• 2021年第41卷第4期文章目次
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    • >试验研究
    • 黄土高原典型流域河川径流水文情势变化及其归因分析

      2021, 41(4):1-8. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.001

      摘要 (644) HTML (572) PDF 2.39 M (1214) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 分析黄土高原典型流域河川径流水文情势变化及其原因,为该区域水土保持与水资源高效利用提供科学支撑。[方法] 选取渭河支流散渡河与无定河支流大理河为研究区,利用甘谷站和绥德站1965—2018年的气象水文资料,采用线性回归、Mann-Kendall检验、累积距平和双累积曲线法分析散渡河和大理河的径流变化特征及其驱动因素,采用改进的RVA法分析梯田和淤地坝为主的水土保持措施对不同河流水文情势变化的影响。[结果] 两条河流的年径流量呈显著减少趋势(p<0.01),并在20世纪90年代前后发生突变。采用改进的变异性范围(RVA)法计算散渡河和大理河的径流综合改变度分别属高度改变(90.12%)和中度改变(60.66%),32个水文变化指标中,流量变化改变率指标受到的影响最为显著。[结论] 以梯田措施为主的散渡河月中值流量和年最小流量均大幅减小,年最小流量发生时间明显延迟且低流量脉冲历时增加。以坝库工程为主的大理河月中值流量受季节变化影响,年最小1 d和3 d流量增加且低流量脉冲次数减小。

    • 红河干热河谷林草地红壤中优先流的形态分布特征

      2021, 41(4):9-16. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.002

      摘要 (425) HTML (428) PDF 2.84 M (758) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 在红河干热河谷地区开展优先流形态分布特征及与红壤特性关系的研究,为区域水资源管理和防治水土流失等工作提供理论依据。[方法] 以干热河谷地区典型植被林地和荒草地为研究对象,采用野外染色示踪法并结合图像处理技术研究优先流的形态分布特征及对红壤特性响应。[结果] ①林草地上层剖面平均染色面积分别为87.20%和91.97%,染色面积随土层的增加而减小,局部深度内染色面积出现反弹现象;林草地优先流长度指数分别为766.8%和730.0%,林地土壤优先流较荒草地发达;林草地的最大染色深度分别为40 cm和35 cm;②染色路径宽度随土层的增加而减小,0—20 cm土层内以大于250 mm的路径为主,20—40 cm内的染色路径在20—250 mm,而在40 cm以下的土层染色路径集中在20 mm以内;③优先流染色面积比、长度指数、染色路径宽度与土壤因子存在显著相关性,总孔隙度、有机质、含水率等对染色面积比(DA)、长度指数(LI)、染色路径宽度(SPW)累积贡献率分别为97.80%,86.95%,87.45%;含水率、有机质、容重、总孔隙度和Al3+等因子与染色面积比、染色路径宽度呈最优线性关系。[结论] 土壤的孔隙特性、盐基离子和土壤质地等的共同作用最终导致红河干热河谷林草地优先流的差异。

    • 2000-2018年塔里木盆地北缘绿洲植被覆被变化及对环境要素的响应

      2021, 41(4):17-24. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.003

      摘要 (373) HTML (0) PDF 2.84 M (665) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究塔里木盆地北缘绿洲区植被覆被变化与环境要素的相互关系,旨在为该区生态治理与恢复提供科学参考。[方法] 以2000—2018年MODIS/NDVI数据为基础,结合时序内气象因素与人类活动数据,运用趋势线分析法、相关分析法、ArcGIS空间叠加与通径分析方法,总结塔里木盆地北缘绿洲时空变化特征,并探讨环境要素对绿洲区植被NDVI变化的影响。[结果] ①2000—2018年塔里北缘绿洲不同植被类型总体处于波动上升态势,增长速率为0.033/10 a;植被覆盖类型的增长速率由高到低依次为栽培植物、灌丛、阔叶林、草甸、荒漠、草原、湿地、针叶林和高山植被;②在气象因素中,气温与绿洲区植被主要呈负相关,负相关区域面积占绿洲区72.15%。③在人为环境要素中,林业总产值和牧业总产值是影响植被NDVI的主控因子。[结论] 在所选环境要素中,气温对NDVI的综合作用最强,林业总产值次之,牧业总产值对NDVI作用较弱。剩余通径系数为0.26,说明还有部分因素对NDVI增加有较明显的影响,今后需要进一步研究。

    • 鲁中南花岗岩丘陵区坡耕地不同厚度土壤中优先流的发育特征

      2021, 41(4):25-32. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.004

      摘要 (430) HTML (445) PDF 1.48 M (648) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究不同土壤厚度条件下坡耕地优先流发育特征,为土层浅薄条件下坡耕地灌溉效率提高及面源污染防治提供依据。[方法] 以地处北方土石山区的山东省蒙阴县花岗岩丘陵区坡耕地为例,选取土层深度为30 cm和50 cm的样地,运用野外染色示踪试验法和室内图像处理技术,分析土层厚度对优先流发育特征的影响。[结果] 土壤厚度为30 cm和50 cm条件下平均基质入渗深度分别为11.8 cm和11.9 cm,两者没有显著差异,平均优先流比分别为28.2%和29.5%,两者也没有明显差异;土壤厚度为30 cm时,9.9 cm以上以基质入渗为主导,优先流发育深度范围为9.9—27.0 cm;土壤厚度为50 cm时,6.1 cm以上土层以基质入渗为主导,优先流发育深度范围为6.1—39.5 cm;土壤厚度为50 cm条件下优先流平均最大入渗深度为34.6 cm,平均长度指数为192%,平均变异系数为87.7%,均显著高于土壤厚度为30 cm时的数值;但两者平均最大入渗深度非均匀系数没有明显差异。[结论] 土壤层厚度差异不影响基质入渗,但会阻碍优先流向土壤深层的发育。

    • 毛乌素沙地砒砂岩改良风沙土后土壤质量的演变

      2021, 41(4):33-38. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.005

      摘要 (361) HTML (0) PDF 1.13 M (651) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究毛乌素沙地砒砂岩与沙复配土壤长期作物种植后质量的演变,旨在为了解复配土壤结构发育状况及可持续利用提供科学依据。[方法] 基于2010—2018年对砒砂岩与沙体积比为1:1,1:2,1:5复配土壤的田间小区试验,主要分析不同种植年限下复配土壤水稳性团聚体、有机质含量及作物产量的动态变化特征。[结果] 随着试验开展,3种比例复配土壤>0.25 mm粒径水稳性团聚体含量、平均重量直径(MWD)值和有机质含量整体呈增加趋势,与种植前相比,种植9 a后,1:1,1:2,1:5比例复配土壤>0.25 mm粒径水稳性团聚体分别增加了2.71,3.31和4.24倍,成为团聚体的主要组成部分;1:1,1:2,1:5比例复配土壤有机质含量分别提高了8.24,10.62和13.76倍。2011年不同比例复配土壤马铃薯产量大小顺序为:1:2>1:1>1:5,种植8年后1:1,1:2,1:5比例复配土壤马铃薯产量分别增加了3.27,4.25和6.96倍,产量大小顺序为:1:5>1:2>1:1,其中1:5复配土壤马铃薯产量提升速率最显著,多年平均产量高达53 850 kg/hm2,与当地高产田产量持平。[结论] 随着马铃薯种植年限的增加,3种比例复配土壤理化性状得到改良,复配土壤结构得到日益优化,尤其是能有效促进1:5复配土壤有机化和水稳性团聚体的形成,并且马铃薯增产的效果最优。因此1:5复配比例适宜马铃薯生长。

