在林型间均为最低。但是考虑到产生经济效益是其主要功能,林分结构与系统多功能性可低于原始森林的标准。适当增加该林型物种组成多样性和完善乔、灌、草层次结构,有助于提高系统稳定性与功能多样性。混交林的垂直结构较完善,但是阔叶混交林的空间结构需

关键词：喀斯特石漠化森林生态系统服务空间结构提升策略

喀斯特石漠化治理生态系统服务功能与优化调控

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喀斯特石漠化治理生态系统服务功能与优化调控

作者：陈丽莎贵州师范大学

学位级别：硕士

生态系统服务功能是权衡石漠化治理成效的重要手段之一。根据自然地理环境演化、生态学理论和人地关系理论,基于Invest模型,结合“3S”技术选取代表中国南方喀斯特环境总体架构的高原山地-潜在-轻度石漠化环境（毕节撒拉溪）、高原峡谷... 详细信息

生态系统服务功能是权衡石漠化治理成效的重要手段之一。根据自然地理环境演化、生态学理论和人地关系理论,基于Invest模型,结合“3S”技术选取代表中国南方喀斯特环境总体架构的高原山地-潜在-轻度石漠化环境（毕节撒拉溪）、高原峡谷中-强度石漠化环境（关岭-贞丰花江）以及山地峡谷无-潜在石漠化（施秉喀斯特）环境,研发石漠化转移扩散系统,对2010、2015、2018年石漠化数据进行提取、数理统计分析与野外验证,阐明石漠化与生态系统服务功能的时空分异特征,揭示不同石漠化程度与生态系统服务功能的响应机制,根据对比实施石漠化治理生态工程/产业布局前后,生态系统服务功能变化差异,提出石漠化治理生态系统服务功能优化调控对策,为指导石漠化科学治理与区域实现经济、生态、社会效益最大化提供科技参考。（1）研究区石漠化程度总体呈现减缓趋势,花江石漠化面积减少量为340.38 hm2。撒拉溪减少量为225.41 hm2。施秉减少量为321.63hm2。基于以上石漠化时空演变特征,和研究区石漠化转移研究,开发了石漠化扩散模拟系统,解决了当前石漠化治理决策信息的一大技术难点。从综合生态系统服务功能均值来看,施秉最大（2.07）,其次是撒拉溪（1.63）,最小的是花江（1.47）。对比分析8年间综合生态系统服务功能总值变化,最大的为施秉（14199.06）,其次是撒拉溪（18832.27）,花江最低为（11063.09）。（2）土壤保持总量呈现增加趋势,花江（3.66）万t。撒拉溪（3.92万t）。施秉（6.64）万t。不同石漠化程度/环境与土壤保持功能响应特征得出:强度＞中度,强度区域经过长期侵蚀,形成了无土可流的局面,而中度可流失土壤大于强度。对于石漠化程度、坡长与坡度较低的地区,土壤保持功能呈现潜在＞轻度,潜在与轻度差值不大。而对于坡长与坡度较大的区域,轻度＞潜在,潜在大多为荒地、坡耕地等,土壤流失大,揭示了针对不同地区,石漠化治理侧重点不同,对于生态地质背景差的区域,实施植被覆盖和水保措施是有效治理石漠化的关键。（3）生境质量呈现增加趋势,花江生境质量总值由333898.40上升至372548.20,撒拉溪由538895.80上升至632265.16,施秉由2544730.98上升至2559603.46。不同等级石漠化生境质量大体随着石漠化程度的增加,生境质量逐渐递减,呈现无石漠化＞潜在＞轻度＞中度＞强度。对比增量情况,施秉增量最慢,撒拉溪生境质量增量速率大于花江。撒拉溪植被恢复速率大于花江,说明对于石漠化严重区生境质量恢复较慢,需经历较长的植被演替规律,对于植被演替为高等级的区域,生境质量变化随之变缓。（4）碳储量呈现增加趋势,花江碳储量由2566.17t,上升至3251.25t。撒拉溪由4664.86t,上升至4949.42t,施秉由28284.74t,上升至28508.78t。施秉喀斯特生态环境最好,植被种类与覆盖度最高,从而碳储量是三个研究区中最大,说明碳储量与区域生态环境呈正相关。碳储量与石漠化程度响应关系呈现,随着石漠化程度的增加,碳储量逐渐递减,具体排序大致为:无＞潜在＞轻度＞中度＞强度。石漠化治理区碳储量可通过植被碳转换实现优化调控。（5）土壤保持功能中,人工防护林前五年效益高,后期成效减退,需要进行人工调控。封山育林属于长期治理,成效由前期向后期递增,所形成的生态系统稳定。经济林次之,生态与经济效益成效较佳,可推广运用。人工草地,收益一般,可实行农草林草空间优化配置模式进行改善。在生境质量方面,关岭-贞丰花江人工防护林最佳,毕节撒拉溪为经济林,说明不同治理措施对区域生境质量改善不同。在植被恢复重建中,应结合区域的优势种,选择具有石性、喜钙等特性的植被。在碳储量方面,经济林、人工防护林都有较好的碳储量能力。山地旅游生态产业的开展,并未造成生态系统服务功能的衰减。（6）石漠化治理工程/生态产业均表现为能改善区域植被恢复速率,可根据工程布局方法进行推广利用。同时一种石漠化治理措施不表现为增长持续变化,或是一直为效益最佳,植被的恢复和生态系统服务功能的增减受工程实施年限的控制。这一结论可为石漠化治理工作提供理论支持,通过分析对比不同年限石漠化治理措施的治理关键时间点以及衰退时间点,做提前的人为干预控制,从而达到优化调控。在对比分析治理工程/生态产业与生态系统服务功能的响应特征基础上,以经济林、封山育林、人工防护林、山地旅游等为调控对象,提出相关的优化调控措施。

