• 2022年第42卷第4期文章目次
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    • >试验研究
    • 基于风洞试验的风沙区光伏阵列近地表形态变化规律研究

      2022, 42(4):1-8. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.001

      摘要 (983) HTML (425) PDF 6.70 M (561) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究库布齐沙漠中段沙区光伏阵列扰动下地表形态变化规律及其与风环境的关系,为科学制定沙区光伏电站次生风沙危害防治技术方案提供理论依据。[方法] 运用风洞试验方法,分析光伏阵列与风向之间夹角为0°,45°,90°,135°和180°时光伏阵列地表蚀积空间分布规律和地表形态剖面特征。[结果] 夹角为±90°时,迎风侧前两排电板区域地表蚀积变化表现为风蚀以中度和重度为主,堆积以轻度为主。第3—5排电板区域在前两排电板的遮蔽作用下风沙活动强度大幅降低。夹角为±45°时所有电板区域蚀积变化规律较为相似;45°时蚀积变化表现为风蚀以中度和重度为主,堆积以中度和轻度为主,小范围出现重度堆积现象;-45°时风蚀和堆积均表现为以轻度和中度为主。以8 m/s风速条件为例,不同夹角条件光伏阵列地表蚀积强度表现为:45°>90°>-45°>-90°>0°。夹角为0°时最小,蚀积变化极差仅为1.265 cm。夹角为45°时最大,蚀积变化极差可达5.429 cm。夹角绝对值相等符号相反风况条件下,夹角为正值相较负值时光伏阵列地表风沙活动更为强烈。夹角为45°时蚀积强度是夹角为-45°时的1.566倍,夹角为90°时则是夹角为-90°时的1.269倍。[结论] 沙区光伏阵列次生风沙危害的防治技术方案设计应充分考虑区域主害风向条件。

    • 裸露砒砂岩区人工林地侵蚀特征及其侵蚀量模拟研究

      2022, 42(4):9-17,41. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.002

      摘要 (798) HTML (532) PDF 1.52 M (404) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究裸露砒砂区天然降雨条件下不同类型人工林地的侵蚀特征,为裸露砒砂区植被建设和减轻泥沙入黄提供科学指导。[方法] 以裸露砒砂岩区广泛栽植的油松人工林、山杏人工林、沙棘人工林和柠条人工林以及草地和裸地为研究对象,采用径流小区监测的手段,对各类型样地的年内天然降雨以及土壤侵蚀量进行监测。[结果] ①依据研究的年内降雨数据,裸露砒砂岩区长历时的暴雨和中到大雨的情况下,瞬时雨量呈现双峰趋势,累积降雨量呈梯式增长规律;短历时的暴雨和小到中雨的瞬时雨量呈单峰趋势,累积降雨量分别呈S形和线性增长趋势; ②裸露基岩坡面侵蚀较为严重,总产流量达28.48 L,总土壤侵蚀量达31.85 t/(hm2·a),有植被的坡面总产流量在9.8~18.41 L之间,总土壤侵蚀量在1.67~10.14 t/(hm2·a)之间。各类型人工林地的产流量随着降雨类型的变化并无统一规律;但土壤侵蚀量均呈现:裸地>草地>柠条林>山杏林>油松林>沙棘林的规律。油松林和沙棘林地的产流量和土壤侵蚀量均呈极显著相关关系,相关系数分别0.929,0.893;各类型样地的平均雨强和I30均与土壤侵蚀量呈显著相关关系,相关系数高于0.595。③各类型人工林地降雨量分别与径流量、土壤侵蚀量呈多元线性(R2>0.771)的关系。降雨产流模型的Nse值高于0.62,除柠条人工林外降雨产沙模型的Nse值高于0.57,表明模型精度相对较高。[结论] 在裸露砒砂岩区侵蚀性降雨条件下,人工林地降雨、产流与产沙均存在一定的函数关系且人工林地的侵蚀量小于裸露坡面的侵蚀量。

    • 持续秸秆还田减施化肥对水稻产量和氮磷流失的影响

      2022, 42(4):18-24. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.003

      摘要 (576) HTML (0) PDF 1.37 M (379) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究持续性秸秆还田减施化肥对水稻产量和氮磷随径流流失的影响,为当地农业资源循环再利用和防控农业面源污染提供科学依据。[方法] 在四川省广汉市开展连续3 a (2018—2020年)的田间小区试验,设置常规施肥处理(T1)和秸秆还田+常规施肥减氮28.57%,减磷25.11%(T2)2种施肥方式,分别测定了地表径流中氮磷浓度、流失量,水稻秸秆、籽粒的产量和氮磷吸收量、水稻收获时土壤养分。[结果] 随着秸秆还田年限的增加,T2可达到显著的增产效果,其中2020年T2比T1增产16.93%。与T1相比,T2的总氮和硝态氮流失量分别增加6.25%~14.97%,6.99%~15.03%,可溶性总氮、总磷和可溶性总磷流失量分别降低0.94%~6.03%,4.66%~10.32%和5.77%~21.15%。土壤中全磷、速效磷、硝态氮和铵态氮含量的年际变化显著(p<0.05)。与T1相比,T2处理显著降低了土壤8.79%的全磷和30.56%的速效磷。[结论] 持续秸秆还田与减施化肥在保证作物产量的同时,减少了化肥投入量,降低了磷素的径流流失量,但增加了氮素径流流失的风险,在实际农业生产中应进一步优化处理。