    • 黔中喀斯特山地黄壤区降雨侵蚀力R值的分布特征

      2021, 41(4):39-45,60. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.006

      摘要 (361) HTML (0) PDF 3.57 M (563) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究黔中喀斯特山地黄壤区降雨侵蚀力R值的分布特征,为进行区域土壤侵蚀定量预报、土壤保持规划和水土流失防治提供科学参考。[方法] 以黔中喀斯特黄壤分布区10个水土保持监测站点2013—2019年的日降雨量记录表和5 min间隔降雨过程摘录数据为主要数据来源,分析次R值分布特征、R值的月分布特征、年际变化特征和R值的雨量雨强分布特征。[结果] ①研究区系列最大次R值在次平均R值的几倍至十几倍之间,最大次R值占对应年份的年R值的比例最少都达22.28%以上。一年中几次比较大的暴雨对土壤侵蚀的贡献率大。②降雨侵蚀力R值主要分布在4—9月,又重点集中于6—8月;4—9月R值占年R值的90.00%左右,甚至达到95.00%以上;而6—8月所占比例最低(都为55.98%),最高达到85.25%。③年均R值由东南向西北呈明显的减小趋势;R值年际变差系数与之呈相反趋势,表明降雨侵蚀力由东南向西北稳定性逐渐降低;R值年际变差系数变化范围在0.20~0.44之间,年际变化较大。④中雨、大雨、暴雨和大暴雨是产生R值的主要雨量等级,大多数站点主要雨量等级所占比例均在60.00%以上。大雨因出现频率相对较高,历时较长,对总R值的贡献最大。大暴雨总体上出现的频率不高,但单次大暴雨的降雨侵蚀力的R值却可以很大,一次大暴雨就可能改变R的整体分布。雨强15~30 mm/h是R值分布的高峰区,其平均比例为31.97%;大于60 mm/h雨强的降雨发生的随机性更大,所产生的R值比例的空间分布差异也大。[结论] 黔中喀斯特山地黄壤区降雨侵蚀力R值时空分异明显,需因地制宜实施水土流失防治。

    • 锰渣堆场优势植物对Mn的富集特点及作用机制

      2021, 41(4):46-53,60. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.007

      摘要 (330) HTML (0) PDF 1.23 M (637) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 对贵州省东部地区两种类型的锰渣堆场(采选渣、电解锰渣)上优势植物的Mn富集特点及作用机制进行分析,旨在为该区域锰渣堆场的生态修复提供理论依据。[方法] 在野外调查采样的基础上,对优势植物Mn含量、生长基质总Mn含量和低分子量有机酸提取态Mn含量进行测定。[结果] 锰渣堆场上优势植物体内Mn含量介于34.47~680.70 mg/kg之间,且存在着个别植物组织中的Mn含量超过一般植物正常范围的现象,Mn在植株器官中的分布主要表现为:根 > 叶 > 茎或枝。优势植物生长基质中的总Mn含量介于20 217.14~75 115.58 mg/kg之间,总体表现为:根际基质<非根际基质。低分子量有机酸对基质中Mn的提取效率在25.72%~78.30%之间,总体表现为:根际基质>非根际基质。[结论] 在植株吸收和根际效应的双重作用下,锰渣堆场优势植物具有治理Mn污染的潜力。

    • 沟道土地整治对不同植被覆盖流域CN值的影响

      2021, 41(4):54-60. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.008

      摘要 (602) HTML (0) PDF 6.04 M (486) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究黄土丘陵沟壑区沟道土地整治后流域径流曲线数的变化规律,寻求合适的产流参数,为该区沟道土地整治工程安全和巩固生态建设成果提供科学支撑。[方法] 基于流域实体比尺模型分析不同植被覆盖条件下沟道土地整治对流域径流曲线数的影响。[结果] 同一植被覆盖度下,流域径流曲线数随着整治比例的增大而减小;与未整治流域相比,整治比例为20%时的流域径流曲线数减小了6.77;就分段整治比例而言,流域径流曲线数的减小速率随着整治比例的增大呈先增大后减小的趋势,整治比例由0.5%增大至5%时减小速率最大;不同植被覆盖度下,流域径流曲线数均随着整治比例的增大而减小,植被覆盖度为50%时沟道土地整治后流域径流曲线数的减小速率最大;植被覆盖度对沟道土地整治区域的径流曲线数影响显著,同一整治比例下,植被覆盖度每增大1%,沟道土地整治区域的径流曲线数减小0.22。[结论] 沟道土地整治可以改变流域下垫面,对径流曲线数影响显著。

    • 暴雨条件下灌木对边坡稳定性的影响模拟试验

      2021, 41(4):61-68. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.009

      摘要 (338) HTML (0) PDF 7.15 M (503) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究暴雨条件下不同灌木种植模式对不同坡度边坡的固坡效应,探索灌木固坡发挥效用的临界坡度,为生态工程措施在山地灾害防治中的应用提供科学依据。[方法] 通过制作灌木模型开展室内降雨试验,探究4种坡度(20°,35°,50°,60°)条件下4种灌木种植模式(稀植、适中种植、密植、裸坡)对边坡稳定性的影响,并利用考虑灌木自重和根系牵引力影响下的修正公式计算边坡安全系数(Fs)。[结果] ①20°和35°的灌木边坡发生沟蚀破坏,与种植模式无关;裸坡、50°灌木边坡和60°稀植、密植灌木边坡发生渐进式破坏;60°适中种植灌木边坡发生整体滑移式破坏。②在20°和35°边坡上种植灌木能够在降雨过程中有效增强边坡的稳定性,减少4%~70%坍塌量;在50°和60°边坡上种植灌木不仅会降低边坡的稳定性,还会增加10%~33%的坍塌量。[结论] 灌木固坡不能简单归结为有效或者无效,和坡体的坡度密切相关,因此要注意不同坡度上种植方式的选择。

    • 花岗岩侵蚀劣地不同种植年限果园土壤团聚体的稳定性

      2021, 41(4):69-76. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.010

      摘要 (352) HTML (0) PDF 1.31 M (633) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 对花岗岩侵蚀劣地不同种植年限果园土壤团聚体稳定性进行研究,为南方花岗岩丘陵区侵蚀劣地的综合治理工作提供科学参考。[方法] 以桂东南花岗岩丘陵区柑橘园土壤为研究对象,运用Le Bissonnais (LB)法测定了侵蚀区不同种植年限(0,3,7,12,16,21 a)果园土壤团聚体组成及其稳定性,探究团聚体稳定性随种植年限的变化趋势及其影响因素。[结果] ①随着种植年限的延长,土壤通透性改善,阳离子交换量、有机碳含量提高,细颗粒物质含量上升,土壤质地由砂质土逐步向壤质土转化。②在LB法3种处理下,>0.25 mm粒径的团聚体质量百分数均随着种植年限的增加而增加,到21 a时均达到了65.68%以上,较对照(0 a)增加9.18%,土壤团聚度升高。③土壤团聚体平均重量直径(MWD)随着种植年限延长显著提高,且相对消散指数(RSI),机械破碎指数(RMI)及可蚀性因子K值均有不同程度的下降,表明团聚体稳定性得到提高。④团聚体MWD与土壤有机碳含量、黏粒含量为极显著正相关关系,与阳离子交换显著正相关,与砂粒含量极显著负相关,表明土壤中有机碳、黏粒以及阳离子交换量的提高均可以显著提高团聚体稳定性;有机碳含量是影响团聚体稳定性的主要影响因素。[结论] 削坡开梯开垦柑橘园可以有效治理侵蚀劣地,且随着开垦年限的增加,土壤的结构趋于稳定,团聚体稳定性提高,土壤质量改善。

    • 藻菌混合结皮对土壤水肥保持及玉米幼苗生长的影响

      2021, 41(4):77-82. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.011

      摘要 (331) HTML (0) PDF 1.29 M (486) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究藻菌混合结皮对土壤水肥保持及玉米幼苗生长的影响,为土壤治理与改良策略提供理论依据。[方法] 使用来自内蒙古翁牛特沙漠的2种产胞外多糖的细菌(Sphingomonas sp.D3-1和Massilia armeniaca sp.ZMN-3)和2种藻类(Cladophora aegagrophila D3-a和Nostoc sphaeroides0 D3-25)制备成藻菌混合剂后,喷洒至土壤表面,形成土壤结皮。研究藻菌混合结皮与土壤水肥保持、微生物数量及酶活性的关系,及其对玉米幼苗的影响。[结果] 与对照相比,藻菌混合结皮明显延缓了土壤水分的流失速度,并使氮、磷和钾的平均淋失效率分别减少了76.9%,64.4%和47.8%,土壤中的细菌、真菌和放线菌数量分别增加了8.3,1.8和3.1倍,芽孢杆菌的数量下降了12.4%。另外,在玉米盆栽中,藻菌混合结皮使玉米幼苗的地上部鲜/干重、根部鲜/干重和地上/下部长度分别提升30.0%/55.6%,55.4%/38.5%和16.5%/18.0%,叶绿素含量增加15.0%。[结论] 藻类与产胞外多糖的细菌共同形成的藻菌混合结皮,明显改善了土壤的水肥保持效果,可作为治理土壤的新途径加以推广。

