• 2020年第40卷第5期文章目次
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    • >试验研究
    • 1969-2018年黄河实测径流与天然径流的变化

      2020, 40(5):1-7. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2020.05.001

      摘要 (876) HTML (1091) PDF 2.48 M (932) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 分析黄河实测径流与天然径流的变化规律,为探究人类活动对径流的影响提供依据。[方法] 基于1969—2018年黄河干流8个水文站的天然径流和实测径流数据,使用Mann-Kendall趋势检验与突变检验法,对比分析近50 a黄河干流实测径流和天然径流的变化规律。并结合近15 a各分区耗水数据探讨人类活动对于径流的影响。[结果] ①1969—2018年黄河上中下游实测径流整体呈降低趋势,兰州、花园口、利津3个代表站多年平均降低速率分别为5.10×107,3.55×108,4.13×108 m3/a。②近50 a天然径流和实测径流趋势突变主要集中在1986和1990两个年份,结合前人研究和重要水事分析,1986年突变可能与1984年以来一系列水土保持措施实施以及1986年龙羊峡水库修建有关;而造成1990年径流突变的原因可能是80—90年代黄河流域用水量激增和流域下垫面改变。③天然径流与实测径流的差值从上游至下游水文站断面逐渐增大,这主要与近15 a平均耗水量也沿程增大相一致;另外多年平均实测径流在利津站仅占天然径流的42%。耗水量最大的两个分区为花园口以下和兰州—头道拐段,分别达到了1.06×1010和1.04×1010 m3。[结论] 人类活动中的各项耗水(尤其是农田灌溉)是造成兰州站以下地区天然径流与实测径流差值大的主要原因,因此,应进一步推进黄河流域节水农业的发展,合理分配各项耗水量。

    • 青海湖流域芨芨草斑块对地表水分再分配过程的影响

      2020, 40(5):8-14,47. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.20200803.001

      摘要 (611) HTML (350) PDF 1.72 M (638) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究芨芨草斑块对降雨再分配和地表径流过程的影响,为揭示植被斑块的形成与水分调控机理提供依据。[方法] 以青海湖流域芨芨草斑块为例,通过对芨芨草斑块冠层降雨再分配和地表径流进行试验观测,计算水平方向芨芨草斑块水分补偿比例。[结果] ①芨芨草斑块穿透雨占降雨量比例为70.58%,穿透雨主要受降雨量、降雨强度和降雨历时的影响,芨芨草斑块冠层对降雨再分配过程的影响和多数干旱区灌木相似;②芨芨草斑块平均径流系数为0.45%±0.33%,明显低于基质区(2.08%±1.46%),且随着降雨量增加而呈增大趋势;③芨芨草斑块水分补偿比例为1.13%±1.34%,且随着降雨量和降雨强度增加而增大,最高可达到4.94%。[结论] 在生态系统尺度,芨芨草斑块会受到来自基质区的径流补偿,这是斑块植被一种适应干旱的水分调控策略。

    • 干旱荒漠区排矸场不同覆盖类型对土壤水分蒸发的影响

      2020, 40(5):15-20. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2020.05.003

      摘要 (645) HTML (0) PDF 1.37 M (519) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 在水分匮乏的干旱荒漠区煤矿废弃地植被恢复过程中,研究不同边坡覆盖模式对土壤水分蒸发的影响,为干旱荒漠区矿区废弃地生态恢复模式优化与完善植被恢复技术提供科学依据。[方法] 以中国西北干旱荒漠区煤炭基地废弃地——排矸场为研究对象,研究不同覆盖类型排矸场边坡土壤水分蒸发和表层土壤水分的变化。试验设置了草帘、生态毯和液态地膜3种覆盖类型,以无覆盖为对照。[结果] 干旱荒漠区煤矿排矸场边坡表层土壤含水量基本呈随着坡位降低而增加的变化规律;蒸发试验进行初期各覆盖处理的土壤日蒸发量较大,随着时间推移日蒸发量逐渐降低,草帘覆盖下的平均土壤日蒸发量最低,与无覆盖处理之间的变化差异达到显著水平(p<0.05);3种覆盖与无覆盖处理下的土壤水分累积蒸发量在排矸场边坡的不同坡位均表现出逐步上升的规律,无覆盖措施的土壤累积蒸发量增加较明显,草帘覆盖、液膜覆盖和生态毯覆盖措施下的土壤累积蒸发量分别比无覆盖措施减少了38.4%,24.2%和20.6%,坡面覆盖处理的土壤累积蒸发过程符合线性函数关系。[结论] 在草帘、生态毯和液态地膜3种覆盖类型中,草帘覆盖下的土壤含水量较高,草帘是减少边坡表层土壤水分蒸发量最为适合的覆盖措施。

    • 漓江风景区土壤生态环境对旅游干扰的响应

      2020, 40(5):21-26,32. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2020.05.004

      摘要 (570) HTML (0) PDF 1.92 M (422) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探索广西壮族自治区桂林市漓江风景区土壤生态环境因子对旅游干扰的响应规律,为合理开发与保护漓江风景区旅游资源提供科学依据。[方法] 采用野外调查和室内分析方法,对比不同干扰程度下漓江风景区土壤环境指标的差异,分析旅游干扰对漓江风景区土壤生态环境的影响。[结果] 在旅游活动干扰下,土壤硬度明显增加,5个系列土壤坚实度平均值增加15.55倍,土壤颜色的明度和彩度增加,容重平均增幅为33.43%;枯枝落叶层厚度和土壤自然含水率下降,土壤有机质、土壤全氮、碱解氮、有效磷以及有效钾含量平均降幅分别达到61.31%,61.58%,32.21%,72.08%和36.26%。[结论] 在旅游干扰下漓江风景区土壤生态环境发生阶段性变化,供试区土壤出现不同程度退化,土壤综合肥力下降,土壤结构变差,进而将对景区植被和景观带来影响,因而应从管理和技术等方面采取有效措施,以减弱旅游干扰对漓江风景区土壤生态环境的负面影响。

    • 不同客土覆盖厚度对河滩地土壤养分分布的影响

      2020, 40(5):27-32. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2020.05.005

      摘要 (704) HTML (0) PDF 1.51 M (509) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究陕西省关中地区河滩地土地整治中不同覆土厚度下土壤碳氮的空间分布特征,确定耕作层稳定性的最佳客土厚度,旨在为河滩地难利用土地后备资源的开发利用提供理论依据。[方法] 于2015—2017年开展河滩地覆土田间小区试验,采用相关性分析法对不同覆土厚度条件下土壤有机质和全氮的分布特征、动态变化趋势及两者间的关系进行了研究。[结果] 不同覆土厚度下土壤有机质和全氮含量随土层加深而降低,土层深度与土壤有机质和全氮含量呈现负相关关系,土壤养分具有明显的表聚性;客土层厚度为50—60 cm时,相比其他覆土厚度类型,土壤有机质和全氮含量在各土层深度中最高,二者呈现出极显著的正相关关系(p<0.01)。[结论] 对于陕西省关中地区以黄绵土为客土来源的河滩地土地整治,客土覆盖厚度以50—60 cm为最佳,具有较好的保肥作用。

    • 滇东海峰岩溶盆地石漠化坡地土壤机械组成和有机碳的变化特征

      2020, 40(5):33-39. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2020.05.006

      摘要 (502) HTML (0) PDF 1.84 M (588) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探讨滇东海峰自然保护区岩溶盆地内小生境裂隙土壤异质性特征,为该区水土流失的治理提供科学支持。[方法] 通过野外取样结合比重计法、团聚体湿筛法等方法,分析海峰石漠化坡地不同小生境裂隙土壤机械组成、水稳性团聚体和有机碳随深度的变化特征。[结果] ①地表小生境和地下裂隙在空间上具有一定的关联,结合小生境类型和裂隙形态初步将采样裂隙分类命名为土面漏斗、石沟裂隙和石坑小生境。②土面漏斗、石沟裂隙和石坑小生境由于裂隙形态、小生境类型以及有无根系等因素导致土壤性质存在异质性。石坑小生境砂粒含量显著高于土面漏斗和石沟裂隙(p<0.05),粉砂粒含量显著低于石沟裂隙,表层有机碳含量显著低于石沟裂隙(p<0.05);土面漏斗砂粒含量显著高于石沟裂隙,粉砂粒含量显著低于石沟裂隙,表层有机碳含量显著低于石沟裂隙。③土面漏斗、石沟裂隙和石坑小生境的土壤稳定性随土层深度的增加逐渐变差,为土壤的漏失提供便利。深根系植被介入裂隙—土壤系统,改善土壤性质,增强土壤抗侵蚀能力。[结论] 海峰岩溶盆地小生境裂隙土壤性质存在异质性,应加强对小生境的保护和利用,种植深根系植被,改善土壤理化性质,增强土壤抗侵蚀能力。