    • 极端干旱区土壤呼吸对储水灌溉和冻融循环的响应

      2022, 42(4):25-32,65. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.004

      摘要 (589) HTML (0) PDF 796.71 K (395) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 揭示中国极端干旱区甘肃省石羊河流域储水灌溉与季节性冻融叠加作用下对土壤呼吸的影响,为进一步提高极端干旱区灌溉水资源利用效率和节约灌溉水源提供理论基础和技术支撑。[方法] 按照1 199.4 m3/hm2低灌溉定额分为灌水和非灌水处理,将冻融循环分为冻结期、冻融期和解冻期3个时间段,采用LI-8100土壤碳通量全自动测量系统对各处理地块的土壤呼吸速率进行观测与分析。[结果] 极端干旱区储水灌溉在季节性冻融作用下农田生态系统土壤呼吸速率增强,土壤碳排放量增加,农田生态系统碳循环被改变,有利于作物的生长和提高粮食产量。不同土地利用方式下土壤呼吸速率对水分和温度的响应程度不同。整个冻融过程中土壤呼吸速率呈现出:解冻期>冻结期>冻融期的规律。冻结期、冻融期和解冻期3个时期的土壤CO2都表现为源,但在夜间极低温度时土壤CO2由源转化为汇。[结论] 储水灌溉调控了整个冻融期土壤呼吸的过程,改变了极端干旱区农田生态系统的碳循环。在水分与季节性冻融叠加作用下,储水灌溉地块土壤呼吸速率相对未储水地块随温度的波动更为剧烈,但与温度的变化趋势一致,水分加剧了其随温度的波动。

    • 连云港市低山丘陵区侵蚀性降雨特征及产流产沙规律

      2022, 42(4):33-41. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.005

      摘要 (365) HTML (0) PDF 1.48 M (396) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 分析不同降雨特征和不同下垫面条件下江苏省连云港市低山丘陵区土壤侵蚀产流产沙规律,为当地水土流失防治和提高水土保持效益提供科学依据。[方法] 以黑林水土保持监测点为研究对象,采用K均值聚类法对当地2013—2020年侵蚀性降雨类型进行分类,识别侵蚀性降雨特征,采用灰色关联法分析该监测点5个坡面径流小区降雨量、产流量、产沙量之间的相关性,通过双累积曲线法比较不同下垫面条件下产流产沙能力差异,分析人类活动对地表扰动的水土保持效应。[结果] ①侵蚀性降雨主要发生在汛期,以Ⅰ型(小雨量、小雨强)降雨为主,频次占比66%,其次为Ⅱ型(中雨量、中雨强)降雨和Ⅳ型(大雨量、中雨强)降雨,Ⅲ型(大雨量、大雨强)降雨最少; ②产沙量与降雨量和径流深密切相关,相关系数分别为0.64~0.85,0.61~0.86; ③Ⅲ型降雨引起的次降雨含沙量最大,Ⅳ型降雨引起的土壤流失总量最大; ④农地的产沙能力最大,林地次之,自然荒地最小,减少地表土壤的人为扰动,横向起垄种植,选择覆盖度高的植物更有利于提高当地的水土保持效益,总体上林地水保效益优于农地。⑤不同下垫面间产流产沙差异随着雨量和雨强的增大逐渐减小。[结论] 连云港市低山丘陵区侵蚀性降雨主要发生在汛期,不同雨型不同下垫面间产流产沙特征差异明显,林地水保效益优于农地。

    • 福建省长汀县水土流失区马尾松种群对干旱的响应与恢复

      2022, 42(4):42-48,55. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.006

      摘要 (286) HTML (0) PDF 1.32 M (359) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究福建省长汀县水土流失区先锋树种马尾松对干旱的响应与后续恢复,为该区植被恢复与重建工作提供科学支持。[方法] 选择在长汀县河田镇的严重退化地,建立30 m×30 m的种群监测样方,测量样方内所有马尾松个体基径、树高和繁殖情况。借助存活生长函数与繁殖函数计算2016—2020年的马尾松各生命率变化情况,并结合标准化降水蒸散指数(SPEI)计算的同期年度SPEI指数进行分析讨论。[结果] ①长汀县水土流失区发生年度干旱时,马尾松各生命率响应明显。个体生长量减少,存活率下降,此时繁殖径级提前,小径级马尾松繁殖概率增加,马尾松为维持种群存在对策调整; ②长汀县水土流失区进入恢复期后,小个体生长量增加,存活率逐渐增加,繁殖概率先增加后减少。大径级个体各生命率均逐渐回升,恢复速度相对较快,但所有个体均未恢复至干旱发生前状态。[结论] 严重退化地马尾松种群对干旱的响应程度较高,各个生命率(存活、生长和繁殖)变化较快,但种群的恢复能力较差。

    • 不同类型园林植物群落冠层的截留能力研究

      2022, 42(4):49-55. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.007

      摘要 (316) HTML (0) PDF 1.21 M (413) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 对不同类型园林植物群落冠层截留能力进行研究,为选择冠层截留效果最优的植物群落配置提供理论依据。[方法] 选取7种不同结构的植物群落采用实测法分别测定林外降雨量、林下穿透雨量、树干茎流量,再利用水量平衡法求得冠层截留量,进行分析对比。[结果] 单层针阔混交林的冠层截留率达到了49.86%,截留效果最好。单层阔叶灌木截留率为23.66%,截留效果最差。林外降雨量与林下穿透雨量、树干茎流量、冠层截留量呈线性正相关,拟合系数R2均在0.9左右。对冠层特性与冠层截留能力进行相关性分析的结果为,叶面积指数、郁闭度、冠层厚度、绿化覆盖面积和三维绿量与穿透率呈负相关,与截留率呈正相关。[结论] 园林植物群落冠层对雨水有一定的截留能力,且不同类型的群落有一定的差异性,单层阔叶灌木的截留率最低,单层针阔混交林的截留率最高;叶面积指数与郁闭度越高、冠层越厚、绿化覆盖面积与三维绿量越大,园林植物群落的冠层截留能力越好。