    • 西安市主城区景观格局演变对地表径流的影响

      2021, 41(4):83-92. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.012

      摘要 (356) HTML (0) PDF 4.84 M (857) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究景观格局演变和地表径流变化的时空相关性,为有效缓解城市内涝,保障城市生态安全提供理论支撑。[方法] 以2000—2019年遥感影像为数据集,提取西安市主城区景观格局空间分布图,结合实际土地利用数据进行修正。利用SCS模型、景观格局指数、ArcGIS和皮尔逊相关性分析方法,研究西安市主城区景观格局动态变化与地表径流变化间的关系。[结果] ①2000—2019年研究区景观格局呈现出高连通高聚集,斑块形状规则化,均质稳定化,景观蔓延度下降等的发展趋势。同期,研究区地表径流深度逐年增加,但径流深度增加量随时间动态变化呈下降趋势,其中2000—2005,2005—2010,2010—2015,2015—2019年分别增加了4.99,4.95,3.55和3.33 mm,说明景观格局对地表径流量的滞留作用逐渐增大。②景观格局指数变化率与地表径流量年增长率呈显著相关性。其中建设用地等人工景观指数变化率和地表径流量年增长率呈显著正相关,相反绿地、耕地、水域等自然景观指数变化率与地表径流量年增长率呈负相关关系。③借助城市生态廊道及生态节点构建内涝防治生态系统,并对城市不透水面高度集中的地区进行拆分,增设城市绿色基础设施,构建源头减排的内涝防治景观格局。[结论] 景观格局演变对地表径流变化具有显著影响,景观格局优化能有效促进城市良性水循环,减缓内涝的发生。

    • 不同种植年限设施菜田土壤无机磷组分的累积和释放特征

      2021, 41(4):93-99. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.013

      摘要 (338) HTML (0) PDF 1.38 M (478) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探明设施栽培条件下土壤磷素随种植年限的变化规律,揭示温室土壤无机磷积累和淋溶损失的主体成分,为设施农业合理施用磷肥和可持续发展提供依据。[方法] 采集了辽宁省铁岭县(2~28 a)和海城市(2~33 a)不同种植年限的设施土壤,以土壤全磷、有效磷、无机磷组分含量的变化及磷素释放曲线为切入点,分析了设施栽培条件下土壤磷素随种植年限的变化规律。[结果] ①铁岭和海城设施菜田耕层土壤全磷、无机磷和有效磷含量随种植年限的增加均呈先增加后降低的趋势,在种植20 a左右达到峰值。全磷含量为主,最高分别达到了5.76±0.61 g/kg和7.08±0.72 g/kg。②两地设施菜田土壤无机磷以Ca8-P含量高,分别是无机磷总量的34.2%和59.9%,其次为Fe-P和Al-P。Ca8-P含量随种植年限的增加而增加,而Fe-P含量则随种植年限的增加而降低。③设施菜田种植2~15 a左右磷素的释放率与15 a后对比相对较高,释放量与Ca2-P,Fe-P之间的相关性达到显著水平。[结论] 研究区域范围设施菜田土壤磷素积累以Ca8-P形态为主,Ca2-P和Fe-P是磷素淋失的主要形态。

    • 赣南地区土壤pH值分布的影响因素及其强度变化

      2021, 41(4):100-105. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.014

      摘要 (420) HTML (0) PDF 1.49 M (883) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究赣南地区土壤pH值的影响因素和强度,为该区土壤酸化防治提供科学依据。[方法] 以江西省赣州市南康区8 167组表层土壤为研究对象,利用卡方检验、相关系数等统计学方法,对土壤pH值分布特征及影响因素进行分析。[结果] 研究区83.1%的土壤为强酸性(pH<5.0),中性及碱性土壤比例小于17%。土壤pH值主要受成土母质和地质背景等自然因素的影响,影响强度表现为:成土母质 > 地质背景 > 高程 > 用地类型 > 地貌。酸性土壤分布在古生代火成岩和地势较高的元素流失区;中生代沉积岩和地势低洼元素富集区中土壤呈现碱性化,同时人类活动对土壤酸化的贡献不容忽视。[结论] 赣南地区土壤pH值形成主要受成土母质和地质背景控制,人类活动促使土壤pH值在不同土地利用类型上出现一定程度的异化。

    • 甘肃盐池湾国家级自然保护区沼泽湿地的土壤特性

      2021, 41(4):106-112. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.015

      摘要 (368) HTML (0) PDF 1.38 M (534) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 对甘肃盐池湾国家级自然保护区内沼泽湿地土壤的理化性质进行了研究,以期揭示保护区内沼泽湿地土壤特性以及湿地土壤在湿地中的作用,为保护区的湿地保护提供参考。[方法] 在保护区内选择6处典型的沼泽湿地,采用随机法对土壤进行分层取样。根据国家标准对各沼泽湿地土壤的孔性特征、水分特征和养分特征进行了测定。[结果] ①随着土层深度的增加,各沼泽湿地土壤容重逐渐增大,土壤孔隙逐渐减小,土壤通气度逐渐减小。榆林河水脑和大德尔吉湿地土壤的各项孔性指标的测定结果均优于其他各沼泽湿地。②随着土层深度的增加,各沼泽湿地土壤水分特征指标均逐渐下降。榆林河水脑和大德尔吉湿地土壤的各项水分特征指标的测定结果均优于其他各沼泽湿地。③随着土层深度的增加,各沼泽湿地土壤养分含量均呈现下降趋势。榆林河水脑沼泽湿地土壤养分含量较高,野马大泉沼泽湿地土壤养分含量最低,其余4处沼泽湿地土壤养分条件相差不大。[结论] 随着土层深度的增加,保护区内各沼泽湿地土壤逐渐变得紧实,土壤孔隙逐渐减小,水分条件逐渐下降,土壤养分含量逐渐降低。其中,榆林河水脑和大德尔吉湿地土壤的土质疏松,通气性较好,并且有着较为优越的水分条件,具有较强的贮蓄水分和涵养水源的能力。而野马大泉湿地能够快速容纳降水并及时下渗,可有效调节径流。榆林河水脑沼泽湿地土壤养分条件最好,而野马大泉沼泽湿地土壤养分条件最差。保护区沼泽湿地土壤环境整体呈碱性。

    • 泥石流防治工程混凝土材料的抗冲磨性能

      2021, 41(4):113-120. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.016

      摘要 (356) HTML (393) PDF 9.10 M (550) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 开展在混凝土中复掺纳米二氧化硅、微硅粉、聚丙烯纤维等材料,增强工程耐磨性的试验研究,探讨复掺材料掺量变化影响抗冲磨强度的规律,旨在为泥石流防护工程建设中抗冲磨混凝土的配合比设计提供科学参考。[方法] 采用正交试验设计的水下钢球法对混凝土试件进行水下冲磨试验,得出了复掺纳米二氧化硅、微硅粉、聚丙烯纤维的混凝土试件的抗冲磨强度。[结果] 在选定的掺量范围内,混凝土试件的抗冲磨强度随纳米二氧化硅的增加先增大再减小,在掺量为1.5%时达到最大值;随微硅粉的增加而增大,在掺量为12%时达到最大值;随聚丙烯纤维的增加先减小再增大,在掺量为1.8 kg/m3时达到最大值;随着引气剂的增加先减小再增大,在掺量为0.005%时达到最大值。[结论] 影响混凝土抗冲磨性能最为显著的因素是纳米二氧化硅掺量,其次是聚丙烯纤维,再次是微硅粉,最后是引气剂。

