黄荣珍,王金平,朱丽琴,黄国敏,申思佳,李燕燕,万鸿宇,吴昊泽
2022, 42(1):1-9. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.01.009 CSTR:
摘要:[目的] 探究亚热带红壤区土壤微团聚体中铁铝氧化物与微生物的分布及其关系,为该区域土壤结构的改良提供理论依据。[方法] 以亚热带红壤区典型林分杉木人工林为对象,研究不同粒级微团聚体胶结物中铁铝氧化物含量、结合态有机碳含量和微生物群落多样性在不同土层中的分布,并分析各形态铁铝氧化物含量与微生物群落多样性的关系。[结果] 微团聚体中不同形态铁铝氧化物含量呈现:游离结晶态(Fed,Ald)>>无定形(Feo,Alo)>络合态(Fep,Alp)。从总体上看,铁铝氧化物含量随微团聚体粒径的减少而逐渐增大,络合态铁(Fep)和游离态铝(Ald)含量随土层深度的增加而逐渐降低,络合态铝(Alp)含量则是底层远高于表层。细菌、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌是该林地的主要微生物,各类微生物PLFAs在土壤表层受粒径影响最大,且在粒径为50~200 μm的微团聚体中含量最高。微团聚体中微生物丰富度、香农指数和辛普森指数总体上均是表层土壤最高,粒径最小的微团聚体微生物丰富度、香农指数最高。冗余分析(RDA)显示,放线菌磷脂脂肪酸(PLFAs)含量、革兰氏阳性菌PLFAs含量、香农指数、辛普森指数与游离态铁(Fed)含量呈极强负相关关系,细菌PLFAs含量与Ald含量、非晶型铝(Alo)含量呈出极强的正相关关系,真菌、细菌、革兰氏阴性菌和丛枝菌根真菌PLFAs含量与铁铝键结合态有机物〔Fe(Al)-SOC〕含量均呈负相关。[结论] 杉木林红壤微团聚体中铁铝氧化物与微生物的分布受土层和粒级影响,不同种类的微生物与不同形态的铁铝氧化物和结合态有机碳的相关性强弱不同。
2022, 42(1):10-16. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.20211126.004 CSTR:
摘要:[目的] 对比分析花岗岩侵蚀区不同水土流失治理年限的植物物种组成、群落结构及其多样性差异,为花岗岩侵蚀区水土流失治理和生态重建工作提供科学依据。[方法] 采用空间代替时间的方法,在江西省兴国县平江流域花岗岩侵蚀区,选择治理4 a,14 a,24 a,34 a的4个不同治理年限人工林为研究对象,以未人为治理林地和次生林作为对照,采用样方调查法,调查分析不同林地植物群落的物种组成、群落结构及植物多样性。[结果] ①共调查植物43种,隶属于31科41属,其中乔木层17种,灌木层8种,草本层18种。②“竹节沟+乔灌草”措施能够有效增加植物多样性,促进植被恢复与演替,不同治理年限林地的辛普森指数和香农—威纳指数均大于未人为治理林地。③随着水土流失治理年限的增加,植物群落的辛普森指数、香农—威纳指数和均匀度指数均呈上升—下降—上升的趋势,且均小于次生林。④不同治理年限林地、次生林和未人为治理林地之间的共有物种较少,整体上表现为不相似。[结论] 仅靠自然封禁难以有效恢复花岗岩侵蚀区的植物多样性,“竹节沟+乔灌草”措施能有效促进植被恢复,提升植物多样性。
2022, 42(1):17-25. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.01.003 CSTR:
摘要:[目的] 探究自然河岸带和强人工干扰河岸带土壤—植被系统氮、磷生态化学计量的变化规律,为该区域的河岸带修复和环境保护提供科学依据。[方法] 利用相关分析和偏冗余分析等方法,以汾河临汾段典型河岸带为例,探讨自然河岸带及强人工干扰河岸带土壤—植被系统氮、磷含量的时空分布特性及其影响因素。[结果] 河岸带植被总氮(TN),总磷(TP)含量随枯水期—平水期—丰水期表现为先减小后增大的趋势,近岸处植物TN,TP含量大于远岸处植物TN,TP含量。河岸带植被TN,TP内稳性表现为自然河岸带>强人工干扰河岸带,两处河岸带植物TP属弱敏感态指标,N/P存在绝对稳态。河岸带土壤pH值、TN及TP含量与植物氮、磷含量的交互作用较为明显。[结论] 汾河临汾段典型河岸带植被氮、磷时空分布与河岸带土壤氮、磷时空分布特性相似,人类活动对河岸带土壤—植被系统氮、磷生态化学计量特征具有重要影响。
2022, 42(1):26-33. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.01.004 CSTR:
摘要:[目的] 研究陕西省西安市雨水花园集中入渗对土壤污染的影响,为城市雨水径流集中入渗工程技术的合理配置与推广应用提供科学依据。[方法] 以西安理工大学校园内运行8~9 a的2个雨水花园(RD1:受纳屋面径流雨水;RD2:受纳路面和屋面径流的混合雨水)为研究对象。2016—2018年对雨水花园RD1和RD2监测了16~18场降雨事件,确定其径流中化学需氧量(COD),总悬浮物(TSS),N,P,重金属的EMC浓度和雨水花园单位面积受纳污染物负荷量。2017年4月至2019年2月,采集7次花园内不同土层深度处的土样,测定土壤中NH4-N,NO3-N,TN,TP,总有机碳(TOC)及Cu,Zn,Cd含量,明确其在土壤垂向上的分布规律。[结果] RD1径流中COD,TSS,NH4-N,TN,TP的EMC浓度均大于RD2,而重金属小于RD2。土壤NH4-N和TN含量随土层深度增加逐渐减小;NO3-N和TP含量随土层深度增加逐渐增大,50 cm以下不同深度土壤NO3-N和TP含量大多大于0—50 cm土层。TOC含量随土层深度逐渐减小。0—30 cm土壤重金属含量较高,Cu和Zn主要以铁—锰氧化物结合态和残渣态形式存在,而Cd主要以可交换态和碳酸盐结合态形式存在,雨水花园土壤重金属Cu,Zn,Cd与TOC具有较好的拟合关系(R2>0.8)。[结 论] 雨水花园集中入渗对土壤氮、磷、重金属有一定的影响,NO3-N和TP发生了淋溶,土壤NH4-N和TN主要富集在0—50 cm土层,重金属主要富集在0—30 cm土层。
2022, 42(1):34-41,48. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.01.005 CSTR:
摘要:[目的] 探究矿区采煤沉陷对小叶杨(Populus simonii)根系的损伤程度,为后期小叶杨人工林治理恢复提供理论依据。[方法] 观测记录李家塔采煤沉陷区不同坡位处不同裂缝间小叶杨根系的损伤状况,运用数理统计软件分析根系损伤率、损伤类型与坡位、裂缝类型、错位差、裂缝宽和根距裂缝水平距离间的关系等反映小叶杨根系损伤特性。[结果] ①小叶杨水平根主要分布在0—60 cm土层内,0—10 cm土层内根数最多,占40.1%~43.2%,50—60 cm内根数最少,占0.63%~3.71%。根系数量随土层深度增加而逐渐减少。②塌陷型和滑动型裂缝处伤根类型有扯断、扭曲、皮裂和拉出,其数量表现为:扯断>皮裂>扭曲>拉出,而拉伸型裂缝处无拉出损伤根系,表现为:皮裂>扭曲>扯断,塌陷型裂缝处根系损伤最严重。③根系损伤数量随着根系径级增粗呈现逐渐递减的趋势。根径<2 mm近乎全部扯断,<5 mm损伤以扯断为主,>5 mm以皮裂为主,扯断次之。根越粗扯断越少,皮裂越多。当根径>11 mm时皮裂根数急促地增多。④根据相关性由大到小,造成根系损伤的主导因素依次是:裂缝宽、错位差和根裂距。裂缝越宽,错位差越大,小叶杨根系损伤越严重。根裂距越小,根系损伤数量越多。根裂距<1 m时根系损伤最为严重。[结论] 不同类型裂缝下根系损伤程度亦不相同。采煤沉陷区植被恢复治理过程中,不同塌陷地应根据不同裂缝类型制定适宜的治理措施。
2022, 42(1):42-48. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.20211126.002 CSTR:
摘要:[目的] 研究洪泽湖大堤不同植物群落土壤稳定性、水土保持功能及抗冲能力,为洪泽湖大堤植物的选择及功能的提升提供科学依据。[方法] 通过称重法、重铬酸钾外加热氧化法、环刀法、湿筛法、索波列夫抗冲仪和静水崩解法测定洪泽湖大堤杨树、杨树与水杉混交林、水杉、朴树和狗牙根等不同植物群落的根系生物量、土壤有机质、容重、水稳定性团聚体、抗冲性和水稳性指数。[结果] 在所有的植物群落中,杨树的平均胸径、树高、冠幅和郁闭度均最高。随着土层深度(0—45 cm)的增加,5种植物群落的根系生物量逐渐降低,而且朴树根系生物量在各土层中均高于其他植物群落,其次为杨树和狗牙根(除第3土层外)。大多数情况下,杨树和朴树群落可以有效提高大堤3个土层的土壤容重、总孔隙度、有机质含量。此外,0—15 cm和15—30 cm土层中,杨树群落的<0.25 mm团聚体含量,以及朴树群落的>0.25 mm团聚体含量高于其他植物群落。不同植物群落对地表土壤的护堤防蚀效应明显不同。狗牙根和杨树群落的土壤抗冲性和水稳性指数最高,其次为杨树×水杉和朴树群落,水杉群落显著低于其他群落。相关性分析表明,植物群落的护堤防蚀效应(土壤抗冲与水稳性指数)与根系生物量、土壤有机质含量、容重、总孔隙度显著正相关。[结论] 杨树、朴树和狗牙根群落土壤稳定性较高,护堤防蚀能力突出,针对目前以杨树为主的防护林,可进行合理的林相改造、加强群落配置,从而提升洪泽湖大堤防护林功能。
2022, 42(1):49-55,62. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.01.007 CSTR:
摘要:[目的] 研究冻融对3种土地利用方式(坡耕地、草地和灌木地)土壤抗冲性的影响,旨在为黄土高原季节性冻融区植被恢复建设提供理论依据。[方法] 基于一系列野外自然冻融、野外监测和原状土冲刷试验,以确定冻融对3种土地利用方式土壤抗冲性的影响。[结果] ①相较于坡耕地,草地与灌木地的冻结程度更低,其中,灌木地冻结程度最低,抗冻性最好。②冻融作用不同程度地加剧了土壤流失,降低土体抗冲性,其中草地与灌木的抗冲系数AS(anti-scouribility)明显高于坡耕地,说明在冻融条件下植被覆盖能够有效提升土体抗冻性及土壤抗冲能力。③在草地和灌木地中,冻融前后草地和灌木地的泥沙总流失量增加了31%和16.5%,抗冲系数分别下降了23%和14%,草地在冻融过程中泥沙流失的增加量更高,抗冲系数下降幅度最大。[结论] 在季节性冻融过程中,草地冻结程度更剧烈,抗冲性更差,草地在季节性冻融过程中可能存在更高水土流失风险。
2022, 42(1):56-62. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.01.008 CSTR:
摘要:[目的] 探讨不同施肥处理对土壤主要水力性质的影响及随深度的变化,为制定科学的施肥方案提供理论依据,进而促进农业的可持续发展。[方法] 以黄土高原地区36 a的长期施肥定位试验为依据,选取4个施肥处理:不施肥对照处理、单施化肥(氮磷配施)、单施有机肥和化肥有机肥配施,通过测定土壤有机质含量、容重、孔隙度、水分参数等来评价土壤性质的变化。[结果] ①与不施肥和单施化肥相比,化肥有机肥配施和单施有机肥显著提高了表层(0—20 cm)土壤有机质含量,30—40 cm土层各处理间无显著差异。②与不施肥、单施有机肥和化肥有机肥配施相比,单施化肥显著降低了表层(0—20 cm)土壤孔隙度;③各施肥处理均对土壤持水性能有所改善,其中化肥有机肥配施效果最佳;④化肥有机肥配施显著提高了0—10,10—20,20—30 cm土层土壤饱和导水率。[结论] 化肥有机肥配施可以改善表层土壤物理性质,提高表层土壤持水性能,增强土壤结构的稳定性,而长期单施化肥会导致表层土壤板结,不利于作物生长。
2022, 42(1):63-68,76. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.01.001 CSTR:
摘要:[目的] 开展黄泛区沙地结皮硬度、厚度特征及其影响因素研究,为该区域结皮抗蚀机理研究提供科学参考。[方法] 以黄泛区风沙土为研究对象,设置一年两熟耕地(T1)、一年一熟耕地(T2)、裸地(T3)、自然恢复地(T4)4种下垫面条件,开展土壤结皮硬度、厚度以及土壤、气象和植被等影响因子的定位观测,并采用统计检验和相关性分析方法探索土壤结皮厚度和硬度与其影响因子之间的关系。[结果] 4种下垫面条件下的土壤结皮平均硬度大小依次为:T3>T4>T1>T2。T1,T2土壤结皮硬度与温度、植被高度、植被覆盖度和近地表风速具有显著相关关系(p<0.05)。土壤平均结皮厚度大小依次为:T1>T3>T2>T4;T1,T2土壤结皮厚度和近地表风速呈显著正相关关系(p<0.05);T3,T4土壤结皮厚度和累计补水量、土壤温度显著相关(p<0.05)。耕作条件下,植被高度对结皮硬度和厚度变化的贡献度最高,贡献度达37%以上;无耕作条件下,近地表风速和累计补水量分别对结皮硬度和厚度变化的贡献度最高,贡献度分别达到51%和45%以上。[结论] 人为耕作不利于黄泛平原风沙区风沙土结皮的形成和硬度的保持。植被、近地表风速、温度是影响风沙土结皮硬度和厚度的重要外部因素。风沙土结皮厚度、硬度变化趋势与表层含水量表现出同步变化的特征,其中土壤结皮硬度的响应存在一定的滞后性。有无耕作,风沙土土壤结皮硬度和厚度的主要驱动因子也不相同。
2022, 42(1):69-76. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.01.010 CSTR:
摘要:[目的] 分析灌丛化后草地生态系统植被截留和土壤蓄水特征,为系统评价灌丛化后草地生态系统的水土保持能力提供参考。[方法] 以黄土高原未灌丛化草地和灌丛化草地(包括禾草斑块、半灌木斑块、灌木斑块)为研究对象,系统研究了植被(包括冠层与枯落物)截留量与土壤饱和蓄水量的变化特征。[结果] ①灌丛化通过增加草地地上生物量使植被冠层截留量增加了0.3 mm,通过减少枯落物量使枯落物截留量减少了0.5 mm;②草地灌丛化过程中,只有灌木斑块显著增加了0—40 cm土壤饱和蓄水量。而且,灌木斑块与半灌木斑块土壤饱和蓄水能力显著不同,灌木斑块较半灌木斑块土壤饱和蓄水量增加12.8 mm,主要发生在0—20 cm土层。[结论] 灌丛化没有降低草地生态系统土壤饱和蓄水能力,但若灌木继续扩张,可能会削弱草地生态系统植被截留能力。
2022, 42(1):77-82. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.01.011 CSTR:
摘要:[目的] 分析浑善达克沙地土壤水分深层渗漏的时空分布特征及饱和条件下的土壤水分入渗,为沙地水分循环、水量平衡、水资源评估提供理论依据。[方法] 运用土壤深层渗漏水量记录仪对浑善达克流动沙地、小叶锦鸡儿(植被覆盖度20%~30%)半固定沙地和小叶锦鸡儿(植被覆盖度40%~50%)固定沙地200 cm以下深层渗漏情况进行连续监测。[结果] 以小降雨事件为主的半干旱区浑善达克沙地流动、半固定、固定不同类型沙地的土壤水分深层渗漏特征与降雨特征均有一致性,但渗漏量存在时空分布差异。流动沙地渗漏量最大,饱和条件下的入渗率最快,持续时间最长,半固定沙地为次,固定沙地为后。流动沙地深层渗漏与月降雨量呈显著相关(p<0.05),而固定沙地深层渗漏与降雨量在时间上没有一致性,无明显集中渗漏补给期。[结论] 半固定、固定沙地的植被影响了深层渗漏,植被覆盖度越高影响力度越大,流动沙地更能有效储存水分,并对地下水有补给作用。
2022, 42(1):83-92. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.01.012 CSTR:
摘要:[目的] 探索水蚀过程坡耕地表层土壤重金属元素迁移特征,为中国喀斯特水土侵蚀地区的土壤质量保护和防控重金属元素迁移扩散研究提供指导。 [方法] 用人工模拟降雨试验,研究不同雨强(50,70,90,120 mm/h),不同坡度(10°,15°,20°和25°)下坡耕地表层土壤重金属元素(Cu,Ni,Cd和Cr)随径流及侵蚀过程中的迁移特征。[结果] ①产流产沙量随降雨强度、坡度的增加而增加并逐渐趋于稳定,不同降雨强度和坡度下产沙量临界坡度为20°。②表层土壤重金属在侵蚀过程中主要以颗粒态形式存在,且迁移量与降雨强度成正比。在雨强120 mm/h和坡度20°下,颗粒态重金属最先达到流失量峰值;溶解态重金属随降雨强度呈波动变化,除溶解态Ni在50 mm/h下达到最大变化范围0.004 4 mg/L,Cu,Cd和Cr均在70 mm/h达到流失最大变化范围,其中Cr变化范围最大(为0.009 8 mg/L)。溶解态重金属流失量随坡度变化无明显规律。③颗粒态重金属流失量与产沙量拟合结果显示Cr(R2=0.99)的拟合度好,因此产沙量可以较好地预测颗粒态Cr的流失量。[结论] 20°是产沙量的临界坡度,重金属迁移主要以颗粒态形式迁移且产沙量与重金属元素(Cu,Ni,Cd和Cr)拟合效果好,说明重金属元素(Cu,Ni,Cd和Cr)与产沙量之间存在较强的相关性。
2022, 42(1):93-98. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.01.013 CSTR:
摘要:[目的] 明确培养条件(碳源、氮源和pH值)对木腐真菌生长的影响,为延长沙柳(Salix psammophila)沙障使用周期提供理论依据。[方法] 以沙柳沙障沙埋段5种木腐真菌:桔绿木霉(Trichoderma citrinoviride)、Xs木霉(Xylogone sphaerospora)、哈茨木霉(Trichoderma harzianum)、拟康氏木霉(Trichoderma koningiopsis)、黑曲霉(Aspergillus niger)为研究对象,在固体和液体下进行培养,分别探究不同培养条件下菌丝生长速度和生物量,确定菌株生长的最适条件。[结果] ① 在固体培养条件下,桔绿木霉、Xs木霉、哈茨木霉和黑曲霉以葡萄糖为碳源时生长最快,其生长速度分别为12.97,8.56,13.25,5.22 mm/d;桔绿木霉最佳氮源为硫酸铵13.06 mm/d,Xs木霉、哈茨木霉和拟康氏木霉最佳氮源为蛋白胨,其生长速度分别为9.44,13.17,8.78 mm/d;5种木腐真菌最适pH值在5~7之间。② 在液体培养条件下,葡萄糖是桔绿木霉、Xs木霉、哈茨木霉、拟康氏木霉和黑曲霉的最佳碳源,每100 ml的培养液中生物量分别达到446.67,454.67,728.67,687.67,713.00 mg;桔绿木霉、Xs木霉、哈茨木霉和拟康氏木霉最适氮源为蛋白胨,黑曲霉以氯化铵为氮源时生物量最大为610.00 mg;5种木腐真菌在pH值5~7的范围内生物量较大。[结论] 固体与液体条件下桔绿木霉、Xs木霉和哈茨木霉最适碳源为葡萄糖,最适氮源为蛋白胨,pH值为5~6;拟康氏木霉液体培养条件下最适碳源为葡萄糖,最适氮源为蛋白胨,pH值为5~6;黑曲霉在液体培养条件下最适碳源为葡萄糖、最适氮源为氯化铵、pH值为5~6。
2022, 42(1):99-105. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.01.014 CSTR:
摘要:[目的] 探索适宜北疆枸杞栽培的适宜灌溉制度,为该地区今后枸杞灌溉提供科学的依据。[方法] 测定了枸杞株高、茎粗、冠幅、耗水量和产量,分析了不同灌水定额和不同灌水频率对枸杞生长和产量的影响。[结果] ①枸杞株高随着灌水量的增加而增加;②枸杞茎粗年净增长量随着灌水量的增加而增加,当灌水量增大到一定程度时茎粗增幅变小;③枸杞各生育阶段耗水强度表现为:结果期>开花期>春梢生长期>秋梢生长期>萌芽至展叶期;枸杞耗水量与产量、耗水量与水分利用效率WUE的关系均呈二次抛物线关系;④当耗水量从583 mm增加到676 mm时,枸杞产量从12 703.5 kg/hm2提高到14 200.5 kg/hm2。与此同时,枸杞水分利用效率从1.45 kg/mm减少到1.46 kg/mm,并没有发生明显的降低。[结论] 从节水和高产的角度考虑,推荐北疆地区枸杞适宜灌溉制度为:枸杞全生育期灌溉定额为5 700 m3/hm2,每次灌水定额为570 m3/hm2,灌水次数为10次,萌芽期—展叶期灌水1次,春梢生长期灌水2次,现蕾—开花期灌水1次,结果期灌水4次,秋梢生长期灌水2次。
2022, 42(1):106-113. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.01.015 CSTR:
摘要:[目的] 探究若尔盖高原湿地植物群落(乌拉苔草、木里苔草、花葶驴蹄草、藏嵩草)结构特征、土壤微生物群落多样性的长期变化特征及其二者之间的演化关系,为该地区的植被恢复和生态环境保护提供借鉴。[方法] 结合室内样品分析,连续4 a(2016—2019年)观测了不同植物群落地上和地下各个指标的动态特征。[结果] ①对于α多样性,2016—2019年若尔盖高原湿地植被Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数、Pielou均匀度指数呈一致的变化规律,均表现为:乌拉苔草>木里苔草>藏嵩草>花葶驴蹄草,随着年份的增加而逐渐增加趋势;而Simpson优势度指数呈相反的变化趋势。对于β多样性,2016—2019年若尔盖高原湿地植被Cody指数呈一致的变化规律,均表现为:乌拉苔草>木里苔草>藏嵩草>花葶驴蹄草,随着年份的增加而逐渐增加趋势;而Sorenson指数呈相反的变化趋势。②2016—2019年土壤有机碳、全氮、全磷和全钾含量呈一致的变化规律,均表现为:乌拉苔草>木里苔草>藏嵩草>花葶驴蹄草,随着年份的增加而逐渐增加趋势;若尔盖高原湿地不同植物群落土壤细菌数量占绝对优势,占微生物总数的70%左右,其次是放线菌,真菌最少;其中细菌数目、真菌数目和放线菌数目均表现为:乌拉苔草>木里苔草>藏嵩草>花葶驴蹄草,随着年份的增加而逐渐增加趋势。③土壤微生物量碳、氮、磷均表现为:乌拉苔草>木里苔草>藏嵩草>花葶驴蹄草,随着年份的增加而逐渐增加趋势;而微生物量磷不同年份之间差异不显著(p>0.05)。④土壤微生物群落均匀度指数(E)、物种丰富度指数(H)、和碳源利用丰富度指数(S)基本表现为:乌拉苔草>木里苔草>藏嵩草>花葶驴蹄草,随着年份的增加而逐渐增加趋势;而优势度指数(Ds)呈相反的变化趋势,不同年份之间差异不显著(p>0.05)。⑤土壤微生物群落多样性与植被多样性具有显著的相关性(p<0.05)。[结论] 若尔盖高原湿地地上植被与地下微生物群落多样性之间呈强耦合关系,并且这种关系并不随时间而改变,二者具有对环境变化响应的统一性。
2022, 42(1):114-121. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.01.016 CSTR:
摘要:[目的] 针对内蒙古清水河县公益林区主要人工林地林下枯落物层水文效应展开研究,以期为今后黄土丘陵区水源涵养林建设以及防治水土流失等工作提供参考依据。[方法] 以内蒙古清水河县公益林区内5种主要人工林地林下枯落物层为研究对象,采用野外实地调查取样和室内浸泡方法,利用SPSS 22.0软件对数据进行相关性检验以及线性回归分析。[结果] ①5种林型的枯落物层总蓄积量变动范围在8.49~25.52 t/hm2之间,总体趋势与厚度表现基本一致。具体表现为:针阔混交林>油松林>落叶松林>山杏林>乔灌混交林;②5种林型总最大持水量变动范围为10.10~38.82 t/hm2,具体表现为:针阔混交林>山杏林>油松林>落叶松林>乔灌混交林;③5种林型总有效拦蓄量变动范围为8.58~36.97 t/hm2,总体趋势与最大拦蓄量一致,具体表现为:针阔混交林>山杏林>油松林>落叶松林>乔灌混交林;④5种林型枯落物层的动态持水过程大致可分为3个阶段,分别为快速吸水阶段(0.5—2 h),吸水减缓阶段(2—6 h),稳定(饱和)吸水阶段(6—24 h)。[结论] 阔叶树种的枯落物层持水能力要强于针叶林种,5种林型中枯落物层水源涵养能力最佳的为针阔混交林。
2022, 42(1):122-129. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.01.017 CSTR:
摘要:[目的] 探索群落尺度植被水土保持功能评价模型,为大别山区植被水土保持与生态建设提供参考依据。[方法] 基于已有研究通过文献计量法、专家经验法筛选建立植被水土保持功能初选指标(包括植被类型、植被结构、地形等30项)。通过野外调查获取指标实测值,利用随机森林法、决策树法分析、衡量各指标,以指标实测值与土壤侵蚀量建立多元逐步回归关系,构建群落尺度植被水土保持功能评价模型。[结果] 基于随机森林的全局回归建模(R2为0.71)较决策树的局部回归建模(R2为0.69)效果更优。基于随机森林全局回归方式,构建了包括坡度、林龄、灌木盖度、草盖度、枯落物厚度5项指标的评价模型。植被水土保持功能为:防护林(0.705)>用材林(0.529)>经济林(0.513)>灌草(0.457)。[结论] 在群落尺度植被水土保持功能评价中,随机森林法所构建的模型其应用性、可操作性较强且易于掌握。
2022, 42(1):130-136. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.20211014.002 CSTR:
摘要:[目的] 针对四川省攀枝花市坡地芒果园水土流失严重的现状,筛选适宜坡地果园的水土流失治理措施。[方法] 通过工程措施(D1和D2处理)和生物措施对坡地果园水土流失治理成效的野外试验比较研究,评价不同治理措施对芒果园地表径流、产沙量、径流液中养分含量和果园地表土壤养分的影响。[结果] 两年试验期芒果园林下行间种植紫花苜蓿处理(生物措施)的总径流量为22 515 ml,比对照减少45%,工程措施D2处理比对照减少16%。另外,17次径流量记录中有8次取样生物措施处理收集的径流量显著低于对照。生物措施处理两年总产沙量为1.65 kg,比对照减少28.3%。各治理措施对径流液养分含量和0—20 cm土层土壤养分含量无显著影响。[结论] 在干旱河谷地区,在坡地芒果园行间种植苜蓿的生物措施比工程措施能更有效地减少地表径流和产沙量,达到更好的水土流失治理效果。
2022, 42(1):137-143. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.01.019 CSTR:
摘要:[目的] 基于生态文明视角对伊犁河谷绿洲生态安全问题进行研究,揭示影响土地生态安全的主要因素,为实现区域土地可持续利用提供合理化建议,促进生态文明建设。[方法] 采用PSR—熵权TOPSIS模型对2000—2018年伊犁河谷绿洲土地生态安全进行评价,结合评价结果,建立障碍因子诊断模型,进行障碍度诊断分析。[结果] ①总体来看伊犁河谷绿洲土地生态安全呈现缓慢提升态势,提升幅度较小,土地生态安全等级为Ⅲ级,土地生态安全为一般状态,期间存在波动变化,部分年份出现了小幅度下降; ②准则层土地生态安全状况变化显著,压力层面土地生态安全状况整体呈现下降趋势,状态与响应层面土地生态安全状况整体呈现上升趋势; ③土地生态压力层面障碍度呈现升高趋势,对土地生态安全水平提升的阻力逐渐增大,主要障碍因子有人均林草地面积、人口密度、人均耕地面积、农业化肥施用量。[结论] 伊犁河谷绿洲土地生态安全整体呈现向好趋势发展,但主要障碍因子影响显著,阻碍了提升速度,需要采取相应对策加以解决,促进伊犁河谷绿洲土地实现可持续利用。
2022, 42(1):144-149. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.01.020 CSTR:
摘要:[目的] 定量分析评价辽宁省各城市土地承载力状况并对其障碍因子进行诊断,为辽宁省土地利用合理开发提供建议,也为区域土地承载力评价研究提供新思路。[方法] 以辽宁省14个地级市作为研究区域,基于2018年Landsat 8 OLI遥感影像,进行土地利用分类获得土地各类型用地面积并结合社会经济数据,构建了土地承载力评价指标体系,并利用AHP-熵权TOPSIS模型,对土地资源承载力进行评价。运用障碍度模型对土地承载力障碍因子进行诊断。[结果] 辽宁省城市分别呈现不同的承载力状态。盘锦市、大连市以及沈阳市土地承载力相对较高,但社会子系统是制约其土地承载力的主要障碍因素。鞍山市和营口市承载力表现为相对低的状态,其经济子系统的是制约土地承载力提高的主要因素。[结论] 辽宁省各城市土地承载力距离其理想状态还有着一定距离,应促进社会、经济、资源3个子系统协调发展进而提高土地承载力。
2022, 42(1):150-157,165. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.20211126.005 CSTR:
摘要:[目的] 揭示黑龙江省市域尺度农业水土资源匹配协调水平及区域差异性,为区域农业水土资源优化配置及农业生产格局提升提供科学指导。[方法] 基于2009—2019年黑龙江省13个地市农业水土资源数据,采用基尼系数及农业水土资源匹配系数法,分析农业水土资源空间分布特征及其匹配时空演变格局。依据农业水土资源匹配系数多年平均值划分水源涵养调蓄、水土优化调控与引水节水灌溉3个调控区。[结果] ①2009—2019年间,黑龙江农业水土资源匹配基尼系数由0.488 6降低到0.375 1,整体呈小幅波动下降的向好趋势;②农业水土资源匹配系数呈降低—增加—再降低—再增加的态势,波动范围为0.22~0.69。③各市域农业水土资源分布不均衡,呈现出西北及中部地区“水多地少”,东部及西部地区“地多水少”的特征。④全省农业水土资源匹配协调水平整体上有一定提高,且区域分异显著;东部与西部地区匹配协调水平较低,中部相对合理,西北部较高。[结论] 受气候变化和人工调控影响,全省农业水土资源匹配协调水平尚处于较不均衡状态,但通过划分不同类型调控区以及制定差异化调控措施,仍具有一定的调整空间。
2022, 42(1):158-165. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.01.022 CSTR:
摘要:[目的] 分析三江源区高山草甸土壤的年代及发生发育过程,为维系该区土壤安全和生态安全提供指导。[方法] 采用粗颗粒石英与钾长石光释光(OSL)测年法, 对三江源区4个高山草甸土剖面夏琼(XQ)、歇武(XW)、桐勒栋(TLD)、斗地村(DDC)土壤的形成发育时间进行研究,结合土壤粒度、元素地球化学特征分析该区土壤形成过程。[结果] 三江源区高山草甸土在末次冰消期至早全新世(13—8 ka)和晚全新世(3—0 ka)均有发育;4个土壤剖面分别在坡积母质和风积母质上发育而成,但其不同土壤发生层的元素地球化学特征与该区典型风成黄土一致。[结论] 高山草甸土的发育集中在全新世期间,土壤的母质以坡积物和风积物的混合母质为主,风尘输入对于三江源地区的土壤形成意义重大,也是该区坡积物的原始物源,全新世气候相对干旱期的风尘释放对草甸土的形成意义重大。
2022, 42(1):166-172. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.01.023 CSTR:
摘要:[目的] 科学评价黄河流域突发水污染安全等级,为提高黄河流域突发水污染事件应急响应能力提供参考。[方法] 基于科学性、整体性、数据可获得性等原则,通过PSR模型遴选16个与黄河兰州段相关指标构建评价指标体系,并以黄河兰州段2014—2019年数据为基础,采用GRA-PCA组合确定指标权重,运用物元可拓模型得到其突发水污染安全评价等级。[结果] 黄河兰州段突发水污染安全等级2014年为Ⅱ级(重大危险);2016年为Ⅰ级(特别重大危险);2015,2017—2019年为Ⅲ级(较大危险)。整体有从Ⅱ级(重大危险)向Ⅲ级(较大危险)降低的趋势。这与近年来甘肃省对黄河治理取得的效果基本一致。[结论] GRA-PCA物元可拓评价模型方法合理,具有可操作性,能够对黄河兰州段突发水污染安全等级进行准确评价,同时也为其他流域的突发水污染安全等级评价提供借鉴。
2022, 42(1):173-183,190. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.01.024 CSTR:
摘要:[目的] 明确富矿岩溶区饮用水源地水质情况和重金属元素健康危害程度,完善水源地环境管控措施,为当地饮用水健康风险管理提供理论依据,为水体重金属防治提供参考。 [方法] 以贵州省铜仁市碧江区饮用水源地为例,监测了2018年1月至2020年6月的水质常规指标和重金属Fe,Mn,Cu,Zn,As,Pb的含量,结合单一熵权法和聚类权法,引入相对隶属度和级别特征值对水体进行水质模糊评价,并采用美国环境保护署(Environmental Protection Agency)推荐的健康风险评价模型对丰枯两季水体中重金属的含量特征及其健康风险进行评估。[结果] 水源地水质总体达到模糊综合优化模型评价结果的Ⅲ类,总氮和总大肠菌群为主要超标因子,地表水水源地中Fe,Pb最大值超过Ⅲ类水标准。Fe,Zn和Pb主要来源于采矿业和工业,Mn和As主要来源于农业,Cu主要来源于农业和交通污染。[结论] 基于组合权和模糊综合优化模型的水质评价结果较单一权重的常规模型更加可信合理,致癌重金属As是产生健康风险的主要元素,儿童较成人更易受到重金属危害,需加强对重金属健康风险的管控与治理。
2022, 42(1):184-190. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.01.025 CSTR:
摘要:[目的] 对安徽省黄山市降雨型滑坡的降雨强度—历时阈值进行研究,拟为黄山市各区县精细化滑坡预警提供技术支持。[方法] 以黄山市2004—2019年历史滑坡点及其对应的降雨数据为研究样本,基于经验性阈值Caine模型,通过比较滑坡前有效降雨量的方式确定诱发滑坡降雨历时,建立各区县降雨强度—历时(I-D)阈值曲线。考虑到I-D曲线在灾害预警中的实用性,以歙县滑坡点为例,将该县诱发滑坡的降雨事件按照气象预报的雨强标准分为小中雨组、大雨组和暴雨及以上组。根据雨强的分组情况建立歙县复合型降雨I-D阈值。[结果] 黄山市降雨型滑坡多由中长历时降雨诱发,复合型I-D阈值更能体现各雨况对滑坡的诱发作用,此阈值可直接使用气象预报的降雨对滑坡进行预警。[结论] I-D阈值具有强烈的区域适用性,依据气象预报对降雨强度分组的滑坡复合型降雨阈值曲线,可使用气象预报的降雨数据进行区域滑坡预警。
2022, 42(1):191-197. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.20211014.001 CSTR:
摘要:[目的] 对比不同治理模式治理模式下植物群落结构及其多样性差异,为水土流失治理与植被恢复提供科学依据。[方法] 以江西省兴国县塘背小流域为研究区域,选取果园开发(模式A)、生态恢复(模式B)为水土流失主要治理模式,以次生林、未人为治理样地(对照,CK)作为对照样地,采用群落学样方调查法,调查分析各林地植物群落的物种组成、群落结构及植物多样性。[结果] ①模式A、模式B、次生林、CK的乔灌层优势种分别为脐橙、马尾松、青冈和马尾松。草本层优势种在模式A中为马唐、其余3组均为芒萁。相较CK,模式A群落结构发生改变,模式B的群落结构并没有改变,仍以马尾松、芒萁等阳性先锋植物为主;②次生林的物种丰富度、辛普森多样性指数、香农—威纳指数和均匀度指数均最高,相较于CK,模式A、模式B对于物种丰富度及植物多样性均有提升,两者多样性水平相近;③各样地植物群落组成整体表现为极不相似,共有植物种仅有一种。相较于模式A,模式B、次生林和CK之间的群落组成较为相似。[结论] 进行水土流失治理有利于植被的恢复。果园开发模式在满足水土流失治理和植被恢复的同时,具备一定的经济效益,是值得推广的水土流失治理模式。
2022, 42(1):198-207. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.01.027 CSTR:
摘要:[目的] 探究集约化蔗区小流域地表微地形特征参数与水文连通性指数随DEM不同分辨率的变化以及水文连通性指数的最佳DEM分辨率,为后续水文连通性相关研究、农业面源污染及土壤侵蚀等研究提供理论依据与参考。[方法] 基于ArcGIS与无人机高分辨率影像,利用分区统计等方法,以中国南方集约化蔗区小流域为例,研究了DEM不同分辨率(分别为0.05,0.1,0.2,0.5,1,2,5 m)对地表微地形特征参数(坡度、坡长、表面粗糙度和地表粗糙度)以及水文连通性指数IC(index of hydrological connectivity)的影响。[结果] ①随着像元尺寸(5~0.05 m)的减小,平均坡度(S)、平均表面粗糙度(SR)分别增加了29.13%与1.62%,平均地表粗糙度SDE与平均坡长因子L分别减少了98.72%与72.09%。新植甘蔗、宿根甘蔗、甘蔗西瓜间作、桉树的平均坡度(S)呈增加趋势,坡长因子(L)呈减小趋势、表面粗糙度(SR)先减小(5~1 m)后增大(1~0.05 m),地表粗糙度SDE均呈减小趋势,道路的坡度(S)与表面粗糙度(SR)均先减小(5~1 m)后增大(1~0.05 m),河道的坡长因子先增加(5~2 m)后减小(2~0.05 m)。②水文连通性指数IC均值表现为先增加(5~0.2 m)后减小(0.2~0.05 m),不同土地利用类型的IC均值差异在0.5 m时达到最大(34.72%),0.1 m分辨率下IC均值排序为:河道>新植甘蔗>甘蔗西瓜间作>宿根甘蔗>道路>桉树。③桉树、道路、河道最佳DEM分辨率为0.5 m,新植甘蔗、宿根甘蔗、甘蔗西瓜间作最佳DEM分辨率为0.1 m,集约化蔗区小流域最佳DEM分辨率为0.1 m。[结论] DEM分辨率显著影响IC值大小与地表微地形特征参数,且不同土地利用类型所受影响不同。0.1 m是集约化蔗区小流域水文连通性及地表微地形表征的最佳DEM分辨率。
2022, 42(1):208-216. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.01.028 CSTR:
摘要:[目的] 构建具有城市特色的生态安全格局,以期为山东省济南市实现生态环境的保护与修复,以及区域协调发展提供思路,并为构建“山水林田湖草泉”一体的城市特色生态安全格局提供参考。[方法] 以济南市为研究对象,基于InVEST对生境质量进行评价,进而从“蓝—绿—泉”3个角度识别生态源地,并基于自然地理、人为干扰活动两个方面构建阻力面,最后使用最小累积阻力模型(MCR)识别生态廊道构建生态安全格局。[结果] 济南市生态源地面积为1 249.32 km2,占总面积的12.20%;生态阻力面呈现“中间高,南北低,多团块”的特点;研究区共有生态廊道119条,总长1 395.37 km,形成南连泰山北通黄河的“山河通廊”;济南市高、中、低生态安全缓冲区占总面积的40.41%,构建了“一带、三区、两翼、九点、多廊”的生态安全格局。[结论] 济南市生态源地主要分散于南部山区,纵横交错的河流起到了沟通物质能量信息的天然廊道作用。
2022, 42(1):217-224. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.20211126.003 CSTR:
摘要:[目的] 通过识别浙江省宁波市重要生态源地及潜在生态廊道,构建生态安全网络,为合理引导城市发展及建立生态保护重点区提供参考。[方法] 以生态系统服务价值聚类和异常值分析法提取宁波市生态源斑块,以最小累积阻力模型(MCR)计算多源生态阻力面,结合重力模型识别潜在生态廊道重要性,建立宁波市生态片区,形成生态安全网络。[结果] ①2020年宁波市生态系统服务价值为0~14 929.95元/m2,高值聚类区占宁波市总面积的23.28%。②宁波市生态阻力值为1~3.775,阻力值较高地区分布于宁波市中心城区及慈溪市,较低值分布于奉化区、宁海县与象山县。③通过重力模型共识别36条普通廊道、5条一般重要廊道和4条重要廊道,产生40个潜在生态节点,构建宁波市7大生态片区,形成“L”型生态安全网络格局。[结论] 生态安全是引导城市合理发展的重要保障,应通过保护地区生态用地完整性,开发和维护潜在生态廊道来促进人与自然和谐共生。