    • 臭椿树干液流和直径微变化对土壤水分的响应

      2022, 42(4):56-65. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.0524.001

      摘要 (272) HTML (0) PDF 1.65 M (354) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究不同水分条件下〔土壤体积含水量分别为10%~15%(W1),15%~20%(W2),20%~25%(W3),25%~30%(W4)4种水分处理〕臭椿的树干液流和树干径向变化特征及其与气象因子的关系,为深入了解臭椿水分利用策略和科学制定臭椿水分管理措施提供科学依据。[方法] 采用热扩散式探针法(TDP)对臭椿树干液流进行连续观测,使用树干径向变化记录仪持续监测臭椿树干直径变化,并同步监测相关环境因子的变化。[结果] 在W3W4土壤水分处理下,臭椿液流量基本相同,且树干直径的增长量和变化幅度也相近;在W1W3范围内,臭椿液流量随土壤含水量的增加而增大,但夜间液流占日总液流量的比例随土壤含水量的增加而减小,分别为:W1(12.3%)>W2(11.9%)>W3(6.0%)。日尺度下臭椿树干直径的变化幅度随着土壤含水量的增加而减少,但生长量随之增加;随着土壤含水量的不断增加,白天树干液流与气象因子的相关性呈增大趋势,夜间呈降低趋势;树干液流和树干直径的变化都滞后于太阳辐射,提前于饱和水气压差,且二者与饱和水汽压差之间的时滞均随土壤含水量的增加而减小,但二者与太阳辐射之间的时滞受土壤含水量变化的影响很小。日尺度下臭椿树干液流与树干直径的变化呈反向变化规律,且液流的变化总是提前于树干直径的变化。随着土壤含水量的增加,时滞缩短。[结论] 臭椿树干液流与树干直径变化对土壤水分变化的响应存在紧密联系。在W3水平,土壤含水量达到了臭椿可以充分利用的阈值,因此W3土壤水分处理为臭椿最适宜的灌溉标准。

    • 放牧强度对荒漠草原植被、土壤及其侵蚀特征的影响

      2022, 42(4):66-73. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.009

      摘要 (444) HTML (0) PDF 3.87 M (400) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究不同放牧强度对荒漠草原植被特征、土壤物理性能及其土壤侵蚀的影响,为荒漠草原水土流失治理和退化及生态系统修复提供科学依据。[方法] 以内蒙古希拉穆仁荒漠草原为研究区,采用原位监测和模拟试验相结合的方法,对重度、中度、轻度和无放牧4种不同放牧强度样地的植被群落、土壤物理性质、土壤侵蚀过程开展了研究。[结果] ①随着放牧强度的增加,群落平均盖度、高度和地上生物量呈降低趋势,物种丰富度指数、多样性指数及均匀度指数整体呈上升趋势。②土壤砂粒含量随放牧强度的增加呈上升趋势,表层土壤(0—10 cm)容重及入渗性能更易受放牧影响。③相同降雨强度下,随放牧强度的增加,土壤的侵蚀产沙量随之增加。土壤初渗速率、Simpson优势度指数和土壤砂粒含量是影响不同放牧强度下土壤侵蚀特征的关键因素。[结论] 放牧显著影响荒漠草原植被群落特征及土壤水文物理性能,因此,建议该区放牧强度控制在中度(2羊单位/hm2)及以下,对于受重度放牧破坏的草原区,围栏封育的同时还可适当进行人工补播或利用微生物改良土壤来提升土壤抗蚀性。

    • 2007—2020年白沙河流域土壤水力侵蚀时空变化

      2022, 42(4):74-81,89. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.010

      摘要 (184) HTML (0) PDF 3.57 M (349) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究四川省都江堰市白沙河流域地震前后土壤水力侵蚀时空变化规律,为地震灾区水源地保护和土壤侵蚀防治工作提供科学参考。[方法] 利用中国土壤流失方程CSLE (chinese soil loss equation)定量分析了2007—2020年白沙河流域土壤水力侵蚀面积、强度、空间分布特征。[结果] ①地震后流域水力侵蚀强度等级整体呈现先升高再降低的趋势,2007,2008,2013,2018,2020年土壤侵蚀模数分别为817.51,3 000.11,5 828.89,1 549.76,1 558.37 t/(km2·a),2020年土壤侵蚀强度下降到以轻度侵蚀为主,平均土壤侵蚀模数相比2008年降低了48.1%。②坡度35°以上和海拔2 000 m以上区域贡献的土壤侵蚀量分别占2020年总量的85.44%,68.20%,平均土壤侵蚀模数超过5 000 t/(km2·a)的强烈及以上强度侵蚀主要发生在海拔4 000 m以上的地区。③震后10 a来,虽然白沙河流域平均植被覆盖度在60%~74%之间,但中度及以上强度侵蚀面积相较于地震前仍呈现较高比例,2020年中度及以上强度侵蚀面积比例是地震前2007年的4.13倍。[结论] 随着自然恢复年限的增加,2013—2020年白沙河流域土壤水力侵蚀状况得到有效改善,但流域中上游局部地区仍存在强烈及以上强度侵蚀,地形条件和降雨侵蚀力对其变化影响作用明显。