    • >水保监测与应用技术
    • 长山沟露天矿集中区土地利用时空变化的遥感监测与分析

      2021, 41(4):121-127. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.017

      摘要 (327) HTML (387) PDF 10.70 M (593) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 分析露天矿集中区土地利用时空变化特征,为开展露天矿区生态环境监测提供科学参考。[方法] 以河北省唐山市长山沟露天矿集中区为研究对象,基于2003,2010,2015和2019年4期Google Earth影像,进行土地利用遥感分类,使用ArcGIS软件计算土地利用转移矩阵,分析露天矿集中区土地利用时空变化特征及原因。[结果] ①2003—2015年,研究区内绿地面积减少了169.61 hm2,占总面积的6.30%,裸地和工业场地面积分别增加了184.73和60.46 hm2,占总面积的6.86%和2.25%;部分耕地被占用;在空间上以绿地转为裸地和工业场地为主。②2015—2019年,研究区内绿地面积减少了61.05 hm2,占总面积的2.27%,工业场地面积增加了43.90 hm2,占总面积的1.63%,其他地类面积变化不大;空间上绿地与裸地和工业场地相互转化,总面积变化不大。[结论] 露天矿集中区开采前期大量绿地被占用,植被破坏与土地资源占用现象较为严重,生态环境受到了严重的影响。开采后期由于加强了矿山生态修复治理,“边开采,边治理”模式的治理效果已初步体现。

    • 小流域输沙模数多年总体状况的描述方法研究

      2021, 41(4):128-132,165. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.018

      摘要 (337) HTML (351) PDF 1.18 M (798) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究各种小流域输沙模数的多年观测数据分析法的优缺点和适用性,为甄选描述多年输沙模数数据特征的科学方法提供借鉴。[方法] 针对4条小流域观测数据,通过统计特征值、去极值算术平均值、侵蚀强度分级年数频率、盒须图等4种方法及其组合方法的比较分析,研究具有广泛适用性和严格科学性的多年输沙模数描述方法。[结果] 统计学上的算术平均数、中值等难以表征多年输沙模数的集中性和一般水平。去极值算术平均值虽具有反映数据一般水平的趋势,但损失了极端值及其对决策的信息价值。侵蚀强度分级年数频率反映了不同量级输沙模数数据在强度分级上的分布。盒须图可全面显示数据的集中程度、分散情况以及异常数据的数值与个数。[结论] 在表征小流域多年输沙模数数据特征上,不同的方法各有优点和不足,为全面、客观地描述其集中性和分散性,可采用多种方法,扬长避短、配合使用,盒须图具有较好的客观性和适用性。

    • 一种基于U-Net的高分影像土地利用/覆盖变化检测方法

      2021, 41(4):133-138,144. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.019

      摘要 (958) HTML (0) PDF 9.25 M (579) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 介绍一种基于U-Net的高分影像的土地利用/覆盖变化检测方法,为该模型在遥感影像变化检测方面的应用提供理论支持。[方法] 采用U型神经网络对河南省禹州市两期高分一号影像和WHU building dataset建筑物变化检测数据集中的变化图斑进行自动检测试验,并与FCN和SegNet两种模型进行比较。[结果] 在两个数据集的验证样本中,U型神经网络模型的F1值分别为0.699,0.66和0.673,均优于其他两种模型,并且漏检率较低,更加接近变化参考图。[结论] 采用U型神经网络对高分辨率遥感影像进行土地利用/覆盖变化检测是可行的,且能有较高的检测精度。

    • 甘肃省淤地坝工程的溃坝风险评价模型

      2021, 41(4):139-144. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.020

      摘要 (383) HTML (366) PDF 1.22 M (723) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 运用淤地坝工程溃坝风险评价模型,确定淤地坝工程发生溃决可能性的大小,为淤地坝运行管理提供技术支撑。[方法] 通过调研和对溃坝风险问题的梳理,形成淤地坝工程溃坝风险评价指标体系,运用层次分析法确定指标权重,构建了甘肃省淤地坝工程溃坝风险评价模型。[结果] 该模型包含水文风险(B1)、运行风险(B2)、管理风险(B3)、工程风险(B4)4个风险类型模块(其权重分别为0.12,0.13,0.12,0.63)及其下的16个具体评价指标;水面/泥面距拦泥坝高的距离(D1)、剩余淤积库容(D4)、有无3个管理负责人(D7)、坝体变形(D12)分别是4个风险类型模块的最大权重评价指标;对各指标的评分标准作了规定,依据综合风险得分将输出的风险等级和预警等级各划分为3级。[结论] 淤地坝工程溃坝风险评价模型由输入、分析和输出3个模块组成,层次清晰,架构明确。评估模型的构建可对汛期淤地坝工程风险的评价提供实时预警数据。

    • 黄土丘陵区淤地坝系田园综合体的构建模式

      2021, 41(4):145-150. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.021

      摘要 (342) HTML (0) PDF 1.27 M (573) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探讨黄土丘陵区淤地坝系田园综合体的构建模式,为该区淤地坝系建设和利用提供科学支撑。[方法] 利用文献研究田园综合体的建设模式与条件,开展实例调查并分析黄土丘陵沟壑区淤地坝建设现状、运行及利用过程中存在的问题。[结果] 甘肃省已初步形成坝系建设管理体系。在运行过程中,存在病险隐患、坝地盐碱化治理不到位、水土资源利用不足等问题;以黄土丘陵区榆林沟淤地坝系为例,提出了应构建优势农业主导模式的田园综合体以及围绕现代农业、休闲旅游、田园社区营造淤地坝系田园综合体的建设思路。[结论] 构建淤地坝系田园综合体是对田园综合体发展与淤地坝系利用形式的探索与创新,有利于加强黄河流域生态保护,推动高质量发展,加快推进乡村振兴战略。

    • 不同类型山丘区输变电线路工程水土流失的来源、影响因素及措施体系配置

      2021, 41(4):151-157,240. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.022

      摘要 (402) HTML (550) PDF 5.09 M (762) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 明确不同山丘区输变电线路工程水土流失特征,为山丘区水土保持设计、监测和防治提供理论参考。[方法] 以全国不同山丘区(东北黑土低山丘陵和漫岗丘陵区、西北黄土丘陵区、南方红壤丘陵区、青藏高原区、新疆山地区)输电线路工程为研究对象,通过文献查阅、野外调查并结合工程实例,对山丘区输变电线路工程水土流失来源、影响因素及措施体系配置进行归纳和总结。[结果] 输变电线路工程主要水土流失来源分区可分为站区、道路区、临时堆置区、塔基区、牵张场区和弃土弃渣堆置区;输变电线性工程水土流失具有不均衡性,其中站区占水土流失量的比例最高,达总水土流失量的48%~62%,其次为塔基区,其主要来源时段为施工期。[结论] 不同山丘区水土流失影响因素和防治重点差异显著,水土保持设计时须考虑土壤侵蚀形式的差异,并因地制宜地配置水土保持措施。

    • 西藏高寒地区不同边坡生态修复类型土壤的肥力变化

      2021, 41(4):158-165. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.023

      摘要 (320) HTML (0) PDF 11.91 M (721) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 对西藏DG水电站6种不同边坡生态修复类型土壤的肥力变化进行对比研究,为西藏水电工程扰动区生态环境的修复提供理论依据和技术支撑。[方法] 采用实地测量和室内试验等方法,分析不同边坡生态修复类型的肥力变化特征及植被生长情况,并用相关性分析确定边坡土壤肥力时空变化与植被生长情况之间的相关性,探讨影响边坡植被生长土壤的肥力主控因素。[结果] 在6种边坡生态修复类型土壤中有机质和氮元素波动变化均较大,随季节变化呈现先降低后增加再降低的趋势,而pH值、速效磷、速效钾变化相对较小。从不同边坡对比结果来看,边坡的土壤养分含量从高到低依次均为:弃土弃渣地 > 土质边坡 > 一般施工场地 > 土石混合边坡 > 岩质边坡 > 施工硬化地表,不同边坡的植被恢复生长状况方面,与土壤养分含量呈现相同的排序。各肥力指标中氨氮、硝氮、速效磷与植被生长情况的相关性最高,其次为速效钾、有机质,而与pH值相关性最低,说明氨氮、硝氮、速效磷对边坡植被生长效果的影响较大。[结论] 在不同边坡的土壤肥力状况中,弃土弃渣地表现最佳,而岩质边坡和施工硬化地表均表现较差,且土壤肥力中氨氮、硝氮、速效磷含量与植被生长情况紧密相关。

