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元江干热河谷水土保持云南省野外科学观测研究站简介

更新时间: 2023-03-02 编辑:CZY

一、研究站基本情况

(一)地理位置、区域代表性以及植被类型

1.地理位置

研究站“一站两地”,主站位于新平县戛洒镇元江干热河谷区的右岸老寨小流域(北纬23°58′6″,东经101°38′56″)。辅站位于峨德河水库坝后,作为对照监测点。

2.区域代表性

干热河谷是指高温、低湿的河谷地带,主要分布于金沙江、元江、怒江等干流区域。由于地处河谷,陡坡耕地面积比重大,加之该区地带性土壤燥红壤可蚀性较高,是我国土壤侵蚀最严重的区域。长期落后的生产方式及不合理的土地利用加剧了该区的土壤侵蚀状况,局部区域土壤侵蚀模数最高可达12000 t/km2·a。干热河谷生态系统脆弱,一旦遭到破坏,就很难恢复。为了减少坡面土壤侵蚀,控制水土流失,调控河流泥沙,遏制生态恶化,国务院相继实施了“长治”、“天保”、“退耕还林(草)工程”,干热河谷区是这些项目的重点治理和最困难地区。但因对干热河谷特殊环境下土壤侵蚀过程与机制、土壤侵蚀灾变阈值、其生态退化过程及生态恢复关键限制因子等研究仍不够深入,科学研究相对滞后于工程实践,土壤侵蚀没有得到根本控制,干热河谷脆弱生态系统恢复成效仍不够理想。元江干热河谷是云南省面积最集中,分布最连续的干热河谷区,在这里开展水土流失监测,研发干热河谷区土壤侵蚀防控技术具有紧迫性和不可替代性。

3.植被类型

区域植被类型主要为经果林(柑橘林为主)、自然稀树灌丛和农地(玉米、甘蔗为主)生态系统。

(二)研究方向

研究站以坡面侵蚀、沟蚀、流域侵蚀产沙、侵蚀的生态环境效应等为核心内容,通过径流场观测、小流域卡口观测、核素示踪技术、野外面蚀和沟蚀调查与定点监测等多种手段,探索高原山地不同侵蚀类型和过程的发生发展机理和影响因素,揭示侵蚀过程中的生物地球化学循环,并在此基础上发展区域土壤侵蚀预报模型和高效生态恢复技术。

(三)生态站建设管理单位、技术支撑单位及合作单位

本研究站的建设管理单位、技术支撑单位均为云南大学,合作单位为新平县水利局。

二、工作概述

(一)研究站工作进展情况

1.站点建设进展情况

研究站始建于2012年,占地面积20余亩,包括200平方米的观测用房和100平米的野外临时用房。目前已建有5个实验观测场:土壤侵蚀监测场、小流域卡口站、土壤侵蚀对作物产量影响的监测与模拟实验场、不同退化程度坡耕地生态恢复监测试验场、土壤-植物-大气连续体(SPAC)水分传输与转化试验场、干热河谷区不同侵蚀程度植被恢复监测试验场、土壤侵蚀-土壤氮循环-生态恢复互作试验平台(在建)以及3个小型气象站。

2.主要试验观测仪器

本研究站径流小区配备有天航佳德径流泥沙自动监测系统,可以快速准确的监测小区的径流水文、泥沙过程;配有自动气象站、Eijkelkamp土壤采样器、土壤多参数观测系统、土壤水分温度监测仪等野外监测仪器以及高精度差分GPS(Trimble R8)、大疆无人机、尼康D750等设备。台站依托单位太阳成集团tyc234cc已建成同位素分析室、土壤分析室、泥沙分析室等标准化分析实验室,可以有力支撑台站的野外观测及数据分析。野外监测及室内实验室相关仪器均有专人进行维护和管理。

(二)试验观测场及基础设施

1.试验观测场地的辅助设施条件

台站目前已有200m2的野外观测实验用房和临时居住用房,配备有自来水、电力、空调、厨房、WIFI网络等生活、通讯设施,并安装有防火防雷设施,可完成野外采样、样品前处理及简单土壤理化实验的测定。

2.用地权属

本研究站两个基地用地权属如下:俄德河水库基地用地权属归新平县水利局所有,戛洒基地用地为租赁国有土地,权属归当地村民集体所有。

3.试验观测场地的条件

根据干热河谷区的地形地貌以及科学与实践问题元江干热河谷水土保持生态站已布局5个实验观测场:土壤侵蚀监测场、小流域卡口站、土壤侵蚀对作物产量影响的监测与模拟实验场、不同退化程度坡耕地生态恢复监测试验场、土壤-植物-大气连续体(SPAC)水分传输与转化试验场、干热河谷区不同侵蚀程度植被恢复监测试验场、土壤侵蚀-土壤氮循环-生态恢复互作试验平台以及3个小型气象站,共计占地面积20余亩。其中;土壤侵蚀监测场分别位于新平县戛洒镇老寨小流域(10个,占地面积3亩)和峨德河水库坝后(7个,占地面积2.5亩)。