    • 砒砂岩区坡位环境梯度下土壤微生物活性及其环境影响因素

      2020, 40(5):40-47. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2020.05.007

      摘要 (685) HTML (0) PDF 1.27 M (470) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 开展砒砂岩区土壤微生物活性及其环境影响因素研究,为发掘本土微生物资源及区域生态环境保护和建设奠定基础。[方法] 以鄂尔多斯砒砂岩区为研究对象,通过实地考察取样,测算土壤微生物数量、酶活性、理化性质以及植被相关指标,分析坡面环境梯度土壤微生物数量分布特征、土壤生态功能、植被多样差异之间的相互影响。[结果] ①砒砂岩区土壤微生物区系中细菌为优势类群,放线菌次之,真菌很少。坡位环境梯度间土壤微生物各生理类群数量差异显著。②不同坡位土壤磷酸酶、蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶活性各异但含量极低。真菌数量与酸性磷酸酶显著正相关,细菌数量与脲酶显著负相关,放线菌数量与磷酸酶和过氧化氢酶显著或极其显著正相关。③研究区土壤水稳性团聚体粒径多集中于0.25~0.5 mm;阴坡0.25~0.5 mm土壤粒径比例大,0.106~0.25 mm粒径比例小,而阳坡和沟底与之相反;土壤含水率呈现:阴坡 > 沟底 > 阳坡;土壤的pH值、铵态氮、有效磷、全碳、全钙含量均为阳坡顶大于其他坡位。细菌数量与含水率、钙含量,放线菌数量与酸碱度均极显著负相关。④环境因子可解释土壤微生物数量差异的90%,其中坡位和土层影响最大(37.31%),植被次之(29.83%),土壤理化性质影响最小(22.86%)。在土壤理化性质中,团聚体粒径、含水率及pH值影响较大。[结论] 砒砂岩区坡位加剧土壤微生物数量和生理类群的分化,微生物的生存能力随着环境条件的下降而下降;生存环境适中的沟底孕育着该区生态修复关键的本土植被及土壤微生物资源。

    • 米仓山不同退耕年限土壤理化性质变化特征

      2020, 40(5):48-54. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2020.05.008

      摘要 (579) HTML (0) PDF 1.83 M (457) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究不同退耕年限下的土壤理化性质特征,为区域生态系统服务功能的提升与生态文明建设提供科学依据。[方法] 以中国南北过渡带的米仓山退耕20,25,35,50 a的样地为研究对象,以未施肥耕地和天然林地为对照,采用“时空替代法”,分析米仓山地区不同退耕年限土壤理化性质特征。[结果] ①土壤机械组成在退耕前期无明显变化,在退耕50 a时与天然林地相似。退耕20,25,35,50 a样地的土壤大粒径团聚体百分含量较耕地均有不同程度的升高,其增幅分别为17.70%,53.23%,52.50%和70.30%;②随着退耕年限增加,土壤容重呈下降趋势,退耕50 a样地土壤容重接近天然林地。不同退耕年限下土壤水分特征曲线均可用Gardner模型拟合,土壤持水性由高到低排序为:天然植被 > 退耕25 a > 退耕35 a > 退耕20 a > 耕地 > 退耕50 a。③土壤有机质及全氮含量随退耕年限增加呈显著增加趋势(p<0.05),且上层土壤含量高于下层土壤,呈现明显的表聚现象。上层土壤中退耕20,25,35,50 a的样地中土壤有机质及全氮含量较耕地分别提高了27%,134%,71%和343%和20%,76%,64%和246%,下层土壤中分别提高了7%,88%,53%和422%和12%,59%,35%和201%。全磷含量在0.55~0.36 g/kg之间波动,受退耕年限影响较小。[结论] 退耕还林措施能有效增加土壤容重,提升土壤大粒径团聚体、有机质和全氮含量,进而改善土壤理化性质,退耕50 a样地土壤的理化性质接近于天然林地。

    • 黑土坡面细沟形态及剖面特征试验研究

      2020, 40(5):55-59. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2020.05.009

      摘要 (532) HTML (0) PDF 886.21 K (392) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 对比分析不同坡度条件下黑土坡面细沟宽度、深度、宽深比、细沟剖面形态及沟壁坡度特征,为东北黑土区坡耕地细沟侵蚀防治提供科学参考。[方法] 在野外径流小区不同坡度(5°和10°)下开展汇流冲刷试验〔1 L/(min·m2),历时60 min〕。[结果] ①试验条件下,黑土坡面细沟剖面形态主要为“U”型,细沟平均宽深比介于2.3~4.9之间;②随着坡度的增大,细沟下切侵蚀作用增强幅度明显超过细沟沟壁崩塌侵蚀作用,导致细沟宽深比减小,细沟剖面形态由“宽浅型”向“窄深型”转化;③对于坡面不同位置,细沟平均宽深比在坡上,坡中,坡下位置分别为2.7,1.6,5.4,即自坡面上部到下部依次表现为“宽浅型”—“窄深型”—“宽浅型”的细沟剖面变化特征;④黑土坡面细沟沟壁坡度主要为37.7°~85.2°,其值随着地面坡度的增加而增大,且不同坡位之间细沟沟壁坡度表现为坡中位置大于坡上和坡下位置。[结论] 防治东北黑土区陡坡耕地中段位置的细沟发育尤为重要,对缓解该区水土流失问题有重要作用。

    • 草地近地表风速脉动及其与平均风速、摩阻风速的关系

      2020, 40(5):60-63,78. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2020.05.010

      摘要 (711) HTML (0) PDF 1.58 M (463) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究草地近地表脉动风速与平均风速、摩阻风速之间的关系,揭示草地风速脉动规律。[方法] 利用三维超声风速仪对天然草地近地表风速进行连续观测。[结果] 草地近地表风速存在明显的脉动特性,脉动强度与平均风速之间呈显著线性正相关。湍流度在较小风速下分布非常分散,随平均风速的增大而趋于集中,在2~14 m/s风速范围内概率分布峰值对应的湍流度为0.23。摩阻风速与瞬时风速之间缺乏相关性;1 s时距下摩阻风速与平均风速呈显著线性正相关,但风速脉动导致摩阻风速计算结果波动仍非常明显;1 min时距下摩阻风速波动范围降低至10%以下,摩阻风速与平均风速线性相关性极为显著。[结论] 风速脉动对摩阻风速的计算有很大影响,采用1 s或1 min时距的平均风速,可有效降低这一影响。

    • 不同母质红壤和水分条件对连翘生长的影响

      2020, 40(5):64-71,78. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2020.05.011

      摘要 (562) HTML (0) PDF 2.71 M (527) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 在南方红壤侵蚀区不同母质发育红壤上种植和筛选适宜生长的连翘属植物生长特性,旨在为连翘资源的规模扩大和推广种植提供科学依据。[方法] 以连翘、金钟花和垂枝连翘为试材,通过人工控水试验在3种母质红壤(花岗岩红壤、红砂岩红壤和第四纪红壤)设计3个水分处理(20 cm深度处土壤基质势控制在-5,-20,-35 kPa),研究不同母质和水分条件对3种连翘属植物生长的影响规律。[结果] ①在3种水分处理条件下,花岗岩红壤种植的连翘属植物,其灌水次数和灌水量最少;第四纪红壤种植的连翘属植物,在-5 kPa水分条件下,其灌水量和灌水次数,与红砂岩红壤相同,在-20 kPa和-35 kPa水分条件下,均高于红砂岩红壤。②土壤水分和土壤类型均显著影响连翘属植物的生长发育,而连翘品种之间却无显著差异;除了土壤水分—连翘品种的交互作用对枝条长度无显著影响外,其他土壤类型、土壤水分、连翘品种之间的双因素交互作用,对连翘属植物生长指标均具有极显著影响。3种连翘属植物中,在高水分条件下(-5 kPa),连翘、金钟花在红砂岩红壤上生长最佳,垂枝连翘在第四纪红壤上生长最佳;随着水分含量下降(-20 kPa和-35 kPa),3种连翘属植物均在第四纪红壤上生长得更好。[结论] 在适宜水分条件下(20 cm深度处土壤基质势>-35 kPa),连翘、金钟花和垂枝连翘在南方红砂岩红壤和第四纪红壤上引种种植是可行的。