    • 基于全排列多边形图示法的湖南省耕地多功能强度与协调度研究

      2021, 41(4):166-173. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.20210603.001

      摘要 (377) HTML (0) PDF 3.27 M (390) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究湖南省耕地多功能综合强度与协调度,为该省提高耕地多功能管理水平提供科学参考。[方法] 采用全排列多边形图示法和系统聚类方法对2018年湖南省各县(区)的耕地多功能强度和协调度进行测算。[结果] ①湖南省各县(区)耕地多功能综合强度由湘西北部向湘中部、湘东南部弱化,多功能协调度由湘西部到湘中部再到湘东部先增强后减弱。②基于各单元单项功能强度,湖南省各县(区)耕地多功能呈现出5类发展模式:多功能弱协调模式、多功能协调模式、多功能强协调模式、生态优先型发展模式、社会主导型发展模式。空间上呈现出从湘西至湘中、湘东部地区,耕地多功能发展模式由生态优先型发展模式向多功能弱协调、多功能协调转换,最终又转变为耕地多功能弱协调发展模式。[结论] 研究结果与湖南省实施的“一圈一区两带”农业战略格局相符,能够比较客观地反映湖南省耕地多功能的空间状况。

    • 新疆维吾尔自治区阿克苏地区生态源地的识别方法研究

      2021, 41(4):174-181,188. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.025

      摘要 (669) HTML (0) PDF 2.79 M (680) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 对新疆阿克苏地区生态源地进行识别,为该地区生态安全格局构建和可持续的国土空间生态修复提供策略与建议。[方法] 以新疆阿克苏地区为例,采用定性(生态保护红线直接识别法)和定量(基于InVEST模型的综合评估法)方法识别生态源地,并在此基础上,比较两种结果之间的差异及其原因,判定目前划定的生态保护红线能否体现人类对生态系统服务需求。[结果] ①基于InVEST模型的综合评估法识别的生态源地面积为11 433.6 km2,占研究区总面积的8.9%,主要分布于区内河流及其周边区域;基于生态保护红线直接识别的生态源地面积为22 746.8 km2,占研究区总面积的17.7%,主要分布于天山南麓和区内河流周边区域;②两种方法界定的生态源地在空间分布在上存在着较大差异。综合评估法界定的生态源地中有59.4%不在生态保护红线内,面积为6 787.0 km2。③导致两种结果差异的主要原因在于生态保护红线侧重于对生态用地本身生态功能的保护,而生态源地的概念结合了人的需求,更侧重于各类生态系统为人类生产生活提供的服务。[结论] 未来的工作中,需要考虑如何将侧重满足社会需求的生态源地与侧重生态环境保护的生态红线相统一,应选择以定量识别生态源地为主,以定性识别生态源地为辅,综合划定生态源区,并提出潜在的规划和政策建议,以实现社会经济和自然环境的协调发展。

    • 基于结构方程模型的江西省水资源利用影响因素分析

      2021, 41(4):182-188. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.026

      摘要 (345) HTML (0) PDF 1.33 M (576) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 分析江西省水资源利用的影响因素,为实现水资源可持续利用提供理论依据。[方法] 从水资源利用的定义出发,以水资源利用、社会发展、经济发展和生态环境为潜在变量,选取相关的指标为观测变量,通过建立结构方程模型(SEM)来定量分析影响江西省水资源利用的因素。[结果] SEM较好地反映了江西省水资源利用的基本情况,其中经济发展、社会发展和生态环境都不同程度地影响水资源利用,表现为:经济发展(0.847)>社会发展(0.500)>生态环境(0.177),而水资源利用主要由水资源开发利用率(0.891)和人均水资源量(0.803)来反映。[结论] 由于江西省水资源利用受多方面因素的影响,综合各影响因素之间的影响关系和程度,建议政府应当综合考虑经济发达与欠发达地区的水资源利用情况,建立良好的节水机制,大力宣传节水措施,逐步提高水资源开发利用率,实现水资源可持续利用。

    • 基于棉田原位高光谱数据的土壤pH值反演与制图研究

      2021, 41(4):189-195. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.027

      摘要 (285) HTML (0) PDF 1.52 M (591) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究快速、准确大面积监测农田土壤pH值,为大面积土壤改良和实现农田精细化管理提供科学支持。[方法] 以南疆阿拉尔市十二团棉田为研究区,采用网格采样法采集231个样点的原位高光谱数据,并同步采集其中116个样点的土壤样品;分析了原位高光谱反射率数据经不同预处理模式后的光谱数据与土壤pH值的相关性;采用偏最小二乘回归、支持向量机回归和随机森林3种建模方法分别建立了土壤pH值的高光谱反演模型,根据模型评价指标优选出最优模型对未采集土壤样点的pH值进行反演制图。[结果] 反射率经微分处理后可有效改善其与土壤pH值的相关性;反射率二阶微分的随机森林模型为所有模型中的最优模型,其验证集的R2为0.87,RMSE为0.04,RPD为2.53;最优模型反演的pH值数据插值所得数字图与实测pH值插值图的空间分布特征高度吻合,能客观反映土壤碱化的空间分布状况。[结论] 随机森林模型为原位反演南疆棉田土壤pH值的最优模型,克里金插值能够客观可视化表达研究区土壤pH值的分布状况。

    • InVEST模型在市县级水源涵养功能评价中的应用——以广东省广州市为例

      2021, 41(4):196-206. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.028

      摘要 (463) HTML (481) PDF 16.29 M (799) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 评估InVEST模型应用在市县级水源涵养功能重要性评价的适用性,探析以海绵城市建设试点且高度城市化的广东省广州市水源涵养服务时空变化特征与区域差异,为区域社会经济发展、生态环境保护与恢复政策的制定提供理论依据。[方法] 利用对比分析法分别评估InVEST水源涵养评估模型与相关“指南”——《资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价技术“指南”》推荐模型在区域水源涵养服务相关结果评价中的精确性,并利用GIS空间分析方法分析2013—2017年广州市的水源涵养服务时空分异特征。[结果] ①基于InVEST的水源涵养评估模型评估结果精度高,水源涵养功能重要性评价结果同样符合要求。②广州市水源涵养总量呈现先升后降,总体保持一定增长的态势,高值集中在水域和东北部多林地区域,低值集中在城市中心建成区。③区域整体水源涵养功能提升,但不同行政区划和地类存在差异,行政区中海珠区、番禺区和荔湾区提升较大;地类中耕地和建设用地有所提升,林地基本不变,而草地有所减弱。④各水源涵养功能重要性分区面积比例接近,但各分区内部不同地类比例存在差异。[结论] ①基于InVEST的水源涵养评估模型相比“指南”模型准确性更高,在规划领域具有很好的应用前景。②广州市水源涵养量空间分异明显,2013—2017年整体水源涵养功能提升。

    • 西北干旱区绿洲县域3类空间冲突分析与模拟

      2021, 41(4):207-213,223. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.029

      摘要 (286) HTML (0) PDF 6.75 M (690) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 对西北干旱区绿洲县域3类空间冲突进行分析与模拟,为该区国土空间合理布局、区域可持续发展提供科学参考。[方法] 以西北干旱区绿洲县域——新疆麦盖提县为研究区,基于土地利用主导功能构建空间分类体系,将国土空间划分为城镇、农业与生态空间;根据景观格局指数构建空间冲突测度模型探讨2009—2019年空间冲突水平演变特征;通过CA-Markov模型预测2024年空间布局并分析冲突强度变化特征。[结果] ①3类空间呈现“两增一减”的变化动态,城镇空间面积呈逐年递增趋势,由1 537.74 hm2增加至4 582.24 hm2;农业空间由84 670.06 hm2增加至107 447.66 hm2;生态空间面积减少25 822.69 hm2。②2009—2019年空间冲突强度显著增强,中等空间冲突、较高空间冲突与高空间冲突评价单元所占比例分别增加了50.41%,13.45%,0.53%。③2024年城镇空间、农业空间将分别增加2 981.19和4 285.96 hm2,生态空间将减少7 267.16 hm2;冲突水平以所占比例为60.24%的中等空间冲突为主。[结论] 2009—2019年城镇空间、农业空间逐年增加、生态空间逐年递减,各类空间的无序变化导致空间冲突强度整体增强,通过预测2024年3类空间变化趋势与2009—2019年保持一致,并以中等空间冲突为主。