关键词：喀斯特石漠化生态产业生态系统服务功能 InVEST模型 GIS

喀斯特石漠化治理中基于土壤水赋存的混农林配置机理与技术

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喀斯特石漠化治理中基于土壤水赋存的混农林配置机理与技术

作者：何方燕贵州师范大学

学位级别：硕士

水既是引发石漠化的驱动力之一,也是喀斯特生境重建与植被恢复的关键限制因子。喀斯特地区土壤保水能力差,地表水资源匮乏,传统的混农林模式由于配置不合理,导致了一系列生态问题。根据地理学、水文学、生态学等交叉学科为理论支撑,在... 详细信息

水既是引发石漠化的驱动力之一,也是喀斯特生境重建与植被恢复的关键限制因子。喀斯特地区土壤保水能力差,地表水资源匮乏,传统的混农林模式由于配置不合理,导致了一系列生态问题。根据地理学、水文学、生态学等交叉学科为理论支撑,在代表中国南方喀斯特环境总体结构的贵州高原山区,针对混农林配置机理不清、结构配置不合理、配置技术匮乏的问题,选择毕节撒拉溪、关岭-贞丰花江、施秉喀斯特为研究区,通过间作试验,围绕石漠化治理中基于土壤水赋存的混农林配置基础前沿研究、共性关键技术研发、应用示范与产业化推广进行全链条设计、一体化部署、分模块推进研究工作。重点从混农林业在持续干旱条件下的土壤水赋存效应、土壤水赋存的混农林配置机理、土壤水的赋存机制、节水型混农林的配置技术研发与应用示范验证等方面进行系统研究,以期为国家石漠化治理工程提供科技参考。(1)混农林的配置机理主要体现在混农林对喀斯特异质土壤水分环境的适应性。持续干旱条件下,土壤水分从表层开始被消耗,与单作相比,各混农林模式的土壤水分损失率较低,表明混农林业通过延缓土壤水分的损失速度,来适应喀斯特持续干旱的土壤水分环境。在关岭-贞丰花江,表层及第二层土壤水分在持续干旱4天左右的损失率较大,而毕节撒拉溪与施秉喀斯特区表层及第二层土壤水分在持续干旱7天左右损失率较大,持续干旱10天后,各混农林模式土壤水分含量仍高于相应单作模式,表明经果林下间作可增强混农林系统的抗旱能力,产生良好的土壤水赋存效应。(2)混农林业可增强土壤水的赋存能力。从水源涵养功能指数来看,撒拉溪表现为:核桃+黑麦草(0.9)>核桃+高羊茅(0.48)>核桃+大豆(0.4)>核桃+土豆(0.28)>核桃单作(0.08),花江:花椒+辣椒(0.83)>花椒+花生(0.79)>火龙果+红薯(0.5)>花椒单作(0.36)>火龙果单作(0.17),施秉:梨+黑麦草(0.78)>梨+太子参(0.73)>梨+大豆(0.61)>梨单作(0.01),可见混农林模式具有比单作模式更强的土壤水赋存能力,其中,间作黑麦草表现的土壤水赋存能力最为突出。研究表明,混农林对土壤水赋存的影响机制表现为,混农林通过改善土壤物理结构,增加土壤水的赋存能力,降低土壤无效蒸发来促进土壤水的赋存。(3)混农林具有改善经济林地土壤入渗性能的作用,但改善程度因经济林下不同的间作植被而存在差异。通过主成分分析,得到了计算土壤入渗性能的综合参数,撒拉溪为:0.251β+0.249β+0.257β+0.257β,花江为:0.251β+0.25β+0.253β+0.252β,施秉为:0.25β+0.25β+0.252β+0.251β。