    • 中国东北漫川漫岗典型黑土区沟道侵蚀特征

      2020, 40(5):72-78. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2020.05.012

      摘要 (809) HTML (0) PDF 1.51 M (498) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 通过对450 km2黑土区进行实测调查,旨在评估研究区沟道侵蚀现状。[方法] 选取沟道侵蚀严重的450 km2的漫川漫岗黑土区为调查区域,首先在谷歌卫星影像上进行侵蚀沟识别和定位,再对侵蚀沟立体形态进行实地测量。[结果] ①研究区土地利用以耕地为主,耕地、建设用地、林地、草地分别占研究区总面积的85%,8%,6%,1%。②研究区坡耕地占86%,坡度0.25°~3.0°占64%,大于5°的占12%。③共有侵蚀沟1 049条,其中耕地中侵蚀沟577条,占总侵蚀沟条数的55%;沟壑密度1.2 km/km2,按沟壑密度衡量沟蚀强度为中度;沟壑面积比例为2.89%,以此界定沟蚀强度为剧烈。④研究区侵蚀沟平均长度、宽度、深度和面积分别为996,13.1,2.7 m和2.4 hm2。[结论] 漫川漫岗黑土区沟道侵蚀严重,主要危害坡耕地,但侵蚀沟相对较小,易于治理。

    • 沟坡侵蚀汇水区黑土水分和养分的空间异质性

      2020, 40(5):79-87,96. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2020.05.013

      摘要 (551) HTML (0) PDF 2.98 M (462) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究坡耕地侵蚀沟汇水区土壤水分和养分空间差异性及其变化,揭示黑土侵蚀对坡耕地粮食生产的影响。[方法] 选取典型黑土坡耕地发育的侵蚀沟汇水区为研究区域,系统观测全生育期土壤水分和养分性状,并秋收测产,解析黑土水分、养分、产量空间异质性及其相关性,分析沟坡侵蚀对土壤质量和作物生产力的影响。[结果] ①沟坡侵蚀对黑土坡耕地土壤水分性状造成了显著的影响,全生育期表层0—20 cm垄沟土壤含水量变异系数12.2%~17.4%,为中等变异;块金值/基台值<0.2,表明具有强烈的空间相关性,雨季块金值/基台值近为0,表明沟坡汇水区土壤含水量完全因地形等结构因子导致的径流迁移的影响,空间有效相关距离最小,为55.2 m。②沟坡汇水区土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷和速效钾含量变化分别为23.9~49.7,0.8~1.7,0.3~0.6 g/kg,和70.3~183.8,27.8~78.9,71.2~202.1 mg/kg,土壤有机质含量有效空间相关距离小于100 m,全磷含量有效空间相关距离最大,接近500 m。③汇水区大豆产量变化1 669~3 223 kg/hm2,玉米产量变化8 177~10 871 kg/hm2。[结论] 沟坡侵蚀加剧了汇水区土壤水分和养分空间异质性,降低了耕地生产力。

    • 山地校园不同下垫面雨水径流重金属污染特征和健康风险评估

      2020, 40(5):88-96. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2020.05.014

      摘要 (706) HTML (0) PDF 2.07 M (493) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 了解山地校园不同下垫面雨水径流重金属污染特征及雨水径流中重金属元素对于人体的健康风险,为山地海绵城市建设提供径流污染控制参考和人员健康保护基础数据。[方法] 2019年7月22日在重庆交通大学针对屋顶、道路、停车场和广场4种典型的下垫面进行了雨水径流的取样监测,并统计分析场次降雨平均浓度(EMC)、电导率(EC)、钠吸附率(SAR)、危险商(HQ)和危险指数(HI)。[结果] 广场径流过程中重金属元素整体变化波动较大,道路雨水径流的重金属健康风险最大而屋顶健康风险最小;大多重金属污染物在产流后的10 min内出现了降幅,其中Fe和Mn的降幅较大,Zn的降幅中等,Cu的降幅最低;As和Cr是雨水径流中健康风险最高的重金属污染物。[结论] 山地校园重金属污染物冲刷速度较快,人流大的下垫面雨水径流中重金属元素变化波动较大,但健康风险较低;车流大的下垫面雨水径流中重金属元素波动较为稳定,但健康风险较高。

    • 黄土残塬沟壑区不同林龄与坡向人工刺槐林生态系统服务协同关系

      2020, 40(5):97-105. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2020.05.015

      摘要 (495) HTML (0) PDF 2.51 M (465) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 通过权衡关系的研究探索不同林龄与坡向人工刺槐林多项生态系统服务间的差异及动态变化关系,为黄土残塬沟壑区人工刺槐林的经营管理提供理论依据。[方法] 按照不同林龄阶段和坡向共设置36个样地,对所选林分的涵养水源、土壤碳储量、土壤氮储量、年均生产力、生物多样性5个方面的生态系统服务进行测算,利用均方根偏差(RMSD)对该区人工刺槐林生态系统服务的权衡与协同关系进行研究,对生态系统服务与林分因子进行冗余分析。[结果] ①不同林龄、坡向人工刺槐林的生态系统服务差异显著(p<0.05);随林龄增加,涵养水源量和年均生产力从幼龄林到中龄林增加达到最大值,随后逐渐减小;而生物多样性则呈先增后减趋势,在成熟林时期最高;土壤碳、氮储量随林龄增加呈逐渐增加趋势;阴坡的各生态系统服务价值均高于阳坡。②林龄是引起生态系统服务权衡关系变化的主导因子(p<0.05),坡向对生态系统服务权衡关系的影响不显著(p > 0.05),土壤碳固存与土壤氮固存呈协同关系,涵养水源与其他生态系统服务的权衡关系相比程度较高。③人工刺槐林5项生态系统服务与盖度、郁闭度、凋落物厚度呈现不同程度的正相关,与坡度呈现不同程度的负相关。[结论] 人工刺槐林生态系统服务在中龄林和过熟林时期权衡度高,不利于整体生态系统服务效益的发挥。应在中龄林时期引入耐旱灌木或乡土草本,在过熟林经营过程中,在满足涵养水源的前提下,合理控制林分密度,促进其他生态系统服务的作用,提高整体效益。

    • >水保监测与应用技术
    • 黑河流域中游荒漠区沙尘暴、扬沙和浮尘监测及其与气候因子的关系

      2020, 40(5):106-111,124. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.20200914.001

      摘要 (542) HTML (280) PDF 1.26 M (568) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 分析黑河流域中游荒漠区沙尘暴、扬沙以及浮尘频次和时长的月变化和年变化,并分析其与主要气候因子的关系,为区域沙尘天气的早期预警和荒漠区的经营和管理提供依据。[方法] 利用黑河流域红沙窝荒漠化综合防治试验站的2010—2019年的沙尘天气监测数据和气象数据进行分析。[结果] 沙尘频次和时长主要集中在春季,其次是冬季,春冬两季的频次和时长各占全年的82.3%和79.4%。10 a间沙尘暴和扬沙频次总体变化趋势逐渐减少,而浮尘频次总体变化趋势逐年增加;沙尘时长总体变化趋势逐年增加。沙尘频次月变化与土壤湿度(10 cm)和大气湿度之间呈极显著负相关(p<0.01),与风速之间呈极显著正相关(p<0.01)。扬沙年际发生频次与土壤温度(5 cm)之间呈显著负相关(p<0.05),与大气温度之间呈极显著负相关(p<0.01)。[结论] 近10 a来,黑河流域中游荒漠区的沙尘天气主要发生在春季和冬季,破坏性较大的沙尘暴和扬沙逐年减少,而浮尘逐年增加。沙尘频次的月变化主要影响因素是浅层土壤湿度、大气湿度和风速。春季的浅层土壤湿度影响了沙尘暴和扬沙年际频次变化,浅层土壤温度影响了浮尘年际频次变化;冬季的浅层土壤温湿度和降水量影响了沙尘暴的年际频次变化,浅层土壤温度和大气温度影响了扬沙的年际频次变化。