    • 阿拉尔垦区新疆杨防护林化学计量特征分析

      2022, 42(4):82-89. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.011

      摘要 (102) HTML (0) PDF 1.86 M (367) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 以新疆阿拉尔垦区不同龄级新疆杨防护林为研究对象,对不同龄级新疆杨叶—枝—凋落物—土壤的C,N,P含量及化学计量特征进行分析比较,为新疆南部农田防护林后期保育的可持续发展提供理论基础数据。[结果] C,N,P含量与化学计算学特征为: ①C含量为凋落物(395.14 g/kg)>叶(365.29 g/kg)>枝(363.84 g/kg)>土壤(9.47 g/kg),N含量为叶(13.37 g/kg)>凋落物(9.10 g/kg)>枝(7.31 g/kg)>土壤(0.72 g/kg),P含量为叶(0.46 g/kg)>枝(0.43 g/kg)>土壤(0.37 g/kg)>凋落物(0.27 g/kg)。②叶—土壤与全国平均值相比呈现出低C,低N,低P的格局。土壤C含量随龄级的增加呈“升—降—升”趋势,除第Ⅲ龄级外,其他龄级土壤N含量均表现出随土层加深而逐渐降低的趋势。土壤P含量随龄级的增加整体呈上升趋势,且同一土层不同龄级之间存在显著差异(p<0.05)。③土壤C∶N (13.05)高于中国土壤均值(C∶N 11.90),C∶P,N∶P (24.04,1.83)均值低于中国土壤均值(C∶P=60.0,N∶P=5.20)。④新疆杨0—80 cm土层N,P含量与叶N含量呈极显著负相关(p<0.01)与叶P呈极显著正相关(p<0.01),凋落物N含量与表层土壤N含量呈极显著正相关关系(p<0.01)。凋落物P含量与20—40 cm土壤P含量呈极显著负相关关系(p<0.01)。[结论] 由于缺乏对新疆杨防护林后期的管护,导致阿拉尔垦区新疆杨防护林在生长过程中受N,P元素的限制。因此,需适当增添N,P肥,以此来改善土壤肥力,提高林分质量。

    • 科尔沁沙地不同土地利用类型土壤入渗特征比较研究

      2022, 42(4):90-98. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.012

      摘要 (285) HTML (0) PDF 1.41 M (310) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究科尔沁沙地不同土地利用类型土壤入渗特征的差异,为干旱—半干旱区包气带水分与物质运移等相关研究提供科学参考。[方法] 利用双环入渗仪野外实测和室内土壤物理性质分析相结合的方法,研究了科尔沁沙地具有代表性的8种土地利用类型(樟子松林地、小叶锦鸡儿林地、白柠条林地、撂荒草地、草甸草地、疏林草地、玉米农田以及裸沙地)土壤入渗特征及其影响因素,同时采用Kastiakov模型、Horton模型、Philip模型和G-P综合模型对其水分入渗过程进行了拟合,比较其拟合优度。[结果] ①不同土地利用类型土壤入渗特征存在显著差异,初始入渗率变化范围为1.595~12.020 mm/min,由大到小依次为:裸沙地>白柠条林地>玉米农田>樟子松林地>小叶锦鸡儿林地>草甸草地>撂荒草地>疏林草地;15 min入渗率变化范围为0.617~3.690 mm/min,由大到小依次为:裸沙地>白柠条林地>樟子松林地>小叶锦鸡儿林地>玉米农田>撂荒草地>草甸草地>疏林草地;土壤稳定入渗率变化范围为0.576~3.495 mm/min,由大到小依次为:裸沙地>白柠条林地>玉米农田>小叶锦鸡儿林地>樟子松林地>撂荒草地>草甸草地>疏林草地; ②不同土地利用类型入渗率与土壤容重、细砂含量呈极显著负相关,与中砂含量呈极显著正相关;稳定入渗率与非毛管孔隙度呈显著正相关; ③各模型对科尔沁沙地土壤入渗过程的拟合优度依次为:Horton模型>G-P综合模型>Kastiakov模型>Philip模型,其中Horton模型决定系数最高且相对误差最小,能更准确地模拟科尔沁沙地土壤入渗的实际情况。[结论] 科尔沁沙地不同土地利用类型土壤入渗特征存在差异,土壤性质对其入渗特征影响显著;Horton模型在科尔沁沙地拟合度较高,可应用此模型来估算水分入渗过程。

    • 生物基复合改良剂对滨海盐渍土综合地力的提升作用

      2022, 42(4):99-106. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.013

      摘要 (488) HTML (0) PDF 1.30 M (370) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究生物基复合改良剂对黄河三角洲和苏北滩涂盐渍土壤理化性质及微生物区系的影响,为该区域盐碱地的改良利用和实现生态农牧建设提供科学参考。[方法] 采用由蚯蚓粪、活性酶调理剂和内生菌根菌剂组成的生物基复合改良剂为试验材料,研究其在种植耐盐苜蓿条件下对黄河三角洲盐渍土、苏北滩涂盐渍土土壤理化性质和微生物区系的影响。共设置了4个处理:黄河三角洲盐渍土不添加改良剂和添加改良剂,苏北滩涂盐渍土不添加改良剂和添加改良剂。[结果] 在紫花苜蓿分枝期,与不添加改良剂相比,黄河三角洲和苏北滩涂两种盐渍土壤添加改良剂处理的土壤有机质含量分别增加了45.30%,32.45%;速效钾含量分别增加了41.00%,39.92%。在紫花苜蓿现蕾期,与不添加改良剂处理相比,黄河三角洲和苏北滩涂两种盐渍土壤添加改良剂处理的土壤全盐量分别降低了14.10%和27.85%;土壤有机质含量分别提高了51.99%,73.59%。此外,现蕾期的土壤微生物群落多样性指数明显增加,优势菌门主要为变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、酸杆菌门(Acidobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)和放线菌门(Actinobacteria)。土壤全盐量和速效钾含量是驱动细菌群落结构变化的主要环境因子。[结论] 生物基复合改良剂可以有效降低土壤全盐量,增加土壤速效养分含量,并改善土壤微生物区系,从而显著提升土壤综合地力,是改良滨海盐渍土的有效措施。