    • 基于不同植被指数的TRMM数据降尺度及误差校正研究

      2021, 41(4):214-223. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.030

      摘要 (291) HTML (0) PDF 9.57 M (547) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 对不同时间尺度的热带测雨卫星(TRMM)数据进行空间降尺度及误差校正研究,为华中地区洪涝灾害监测等提供科学参考。[方法] 主要借助增强型植被指数(EVI)和归一化植被指数(NDVI)分别运用地理加权回归(GWR)模型实现2001—2019年华中地区TRMM数据的空间降尺度,并结合地理差异分析(GDA)和地理比率分析(GRA)对年、季和月的降尺度结果进行误差校正,通过气象站数据对校正前后的数据进行对比分析。[结果] ① TRMM数据和气象站数据的决定系数(R2)在年(0.630)、季(0.710~0.865)和月(0.637~0.875)尺度都表明了TRMM数据在华中地区具有较好的适用性;②通过GWR模型实现了TRMM数据空间分辨率由0.25°到1 km的降尺度转换,且TRMMEVI数据精度优于TRMMNDVI数据,说明华中地区TRMM数据与EVI的关系比NDVI更为密切;③对优选的TRMMEVI数据分别进行GDA,GRA校正,结果表明GDA校正结果优于GRA校正,且在降雨量越多的月份校正效果越好。[结论] 在华中地区,EVI比NDVI更加适合TRMM数据降尺度研究。降尺度数据采用GDA校正比GRA校正效果更为显著。

    • >综合研究
    • 川西南山地区2000-2018年土壤侵蚀时空动态变化特征

      2021, 41(4):224-230,251. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.031

      摘要 (390) HTML (386) PDF 12.31 M (1169) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 了解川西南山地区土壤侵蚀时空动态变化特征,为实现区域生态环境的综合治理提供科学参考。[方法] 基于通用土壤流失方程,完成该地区2000—2018年各年份土壤侵蚀量计算,并参照国家水力侵蚀强度分级标准将其分为微度、轻度和中度等共6个等级,借助空间叠置功能和线性回归方程对其时空变化规律进行分析。[结果] ①研究区整体呈现由北向南强烈及以上等级侵蚀区面积逐渐扩大的变化;②全域约有50%以上的地区存在明显的土壤侵蚀现象;③2010年区域土壤侵蚀强度存在较明显的突变现象,全域约60%的地区强度等级未发生明显变化,各等级整体呈现较高稳定性;④整个时段内,全域有超过95%的地区土壤侵蚀程度呈现明显好转和未发生改变的状态。[结论] 川西南山地区土壤侵蚀总体得到有效遏制,土壤侵蚀动态规律显著,降雨侵蚀对其变化驱动作用明显。

    • 基于遥感生态指数的东江源区2000-2019年生态环境质量评价

      2021, 41(4):231-240. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.032

      摘要 (445) HTML (455) PDF 14.50 M (735) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 对2000—2019年东江源区域生态环境变化进行分析,从而为该区水源地的保护和利用提供科学依据。[方法] 以东江源为研究对象,选取2000,2004,2009,2014和2019年5期的Landsat影像数据,提取绿度(NDVI)、湿度(WET)、干度(NDBSI)和热度(LST)4项指标,采用主成分分析法与遥感生态指数(RSEI)法,对东江源生态环境质量进行了评价分析。[结果] 2000—2019年研究区的RSEI指数分别为0.356,0.538,0.332,0.608和0.637,生态环境质量呈现上升、下降和上升趋势,总体上生态环境质量明显改善。生态环境较好的区域主要分布在植被覆盖率较高的中部和东南部,较差的区域主要分布在人类活动密切的东部和西北部的城镇区。研究区内优良等级的生态环境质量占主导地位,其面积比例由2000年的0.204 9%上升到2019年的92.346 4%,生态环境明显变好。热度(LST)和干度指标(NDBSI)重心偏移变化较小,为1.616 km和1.482 km,而绿度(NDVI)和湿度指标(WET)受人口密度和开发程度的影响,绿地分布和土壤含水量随着建设用地的开发而开始分散,使偏移量增大。[结论] 在2000—2019年,除城市交通造成周边的环境质量下降外,其余地区较之前都有明显的改善。植被覆盖和城市用地之间的关系是造成东江源生态环境变化的主要成因。

    • 广东省1980-2018年“三生”用地转型对生态环境质量的影响

      2021, 41(4):241-251. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.033

      摘要 (364) HTML (475) PDF 16.18 M (582) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究基于格网单元的广东省“三生”用地转型对生态环境质量的影响,为区域生态、经济协调发展提供科学依据。[方法] 基于广东省8期土地利用现状遥感监测数据和“三生”土地利用主导功能分类体系,对该区“三生”用地转型特征及生态环境质量进行定量研究。[结果] ①1980—2018年,广东省农业生产用地面积大幅减少,共减少了5 369.61 km2,城镇生活用地、工矿生产用地面积大幅增加,分别增加了4 526.02 km2,2 406.93 km2,农业生产用地和林地生态用地间转换现象明显。②“三生”用地空间转型主要表现为工矿生产用地、林地生态用地中心逐渐靠近广东省几何中心,农业生产用地、城镇生活用地中心逐渐远离几何中心。③广东省生态环境质量指数从1980年0.648 1降至2018年的0.641 4,生态环境质量空间分异明显,呈现“沿海低—内陆高”的分布特点。④Getis-Ord Gi*指数表明,生态环境质量变化热点区域集中在粤东西北地区,冷点区域多位于珠江三角洲地区。⑤广东省生态环境存在改善和恶化两种趋势。[结论] 建议充分考虑区域自然条件、功能定位以及导致生态环境变化的主导因素,制定土地政策措施,实现土地利用方式创新,更好地推动广东省区域均衡发展。

    • 河北省2000-2017年荒漠化的时空演变及其气候驱动因子

      2021, 41(4):252-259. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.034

      摘要 (391) HTML (411) PDF 4.26 M (739) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 对河北省荒漠化进行遥感监测及驱动因子分析,为该区荒漠化防治提供可靠的理论依据和数据支持。[方法] 基于2000—2017年MODIS13A3的NDVI数据和气象数据,以荒漠化指数为评价指标,采用趋势分析、未来趋势变化分析、气候因子驱动分析的方法,分析了河北省荒漠化的时空演变及其驱动因素。[结果] ①2000—2017年河北省荒漠化呈减少趋势,减少速率为0.009/18 a,其中极显著减少(p<0.01)比重为11.13%,显著减少(p<0.05)比重为8.86%;②河北省未来荒漠化呈持续性和反持续性的比重分别为41.29%和58.71%,其中弱持续性与弱反持续性所占比例分别为37.43%,51.35%;在现有基础上,未来趋势变化以基本不变为主,持续性特征与反持续性特征所占比例分别为14.89%,19.6%;③研究区荒漠化指数与生长季气温、降水的偏相关系数较小,相关性不显著。[结论] 河北省2000—2017年荒漠化整体呈改善趋势,但具有明显的空间异质性,荒漠化区域主要集中在坝上高原地区,Hurst指数表明未来荒漠化在局部地区可能呈逆转态势;就气候因子而言,气温的升高和降雨的减少对研究区内荒漠化起到推进作用。

    • 黄河流域2008-2018年可持续发展评价与系统协调发展分析

      2021, 41(4):260-267. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.035

      摘要 (355) HTML (0) PDF 1.20 M (493) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 对黄河流域可持续发展与系统协调发展进行评价和分析,为黄河流域的可持续发展提供理论参考。[方法] 基于资源、经济、社会、生态环境和科技5个系统选取37项指标构建黄河流域可持续发展指标体系,以2008—2018年黄河流域9个省份为研究对象,利用熵权法、灰色关联分析法综合确定指标权重,并计算5个子系统的耦合度与耦合协调度,最后,对其耦合协调度使用灰色GM (1.1)模型进行预测。[结果] 黄河流域的可持续发展综合评价指数在2008年和2018年分别为0.214 5和0.410 2,整体上呈现上升趋势;2008—2018年9个省份的系统耦合度整体呈现上升趋势;2008年有4个省份的耦合度处于磨合阶段,有4个省份的耦合度处于高水平磨合阶段,只有甘肃省的耦合度处于拮抗阶段。2018年耦合度发生改善,9个省份的耦合度都处于高水平磨合阶段,但耦合度数值各省间存在差距。9个省份的耦合协调度未来7 a的发展均为上升态势。[结论] 黄河流域的可持续发展水平总体上逐年改善,但在空间分布上黄河流域各省的耦合协调度指数值存在差距。