    • 河南省淤地坝安全自动化监测系统设计与应用

      2020, 40(5):112-117. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2020.05.017

      摘要 (612) HTML (540) PDF 1.39 M (655) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 设计淤地坝安全自动化监测系统,实现淤地坝监测数据的实时传输与预警,提升河南省淤地坝安全管理能力。[方法] 选取5座典型淤地坝作为试点,进行淤地坝安全自动化监测系统的设计、施工、安装和试运行,初步建立了淤地坝安全预报模型。[结果] 监测系统实现了淤地坝雨量、水位、渗压、变形和位移、应力、视频等监测数据的自动化采集和安全隐患预测预警,提升了淤地坝安全监控能力。[结论] 系统运行后有助于增强河南省全省的淤地坝系统安全管理,为黄土高原地区淤地坝汛期安全运行提供一种全新的信息化管理模式。

    • 基于主成分分析和模糊数学的黄河小浪底水质监测与评价

      2020, 40(5):118-124. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2020.05.018

      摘要 (513) HTML (386) PDF 1.63 M (512) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 监测了黄河小浪底水库南山、大横岭、桐树岭3个断面,分析了黄河小浪底水库水质现状及潜在污染来源,以期为其环境改善提供帮助。[方法] 根据3个断面的水质实测数据,采用主成分分析选择主要评价因子,运用模糊评价法对水库水质进行评价。[结果] 通过主成分分析得到6个主要水质因子,分别是溶解氧(DO)、五日生化需氧量(BOD5)、氨氮(NH3-N)、总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数(CODMn)。其中DO和BOD5属于Ⅰ类水,其值分别在3.8~12.8 mg/L和0.9~1.7 mg/L之间;NH3-N介于Ⅰ类水与Ⅱ类水之间,其值为0.03~0.72 mg/L;TN超过Ⅴ类水,其值在2~4.88 mg/L之间;TP和CODMn属于Ⅱ类水,其值分别在0.02~0.05 mg/L和1.8~2.7 mg/L之间。通过模糊综合评判法得到水库主要污染物为TN和TP,水质整体属于Ⅲ类水,达到了水质要求。[结论] 通过主成分分析与模糊综合评价法发现,小浪底水库水质基本满足要求,但存在TN和TP污染风险。

    • 建筑与小区生物滞留设施植物群落景观评价与植物配置分析——以北京市通州区海绵城市试点区为例

      2020, 40(5):125-133. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.20200927.003

      摘要 (592) HTML (0) PDF 1.62 M (487) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 评价建筑与小区绿色低影响开发(LID)生物滞留设施的植物群落配置适宜性和景观效果,为北京地区生物滞留设施植物群落景观应用提供实践参考。[方法] 以北京市通州区海绵城市试点区建成项目中生物滞留设施为研究对象,基于专家咨询、现场植被调查,应用层次分析法提出了生物滞留设施植物群落景观评价因素,从3个准则层和10个指标层构建体系,采用此模型评价了15个具有代表性生物滞留设施,45个样本的植物群落景观。[结果] 生物多样性是生物滞留设施植物景观评价的关键性指标,5个示范工程中Bobo自由城草本植物Simpson多样性、Shannon-Wienner多样性和Pielou均匀度指数最高,多样性指数分别为2.09,0.86,0.87。通州海绵城市试点区生物滞留设施植物群落景观总体处于较高水平,Ⅰ级生物滞留设施植物景观5个,Ⅱ级植物景观4个,各占评价样方的33.3%和26.7%;Ⅲ级景观5个,占评价样方的33.3%;Ⅳ级景观1个,占评价样方的6.7%。实际应用中评价效果较好,适宜性高的植物包括玉簪(Hosta plantaginea)、千屈菜(Lythrum salicaria)、八宝景天(Hylotelephium erythrostictum)和狼尾草(Pennisetum alopecuroides)等,季相景观出现频率较高的植物包括鸢尾(Iris tectorum)、八宝景天、荷兰菊(Symphyotrichum novi-belgii)等。[结论] 在植物群落配置中,应注重LID设施与植物配置功能的匹配,重视乡土植物开发与利用构建植物群落、考虑植物的层次和形态,增加不同季节植物景观的多样性。

    • 粒径对生物滞留池流场及生物膜形态的影响

      2020, 40(5):134-140. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.20200927.002

      摘要 (462) HTML (0) PDF 3.29 M (408) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 分析填料粒径对生物滞留池(BRC)渗透性能及微生物膜形态的作用机理,以期优选出适合生物滞留池填料层的颗粒粒径及相应填充的孔隙率。[方法] 采用数值模拟和试验实测相结合的方法,利用Fluent软件对BRC小尺度计算区域范围内的流场形态进行模拟,对6种粒径(0.5,1.0,2.0,4.0,6.0,8.0 mm)下的流线图、压力分布及变化图进行综合对比分析。为验证模拟结果的正确性,对不同颗粒粒径进行生物膜培养和运行,测定颗粒表面生物膜厚度。[结果] 平均粒径为0.5~1.0 mm时流场形态最好,可形成结构合理数量较多的小涡流,有利于水流渗透及物质传递的进行,实测生物膜也表明粒径为1.0 mm时,微生物膜生长最为均匀且生物量最大。[结论] 填料的粒径会影响BRC的运行效果,数值模拟可为实际粒径的选取提供参考。

    • 外部降雨条件和内部瞬态承压水作用对堆积层滑坡的影响分析和数值模拟

      2020, 40(5):141-145,151. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2020.05.021

      摘要 (436) HTML (0) PDF 1.68 M (531) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 分析瞬态承压水的发育特征,为该类滑坡的预防和治理提供科学借鉴。[方法] 以浙江省丽水市松阳县范山头滑坡为例,对其松散堆积体边坡内部的瞬态承压水的作用机理进行模拟和研究,通过分析滑坡区域的地质背景条件、水文地质条件、变形破坏特征,并与降雨数据进行对比,采用GeoStudio数值模拟软件对不同的降雨条件和坡体初始水位进行模拟。[结果] 当滑坡体存在渗透性差异很大的不同岩土层时,强降雨作用或者较高的初始水位会促进瞬态承压水的出现和发展,降低边坡的稳定性。[结论] 外部降雨和瞬态承压水的产生和发展对堆积层滑坡的产生有重要的影响作用,降低了坡体的稳定性,促进了滑坡的出现。

    • 地表水环境质量指数的定量分级及其适用性

      2020, 40(5):146-151. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2020.05.022

      摘要 (559) HTML (0) PDF 1.39 M (382) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 为了实现地表水环境质量定性评价与定量评价的统一,简化地表水环境质量评价过程,减少公众对水质评价的认知难度。[方法] 应用地表水环境质量指数(SWQI),通过对陕西省地表水监测网2015—2019年1.83×105个监测数据进行数据统计分析。[结果] 78.7%的样本SWQI指数落在2.5~8区间,点位最为密集;各水质类别中,SWQI指数各区间样本个数均近似正态分布或半正态分布。[结论] ①用统计方法得到SWQI定性评价Ⅰ—Ⅵ级阈值(≤3.5,≤5,≤6.5,≤8,≤10,>10);②分级阈值在断面、河流、区域3个层次上的验证显示了与现行地表水环境质量评价办法具有良好的一致性。使用SWQI指数对地表水环境质量进行评价,可以实现与现行评价办法的对接过渡。

    • 天津市产业碳排放的影响因素及贡献

      2020, 40(5):152-159. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2020.05.023

      摘要 (660) HTML (0) PDF 1.49 M (439) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 综合考虑“水—土—能—碳”相互关系,研究产业碳排放的影响因素及贡献,为天津市减排决策制定提供一定依据。[方法] 对天津市产业碳排放进行测算,将水土资源因素引入Kaya恒等式,运用LMDI模型计算产业碳排放各影响因素的贡献。[结果] 2004—2018年天津市各产业碳排放均呈现上升趋势;整体来看,水资源经济产出、人口数量促进天津市各产业碳排放,且前者为主要促进因素,水土资源因素抑制各产业碳排放,碳排放强度促进农业碳排放,而抑制其他产业碳排放,人均用地面积抑制农业碳排放,而促进其他产业碳排放;水土资源因素对各产业碳排放影响的变化与水土资源匹配度变化有较好的一致性,单位用地面积用水量越多,其对碳排放的促进作用越大。[结论] 为实现节能减排,应发展节水产业,优化城市水土资源开发利用,发挥水土资源因素对碳排放的抑制作用。