    • 不同溶岩微生物菌剂与保水剂配比对土壤养分和酶活性的影响

      2022, 42(4):107-115. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.014

      摘要 (456) HTML (0) PDF 1.59 M (365) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究保水剂和微生物菌剂混合添加对土壤特性的影响,为促进矿山植被恢复提供理论依据。[方法] 在刺槐(Robinia pseudoacacia)盆栽土壤中加入保水剂和溶岩微生物菌剂,保水剂浓度分别为B0(0%),B1(0.3%),B2(0.5%)。微生物处理为J0(不添加微生物),J1〔添加NL11(苏云金芽孢杆菌,细菌〕,J2〔添加NL11+NL1(嗜热一氧化碳链霉菌,放线菌)〕,J3〔添加NL11+NL1+NL15(卵形孢球托霉,真菌)〕。通过分析刺槐生长、土壤养分、有机碳和土壤酶活性等,探究保水剂和微生物混合添加对刺槐土壤养分和酶活性的影响。[结果] ①溶岩微生物添加提高了土壤速效养分含量和土壤酶活性,其中以J2微生物处理效果最好。②土壤速效养分随着保水剂浓度增加呈现先增加后降低的趋势,以0.3%保水剂浓度对土壤养分和酶活性促进效果最好。③以J2B1,J3B0,J2B2组合效果对土壤养分和酶活性促进作用较好。[结论] 土壤菌剂和保水剂添加提高了土壤养分和酶活性,其中以J2B1,J3B0,J2B2的组合效果较好。

    • >水保监测与应用技术
    • 湖北省保安湖水体营养状态监测与分析

      2022, 42(4):116-123. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.015

      摘要 (807) HTML (405) PDF 1.38 M (315) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究湖北省保安湖水体营养状态时空特征,分析影响湖泊水体叶绿素a的主要影响因子,为其生态修复与保护提供科学依据。[方法] 在湖区设置监测点位,于2019—2021年进行取样监测分析,并运用综合营养状态指数(TLI)评价湖区的营养状态。采用空间自相关分析对保安湖营养状态的空间相关性与聚集程度进行研究。通过Logit模型分析叶绿素a浓度变化的关键水环境影响因子。[结果] 保安湖TLI变化范围为47.25~55.86,营养状态在中营养和轻度富营养间波动。湖区营养状态整体呈现显著的正空间自相关关系,其Global Moran’s I分别为0.46,0.93,0.60,0.31,0.60和0.62。主体湖南部是TLI的热点(高/高集聚)区域(p<0.01),扁担塘湖区是TLI的冷点(低/低集聚)区域(p<0.01)。影响叶绿素a浓度变化的主要水环境因子排序为:透明度>TP>pH值>CODMn>水深>DO,均与叶绿素a浓度有显著相关性。[结论] 湖区水体营养状态良好。流域内应通过控制农田水土流失及养殖业面源污染,加强入湖河道治理等方式减少外源磷输入,采用生态水位调控和修复水生植被等措施来进一步改善水体营养状态。

    • 超声测钎传感器在土壤风蚀监测中的应用

      2022, 42(4):124-128. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.016

      摘要 (77) HTML (0) PDF 3.85 M (412) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 对超声测钎传感器在土壤风蚀中的应用进行试验研究,验证该设备对风蚀的监测精度和可靠性,为设备改进和推广应用提供了理论依据。[方法] 以超声测钎传感器设备为试验对象,在风洞风力侵蚀试验条件下,开展超声测钎传感器风沙土风蚀试验研究。[结果] 超声测钎传感器在风洞风蚀试验中的测量误差为±1 mm,测量精度很高;随着风力侵蚀厚度的增加,测量数据的误差变化不大,方差仅为0.04,具有很高的稳定性。[结论] 超声测钎传感器在风蚀监测中具有良好的准确性、稳定性和可靠性,可应用于风蚀的自动化监测。

    • 直压立式纱网沙障不同取样季节输沙量变化特征

      2022, 42(4):129-134,152. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.017

      摘要 (535) HTML (293) PDF 3.18 M (331) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 对不同规格纱网沙障春季、夏秋季的输沙量变化特征进行定位连续测定,为进一步评价纱网沙障的固沙效果提供科学依据。[方法] 采用野外定位、定期观测方法,研究不同季节纱网沙障的输沙量变化特征。[结果] 无论是春季,还是夏秋季,设置2 m×2 m,3 m×3 m,3 m×4 m和4 m×4 m的纱网沙障对风沙流的拦截效果随着网格变小而增加,且输沙量随高度变化趋势线均呈现指数关系。来自西北风方向的输沙量大于东南风方向的输沙量,且春季输沙量大于夏秋季输沙量。和对照相比,春季3 m×4 m纱网沙障0—60 cm高度拦截的净输沙量降低了85.98%,而夏秋季降低了79.56%。[结论] 纱网沙障输沙量主要集中在地表20 cm及以下高度范围,并随着纱网沙障规格增加其降低输沙量能力减少。设置纱网沙障能有效减少风沙流危害。

    • 挡沙堤—固沙砖综合型体系防风固沙效果的数值模拟

      2022, 42(4):135-144,187. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.018