    • 黄河流域2000-2020年“三生”空间土地利用转型及其生态环境效应

      2021, 41(4):268-275. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.036

      摘要 (435) HTML (611) PDF 1.74 M (946) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究黄河流域生产—生活—生态空间(简称“三生”空间)土地利用转型的结构、空间特征及其生态环境效应,定量权衡土地资源开发与生态环境保护之间的关系,为黄河流域的生态保护和高质量发展提供决策支持。[方法] 以黄河流域为例,利用ArcGIS空间分析与制图技术、生态环境质量指数和土地利用转型对生态环境的贡献指数等模型方法。[结果] ①2000—2020年黄河流域“三生”空间土地利用结构表现为生产用地面积减少,生态用地面积相对稳定,生活用地面积不断增加。②2000—2020年黄河流域生态环境质量指数分别为0.450 2,0.450 5和0.456 7,呈稳定上升趋势。③2000—2020年黄河流域生态环境质量指数在空间分布上有明显的差异性,表现为由东南向北部递增。④2000—2020年黄河流域牧草生态用地对流域生态环境质量贡献率最高。20 a间黄河流域生态环境存在改善和恶化两种趋势,前者大于后者,流域生态环境不断改善。[结论] 城乡生活用地和工矿生产用地对农业生产用地的占用是黄河流域生态环境恶化的主要因素,应合理规划“三生”空间,优化国土资源空间配置,落实黄河流域生态保护和高质量发展国家重大战略。

    • 密云水库2008-2019年水生态服务功能评价

      2021, 41(4):276-283,291. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.037

      摘要 (371) HTML (0) PDF 1.51 M (554) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 对重要饮用水源地密云水库水生态服务功能的动态变化及其受南水北调工程的影响进行分析,为该水库生态系统平衡和水资源保护提供依据。[方法] 运用市场价值法、替代工程法、替代成本法、碳交易法、支付意愿法、比例折算法和成果参照法,定量研究密云水库水资源供给,提供水产品,调蓄洪水,增加湿度,夏季降温,净化水质,涵养水源,固定CO2,释放O2,保护生物多样性,旅游休闲和科研教育等生态服务价值的变化情况。[结果] 2008—2019年密云水库水生态服务价值介于709.96~1 003.60亿元之间,呈先小幅波动后增大的趋势,其中,支持服务价值(尤其是保护生物多样性)占主导地位(64%~80%);调节服务价值处于次要地位(18%~33%),主要表现为涵养水源、增加湿度、夏季降温和调蓄洪水;供给服务价值和文化服务价值合计比例不足5%。南水北调工程使密云水库的增加湿度价值、夏季降温价值、涵养水源价值、净化水质价值、旅游休闲价值、科研教育价值和水生态服务总价值极显著提升(p<0.01),调蓄洪水价值极显著下降(p<0.01)。[结论] 密云水库水生态服务功能除了取决于气候等自然因素外,还受南水北调工程、交通便利程度等人为因素的影响。建议加强密云水库水量水质监测和文化生态潜能开发,以保障北京市饮用水储备安全可靠。

    • 黄河三角洲高效生态经济区2005-2019年生态足迹演变特征及其影响因素

      2021, 41(4):284-291. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.038

      摘要 (312) HTML (0) PDF 1.44 M (464) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 统计分析黄河三角洲高效生态经济区的生态足迹与各类型土地利用状况,为该区的高质量发展提供对策建议。[方法] 以黄河三角洲高效生态经济区19县市区为研究对象,采用生态足迹模型和因子探测器对黄河三角洲高效生态经济区2005—2019年生态足迹时空演变和影响因素进行定量分析。[结果] ①研究区生态足迹自2010—2019年呈现较快上升态势,生态承载力缓慢提升,赤字有所扩大。②黄河三角洲高效生态经济区生态足迹空间分布差异明显。区域发展阶段可分为平稳期、上升期和转型期,其中中部和西北部生态足迹明显高于东部和西南部。③各影响力存在明显差异,其中耕地生产和工业化发展对黄河三角洲区域生态足迹影响最强,其余因素影响程度依次为:人口密度 > 道路密度 > 城镇化率 > 水产养殖。[结论] ①黄河三角洲高效生态经济区人均生态足迹整体变化趋势稳定,耕地与化石能源用地足迹占区域生态足迹较大比重;②区域生态足迹呈现由东部向中西部递增趋势,且高值区多集中于内陆地区和黄河沿线城市;③农业生产和工业生产为黄河三角洲高效生态经济区核心发展要素,水域开发利用对区域生态环境保护具有促进作用,应从耕地保护、产业链升级、数字赋能、生态修复方面寻找对策。

    • 多雾霾城市绿地空气净化服务与景观格局的关系——以河南省安阳市区为例

      2021, 41(4):292-299,309. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.039

      摘要 (508) HTML (0) PDF 2.37 M (586) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究多雾霾城市绿地景观格局对空气净化服务的影响,为城市绿地景观的结构优化和布置提供理论指导。[方法] 基于河南省安阳市区2009和2019年土地利用数据,测算城市绿地景观对二氧化硫SO2,氮氧化物NOX、可吸入颗粒物PM10的净化效能,并从空间角度探索景观格局与空气净化服务之间的关系。[结果] ①2009—2019年安阳城市绿地景观面积共减少3 492.18 hm2,主要去向为建设用地。香农多样性指数、景观形状指数、蔓延度指数分别由0.572 7,44.272 1,78.98%变更为0.875 8,90.334 5,66.88%。②2009—2019年初、末期空气净化服务价值分别为5.65,26.70亿元,滞尘功能价值比例从97.19%提高到99.07%,林地景观对总价值的贡献从88.99%提升到94.54%。③绿地景观空气净化服务高、中、低值区呈现镶嵌分布状态,研究时段初期生态价值低值区偏多,末期中、高值区增多。④2009年香农多样性指数、景观形状指数、蔓延度指数与空气净化服务价值的双变量莫兰指数为0.281,0.458,-0.305,而2019年相应值为0.403,0.411,-0.408。[结论] 城市绿地景观多样性的增加以及景观形状的复杂化会提升空气净化服务,而绿地景观的蔓延度下降则起抑制作用。

    • 2003-2018年广西城市紧凑度与土地利用效益关系的时空特征

      2021, 41(4):300-309. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.040

      摘要 (354) HTML (296) PDF 2.93 M (621) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探明城市紧凑度与土地利用效益的交互关系,为促进地区新型城市化和高质量可持续发展提供依据。[方法] 在推演城市紧凑度与土地利用效益耦合机制的基础上建立指标体系,以广西壮族自治区为例,运用加权求和法、耦合协调度模型分析2003—2018年二者关系的时空特征。[结果] ①2003—2018年广西城市紧凑度呈波动上升趋势,紧凑度指数由0.301升至0.433,高紧凑度城市主要在桂中和桂北,低紧凑度城市集中于桂西北和桂东南两侧,中紧凑度城市环高紧凑度城市分布;②广西城市土地利用效益经历了“稳步优化—加速增长”的梯度提升过程,评分由0.363跃至0.574,土地利用效益呈现“南北高—东西低”的空间格局;③广西城市紧凑度与土地利用效益耦合协调度由0.408低速升至0.504,协调类型从勉强协调向初级协调过渡,各市经历了“濒临失调—勉强协调—初级协调”的演变过程,协调类型总体上呈现“点面—簇团—线性带状”的格局演变。[结论] 广西城市紧凑度与土地利用效益的相互促进作用偏弱、协调关系不紧密,促进二者协调发展对解决城市化过程中所产生的负面问题具有重要作用。