    • 黑土区坡式条田对水土流失、土壤水热及呼吸的影响

      2020, 40(5):160-165. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2020.05.024

      摘要 (480) HTML (0) PDF 1.32 M (438) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探索坡式条田在黑土区坡耕地水土保持和改善土壤环境中的作用,以期为坡式条田在坡耕地上的利用提供理论支持。[方法] 基于野外试验,观测研究了坡式条田对径流产沙、土壤水热和土壤呼吸的影响。[结果] ①黑土坡面设置坡式条田具有良好的减流减沙效果,年均减少输沙率和减少地表径流率分别为78.3%和68.5%,土壤侵蚀模数为87.53 t/(km2·a),控制在允许范围内;②修筑坡式条田显著提高土壤质量含水量(p<0.05),并能显著增加植被覆盖度(p<0.01);③研究区土壤呼吸与土壤温度显著相关,修筑坡式条田能够显著降低土壤呼吸速率,降低土壤碳素损失。[结论] 黑土区坡式条田能够很好地防治水土流失,改善土壤水热和植被状况,且能降低土壤呼吸造成的C素流失,应在黑土坡耕地上推广应用。

    • 库布齐沙漠光伏电站内芦苇沙障的防风固沙效益

      2020, 40(5):166-171. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2020.05.025

      摘要 (624) HTML (0) PDF 1.26 M (424) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究光伏电站内芦苇沙障对风沙流的风速、输沙量及其沙粒分布的影响,为中国北方风沙区光伏电站沙害防治提供理论依据。[方法] 通过野外观测库布齐沙漠200 MWp光伏电站铺设芦苇沙障后的风速(20,50,100,200,310 cm)和近地表0—30 cm高度输沙量,分析风速廓线、地表粗糙度、摩阻风速、平均跃移高度、防风作用、固沙效益等指标的变化规律。[结果] ①芦苇沙障风速廓线呈对数函数分布,相关系数在0.99以上,芦苇沙障相对于裸沙地表粗糙度提高了3.47~3.79倍,摩阻风速增加了1.39~1.54倍,防风作用最大值出现在20 cm高度处,为21.72%。②总输沙量芦苇沙障仅为裸沙的6.95%,总体固沙效益为93.05%,裸沙90%以上的输沙量集中于0—8 cm范围,而芦苇沙障在此高度范围内输沙量占总输沙量的51.39%,芦苇沙障的风沙流结构有向上层移动的趋势。[结论] 铺设芦苇沙障降低了近地表风速,有效拦截了风沙流,达到了防风固沙目的,是沙区光伏电站有效的防护措施。

    • 基于统计学的陇东地区沟谷分布及演化研究

      2020, 40(5):172-180. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.20200927.001

      摘要 (625) HTML (0) PDF 3.49 M (388) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究陇东地区沟谷分布的统计学特征,旨在查明黄土高原沟谷演化的宏观规律。[方法] 通过野外工作、前人工作和遥感解译寻找黄土沟谷的分布规律,再基于沟谷分级和沟谷走向数据处理,对沟谷发育规律进行量化参数表达。采取统计学检验和正态分布性质,得到沟谷间的影响关系,并引用安全距离等概念参数,重现和预测地貌演化进程。[结果] ①主沟与支沟呈现近似正交的关系,节理的走向与支沟的走向大致相同,构造对沟谷的发育起一定的控制作用。②4组一级支沟对主沟的正交偏差弧度值数据和2组二级支沟对一级支沟的正交偏差弧度值数据均符合正态分布。③在80%的显著概率下,主沟与一级支沟的夹角不小于69.9°,67.6°,59.9°和68.8°;一级支沟与二级支沟的夹角不小于55.8°和70.5°。[结论] 沟谷发育存在普遍规律,70°可视为沟谷发育夹角的极限值。

    • 京津风沙源区生态保护与建设工程对防风固沙服务功能的影响

      2020, 40(5):181-188. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2020.05.027

      摘要 (682) HTML (0) PDF 3.92 M (439) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 评价京津风沙源生态保护与建设工程自2000年启动实施近20 a以来的防风固沙效应,以指导工程二期的实施。[方法] 选取植被覆盖度、风蚀量和防风固沙服务功能保有率等指标进行分析。[结果] 京津风沙源区以草地为主,其次为林地和农田;工程实施以来,多年平均土壤风蚀量为7.87×108 t,以微度和轻度侵蚀为主;一期工程实施期间的土壤风蚀量总体呈逐年减小趋势,二期工程实施以来,风沙源区遭受风蚀危害又逐渐加重,尤其是沙化草原亚区,该区风蚀模数变化趋势达到了8.96 t/(hm2·a);就防风固沙服务功能保有率而言,整个风沙源区均值达到了0.82,低值区主要分布于沙化草原亚区(0.743)和晋北山地丘陵亚区(0.752);二期工程实施以来,大部分区域保有率均显著提升,这与二期工程实施期间全年及冬春季的植被覆盖度变化情况一致。[结论] 京津风沙源的风蚀防治区重点在保有率下降区域和以草地和沙地为主的沙化草原亚区、浑善达克沙地亚区和科尔沁沙地亚区。

    • 鄂西犟河流域表层土壤有机碳时空变化及其影响因素

      2020, 40(5):189-195. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2020.05.028

      摘要 (690) HTML (0) PDF 1.23 M (388) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究土壤有机碳(SOC)在小型丘陵山地集水区的分异规律及其影响因素,为土壤资源的可持续利用以及保护南水北调水源地提供科学依据。[方法] 基于数字高程、Landsat 8 OLI影像和2016—2018年实测土壤有机碳等数据,运用相关分析、主成分分析法等研究湖北省十堰市犟河流域表层土壤有机碳含量的时空变化,厘清其影响因子和主导因素。[结果] 犟河流域SOC含量整体呈条带状分布的格局,由东北向西南逐渐增加,呈中等强度变异。夏秋两季SOC处于流失状态,而冬季SOC含量明显增加。不同质地SOC的平均含量:石灰性冲积土 > 简育高活性淋溶土 > 不饱和雏形土。不同覆盖下SOC平均含量:农田 > 园地 > 混交林 > 针叶林 > 灌木。土壤SOC含量呈现随地表曲率绝对值增大而增大,随比值植被指数(RVI)和归一化植被指数(NDVI)增加而增加的趋势。[结论] 地形因子(地表曲率)是影响犟河流域土壤有机碳的主导因子,植被因子(NDVI和RVI)是次要因子。改变局部小地貌、增加林种、改善水肥管理等措施均可以提高流域土壤有机碳含量。

    • 基于小流域土壤侵蚀严重指数的县域土壤侵蚀制图研究

      2020, 40(5):196-200,208. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.20200908.001

      摘要 (588) HTML (0) PDF 844.65 K (436) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 开展水土流失调查,提取和制作必需的数据、图件及相关资料,实现水土流失调查对县域水土保持规划的全面支撑。[方法] 基于黑龙江省齐齐哈尔市拜泉县小流域划分,开展土壤侵蚀严重指数图、土壤侵蚀强度图和水土流失面积比例图的对比分析。[结果] 基于小流域土壤侵蚀严重指数的县域土壤侵蚀图具有明显的比较优势:①该图能够综合反映县域水土流失的面积、强度和分布,并定量、精准地落实到水蚀单元——小流域上;②基于该图,能够直接生成规划必需的水土流失重点防治区分布图、水土流失防治格局图和重点项目分布图;③基于该图,结合小流域土壤侵蚀强度图,可为小流域尺度上、治理模式层面的措施典型设计及其配置提供落实到地块的基础数据。[结论] 从开展水土流失调查,划定水土流失重点预防区和重点治理区、全面支撑水土保持规划的全流程角度分析,基于小流域土壤侵蚀严重指数的县域土壤侵蚀制图具有更好的比较优势。

    • 南淝河中微塑料的分布特征及来源

      2020, 40(5):201-208. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2020.05.030