模式综合得分在撒拉溪为:核桃+高羊茅(1.6035)>核桃+黑麦草(1.2283)>核桃+大豆(0.8123)>核桃+土豆(0.8084)>核桃单作(0.6522),花江为:花椒+辣椒(1.4199)>花椒+花生(1.3345)>火龙果+红薯(1.2881)>花椒单作(0.8439)>火龙果单作(0.5996),施秉为:梨+太子参(0.4046)>梨+黑麦草(0.3563)>梨+大豆(0.2088)>梨单作(0.1746)。(4)混农林对土壤蒸发具有抑制作用,但因不同的混农林模式而存在差异。混农林复合经营在土壤表面形成一道植物隔离层,阻碍了土壤与大气间的水热交换,具有明显降低地温、辐射的作用,并可提高空气的相对湿度。晴天,各模式的日蒸发量在14:00左右存在一个明显的峰值,而阴天,各模式的变化曲线较为平滑,未出现明显的峰值。混农林业对土壤蒸发具有抑制作用,但不同的混农林模式存在差异,在花江火龙果下间作红薯具有最强的土壤蒸发抑制能力,撒拉溪和施秉林草模式的蒸发抑制能力最强。(5)提出并优化了基于土壤水赋存的混农林配置技术,且技术验证效果良好。通过在喀斯特高原峡谷区、喀斯特高原山地区及白云岩喀斯特区进行应用验证,共建成山地混农林配置示范面积约23 hm,在生态、产出及老百姓认可度方面产生了明显成效。示范点生态得到明显改善,混农林地土壤容重减小,孔隙度得以改善,土壤水的赋存能力得到整体提升;提高了单位面积土地的产出率,在一定程度上增加了老百姓的获得感;最后,老百姓积极地参加混农林复合经营。

关键词：喀斯特石漠化土壤水混农林机理技术

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喀斯特石漠化演化预测CA模型

计算机工程与应用 2012年第31期48卷 229-231,248页

作者：张学锋余利田涛胡宝清李宏峰安徽工业大学计算机学院安徽马鞍山243032 广西师范学院资源与环境科学学院南宁530001

近年来,石漠化的研究常借助于GIS等相关技术来完成,但GIS在石漠化的动态模拟演化方面存在不足。而元胞自动机(CA)具有强大的空间动态模拟功能,鉴于此,在GIS技术的支持下,以CA理论为基础建立了分别采用Moore型和扩展Moore型邻域的CA模型... 详细信息

近年来,石漠化的研究常借助于GIS等相关技术来完成,但GIS在石漠化的动态模拟演化方面存在不足。而元胞自动机(CA)具有强大的空间动态模拟功能,鉴于此,在GIS技术的支持下,以CA理论为基础建立了分别采用Moore型和扩展Moore型邻域的CA模型,以某地1988和1999年石漠化数据为始端数据运行模型,通过将模拟结果与实际数据进行比较,对模型进行参数调整和预测检验。实验结果表明:两种模型预测的结果均可以基本反映实际石漠化发展趋势,而采用扩展Moore型邻域的CA模型要比采用标准Moore型邻域的CA模型具有更高的准确度和可信度;用此方法对石漠化进行演化预测是有效的。采用扩展Moore型邻域的CA模型对2012年该区石漠化状况进行了预测。

关键词：元胞自动机(CA) 地理信息系统(GIS) 喀斯特石漠化

黔中喀斯特石漠化区不同土壤类型对常见植物叶片δ^(13)C值的影响

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环境科学 2014年第9期35卷 3587-3594页

作者：杜雪莲王世杰罗绪强贵州财经大学资源与环境管理学院贵阳550025 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 中国科学院普定喀斯特生态系统观测研究站普定562100 贵州师范学院地理与旅游学院贵阳550018