    • 滇中城市群2000-2020年土地利用变化对生态系统服务价值的影响

      2021, 41(4):310-322. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.041

      摘要 (493) HTML (0) PDF 3.05 M (565) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 以高原喀斯特地貌区滇中城市群为例,引入地形梯度,探究快速城镇化过程中滇中城市群的土地利用/覆被变化(LUCC)对生态系统服务价值(ESV)的影响,为其他相似地区的生态系统服务价值提升和土地利用规划提供理论指导。[方法] 基于2000,2010和2020年3期土地利用数据,结合地形位指数、修正的ESV当量和热点分析等技术手段定量探讨滇中城市群2000—2020年的土地利用和ESV在地形梯度上的时空变化特征,并通过ESV损益流向表分析滇中城市群LUCC对ESV的影响。[结果] ①2000—2020年,滇中城市群耕地和林地分别减少了1.21×105 hm2,1.19×105 hm2,而建设用地面积增加了2.16×105 hm2。耕地、水域和建设用地主要集中分布在低地形梯度上,林地主要集中分布在高地形梯度上。②ESV总体呈下降趋势,价值量从2000年的1 196.41亿元减少到2020年的1 137.50亿元,共减少58.91亿元。ESV在地形梯度上的空间分异特征显著,ESV高值区主要分布在海拔高且坡度大的西部和北部区域,ESV低值区则与之相反。③林地和水域的流失以及建设用地对耕地的侵占导致ESV损失惨重,损失区主要分布于昆明市中部和红河州北部的城镇区。2010—2020年,由于退耕还林、还草、还湖等政策的实施使红河州北部和曲靖市北部区域的林地和水域面积增加并出现ESV增值区。[结论] 研究期内LUCC对ESV产生了较大影响,并在地形梯度上表现出了较明显的空间差异。可以通过对现有林草地和湖滨湿地进行改善和保护,并严格控制ESV损失冷点区等措施来提升滇中城市群生态系统服务价值和促进区域土地可持续利用。

    • 基于“三生”功能的福建省国土空间特征及优化研究

      2021, 41(4):323-330. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.042

      摘要 (370) HTML (0) PDF 1.83 M (649) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究福建省国土空间特征,为解决城镇化快速推进导致的国土空间开发无序和推动其优化布局提供科学依据。[方法] 基于“三生”功能视角,以福建省为研究对象,运用综合评价法、探索性空间数据分析、障碍度模型和比较优势指数分析等方法,开展“三生”功能评价,分析其空间分布特征和障碍因素,找出优势功能区并提出优化对策。[结果] ①福建省2018年生产功能、生活功能和生态功能均值分别为0.061 8,0.093 6,0.030 6,三者空间分布特征整体呈现东高西低。②“三生”功能空间分布上均呈正相关性,三者的热点区和冷点区空间分布特点总体表现为东高西低,区域上存在一定重合。③影响“三生”功能的障碍因素主要有经济密度、生态价值服务总量、交通用地密度和城镇化率。④福建省国土空间可划分为4个功能利用区。[结论] 福建省“三生”功能发展差异大,应均衡区域发展,优化国土空间布局。

    • 呼伦贝尔沙地2000-2020年土地利用变化及生态服务价值

      2021, 41(4):331-338,349. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.043

      摘要 (419) HTML (0) PDF 1.48 M (824) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究呼伦贝尔沙地土地利用动态以及生态系统服务功能演变情况,为该区优化土地利用结构以及改善生态服务功能提供理论支撑。[方法] 以呼伦贝尔沙地2000,2005,2010,2015和2020年5期遥感影像为数据源,在ENVI 5.3和ArcGIS 10.2的支持下,运用土地动态度空间分析模型、变化强度分析土地利用变化特征,采用中国沙地生态服务价值表的计算方法对呼伦贝尔沙地土地利用数据进行分析,计算呼伦贝尔沙地的生态服务价值以及敏感性指数。[结果] ①研究区沙漠化呈逆转趋势,各沙漠化土地面积均减少,极重度沙漠化土地面积共减少627.3 km2,林草地面积不断增加,生态环境得到了有效的改善;从土地利用类型变化来看,主要以沙漠化逐级转移为主,其他转换类型的转化比重相对较小;②从变化速率来看,林草地的变化幅度最大,以年变化率9.3%的速度增加;从变化强度的绝对值来看,轻度沙漠化的变化强度最大,20 a间面积减少70%;③呼伦贝尔沙地的生态服务价值总体呈现增长趋势,其中林草地生态服务价值最高,极重度沙漠化的生态服务价值最低;生态服务价值的敏感性指数均<1,说明沙地的生态服务价值相对较稳定。[结论] 研究区应扩大林草地面积,合理治理沙漠区域,提升区域生态系统服务价值。

    • 陕西省2000-2018年土地利用时空演变及驱动因素

      2021, 41(4):339-349. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.044

      摘要 (454) HTML (0) PDF 3.21 M (785) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 分析陕西省土地利用变化及驱动因素,为促进该省土地资源综合优化配置和社会经济可持续发展提供科学依据。[方法] 基于2000,2010和2018年陕西省的土地利用遥感监测数据,通过土地利用动态度、土地利用转移矩阵、空间自相关等方法定量分析陕西省土地利用的时空演变特征,并利用主成分分析法对其土地利用变化的驱动力进行分析。[结果] 各土地利用类型面积均有不同程度的变化。其中,耕地面积下降最多,工矿建设用地面积增速最快,水域面积变化最小。土地利用类型受自然条件的影响,空间差异性显著。农村居民用地、未利用地、耕地、林地、草地的空间聚集性强,水域、城镇居民用地和工矿生产用地的空间集聚性性相对较弱,草地、工矿建设用地形成新的集聚区。陕北高原和关中平原土地利用转移相对频繁,陕南山区土地利用转换相对较小。榆林市和延安市主要表现为耕地向林地和草地转移以及未利用地和草地向工矿建设用地转移,西安市主要表现为耕地和农村居民用地向城镇居民用地转移。土地利用变化的主要因素是城市化发展过程中社会经济的发展以及产业结构的调整。[结论] 陕西省土地利用变化区域差异较大,应因地制宜制定土地利用规划,促进人口—经济—生态之间的协调发展。

    • 基于多源国土空间数据的资源环境综合承载力及人口承载力评价——以江苏省常州市为例

      2021, 41(4):350-356. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.045

      摘要 (339) HTML (0) PDF 1.41 M (627) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究江苏省常州市资源环境综合承载力情况,明确国土空间开发与利用方向,为该区土地与人口的空间布局优化提供决策依据。[方法] 基于2010—2019年多源国土空间数据,构建多因素多因子综合判别模型。[结果] 常州市资源环境综合承载力呈现出显著的东高西低,平原高山地丘陵区低等空间分异特征。此外,基于未来土地资源的粮食安全保障水平预测2030年常州市人口承载指数高达1.27,显著高于国际警戒水平。[结论] 常州市空间开发程度、自然本底和基础设施条件对区域资源环境综合承载力水平具有显著的约束,且人口处于超载状态。

    • 道路侵蚀研究的进展与展望

      2021, 41(4):357-367. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2021.04.046

      摘要 (438) HTML (659) PDF 1.14 M (776) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 分析目前道路侵蚀研究中所存在的问题及未来亟需关注的研究方向,为防治流域土壤侵蚀和保障流域生态环境安全与高质量发展提供重要依据。[方法] 通过查阅文献,从道路侵蚀的界定、道路侵蚀的特征及影响因素,道路侵蚀研究方法等方面进行总结和分析。[结果] 目前关于道路侵蚀研究存在的主要问题表现在: ①研究方法尚不成熟,模拟降雨/冲刷试验法应用较广,实地监测法和模型模拟法应用较少;②研究内容多局限于道路原位侵蚀效应,而鲜少涉及道路异位侵蚀效应;③道路侵蚀防治研究大都围绕硬化道路进行,土质道路相关研究薄弱。[结论] 未来关于道路侵蚀的研究应结合道路侵蚀特点及其影响因素,运用连通性的概念,探明道路存在对路域及整个流域中的径流泥沙输移的“开关”作用,揭示道路对流域内径流及泥沙的输移机制的影响,并因地制宜地提出硬化道路的维护管理措施和土质道路的侵蚀防治措施。

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