      摘要 (546) HTML (0) PDF 2.17 M (434) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究流经城市河流中微塑料的污染情况,探索水体微塑料来源,旨在为微塑料污染防控积累基础资料,并为控制和治理提供科学依据。[方法] 于2019年3月份采集安徽省合肥市南淝河水和沉积物样,通过密度浮选、体式显微镜与傅里叶红外光谱仪等研究了微塑料的分布特征及其来源规律。[结果] 南淝河水和沉积物样品中普遍存在发泡、纤维、颗粒和碎片4类的微塑料颗粒,丰度分布规律基本一致,均集中在河流中游、人口密集段,表明河流中微塑料残留受人为影响较大。在水与沉积物中,微塑料粒径分布都表现出随着微塑料粒径增大,含量随之减少的规律;纤维类微塑料占比最大,泡沫类微塑料占比最少,表明其主要来源于人们的日常活动与污水处理厂的排放。按颜色分,彩色与透明比例大,黑色与白色占比较少。水样中碎片类高于颗粒类,沉积物中相反。傅里叶红外光谱仪分析表明,颗粒类和纤维类微塑料为聚乙烯,碎片类为聚丙烯,发泡类为聚苯乙烯。[结论] 微塑料普遍存在河流水体与沉积物中,污染状况处于一个较高水平,主要来源于人们的日常活动与污水处理厂的排放。

    • >综合研究
    • 山水林(草)田湖人生命共同体健康评价及治理对策——以长江三峡水库重庆库区为例

      2020, 40(5):209-217. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2020.05.031

      摘要 (585) HTML (342) PDF 1.41 M (815) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究库区山水林(草)田湖人生命共同体的健康状况,分析各自然子系统之间及其与人类活动的相互作用和相互影响,为生态保护与绿色发展,生态文明建设及构建和谐库区提供参考依据。[方法] 以长江三峡水库重庆库区(以下简称“重庆库区”)21个区县为例,构建生命共同体健康评价指标体系;运用3S等技术获取相关地理基础数据,结合社会经济统计资料,通过系统聚类分析,对重庆库区山水林(草)田湖人生命共同体的健康状况进行评价和分级。[结果] ①重庆库区山水林(草)田湖人生命共同体整体处于亚健康状态;②重庆库区山子系统的特征体现了其本底的脆弱性、不稳定性和低承载力;③重庆库区人子系统中,县域经济社会发展相对滞后,人的生活生产发展与生态保护矛盾突出;④重庆库区林(草)子系统结构及其生态服务功能有待提升优化。[结论] 未来一段时期内,山水林(草)田湖人系统修复治理工作要聚焦林(草)、田、湖与人子系统,进一步加强基础研究和应用技术研究,以便更科学地实现山水林(草)田湖人生命共同体系统的统筹共治、健康管理与持续经营。

    • 粤北山区社会-生态-经济系统恢复力及其协调度

      2020, 40(5):218-226,241. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2020.05.032

      摘要 (483) HTML (0) PDF 2.99 M (390) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 对粤北山区5市的社会—生态—经济系统的恢复力进行测度和协调度评价,为欠发达地区的可持续发展提供理论基础。[方法] 以恢复力的视角构建了社会—生态—经济耦合系统的理论框架和评价体系,并建立二元和三元协调度模型。[结果] ①社会—经济—生态系统恢复力总体上升,社会子系统和经济子系统恢复力增速较为缓慢,生态子系统恢复力有所下降;②社会—经济—生态系统恢复力等级空间明显,社会子系统恢复力等级升高,呈现“四周高中间低”的特点,经济系统恢复力呈现出“东高西低”的特征,生态子系统恢复力等级出现了下降的趋势。③生态—经济系统濒临失调,社会—生态系统基本协调,社会—经济系统初级协调;社会—生态—经济系统协调度仍然处于轻度失调阶段。[结论] 粤北地区耦合系统的恢复力有待提高,特别是生态系统恢复力。后期应该注重社会—生态—经济系统的协调和和互动能力。

    • 喀斯特山区生态脆弱性与经济贫困的耦合关系——以贵州省荔波县为例

      2020, 40(5):227-233. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2020.05.033

      摘要 (726) HTML (0) PDF 1.50 M (469) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 对贵州省荔波县的生态脆弱性与经济贫困的耦合关系进行研究,为该区域的生态环境建设和经济发展提供科学参考。[方法] 以荔波县为例,以行政村为评价单元,采用敏感性—恢复力—压力度(SRP)的概念模型构建生态脆弱性评价指标体系,并从经济和社会两个维度,构建村级尺度上的经济贫困的评价指标体系,建立荔波县生态脆弱性和经济贫困耦合模型,由此分析生态脆弱性和经济贫困耦合协调度及其空间分布。[结果] ①荔波县的轻度脆弱和中度脆弱行政村比例较大,中部和南部的生态脆弱性相对较高,东北部的生态脆弱性相对较低。②荔波县中度贫困所占的行政村比例最大,较重度和重度贫困主要分布在东北部和南部。③将荔波县的生态脆弱性与经济贫困的耦合关系分为6种类型,协调同步型的行政村比例仅占10.6%,协调环境滞后型行政村比例最多,主要分布在西部。[结论] 荔波县的生态脆弱性与经济贫困的耦合协调度整体较低,未来发展中,要协调好环境的保护与经济的发展两者之间的关系,促进区域的可持续发展。

    • 河南省南太行地区土地利用及生态服务价值变化

      2020, 40(5):234-241. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.20200818.002

      摘要 (550) HTML (0) PDF 971.83 K (488) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究典型区域内土地利用变化及其对区域生态系统的影响,旨在为区域国土空间布局优化和山水林田湖草系统治理提供理论依据。[方法] 基于多时间节点遥感数据,综合“3S”技术等方法模型,对南太行地区1990—2016年土地利用及生态服务价值变化规律进行研究。[结果] 研究区2000—2010年土地利用格局较其他两时间段发生了剧烈变化,其中,旱地减少211.77 km2,建设用地增加319.78 km2,各地类动态变化度达到最大值。1990—2016年,南太行土地利用转移类型方面以旱地转为建设用地为主,建设用地复垦为旱地在研究后期逐渐成为耕地补充的重要途径,大量的未利用地得到开发利用,可供开发利用的后备资源越来越少。研究区生态服务价值总量从1990年的2.12×1010元减少到2016年的1.78×1010元,减少了3.33×109元,建设用地、耕地、林地、草地和水域对生态服务价值总量变化的贡献率分别为-90.19%,-25.75%,-17.51%,-10.93%和44.46%,水温调节与废物处理等生态功能在研究期间受到较大破坏。[结论] 河南省南太行地区土地利用及生态系统特征变化明显,进一步平衡建设用地与耕地保护之间的关系,调整土地利用结构,维护生态系统服务功能是研究区国土空间布局优化和生态修复过程中应当重点关注的地方。

    • 1988-2018年黄河内蒙古段河道边界演变特征及影响因素

      2020, 40(5):242-249,267. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2020.05.035

      摘要 (598) HTML (603) PDF 2.71 M (559) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 获取河道边界演变特征,为黄河内蒙古段的堤岸防护建设提供重要的理论依据。[方法] 基于1988—2018年期间7期Landsat卫星影像,利用修正的归一化水指数(MNDWI),对黄河内蒙古段7期的河道边界信息进行提取,并计算不同时期河道摆动面积、最大摆动面积、摆动方向等指标,分析近30 a河道的时空变化特征。[结果] 黄河内蒙古段在上游巴彦高勒—三湖河口和三湖河口—包头弯道区域曲率较大的河段摆动较严重,整体呈现向右岸迁移的趋势。河道摆动的时空差异受河床物质组成、水动力条件、水利工程、水土保持工程等人类活动因素的综合影响。[结论] 黄河内蒙古段的堤岸防护建设重点应集中在巴彦高勒—三湖河口全段以及三湖河口—包头弯道曲率较大的河段。

    • 2001-2017年新疆NDVI变化及其对极端气候的响应

      2020, 40(5):250-256,275. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2020.05.036