通过测定黔中喀斯特区清镇市王家寨小流域内常见种叶片δ13C值,探讨土壤类型和石漠化等级对喀斯特植物水分利用效率的影响.结果表明,小流域内不同土壤类型植物叶片的δ13C值总体差异不显著(P>0.05),黄壤区植物叶片δ13C值分布区间较黑... 详细信息

通过测定黔中喀斯特区清镇市王家寨小流域内常见种叶片δ13C值,探讨土壤类型和石漠化等级对喀斯特植物水分利用效率的影响.结果表明,小流域内不同土壤类型植物叶片的δ13C值总体差异不显著(P>0.05),黄壤区植物叶片δ13C值分布区间较黑色石灰土区窄,变异系数较小,整体较黑色石灰土区偏负.小流域内黑色石灰土区植物群落δ13C均值随石漠化进行趋正,黄壤区随石漠化呈现出先趋正后趋负的变化格局.方差分析结果显示黄壤区各石漠化植物群落δ13C值间不存在显著差异(P>0.05),黑色石灰土区各石漠化植物群落δ13C值间均存在显著(P<0.05)或极显著差异(P<0.01).相关分析结果显示黄壤区植物叶片δ13C值的主要影响因子为土厚和坡度,黑色石灰土区为土壤含水量.研究区土壤对植被δ13C值的影响是通过调节土壤水分实现的.

关键词：喀斯特石漠化 δ13C值黄壤黑色石灰土水分利用效率

喀斯特石漠化治理林灌草修复与高效特色林产业生态效益监测评价

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喀斯特石漠化治理林灌草修复与高效特色林产业生态效益监测评价

作者：季传泽贵州师范大学

学位级别：硕士

在当今全球自然资源过度开发利用、生态环境问题趋于严峻的背景下,将林业资源的生态效益与经济、社会效益相统一,结合区域生态恢复和国家扶贫方略发展高效特色林产业,是中国南方喀斯特地区石漠化综合治理的重要途径。根据南方喀斯特生... 详细信息