4.试验观测场地的稳定状况和维护

本研究站所有试验观测场地均有专人看管、维护,同时绝大部分设备都是自动监测设备,设备公司技术人员可以在线检测设备的运行情况并提供解决方案,可保证场地的稳定运行。

5.数据传输的通讯条件

本研究站所有设备均采用自动化监测,采用蓄电池、太阳能供电,可实现数据在线传输、查阅和下载,通讯条件良好。

6.用于试验观测的车船条件等

本研究站两个基地均有公路直达,交通便利,便于科研人员开展监测、研究工作。

三、队伍建设

(一)科技队伍建设

本研究站长期在站开展工作的固定科技人员22名,包括正高5人、副高9人,13人拥有博士学位,专业覆盖自然地理学、土壤学、水土保持学、生态学、水文学、环境管理等学科。在人才引进和培养方面,本研究站固定成员中引进人才包含云南大学3层次人才1人(国家“万人计划”青年拔尖人才入选者),6层次人才2人;培养人才包括云南省“兴滇人才计划”青年人才6人、云南省中青年学术与技术带头人后备人才1人,在站博士后4人、出站博士后4人。强大的科技队伍为研究站开展各方向的科研任务提供了坚实的保障。

(二)管理队伍建设

为保障生态站的日常运行和建设任务,本研究站设专职管理常务副站长1名、基地管理人员1名,兼职管理人员3名,同时从当地临时聘用监测和后勤人员2人。

(三)研究生培养

本站自建站以来,共培养研究生83人,已毕业35人,其中5人获“云南省优秀硕士论文”;在读硕士生40人、博士生8人。

四、研究站主要开展工作内容

(一)研究背景及意义

本申请站立足干热河谷面积最广泛、分布最连续的元江干热河谷,通过对坡面-沟道-流域等不同空间尺度侵蚀与产沙过程、土壤侵蚀的影响以及退化坡耕地的生态系统服务功能变化等的系统监测,研究土壤侵蚀基本规律,评价干热河谷土地资源保护的技术方法及其效益,控制干热河谷水土流失和生态退化,实现干热河谷区生态和谐发展,为我国脆弱生态系统恢复提供理论依据,为西南生态安全屏障建设提供科技支撑。通过本项目建设,全面建成元江干热河谷区气候、植被、水文、土壤侵蚀长期定位监测系统,积累长期过程数据,揭示土壤侵蚀过程、机理以及其生态效应,为跨境流域土壤侵蚀及泥沙输移提供关键数据。研究合理利用农业资源,改善生态环境,恢复、重建退化农业生态系统,能提高原特色农业生态系统功能的水土保措施,为脆弱生态系统的保护与退化农业生态系统重建提供理论依据与技术支撑,产出创新成果。建成云南大学“高原山地生态与地球环境”学科群野外实习基地以及面向东南亚南亚的水土保持监测示范基地,并为相关行业提供数据和平台支持。

(二)研究目标

以坡面侵蚀、沟蚀、流域侵蚀产沙、侵蚀的生态环境效应等为核心内容,通过径流场观测、小流域卡口观测、核素示踪技术、野外面蚀和沟蚀调查与定点监测等多种手段,探索高原山地不同侵蚀类型和过程的发生发展机理和影响因素,揭示侵蚀过程中的生物地球化学循环,并在此基础上发展区域土壤侵蚀预报模型和高效生态恢复技术。

(三)主要研究内容和重点方向

本研究站针对元江干热河谷区土壤侵蚀和生态退化特点,在团队长期科研积累所形成的优势方向基础上,强调基础理论与应用技术研究相结合,充分利用试验站监测与实验条件,下一步主要研究内容和重点方向如下:

(1)土壤侵蚀机理、过程及预报模型

以坡面侵蚀、沟蚀以及流域侵蚀产沙等为核心内容,结合径流场观测、小流域卡口观测、核素示踪技术、野外面蚀和沟蚀调查与定点监测等多种手段,揭示干热河谷不同侵蚀类型和过程的发生发展机理,探明影响因素,并在此基础上并在此基础上发展土壤侵蚀预报模型。

(2)土壤侵蚀的生态环境影响预警

侵蚀影响土地生产力和流域泥沙输移为核心内容,结合小区模拟实验、野外动态监测、野外面蚀和沟蚀调查与定点监测等多种手段,评价侵蚀对土地生产力和土地资源的影响,建立评价模型;以流域为单元研究侵蚀-产沙过程,及其对泥沙输移影响;并进一步结合径流场和流域侵蚀泥沙化学成分分析,以土壤侵蚀定量研究成果为基础,评价侵蚀对河流泥沙和水体污染的影响,建立评价模型,提出干热河谷区土壤侵蚀的生态环境影响预警。

(3)土壤侵蚀控制及水土保持技术

在引进和改善国际同类地区水土保持措施的基础上,结合径流场观测和人工模拟降雨实验等手段,评价各种措施的水土保持措施效益,建立评价模型。结合土壤侵蚀机理研究成果,研发适宜干热河谷区降雨、地形和农耕条件下的水土保持措施技术,以小流域为单元开展水土保持综合防治技术示范。

(4)退化坡耕地的生态修复与合理开发利用

通过不同侵蚀程度耕地小区和退耕地小区的土壤退化及生态系统服务功能变化监测,厘清“侵蚀-退化-恢复”间的定量关系,识别干热河谷坡耕地土壤侵蚀灾变阈值,研发干热河谷退化坡耕地生态修复技术;进而通过对干热河谷农地种品种、种植方式、施肥、节水灌溉等的模拟实验和动态监测,提出干热河谷优势气候资源驱动下兼顾生态保护和经济效益的农地开发利用模式,与脱贫攻坚和产业发展相结合,以地块为单元开展水土保型高原特色农业技术示范。

五、附图

研究站主要植被或生态类型、主要观测设施设备、开展监测调查、技术培训和学术交流等照片。