      摘要 (585) HTML (397) PDF 5.48 M (401) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 针对河北省张家口市坝上地区风沙流对公路造成的沙埋问题,建立了挡沙堤—固沙砖综合型防风固沙体系,并对其防风固沙效果进行分析,以期为公路风沙灾害防治提供相关技术参数。[方法] 利用ANSYS软件对挡沙堤周围流场变化、沙粒运动轨迹、固沙砖沙障间距以及固沙砖沙障周围积沙情况进行数值模拟研究,评价挡沙堤—固沙砖综合体系的防风固沙效果。[结果] ①风沙流经过挡沙堤时,会在其周围形成减速区、加速区、紊流区和恢复区,通过风沙流减速区流场分析得到,边坡率为1∶1.2的挡沙堤防风固沙效果最佳。②利用离散相模型(DPM)模拟了沙粒跃移挡沙堤的运动轨迹。当风速为12~20 m/s时,沙粒落点在距挡沙堤11~21 m的位置,进而确定铺设固沙砖沙障的相对位置。③当固沙砖起始位置距离挡沙堤11 m,铺设成11排,1 m×1 m的方格形式时,固定地表流沙效果最佳。[结论] 挡沙堤—固沙砖综合体系通过“远阻近固”的方式来降低风速,阻挡地表流沙,固沙砖沙障能有效防止翻越挡沙堤沙粒的再次起动,改善公路沙埋现象,保证风沙灾害区域的行车安全。

    • 锚固植被加强系统对新开挖膨胀土边坡大气影响深度的作用

      2022, 42(4):145-152. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.019

      摘要 (589) HTML (316) PDF 2.98 M (347) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探索锚固加强植被系统(ARVS系统)对新开挖膨胀土边坡大气影响深度的影响,为该系统防护新开挖膨胀土边坡的应用提供参考依据。[方法] 以南宁市膨胀土边坡为研究对象,进行新开挖的裸露边坡、植草边坡、ARVS系统防护边坡的现场试验,监测边坡的土体含水率、土体温度、锚杆轴力,研究大气作用下ARVS系统对新开挖膨胀土边坡的大气影响的深度。[结果] 裸露边坡的大气影响深度发展最快,短时间内就能发展到了2.4 m左右,ARVS系统防护边坡的发展最慢,多次降雨后,大气影响深度小于1.8 m;ARVS系统能约束膨胀作用,限制胀缩裂隙的发育,再加上植被作用,减缓大气影响深度向内部发展的速度;随着大气影响深度向土体深部发展,中性点向深处移动,坡面的植被与高性能植被保护垫(HPTRM)能使限制这种移动,保证ARVS系统约束膨胀作用的能力。[结论] ARVS系统的植被,HPTRM和锚杆3者相互作用,通过约束膨胀作用来限制新开挖膨胀土边坡大气影响深度的发展。

    • 基于主成分分析的北洛河水质时空分布特征及污染源解析

      2022, 42(4):153-160,171. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.020

      摘要 (404) HTML (0) PDF 1.45 M (318) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 对2014—2020年北洛河干流4个监测断面的水质状况进行分析和评价,为进一步改善该流域水环境状况提供理论依据。[方法] 根据北洛河水量的年内分配规律,对丰水期、平水期和枯水期进行划分,采用主成分分析和综合水质标识指数法,对北洛河主要污染指标进行筛选和评价。[结果] COD,氨氮和氟化物是影响北洛河水体水质最显著的指标。从沿程分布上看,北洛河干流上中游水质最好,下游水质相对较差;从时空分布上看2018年之后北洛河干流水质改善明显,基本满足水功能区Ⅲ类水质要求。[结论] 北洛河上中游河段主要污染源来自于沿岸城镇生活污水和畜禽养殖废水排放;下游河段煤化工等企业工业废水和氮肥施用引起的农业面源污染是影响河道水质的主要因素。

    • 基于多准则妥协解排序法的安徽省矿业城市水土生态安全评价

      2022, 42(4):161-171. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.021

      摘要 (77) HTML (0) PDF 1.35 M (279) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究矿业城市生态安全状况,厘清制约生态安全发展因素,为安徽省矿区可持续开采提供科学依据。[方法] 以安徽省9个矿业城市水土生态安全为例,构建基于经济—环境—社会的综合评价指标体系,通过乘法归一化法结合优化后的G1和CRITIC赋权法实现主客观赋权,再运用多准则妥协解排序法(VIKOR)模型,基于折中规划考虑了群体效应和个体妥协,兼顾不同权重指标实测值的差异性,利用障碍度模型对其进行障碍因子诊断。[结果] 多指标交互作用下的G1-CRITIC-VIKOR综合模型与实际数据匹配良好,安徽省矿业城市水土生态安全水平由高到低排序为池州、宣城、滁州、铜陵、马鞍山、宿州、亳州、淮北和淮南地区;其中工农就业人员比例、水土资源匹配系数、人均用水量、土地垦殖比例、城乡人均可支配收入是制约安徽省矿业城市水土生态安全水平的关键因素。[结论] 安徽省矿业城市应积极进行生态文明建设,努力把经济向集约型经济转变;实施植树造林,做好受损矿区生态修复、重建工作,保障其在水土生态安全的基础上科学合理地开采煤矿资源。

    • 利用自制压差装置测定水样含沙量的方法研究

      2022, 42(4):172-178. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.022

      摘要 (313) HTML (0) PDF 1.34 M (259) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 开展基于压差测定水样含沙量的方法研究,旨在寻求一种新方法以实现含沙量在野外的快速准确测定。[方法] 试验基于压差原理,选取4种土壤(土、风沙土、盐碱土与水稻土)分别预制11个含沙量梯度的含沙水样,使用数字式压差计测定含沙水样压强与大气压强之间的差值(简称压差),建立含沙量与压差的函数关系式。[结果] 含沙量与压差在0.01的水平下呈极显著线性正相关;对于其中3种含沙水样(土水样、盐碱土水样与水稻土水样),压差结合理论公式计算含沙量的方法具有可行性,最大相对误差绝对值小于15%,但不适用于风沙土水样。风沙土水样含沙量的测定最大相对误差绝对值高达39%。因此,为了缩小误差,试验通过测定纯水与含沙量为500 kg/m3的水样压差建立修正方程,再结合测定的压差值计算含沙量,发现最大相对误差绝对值小于8%。[结论] 基于压差测定水样含沙量的方法能较为准确地测定水样含沙量,可为水土保持监测等领域在野外便捷测定含沙量提供一种新思路与方法。