      摘要 (774) HTML (0) PDF 2.51 M (449) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究新疆2001—2017年植被覆盖变化,并分析其与气候指数之间的响应特征,以期为该地区生态环境保护和区域可持续发展提供理论依据。[方法] 基于2001—2017年的MOD13Q1 NDVI数据,采用最大合成法、Savitzky-Golay(SG)滤波法和相关分析等方法,并结合同期气温和降水数据,分析新疆生长季归一化植被指数(NDVI)和极端气候之间的响应关系。[结果] ①2001—2017年,新疆地区植被覆盖普遍不高,自2009年开始表现出缓慢改善趋势,且未来一段时间内,该趋势具有一定的持续性;②NDVI总体上呈西北向东南降低趋势,天山山脉和伊犁河谷地区是NDVI高值区,北疆各子区域生长季NDVI普遍高于南疆地区;③NDVI在北疆中部和南疆西南部等地区与极端气温指数多呈负相关,日平均温差(DTR)和冷夜日数(TN10p)是主要的影响指数;NDVI与平均气温指数在沙漠地区多呈负相关,在部分山区呈正相关,这主要与年平均气温(Ty)的变化有关;④NDVI与降水指数之间多呈正相关,且单日最大降水量(RX1 d),连续5日最大降水量(RX5 d)和年降水量(TPy)对NDVI的影响都很显著。[结论] 新疆植被覆盖总体向良好方向发展。NDVI对降水指数的响应高于气温指数,其中,降水指数以正向影响为主,气温指数则以负向影响为主,降水对新疆植被改善有着明显的促进作用。

    • 陕西省榆林市植被生态演变及其驱动机制

      2020, 40(5):257-261,267. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2020.05.037

      摘要 (629) HTML (0) PDF 1.70 M (445) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究陕西省榆林市植被生态演变规律以及驱动机制,为该区域生态恢复工程成效评价提供科学数据。[方法] 基于2000—2018年美国MODIS卫星植被指数产品MOD13Q1和像元二分方法对陕西省榆林市的植被生态系统进行反演,同时利用趋势分析法和相关性分析等方法研究气候条件和人为因素对植被生态变化的驱动机制。[结果] ①2000—2018年榆林市植被生态明显改善,主要表现为植被覆盖度在波动中呈现极显著增加趋势,年均增速1.47%/a;所辖各区县中吴堡县增加最大。南部黄土高原丘陵沟壑区植被覆盖度增速1.66%,高于北部风沙草滩区的1.17%。②2000—2018年,整体气候条件呈现暖湿化,表现为年降水量呈现很显著增加趋势,增加232.2 mm,增幅78.8%,年均增速10.7 mm/a;年均气温增加趋势不显著,增加0.3℃,增幅2.8%,年均增速0.11℃/a。年降水量与植被覆盖度呈现极显著正相关,年均气温与植被覆盖度相关性不显著,气候条件对于植被生态恢复起到了促进作用。[结论] 退耕还林工程和防沙治沙示范建设工程调整了产业结构,黄土高原丘陵沟壑区减少了水土流失,毛乌素沙地风沙草滩区流沙得到有效治理,生态建设效益显著。生态恢复工程是研究区植被生态恢复的主要驱动力。

    • 基于GIS的福建省水土保持功能重要性评价

      2020, 40(5):262-267. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2020.05.038

      摘要 (615) HTML (0) PDF 2.28 M (413) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 对福建省水土保持功能重要性进行评价,为该省生态保护红线划定提供科学参考。[方法] 基于GIS技术,利用降水、土壤、数字高程和植被指数等数据,采用修正通用水土流失方程(RUSLE),估算福建省土壤保持量,并对其分级。[结果] 全省土壤保持总量为2.65×109 t/a,平均土壤保持模数为20 789.82 t/(km2·a)。水土保持功能极其重要区、高度重要区、中等重要区、较为重要区和一般重要区面积分别为3 192.54,8 205.54,15 547.71,21 519.81,74 000.20 km2,分别占全省面积的2.61%,6.70%,12.70%,17.57%和60.42%。[结论] 福建省水土保持功能极其重要区、高度重要区和中等重要区主要分布在闽西和闽中2大山带及其周边丘陵山地区。

    • 马来西亚吉隆坡市土地利用变化特征分析与预测

      2020, 40(5):268-275. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2020.05.039

      摘要 (827) HTML (0) PDF 1.08 M (426) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 揭示快速城市化过程中港口城市土地利用景观格局变化规律,为当地编制土地利用规划提供科学依据。[方法] 以马来西亚吉隆坡市2000,2005,2010,2015,2020年5期遥感影像为基础数据,基于交互式数据语言(IDL),采用指数分类法提取土地利用信息,并应用RS,GIS技术和景观生态学方法对吉隆坡市2000—2020年土地利用景观格局变化进行研究,最后采用灰色预测模型预测2025年吉隆坡市土地利用数据。[结果] 2000—2020年吉隆坡市种植园和林地大幅减少,建设用地迅速增加,港口与城市圈中部区域种植园主要转化为建设用地;土地利用景观形状趋于复杂化、不规则化,景观类型空间连通性降低,景观异质性增强;2025年吉隆坡市建设用地和种植园面积分别为1 624.12 km2和2 216.99 km2,与往年相比,建设用地增加,种植园减少。[结论] 2025年吉隆坡市土地利用类型仍主要以种植园为主。宏观来看,随着城市的快速发展,种植园的数量持续减少。未来发展规划需进一步合理规划土地利用方式,提高土地利用效率,加大对种植园的保护力度。

    • 江西省水资源利用时空变化特征及区域差异

      2020, 40(5):276-283. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2020.05.040

      摘要 (637) HTML (0) PDF 3.24 M (434) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 定量研究2008—2017年江西省水资源利用时空变化特征以及各项水资源指标的区域差异,为水资源可持续利用提供参考依据。[方法] 基于2008—2017年江西省自然、社会经济以及水资源资料,利用变差系数、泰尔系数和空间分级分类法,从时间维度和空间维度分析了江西省2008—2017年水资源时空分布特征,并采用“竹笋”七色差异评价法对江西省各项水资源指标的区域差异进行研究。[结果] 南昌市2008—2017年水资源开发利用相对处于一个较高的水平,年均水资源开发利用率达到46%,处于不健康状态,而整个江西省平均开发利用率不到25%,水资源状况呈现健康的状态;江西省2008—2017年工业用水和农业水量分布差异较大,11市的生活用水和总用水空间分布差异较小;江西省2008—2017年人均水资源和地均水资源区域差异的差异值小于380,处于“竹笋”七色模型的稳定区,2008—2017年期间波动小。[结论] 整体来看江西省各市水资源禀赋差异性较大,要综合多个因素,深度剖析各个地区的水资源各类指标,比如人口数量、气候、环境、地形、文化差异等,因地制宜,才能使水资源真正为社会经济的可持续发展服务,达到人与水环境的协调统一。

    • 2000-2018年赣江上游植被覆盖度时空演化及其对气候变化的响应

      2020, 40(5):284-290. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2020.05.041

      摘要 (644) HTML (388) PDF 3.79 M (590) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 对赣江上游植被覆盖度时空演化及其对气候变化响应的研究,为区域的生态环境保护提供科学依据和数据支撑。[方法] 基于MODIS NDVI数据,结合年平均气温和年降水量数据,运用趋势分析、变异系数、Hurst指数与相关分析等方法对赣江上游2000—2018年的植被覆盖度时空演化及其对气候变化的响应进行了分析。[结果] ①赣江上游植被覆盖度呈显著增加趋势,增速为5.21%/10 a,空间上呈现四周高中间低的特征,且以高植被覆盖为主;研究区植被覆盖度呈极显著和显著增加的分别占25.59%和39.7%,极显著和显著减少的分别占1.32%和2.46%,而变化不显著的占57.84%;②研究区植被覆盖总体上比较稳定,平均变异系数为14.73%;Hurst分析显示赣江上游植被变化反持续性要强于持续性,总体上以弱反持续性为主;③研究区植被生长总体上受气温影响强于降水量,但存在空间差异。[结论] 赣江上游植被覆盖度变化较小,未来将呈微弱下降趋势,气温是影响植被生长的主要气候因子。

    • 克里雅河流域植被物候时空变化及影响因素

      2020, 40(5):291-298,309. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2020.05.042