2022, 42(1):225-232. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.01.030 CSTR:
摘要:[目的] 研究长江流域陆地植被生态系统初级净生产力(NPP)的时空演变特征,为政府部门建立和调整生态功能恢复项目提供参考。[方法] 以长江流域为研究区,基于2000—2019年的降水和气温数据,采用周广胜—张新时模型(ZGS)和Thornthwaite Memorial (TM)模型估算NPP,并进一步利用皮尔逊相关分析、一元线性回归分析、Mann-Kendall显著性检验等,对比分析长江流域陆地植被生态系统NPP时空演变特征。[结果] ①基于上述两个模型模拟得到的长江流域NPP时空演变趋势基本一致,相关系数R为0.982,呈现显著正相关关系;②2000—2019年长江流域陆地植被生态系统实际NPP与潜在NPP均呈上升趋势,上升速率分别为6.85,2.74 g/(m2·a)。③长江流域实际NPP和潜在NPP在空间上呈东南高西北低的分布格局,低值区域主要分布在草地生态系统;高值区域大部分分布在森林生态系统和农田生态系统。④2000—2019年长江流域实际NPP与潜在NPP呈上升趋势的面积分别占研究区总面积的80.65%和84.81%,主要分布在云南、青海、西藏、四川北部及浙江、上海大部分区域;呈下降趋势的面积分别占研究区总面积的19.35%和15.19%,主要分布在河南、湖北等地区。[结论] 2000—2019年来长江流域各植被生态系统植被NPP均呈上升趋势。长江流域自然资源管理和环境保护政策在促进生态系统保护与发展方面成效显著。
2022, 42(1):233-239,334. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.01.031 CSTR:
摘要:[目的] 探究砒砂岩区生态环境质量状况,为当地生态环境治理工作提供科学依据。[方法] 基于GIS和RS技术,利用遥感生态指数RSEI模型,分析砒砂岩区2001—2020年生态环境质量时空演变。[结果] ①基于砒砂岩区4期影像数据提取的遥感生态指数RSEI呈现先下降后上升的趋势,表明生态环境质量在缓慢改善; ②绿度生态指标与湿度生态指标对砒砂岩区生态环境质量起正向作用,干度生态指标与热度生态指标会起到负面作用,并且绿度生态指标对生态环境质量改善的贡献率更高; ③在2001—2020年间,生态环境质量改善区域占到研究区总面积的36.79%;生态环境质量恶化区域占15.68%,多为轻度退化。[结论] 砒砂岩区2001—2020年间生态环境质量总体呈现出上升趋势,且生态环境质量对人为活动高度敏感,因此在改善生态环境的同时还需融入生态保护理念,做到人与自然和谐共生。
2022, 42(1):240-249. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.01.032 CSTR:
摘要:[目的] 调查研究干旱年澜沧江小湾库区消落带植被自然恢复现状,为消落带植被恢复和维护等相关研究提供本底资料和参考。[方法] 以2019年消落带典型区域固定样地调查为依托,综合运用无人机遥感、GNSS定位和GIS空间分析,于2020年7月进行干旱年复位调查,绘制研究区消落带植被分布图,定量刻画干旱年研究区消落带植被自然恢复的物种组成、面积、覆盖率、沿地形梯度分布特征,并与2019年非干旱年进行对比分析。[结果] 研究区消落带统计植物共14种,为一年生或多年生草本植物,其中狗牙根、习见蓼、柳叶菜、藿香蓟为优势物种,分别占植被总面积的85.62%,4.22%,3.72%,3.12%。狗牙根在消落带高,中,低段比例分别为50.21%,9.94%,39.85%;柳叶菜有95.53%分布于高段;藿香蓟有54.48%分布于中段;87.22%的习见蓼分布于中段和低段。绝大多数植物偏好生长于25°以下缓坡消落带,而柳叶菜在坡度60°以下均覆盖良好。消落带植被受到地形因子的影响中:最近邻水体距离>高程>坡度>坡向。旱情导致植被年度退化59.75%,集中体现在消落带中下部,习见蓼大量枯萎退化。[结论] 消落带上半部相对于下半部植被恢复更稳定,优势物种的稳定性明显优于非优势物种,其中狗牙根和习见蓼耐淹性较好,而狗牙根相对于习见蓼表现出了更强的耐旱性和恢复稳定性;干旱胁迫和淹水胁迫对消落带植被的空间分布有显著影响,并且,在干旱年,前者的影响略大于后者。
2022, 42(1):250-258,266. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.01.033 CSTR:
摘要:[目的] 探究土地利用碳排放及其与经济增长的脱钩关系并进行实证分析,为广东省在“十四五”期间绿色低碳循环经济发展提供参考依据。[方法] 运用碳排放系数法,测算广东省2003—2018年土地利用碳排放量。借助经济合作与发展组织(OECD)脱钩模型,评估了土地利用碳排放与经济增长的脱钩情况。采用灰色关联模型,分析了影响脱钩情况的主要因素。[结果] ①广东省土地利用碳排放量由2003年的2.39×108 t增加到2018年的6.72×108 t,碳排放总量增加4.33×108 t,年平均增长率达7.2%; ②土地利用碳排放与经济增长的脱钩指数总体变化为2003—2008年由0.948 3下降至0.296 9,2009—2015年由0.941 8先增至1.123 6再降至0.257 2,2016—2018年由0.471 9下降至0.416 8。脱钩关系大体经历了“相对脱钩Ⅳ—相对脱钩Ⅱ—绝对挂钩—相对脱钩Ⅰ—相对脱钩Ⅳ—相对脱钩Ⅱ”发展过程,尚未形成稳定的脱钩状态; ③从碳排放视角来看,产业结构和煤炭消费比例与脱钩关系的关联度为0.748,0.741,是主要影响因素。从经济发展视角来看,社会固定资产投资和科研经费支出与脱钩关系的关联度为0.782,0.772,是主要驱动因素。[结论] 土地利用碳排放与经济增长脱钩发展的本质是以碳减排为核心的区域经济与资源环境协调发展的关系,广东省土地利用碳排放量与经济发展均呈递增趋势,当前阶段虽然土地利用碳排放量的增长率为正值且低于经济发展增长率,但土地利用碳排放量的增速放缓,有利于二者向绝对脱钩状态发展。
2022, 42(1):259-266. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.01.034 CSTR:
摘要:[目的] 对典型旅游城市湖南省张家界市社会—生态系统弹性特征及主要障碍因子进行分析,为张家界市可持续发展提供理论依据。[方法] 基于社会、经济、生态3个子系统和脆弱性、应对能力两个方面构建张家界市社会—生态系统弹性评价体系,运用集对分析法和障碍度模型对2010—2019年的弹性变化特征及主要障碍因子进行分析。[结果] ①张家界市社会—生态系统脆弱性指数从0.457 0上升到0.553 5,应对能力指数从0.229 5上升到0.769 4,弹性指数从0.378 8上升到0.627 6。②影响总系统弹性的主要障碍因子有第三产业就业比重等8项,子系统平均障碍度从高到低依次为:社会子系统、经济子系统、生态子系统。[结论] ①张家界社会—生态系统弹性指数虽然不断上升,但始终处于中等弹性阶段,有待进一步提高。②单项因子和子系统的障碍度在不断变化,要监测好其变化趋势并及时调整应对措施。
2022, 42(1):267-272,282. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.01.035 CSTR:
摘要:[目的] 探讨洞庭湖的生态服务功能物质量空间分布情况,提升研究区乃至长江流域生态系统服务功能,为土壤保持、土地利用和生态保护提供参考。[方法] 基于InVEST模型,以洞庭湖生态经济区为研究区域,评估2005,2018年水源涵养、土壤保持、碳储存和生境质量4项生态系统服务物质量及4项生态系统服务功能间的权衡关系。[结果] ①土地利用转化以林地和耕地、水域和耕地间相互转化以及林地、耕地转化为建设用地为主。②水源涵养和土壤保持功能显著提升,碳储存和生境质量功能略微下降。③水源涵养、碳储存、生境质量功能物质量低值区分布在研究区中部湖区附近,而高值区分布在东部地区;土壤保持功能物质量的高值区主要分布在东部、西南部和西北部地区。[结论] 受经济发展客观需要和退田还湖、退耕还林等相关生态保护政策影响,研究期内洞庭湖区土地利用情况、生态系统服务功能物质量均发生较大变化,且研究区内水源涵养和生境质量之间为权衡关系,水源涵养和土壤保持之间为兼容关系,其他各项生态系统服务间均为协同关系。InVEST模型对生态系统服务功能的评估更全面。
2022, 42(1):273-282. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.01.036 CSTR:
摘要:[目的] 从土地利用数量转型和社会、经济综合评价两个角度分析内蒙古自治区包头市土地利用转型与生态安全之间的影响关系,为打造北疆生态屏障区提供依据。[方法] 采用ArcGIS的信息图谱法分析包头市2001—2020年土地利用转移情况,采用综合评价法分别测算土地生态安全、土地利用显性转型指数与隐性转型指数,利用耦合协调分析模型探讨两者之间的协调发展关系,利用计量统计法分析两者之间的因果关系。[结果] ①研究时期内建设用地扩张主要以消耗耕地为主,总共新增建设用地面积489.91 km2,新减耕地面积503.84 km2,新增草地面积84.43 km2; ②研究时期内包头市土地生态安全状况整体好转,并与土地利用转型处于磨合阶段和高水平耦合阶段,且显性转型与生态安全之间的耦合度大于隐性转型与生态安全之间的耦合度; ③土地利用显性转型负向影响土地生态安全,土地利用隐性转型则正向影响土地生态安全。[结论] 包头市不仅要重视土地利用转型的数量,更要重视已经转型土地的高效利用,提高土地利用效率,保证存量土地优化,流量土地增效。
2022, 42(1):283-289. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.20211014.003 CSTR:
摘要:[目的] 以引黄济青工程为研究对象,探究其通水1990—2020年间沿线生态因子的时空变化规律,为该区生态环境的保护和治理提供依据。[方法] 采用遥感技术对土地利用/覆盖、植被指数及覆盖度、地表温度、土壤干湿度等因子1990—2020年的时空演变特征展开研究,深入探究工程运行后沿岸生态环境的变化。[结果] 区域内水域、绿地、建筑用地面积逐年增加,未利用土地大幅减少;1990—2020年间地表温度呈波动变化,温度植被干旱指数由0.758降至0.433,土壤湿润程度提高显著,直接促进植被的高覆盖生长,植被指数均值上升近0.2;此外,各生态因子间互不独立,都存在一定程度相关性。[结论] 引黄济青工程沿线的生态环境质量改善效果显著,且运行期间城乡建设得到迅速发展。
2022, 42(1):290-296. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.01.038 CSTR:
摘要:[目的] 探讨辽宁省水源涵养量时空变化特征及其影响因素,为水资源合理开发利用及水源涵养功能恢复提供可视化评估依据。[方法] 基于InVEST模型产水量模块,评估辽宁省2001—2020年水源涵养量时空动态变化状况,采用相关分析和地理探测器探索水源涵养的主要影响因素。[结果] 2001—2020年辽宁省年均水源涵养量总体呈波动上升趋势,多年平均值为95.28 mm,增长速率为13.35 mm/(10 a);水源涵养量呈由东向西递减的空间分布特征,丹东市、抚顺市和本溪市水源涵养量较高,盘锦市、锦州市、阜新市和葫芦岛市水源涵养量较低。[结论] 水源涵养量与降水量、地表水资源量、山区入渗量和林地比例呈显著正相关,与蒸散量、气温、地块破碎度、建设用地比例呈显著负相关。气候因子及土地利用因子是影响辽宁省水源涵养量空间分异的主导因素,单因子解释力0.6以上,多因子交互作用强于单因子作用,其中降水、蒸散与各因子的交互作用解释力达0.92。
2022, 42(1):297-302. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.01.039 CSTR:
摘要:[目的] 分析河漫滩沉积记录的历史时期洪水信息,揭示极端洪水事件和洪水发生规律,为防洪减灾提供指导。[方法] 根据湘江河漫滩沉积剖面91个样品的粒度分析,结合AMS 14C精确测年,分析湘江衡阳段河漫滩剖面粒度特征与洪水事件。[结果] ① 河漫滩沉积物粒度组成以粗粉砂、粗砂、极细砂为主。粒度参数显示,剖面洪水沉积动力较强,分选系数极好,宽型峰态居多。②吉祥剖面5个阶段洪水规模大小顺序依次为:B阶段>D阶段>A阶段>C阶段>E阶段。此外,剖面B阶段34~40,44~46 cm区间和D阶段中130~134 cm区间粗砂的含量异常的增高,粗粉砂和细粉砂含量极少,中值粒径值为最低值范围,洪水沉积动力异常强大,为衡阳特大洪水事件发生时期。③沉积剖面中值粒径值与平均粒径值、粗粉砂+细粉砂的含量成显著正相关;粗砂含量与平均粒径值、中值粒径值、粗粉砂+细粉砂含量成显著负相关性。[结论] 6 390 aBP以来,衡阳洪水规模整体上呈现增大增多的趋势,沉积阶段A和阶段B均为洪水多发时期;粗砂含量、平均粒径值、中值粒径值、粗粉砂+细粉砂含量4个指标能很好地用来识别洪水事件。
2022, 42(1):303-307,316. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.01.040 CSTR:
摘要:[目的] 揭示川西亚高山区水源涵养功能的变化趋势,为明确该区的水源涵养动态特征提供科学依据。[方法] 以岷江上游的杂谷脑河流域为例,根据杂谷脑河流域出口处的历年降水、气温和水沙资料,应用水量平衡原理,研究该流域水源涵养能力的变化特征。[结果] ①研究区径流量呈明显减少趋势,平均每年减少2.83 mm,即水源涵养量平均每年提升28.3 t/hm2,特别是2000年左右(开始实施生态保护和生态修复工程)至2020年,平均每年减少3.12 mm,即水源涵养量平均每年提升31.2 t/hm2;②径流中的含沙量也呈显著的递减趋势,即表明该区的径流在递减而土壤保持能力在提升;③研究区降水无显著的波动式变化,表明径流减少不是降水导致的。[结论] 生态保护和生态修复等生态工程对水源涵养有明显的促进作用。
2022, 42(1):308-316. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.01.041 CSTR:
摘要:[目的] 分析河南省城市韧性与土地利用效率的耦合协调关系,为提高区域安全系数,实现可持续发展提供科学支撑。[方法] 分别构建城市韧性与土地利用效率两系统的综合评价指标体系,采用熵值法、自然断裂点法、数据包络分析(CCR,BCC、超效率DEA模型)及耦合协调度模型测度河南省2019年城市韧性、土地利用效率及两者的耦合协调度,并进行空间类型划分。[结果] ①2019年河南省18座城市的综合韧性在数值和空间分布上均存在明显差异,且经济韧性与生态韧性成负相关关系; ②河南省城市土地利用水平整体呈良好状态,但城市间差距较大; ③河南省城市韧性与城市土地利用效率整体上耦合度较高,耦合协调度低于耦合度。其中17座城市处于城市韧性与城市土地利用效率高水平耦合阶段,仅1座城市为低水平耦合。在空间上,协调城市成“t”型分布; ④依据耦合协调度和相对发展度,可将河南省18座城市划分为7种类型,即高级协调、基本失调、基本协调—城市韧性滞后、基本失调—土地利用效率滞后、基本失调—土地利用效率滞后、基本失调—城市韧性滞后、严重失调—土地利用效率滞后。[结论] 城市韧性系统与土地系统密切相关。未来应将城市韧性建设与提升土地利用效率作为两个抓手,因地制宜地采取措施促进二者协调发展,以实现城市安全、可持续的发展目标。
2022, 42(1):317-326,352. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.01.042 CSTR:
摘要:[目的] 探究生态风险时空演变和其与COVID-19疫情空间分布关系,为区域的生态环境保护、可持续发展和疫情管控提供理论参考。 [方法] 以云南省瑞丽市为研究区,基于Landsat遥感影像,提取2000,2010,2015和2021年4期景观类型数据,运用景观人工干扰强度、景观生态风险评价模型和GWR模型等方法,定量研究2000—2021年瑞丽市景观类型和生态风险时空变化,进而研究景观人工干扰强度和生态风险分别与COVID-19疫情空间分布的关系。 [结果] ①2000—2021年瑞丽市景观类型主要以林地和园地为主;林园地面积相对稳定,耕地面积出现波动,建设用地不断扩张; ②2000—2021年瑞丽市景观人工干扰强度以低强度为主,以点状向外缓慢增加,整体趋势向西北—东南方向扩张,中高强度区域面积不断增大,南部沿瑞丽江区域强度逐渐加深; ③瑞丽市景观生态风险等级以低和较低风险为主,并呈现由低等级向高等级转移趋势;低风险区主要分布在中部;中等级及以上风险区主要分布在西北和东南部。各时期景观生态风险在空间上以高—高和低—低聚集,有较强的自相关性; ④2021年瑞丽市COVID-19疫情空间分布呈现“一主两次”中心的聚集特征,疫情空间分布与景观生态风险指数和景观人工干扰强度均存在关联。 [结论] 研究期间瑞丽市景观类型变化明显,生态风险升高,生态环境出现恶化趋势;COVID-19疫情空间分布与景观格局具有相关性,城市建设用地和生态用地对病毒传播有空间聚集和阻碍的作用。
2022, 42(1):327-334. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.01.043 CSTR:
摘要:[目的] 通过研究青海省河湟谷地1980—2020年来的土地利用变化规律及成因,为当地土地资源管理提供科学依据。[方法] 基于1980,1990,2000,2010,2020年5期土地利用资料,应用土地利用转移矩阵、变化量分析、综合动态度及冷热点分析等方法,对河湟谷地近40年来的土地利用数量与空间变化规律及成因进行分析。[结果] ①1980—1990年河湟谷地以草地增加为主,1990—2000年以耕地和未利用地增加为主,2000—2010年以草地增加为主,2010—2020年各地类数量变化不明显。②1980—1990年未利用地向草地转化主要发生在西南部及北部,2000—2010年耕地向草地转化主要发生在中部。③河湟谷地土地利用变化热点区主要分布在贵德县、尖扎县、同仁市、循化县、民和县、化隆县、门源县和平安区。冷点区主要分布在大通县、门源县、乐都区和同仁市。[结论] 国家政策、地方政策等因素导致了土地利用变化的时空差异,对于不同地区应因地制宜、有侧重地选择研究方法,才能优化土地利用结构,实现城乡振兴。
2022, 42(1):335-343. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.01.044 CSTR:
摘要:[目的] 探究子午岭区气候变化和人类活动与植被动态变化关系,为子午岭区生态保护、植被恢复监测与评价、生态保护及人类活动管理提供科学依据。[方法] 基于MODIS EVI数据和气象数据等,利用像元二分法、相关分析、残差分析等探究了子午岭区2000—2018年生长季(4—10月)植被覆盖时空变化及其与气候变化和人类活动的关系,并定量分析了两者的贡献率。[结果] 2000—2018年子午岭区生长季植被覆盖指数(EVI)均值范围为0.003~0.549,19 a来研究区EVI变化速率为-0.19~0.25/10 a,且以0.055/10 a的增速增加;子午岭区植被覆盖度约为46%,植被覆盖以极显著改善为主。子午岭区植被覆盖的变化主要是因为人类活动和气候变化共同影响。2000—2018年子午岭区生长季均温和降水对EVI变化的影响不显著,人类活动对子午岭区EVI变化产生了正向影响。整体上气候变化对植被覆盖变化的贡献度为28.19%,人类活动贡献度为71.81%。[结论] 子午岭区植被恢复建设的生态效益逐渐增强,植被覆盖变化主要受人类活动的影响,气候变化的贡献相对较小。
2022, 42(1):344-352. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.01.045 CSTR:
摘要:[目的] 定量识别海口市土地利用转型空间分布特征与影响,为海口市国土空间规划提供科学参考。[方法] 采用土地利用类型转移矩阵、土地功能重心迁移与小波相干模型等方法,研究了2009—2018年海口市土地利用转型时空特征及其影响因素。[结果] ①2009—2018年来,海口市城镇生活用地面积增长,农业生产用地面积减少。其中农业生产用地、林地生态用地以及城镇生活用地分布最为广泛,依次分布于海口南部、东部与北部;农业生产用地面积主要转出为工矿生产用地、城镇生活用地与农村生活用地。 ②海口市生产用地重心向西北迁移,空间位移不大;生态用地重心向东南方向迁移,重心位置由龙塘镇向云龙镇转移;生活用地重心向西北方向迁移,重心位置均在龙桥镇。[结论] 海口市土地利用转型受社会因素影响最为显著,经济因素对生活用地影响最大,土地利用规划、土地整治等政策因素起到关键性的推动作用。
2022, 42(1):353-359,368. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.01.046 CSTR:
摘要:[目的] 研究汾河流域植被覆盖度在时间以及空间上的变化特征,及其与地形因子的关系,为汾河流域的绿色发展提供科学依据。[方法] 基于MODIS NDVI遥感影像数据,选取汾河流域2005—2020年中的2005,2009,2013,2017,2020年数据,采用像元二分模型估算汾河流域15 a的5个时期的植被覆盖度;结合线性趋势分析研究汾河流域植被覆盖度的时空变化特征;结合DEM数据探讨植被覆盖度与地形因子的关系。[结果] 2005—2020年汾河流域的植被覆盖度总体呈现增加趋势,植被覆盖度均值超过60%,其中主要以中、中高和高植被覆盖度为主,沿着吕梁山脉和太行山脉的植被覆盖度状况良好。从地形因子对植被覆盖度的影响来看:①随着高程的不断增加,汾河流域植被覆盖度不断增高,在2 000 m以上的地区植被覆盖度较高;②随着坡度的增大,汾河流域植被覆盖度在不断提高,在大于12°的地区覆盖度达到最大;③坡向与汾河流域植被覆盖度关系较小,植被覆盖变化呈现平缓趋势,但在阴坡覆盖度较高。[结论] 汾河流域植被覆盖状况良好,植被生长状况逐年变好,地形因子是植被生长的重要影响因素。
2022, 42(1):360-368. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.01.047 CSTR:
摘要:[目的] 分析与测度快速城镇化背景下成都平原城市群土地利用变化及其对生态环境的影响,为优化该区域土地利用结构以及生态环境治理提供理论依据。[方法] 以2000—2019年的成都平原城市群土地利用数据为基础,分析成都平原城市群的土地利用时空变化特征,并对该区域土地利用变化产生的生态效应进行定量分析。[结果] ①2000—2019年成都平原城市群土地利用变化面积呈现典型“四增两减”特征,其中增加和减少最多的分别为建设用地(增加1 704.59 km2)和耕地(减少911.04 km2);此外,建设用地以及水域动态变化明显。②2000—2019年,林地是成都平原城市群最为重要的生态用地,其重要程度高达53.81%,而建设用地、水域、未利用地的生态价值重要性均未超过2%;在城市扩展状态下,耕地、林地、建设用地及草地4类用地变动对该区域生态影响较大,合计用地变动生态价值贡献率为94.76%。③在研究期间,成都平原城市群生态环境指数呈先降后升的特征。总的来看,该区域生态环境质量保持着动态稳定,2015年后呈现相对上升的趋势。[结论] 政府应该管控土地利用方式,集约利用建设用地,保护耕地质量、数量,着重落实保护林草地政策,恢复和改善成都平原城市群生态环境,以便有效提升城市群发展的可持续性。
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