    • 基于NSGA-Ⅱ和GeoSOS-FLUS的喀什地区土地利用空间多目标优化

      2022, 42(4):179-187. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.023

      摘要 (589) HTML (0) PDF 2.04 M (326) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 对喀什地区进行土地资源的空间优化,为该区社会和经济的可持续发展提供理论支持。[方法] 设置了粮食安全、经济效益和生态效益(固碳量、产水量和土壤侵蚀)作为算法的多目标函数,通过NSGA-Ⅱ算法能够得到较为科学的土地利用数量结构优化,再通过GeoSOS-FLUS模型根据数量结构优化结果、自然条件和经济因素模拟土地利用空间优化。最后,通过Fragstats 4软件对优化结果进行景观格局分析。[结果] ①在3种优化结果下,GDP、固碳量、粮食产量都比未优化前多,土壤侵蚀有所降低。产水量只有在生态效益优先情况下提高了。②2005—2020年,耕地、建设用地都有不同程度的增加,水域、林地和未利用地都有不同程度的减少。③通过Fragstats 4对2020年土地利用数据、经济优先、生态优先和生态经济协调发展下优化结果进行分析。相对于优化前,3种优化结果下的香浓多样性和散布与并列指数都有所提高,斑块凝聚度和景观多样性也提高了。[结论] 6种土地利用类型在景观中呈均衡化趋势分布,草地过渡型的土地利用类型有所提高。优化后的土地资源能够较好地满足喀什地区生态可持续发展,其布局更加合理,为该区未来的土地资源的配置提供辅助决策服务。

    • 基于Landsat8和Sentinel-2数据的砒砂岩区生物量估算的差异性

      2022, 42(4):188-194. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.024

      摘要 (228) HTML (0) PDF 4.19 M (326) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 分析基于不同空间分辨率遥感影像估算的地上生物量(above ground biomass,AGB)差异,为遥感估算荒漠生态系统AGB的研究中不同空间分辨率影像的选择提供依据。[方法] 在地面AGB调查的基础上,结合Landsat 8与Sentinel-2影像建立AGB-MSAVI统计模型,对砒砂岩区AGB进行了遥感估算,并分析不同植被覆盖区(高、中、低) AGB估算的差异性。[结果] Landsat 8与Sentinel-2影像均能较好地实现AGB估算,AGB估算结果在空间分布上具有相似性。基于Landsat 8和Sentinel-2数据估算AGB模型平均相对误差分别为13.41%和11.42%,基于Sentinel-2数据的AGB估算精度较高。[结论] 不同植被覆盖区Sentinel-2与Landsat 8数据估算的AGB存在一定的差异,低植被覆盖和高植被覆盖区,两种遥感数据估算的AGB差异相对较小;中植被覆盖区,遥感数据受到空间分辨率的制约,空间异质性影响相对显著,两种遥感数据估算的AGB差异较大。高空间分辨率遥感影像对AGB估算精度的提高具有一定效果。

    • 固化剂与糯米浆固化土的工程性能对比分析

      2022, 42(4):195-202,209. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.025

      摘要 (70) HTML (0) PDF 7.07 M (376) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 通过分别掺入离子固化剂、糯米浆对工业废料铁尾矿砂与黄土混合土进行固化试验,研究对比两种固化剂对目标土样的固化效果差异,为后续的工程应用及研究提供理论支持。[方法] 采用离子固化剂与糯米浆分别对目标混合土进行固化研究,通过干湿、冻融循环试验和自然风化试验对试件抗压强度的改变,综合评价两种固化剂对试件强度和耐久性的影响,并根据扫描电镜试验与比表面积试验测得孔隙结构对强度的影响。[结果] 掺入1.5%离子固化剂的混合土强度改善效果优于其他掺量的离子固化剂改良土,比素土提升50%强度;掺入10%糯米浆的混合土强度使素土强度增加110%。经过耐久性试验之后,掺入1.5%离子固化剂的混合土强度损失率更小,掺入10%糯米浆的混合土强度残余更高。[结论] 离子固化剂与糯米浆作为固化剂,均可提升土体材料的强度性能。糯米浆作为固化剂的固化效果优于离子固化剂。

    • 基于SCS-CN模型的郑州市区域产流特征研究

      2022, 42(4):203-209. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.20220608.001

      摘要 (741) HTML (362) PDF 4.16 M (419) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 根据郑州市下垫面产流情况研究该市内涝成因,为市区重要基础设施的暴雨内涝灾害风险防范与运行管理提供科学参考。[方法] 利用2016—2020年的气象资料和2020年的土壤、坡度、土地利用资料,采用SCS-CN水文模型,计算下垫面径流量,研究坡度、土壤、土地利用与径流量的关系。[结果] ①2016—2020年郑州地表径流分布整体上呈“东北高,西南低”“城区高,山区低”的趋势,除水域外,径流量主要分布在人类活动较密集区域。②较缓坡的径流最大。坡度贡献率与面积呈正相关。③郑州市土壤分为A (滨海风砂土)、B (黄绵土)、C (潮土等)、D (褐土性土)4类。D类径流最大,4类径流逐步呈上升趋势。土壤贡献率与面积呈正相关。郑州市主要为C类潮土,下渗率低。④SCS模型显示,前期土壤湿润程度越低,降雨下渗越多,径流越小。CN值越大,可能最大滞留量(S)越小,径流量越大。[结论] 郑州市地表产流在东北建设区域较为集中。产流越大,越易发生内涝。因此,应在产流集中的区域增加海绵砖、绿化带,及时修理排水管道。同时应推动郑州东南发展,以缓解郑州东北区域人类活动对地表产流的影响。