在当今全球自然资源过度开发利用、生态环境问题趋于严峻的背景下,将林业资源的生态效益与经济、社会效益相统一,结合区域生态恢复和国家扶贫方略发展高效特色林产业,是中国南方喀斯特地区石漠化综合治理的重要途径。根据南方喀斯特生态环境总体结构和喀斯特高原山区实际情况,选取有代表性的毕节撒拉溪喀斯特高原山地潜在-轻度石漠化综合防治混农林业研究区、关岭-贞丰花江喀斯特高原峡谷中-强度石漠化综合治理与生态产业研究区、施秉喀斯特山地峡谷无-潜在石漠化世界自然遗产保护与山地旅游研究区,以地理学、生态学、林学和经济学等多学科理论为指导,结合多目标决策理论、生态系统服务(功能)理论、地球关键带理论和可持续发展理论等,通过生态定位观测法、调查研究法、实验法、系统统计法和综合分析法等研究方法,针对石漠化治理林业资源生态效益评价指标体系空间尺度适用性的不足,以科学性和专一性为前提选取指标,构建适用于研究区空间尺度的生态效益监测评价指标体系;针对生态效益评价模型客观性的不足,将组合评价法引入喀斯特石漠化治理林灌草修复与林产业生态效益综合评价,建立相应生态效益组合评价模型,在2017-2019年对3个研究区15种林业模式30个样地的持续监测调查和课题组本底调查的基础上,甄选具有代表性的李子(Prunus salicina)、核桃(Juglans regia)、枇杷(Eriobotrya japonica)、金银花(Lonicera japonica)、花椒(Zanthoxylum bungeanum)、刺梨(Ribes burejense)、银杏(Ginkgo biloba)和梨(Pyrus spp)8种林产业模式以及研究区6种林灌草修复模式,对其生态效益进行系统监测,利用所建评价模型对研究区不同林草修复和林产业模式的生态效益进行了实证分析并提出优化建议,对评价方法与评价结果的可靠性进行了检验,为石漠化治理林灌草修复和林产业模式发展提供科技参考。(1)按照框架结构指示—候选指标归类—指标筛选—指标体系构建的总体流程,构建了石漠化治理林灌草修复与高效特色林产业相应空间尺度的生态效益监测评价指标体系。该指标体系包括目标层、状态层和指标层3层体系结构,共8类评价指标的15项子指标,将5种土壤养分指标归为土壤肥力综合指数,将乔木层、灌木层和草本层3层生物多样性指数归为群落总体生物多样性指数,并根据该指标体系在3个研究区通过系统监测获取相关数据,加强了指标体系专一化与系统化,为石漠化治理林业资源生态效益评价提供了客观参考。(2)根据多目标决策理论,通过多重统计学检验排除和筛选,依据权重和方法的组合思路选择了层次分析法、变异系数法、综合指数法和功效系数法作为指标赋权法和单一评价法,基于结果的组合建立了石漠化治理林灌草修复与林产业生态效益组合评价模型,通过组合评价法加强了生态效益评价的客观性与科学性,并通过多重一致性检验与兼容度检验,证明该方法具有较高可靠性,其兼容度显著高于单一评价方法(P枇杷>次生林>金银花>核桃>用材林>花椒,毕节撒拉溪研究区为核桃>刺梨>次生林>用材林,施秉喀斯特研究区为梨>银杏>次生林>用材林;3个研究区植被覆盖度分别增加4%、7%和2%;研究区土地利用类型的有林地和灌木林地植被覆盖度有所降低(5%)。石漠化治理林草修复经早期人为干预后,近年以自然恢复为主,而在人类聚居区附近推广发展生态林产业为主,替代部分原有耕作模式以促进生态结构功能优化。(4)对当前3个研究区9种不同林产业模式与6种不同林灌草修复模式的生态效益进行了综合评价,关岭-贞丰花江研究区组合评价结果为次生林(14)>用材林(11.5)>核桃(5.25)>金银花(4.25)>李子(4.25)>枇杷(2.25)>花椒(2),毕节撒拉溪研究区为次生林(14)>用材林(11.5)>核桃(5.25)>刺梨(3),施秉喀斯特研究区为用材林(13)>次生林(10.25)>银杏(7.75)>梨(7.25)。3个研究区经济林生态效益均值达到同地区次生林与用材林的72.8%,具有较高生态效益的同时兼具经济效益,能够一定程度上兼顾生态恢复与农户生计,但在生物多样性等方面仍需要进一步改善,在传统耕种区域推广林产业,有助于协调人地矛盾,从根本上维持石漠化治理长效推进。

关键词：喀斯特石漠化林产业监测评价生态效益

喀斯特石漠化地区水利水保措施优化配套与极度干旱应急调控技术示范

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喀斯特石漠化地区水利水保措施优化配套与极度干旱应急调控技术示...

作者：覃换勋贵州师范大学

学位级别：硕士

中国南方以贵州高原为中心的喀斯特地区,是世界面积最大、生态环境最为脆弱的喀斯特集中连片区,在典型季风气候、特殊地形地貌与水文地质结构综合作用下,形成了喀斯特地区独特的水资源短缺与干旱问题—工程性缺水,严重影响当地居民的生... 详细信息