      摘要 (596) HTML (0) PDF 3.24 M (368) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究克里雅河流域2000—2015年植被物候期时空变化规律,在气候变化背景下为该流域植被演变过程研究提供参考。[方法] 以MODIS MOD09Q1产品和当地气象站点数据为数据源,利用植被指数动态阈值法提取流域植被物候信息并进行空间趋势分析,以偏最小二乘回归方法分析克里雅河流域植被物候期与不同月份气象因子的相关性。[结果] ①研究期内植被生长期开始时间主要在第60—180 d之间,结束时间在第180—322 d之间,植被生长期长度在70~250 d之间。中游的人工绿洲植被生长期开始时间最早,结束时间最晚,植被生长时间最长。②2000—2015年克里雅河流域植被返青期整体呈提前趋势,变化速率均值为-1.3 d/10 a,植被枯黄期呈推迟趋势,生长期延长,其中以中游的变化趋势最为明显。③春季气温和降水量的升高促进植被返青期提前,秋季气温和降水量的升高会对植被枯黄期起到推迟作用。[结论] 克里雅河流域植被物候期在不同的海拔梯度上有明显的分布变化规律,中游人工绿洲植被的物候变化规律远异于自然植被物候变化规律,并且可能影响到了下游。

    • 太原市城区植被覆盖变化地形分异效应

      2020, 40(5):299-309. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.20200818.001

      摘要 (885) HTML (0) PDF 6.80 M (492) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 分析山西省太原市城区植被覆盖变化在高程、坡向、坡度、坡度变率、地形位和地形起伏度上的分异效应,为该市生态环境保护提供基础信息。[方法] 基于2004年8月、2007年8月、2011年8月、2014年9月、2016年9月的Landsat系列影像和ASTER GDEM数据,采用像元二分模型法估算太原市城区5个时期的植被覆盖度,对其时空动态变化特征进行分析,并结合地形面积差异修正系数分析植被覆盖变化在不同地形因子上的分异性及变化趋势。[结果] ①2004—2016年植被覆盖度以中高度覆盖度和高度覆盖度为主,二者占总面积的65%以上,总体呈显著上升趋势,植被覆盖度显著下降区主要分布在小店区和尖草坪区,而中东部和西部植被覆盖度上升较快;2007—2011年植被覆盖度减少面积为852.70 km2,增加面积为601.62 km2,总体呈退化趋势,而2004—2007,2011—2014,2014—2016年植被覆盖度增加面积超过研究区面积的1/2,植被恢复效果较好;②不同坡向上,在平地区域不同植被覆盖变化类型的分布差异较显著,其余坡向上的差异不明显;不同植被覆盖变化类型在不同高程、坡度、坡度变率、地形位和地形起伏度上的空间分布差异明显。[结论] 坡向对植被生长变化的影响不明显,而高程、坡度、坡度变率、地形位和地形起伏度对植被覆盖变化的地形效应较明显。

    • 太原城市群三生空间时空演变特征及功能

      2020, 40(5):310-318,327. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2020.05.044

      摘要 (873) HTML (0) PDF 5.41 M (472) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究太原城市群三生空间时空演变和功能测度,为研究区生态文明建设的政策制定提供科学依据。[方法] 基于太原城市群2000,2005,2010,2018年的4期土地利用类型数据及经济数据,运用三生空间功能测度模型和空间异质性评价方法,采用ArcGIS 10.4.1将土地利用类型按其功能重分类。[结果] ①太原城市群生产空间主要位于东南部太原盆地粮食主产区,由东南部向四周辐射扩张,2018年功能性较强的县市有清徐县(2.09)、小店区(1.96)。②研究区生活空间主要集中在东部太原市主城区,并不断向南扩张,呈现总体分散而区域集中的趋势,2018年功能性较强的县市有小店区(1.89)、迎泽区(1.81)、尖草坪区(1.78)等。③研究区生态空间呈现西北高、东南低的格局,2018年功能性较强的县市有交城县(4.34)等,主要集中于吕梁山区生态保护区和采煤植被恢复区。[结论] 太原城市群三生空间时空格局和功能测度基本一致,遵循大都市区核心—边缘发展模式,并与土地潜力分布基本相符。

    • 京津冀地区植被NDVI动态变化及其与气候因子的关系

      2020, 40(5):319-327. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2020.05.045

      摘要 (889) HTML (471) PDF 4.85 M (711) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究气候变化对植被覆盖变化的驱动机制,可为揭示区域乃至全球植被覆盖动态变化及其与气候变化之间的响应机制提供依据。[方法] 以MODIS NDVI,SRTM DEM,降水和气温为数据源,运用Theil-Sen Median趋势分析法、Mann-Kendall显著性检验法、R/S分析法和Pearson相关分析法等数学分析方法,结合ANUSPLIN气象插值模型,研究2001—2019年京津冀地区植被NDVI时空演变特征及预测未来变化趋势,并探究植被NDVI与降水和气温最大相关关系及时滞效应。[结果] ①2001—2019年京津冀地区植被NDVI整体呈波动上升趋势,上升速率为0.002 2/a,且未来植被NDVI呈改善趋势的面积略小于呈退化趋势的面积;②降水和气温对京津冀地区植被生长以正向促进作用为主,且降水对植被生长的作用强度高于气温;③植被NDVI对降水变化的滞后期略长于气温,京津冀地区植被生长受前3月的降水和前1月的气温影响最大。[结论] 在林业生态工程实施背景下,2001—2019年京津冀地区植被覆盖整体呈改善态势,尤以西北部为著;植被NDVI与降水和气温相关关系呈现出明显的地域差异,且植被生长相对降水和气温变化存在一定的滞后效应。

    • >专家论坛
    • 黄河未来输沙量态势及其适用性对策

      2020, 40(5):328-332. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2020.05.046

      摘要 (550) HTML (425) PDF 1.27 M (601) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探索黄河输沙预测的新思路,预估黄河未来输沙态势与输沙量水平,为黄河流域生态治理规划提供参考。[方法] 结合黄河流域水土保持生态修复现状,采用单累积曲线法、滑动平均及频率分析方法,分析1950—2019年黄河主要来沙区间的实测输沙量变化特征及其未来态势。[结果] 1950—2019年黄河输沙量呈现阶梯式减少。1950—2019年黄河中游各站累积实测输沙量随时间的变化可用“左半抛物线”表征。黄河输沙量自1997年以来已进入相对稳定态势,目前已达企稳状态;黄河潼关站未来年输沙量在90%频率下为1.00×108 t左右,在10%频率下为5.00×108 t左右,未来多年平均输沙量为1.40×108 t。[结论] 为了维持黄河输沙量低稳状态,提升水土保持措施质量与标准,补齐“后水土保持”短板,构建完善的水沙关系调控体系,维持黄河下游河道冲淤平衡,是黄河流域生态保护与高质量发展的保障。

    • 新时期黄河流域水土保持战略目标的转变与发展对策

      2020, 40(5):333-340. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2020.05.047

      摘要 (553) HTML (468) PDF 1.40 M (592) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 遵循黄河流域生态保护和高质量发展国家战略(简称“黄河国家战略”)赋予黄河流域水土保持工作的新使命,分析黄河流域水土保持面临的重大挑战,旨在为黄河流域生态建设的高质量发展提供参考。[方法] 基于“黄河国家战略”的需求,结合长期的野外考察和学术研究成果,对新时期黄河流域水土保持发展战略目标的转变进行了重点分析和探讨。[结果] 新中国成立以来,通过70 a余的持续治理,黄河泥沙显著减少,流域生态环境明显好转,但目前仍存在一些问题:①空间治理不均衡,局部地区水土流失依然严重;②人工植被系统空间结构雷同化,生态系统不稳定;③缺乏景观格局优化配置,难以有效解决黄土高原生态系统由“绿”变“稳”的问题;④生态治理的功能性机制性问题凸显,影响水土保持的可持续发展。新时期的水土保持肩负着高质量发展根基的新使命,其本身也面临着战略定位和发展方式的转变,以及传统理论内涵和理念更新的重大挑战。因此,迫切需要研究严重制约生态治理效益与生态经济协同发展提质增效的关键技术难题,以及促进新时期黄河流域水土保持事业发展的对策。[结论] “黄河国家战略”的实施必将大大推进黄河流域水土保持事业的发展。黄河流域生态治理研究应着力解决高质量发展中生态保护治理的一系列关键科技问题,将水土保持战略目标由低标准大面积治理转向精致和精准治理,提升水土保持在推动黄河流域高质量发展中的地位和作用。

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