中国南方以贵州高原为中心的喀斯特地区,是世界面积最大、生态环境最为脆弱的喀斯特集中连片区,在典型季风气候、特殊地形地貌与水文地质结构综合作用下,形成了喀斯特地区独特的水资源短缺与干旱问题—工程性缺水,严重影响当地居民的生产生活。工程性缺水发生在降水丰富的喀斯特地区,与区域降水时空分布不均、少土、植被覆盖率低以及长期强烈喀斯特作用产生的地表地下双层空间结构密切相关。在充分认识喀斯特地区干旱致灾因子、水资源的赋存特征与空间补给关系、水资源供需关系的基础上,应用水利水保工程措施对工程性缺水问题因地制宜地进行人工干预、优化组合配置,制定相关模式与技术集成,增强不同干旱情景下应急调度与安全调控,满足地区用水需求具有重要的意义。因此,本文以毕节撒拉溪示范区朝营小流域、关岭—贞丰花江示范区顶坛小流域为研究对象,采用文献资料分析、实地监测、问卷调查、室内分析以及系统科学等研究方法,对两条小流域的水资源、水利水保工程进行调查监测,分析区域干旱发生的主导因素,结合多源数据资料构建水利水保措施优化配套与极度干旱应急调度模式---“朝营模式”和“顶坛模式”,通过技术示范,分析产生的综合效益,并对该模式做推广适应性分析。(1)根据朝营、顶坛两条小流域水资源赋存状况及特点,以流域内人畜、农作物以及经济林草作为计算对象,通过采用”K值法”、修正的彭曼公式以及林地作物腾发量ETj等方法对区域内的人畜用水、农作物及经济林草需水进行分析,朝营小流域人畜年需水总量0.20×107m3,生态需水为0.22×107m3,总需水量为0.42×107m3。根据目前小流域水资源开发利用与工程配置下,蓄水池可解决用水0.14×105m3,泉水解决用水0.12×107m3,生态需水自然补给水量为0.27×107m3,水资源供需失衡量为:0.29×106m3。顶坛小流域人畜年需水总量0.35×106m3,生态系统年需水总量0.57×106m3,小流域总需水量为0.92×106m3,在小流域目前水资源开发利用与工程配置下,蓄水池可解决用水0.11×105m3,屋面集雨提供水量为0.42×106m3,小泉点开发利用补给0.11×106m3,降雨补给水量为0.61×105m3,水资源供需失衡量为0.33×106m3。解决供需失衡问题,需配置如下工程措施:朝营小流域至少建设100m3蓄水池40座,修建60m3蓄水池300座;30m3蓄水池560座,同时根据水资源的调度需求配套沉沙池和引水管网;在顶坛小流的人畜需水方面,需修建100m3蓄水池80座,12个村民组各修建60m3水池1座;在生产用水和生态用水方面,仍需修建60m3蓄水池120座和30m3蓄水池264座。(2)根据朝营喀斯特高原山地与顶坛喀斯特高原峡谷两种典型地貌特征,在查明两条小流域水资源赋存状况与分布特征、水利水保工程配置现状等基础上,结合现有水资源开发利用与工程配套成熟技术,并对关键技术进行创新,形成以满足区内日常用水为目标,同时兼顾能极度干旱情景下水资源应急调控的水资源开发利用方式、水利水保工程配置模式及其所需的技术体系支撑,构建了与两条小流域自然条件、社会经济环境相匹配的“朝营模式”与“顶坛模式”。“朝营模式”主要采用人畜饮水安全工程建设与极度干旱应急调控技术、发展畜牧业水源保障与极度干旱应急调控技术、农作物灌溉的水源工程配套与极度干旱应急调控技术以及经济林灌溉的多源水工程建设与极度干旱应急调控技术等进行的模式构建;“顶坛模式”构建主要采用人畜饮水安全工程建设与极度干旱应急调控技术及经济林灌溉的多源水工程建设与极度干旱应急调控等技术而构建。(3)在朝营小流域,优化原有屋面技术、开发洼地薄膜集雨技术,对露水收集利用的技术进行研发,并通过人畜饮水安全、发展畜牧业水源保障、农作物灌溉的水源工程配套以及经济林灌溉的多源水工程等水利水保工程建设,逐步形成以屋面集雨+泉点引水为主的人畜饮水安全工程与极度干旱应急调控技术体系、屋面集雨+泉点引水提、蓄、引相结合的发展畜牧业水源保障与极度干旱应急调控技术体系、以土地整治坡改梯及配套工程建设+路面集雨的农作物灌溉的水源工程配套与极度干旱应急调控技术体系以及屋面集雨+路面集雨+坡面集雨+洼地薄膜集雨小山塘工程建设的经济林灌溉的多源水工程建设与极度干旱应急调控技术体系;在顶坛小流域,优化原有屋面集雨技术的同时,提出通过措施运用减少蒸发量的技术与方法,并通过人畜饮水安全和发展经济林灌溉水源工程建设,逐步形成屋面集雨+泉点引水+落差提水+跨流域远距离水资源调度提、蓄、引相结合的人畜饮水安全工程建设与极度干旱应急调控技术及坡面集雨+路面集雨+机电提水+逐级提水+吊瓶滴灌的经济林灌溉的多源水工程建设与极度干旱应急调控技术的技术体系。(4)以朝营、顶坛两条小流域的地质条件、水文条件和人为条件等为基础,

关键词：喀斯特石漠化水利水保优化配置极度干旱应急调控

喀斯特石漠化治理森林生态资产优化配置与生态产品供给能力提升策略

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喀斯特石漠化治理森林生态资产优化配置与生态产品供给能力提升策...

作者：李廷铃贵州师范大学

学位级别：硕士

党的十九届六中全会提出“要加大生态系统保护和修复力度,坚持山水林田湖草沙一体化保护和系统治理”。喀斯特地区植被恢复和林产业发展是石漠化治理的重要组成部分,林业对于石漠化治理生态效益和经济效益的平衡具有重要意义。根据中国... 详细信息

党的十九届六中全会提出“要加大生态系统保护和修复力度,坚持山水林田湖草沙一体化保护和系统治理”。喀斯特地区植被恢复和林产业发展是石漠化治理的重要组成部分,林业对于石漠化治理生态效益和经济效益的平衡具有重要意义。根据中国南方喀斯特石漠化治理后森林生态系统服务功能价值难以定量核算、生态资产驱动因素研究缺乏的科学问题,结合石漠化治理森林生态系统生态产品供给能力提升的科技需求。在代表南方喀斯特生态经济总体结构的贵州高原山区选择代表高原山地的毕节撒拉溪、代表高原峡谷的关岭-贞丰花江和代表高原槽谷的施秉喀斯特研究区,2019-2022年,通过33个试验样地的野外监测和室内实验,运用市场价值法、影子工程法、替代工程法及相关、主成分、冗余分析等研究方法,对石漠化治理森林生态资产核算、生态资产影响因素、生态产品供给能力提升策略进行系列研究。阐明了石漠化治理森林生态资产价值现状,揭示了森林生态资产的影响因素,提出了森林生态资产优化配置与生态产品供给能力提升策略,为喀斯特石漠化治理森林生态系统可持续发展以及构建和谐人地关系提供科学参考。(1)核算了石漠化治理森林生态资产的直接价值和间接价值,森林生态资产的价值主要由间接价值贡献,直接价值占比较少,而间接价值主要由封山育林贡献。毕节撒拉溪研究区封山育林单位面积生态资产间接价值(28.08万元/hm)最高,人工林核桃次之(10.02万元/hm),刺梨最低(6.03万元/hm);花江研究区是封山育林单位面积生态资产间接价值(25.22万元/hm)最高,人工林排序为核桃(10.12万元/hm)>花椒(8.72万元/hm)>李子(7.62万元/hm)>枇杷(6.61万元/hm);施秉研究区是封山育林的单位面积间接价值最大(29.11万元/hm),其次是人工林黄桃(9.05万元/hm),梨最低(7.89万元/hm)。森林的木材和果品价值在生态资产中占比较小,易被忽视的涵养水源、净化水质、维持土壤肥力、固碳释氧等间接价值才是生态资产的贡献主体,基于此探究森林生态资产的影响因素。(2)阐明了森林生态资产的影响因素和驱动过程:土壤理化性质中,除容重与涵养水源、维持土壤肥力价值呈负相关,其余理化因子与涵养水源、维持土壤肥力价值均呈正相关关系;植物功能性状中,株高、冠幅、净光合速率对森林生态资产有较高的指示作用。三个研究区的结果都表明,土壤容重与森林生态资产是负相关关系,其余大多土壤理化因素都与生态资产呈正相关关系,土壤氮、磷、钾、有机质含量越高,其维持与增加土壤肥力价值越高。株高、冠幅面积对森林生态资产都有较好的指示效应,在喀斯特高原山地环境,枯落物全磷、叶片干物质含量和净光合速率能较好地指示森林生态资产;高原峡谷环境中叶全磷、枯落物全氮、叶干物质含量是森林生态资产的主要指示指标;而在高原槽谷环境,净光合速率、比叶面积和叶全氮是生态资产的主要指示性状。不同喀斯特地貌类型的森林生态资产影响因素存在差异,表明可通过驱动资产性状组合来构建和优化森林群落,从而提高森林生态资产价值。(3)提出了石漠化治理森林生态资产优化配置与生态产品供给能力提升策略:人工林需要挑选能兼顾生态效益和经济效益的树种,并根据区域发展需要配置不同林型,封山育林主要是保护和避免人为破坏。研究森林生态产品供给能力是为解决好喀斯特石漠化地区人口增长与林地资源生产力相对有限之间的矛盾,提升森林生态产品供给能力,并维护其动态平衡,以期为喀斯特石漠化治理森林生态系统可持续发展提供科技参考。

关键词：喀斯特石漠化森林生态系统生态资产价值生态产品