    • 基于PSR模型的珠江三角洲生态环境脆弱性评价

      2022, 42(4):210-217. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.027

      摘要 (761) HTML (368) PDF 1.70 M (398) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 揭示珠江三角洲生态环境脆弱性的时空演变特点及其原因,为区域发展提供理论依据。[方法] 利用生态压力度—生态敏感度—生态恢复力(pressure-sensitivity-restoration,PSR)模型、量化分级法和层次分析法(AHP),构建生态环境脆弱性综合指数,分析珠江三角洲不同时期的生态环境脆弱性特征。在此基础上,借助地理探测器的因子探测工具分析变量因素对生态环境脆弱性时空分布差异的影响程度。[结果] ①2000—2020年珠江三角洲生态环境脆弱性指数的变化范围为1.206 5~4.594 8,呈现微度脆弱等级; ②空间分布上,珠江三角洲中部地区的脆弱等级较高,东西部脆弱等级较低。此外,随着高程的增加,生态环境脆弱性程度减轻,中度和重度脆弱区面积比例减小; ③林地表现为潜在和微度脆弱等级,草地表现为中度脆弱,耕地、水域和未利用地以轻度脆弱等级为主,建设用地主要分布于重度和中度脆弱区; ④珠江三角洲生态环境脆弱性空间分异的主要影响因子为人口密度、植被覆盖指数及生物丰富度指数。[结论] 受人口增长压力的影响,研究时段内珠江三角洲生态环境脆弱等级提升。

    • 基于贡献率模型的崩塌易发性评价——以广州市白云区为例

      2022, 42(4):218-226. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.028

      摘要 (253) HTML (0) PDF 3.99 M (304) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 根据地质灾害野外普查空间数据库,分析花岗岩风化残积土发育地区崩塌形成机理和破坏模式,探究不同环境孕灾因子对崩塌发育的贡献率,评估崩塌灾害空间易发性与分布规律,为中国东南沿海地质灾害多发区的灾害防治工作提供科学支持。[方法] 在分析广州市白云区花岗岩风化残积土崩塌发育特征的基础上,选取高程、坡度、坡向、地形起伏度、距地表水体距离、降雨量、地层岩性、土地利用类型共8个与崩塌灾害发育密切关联的致灾因子构建崩塌灾害易发性评价指标体系,叠加研究区内404个历史崩塌数据,依据贡献率模型计算统计各指标因子崩塌灾害敏感性和空间分布特征。采用各二级指标因子贡献率的修正样本差确定因子权重。[结果] ①研究区内坡度、高程和地形起伏度对崩塌易发性贡献程度较高,坡向、地层岩性、降雨量在崩塌灾害易发性评价中贡献程度较低。②极高易发区主要集中在丘陵西麓,崩塌易发性由山地线范围外层边缘向中心逐级降低。③崩塌极高易发区和高易发区崩塌比率占总崩塌比率超过85%,模型易发性评价成功率和预测率分别达到91.3%和92.6%。[结论] 斜坡地形地貌因子对崩塌发育影响较显著,基于贡献率的崩塌灾害易发性评价模型能够客观量化指标因子权重,模型预测评价结果精度较高,易发性区划符合实际崩塌发育空间分布特征。

    • 中国水蚀区5种典型土壤的侵蚀性降雨阈值比较

      2022, 42(4):227-233. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.029

      摘要 (710) HTML (414) PDF 1.08 M (415) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 准确拟定侵蚀性降雨阈值,区分侵蚀性与非侵蚀性降雨事件,为有效减少土壤侵蚀预报的工作量以及区域土壤侵蚀防治提供科学参考。[方法] 在北京市房山区布设中国5个水蚀二级区典型土壤休闲小区,收集各小区2006—2019年的产流产沙监测资料,利用降雨侵蚀力偏差法分析各小区的侵蚀性降雨量(P)和最大30 min雨强(I30)阈值。[结果] ①相比P阈值,I30在识别侵蚀性降雨方面更为有效。②黑土和褐土小区侵蚀性降雨阈值较高,二者P阈值均为10.0 mm,I30阈值均为10.2 mm/h;黄土小区次之,其PI30阈值分别为9.5 mm和8.9 mm/h。紫色土与红壤小区较低,二者的P阈值分别为5.4和6.1 mm,I30阈值分别为3.2和5.2 mm/h。③各径流小区的监测资料年限达到12 a时,侵蚀性降雨阈值才可达到稳定。[结论] 不同地区土壤的侵蚀性降雨阈值存在较大差异。侵蚀性降雨阈值不仅受土壤自身特性如粒径分布和有机质含量的影响,还与当地的气候状况如降雨雨型有关。

    • >综合研究
    • 黄土高原生态—经济—社会耦合协调发展研究——以长武县、绥德县、神木市和淳化县为例

      2022, 42(4):234-243. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.030

      摘要 (1013) HTML (393) PDF 3.97 M (369) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究黄土高原生态、经济和社会系统之间的耦合协调发展关系,为实现黄土高原地区可持续发展提供参考。[方法] 以黄土高原典型地区长武县、绥德县、神木市和淳化县2001—2019年生态、经济和社会发展状况为研究对象,利用耦合协调度模型和剪刀差法研究该区的生态—经济—社会系统耦合协调发展趋势。[结果] 黄土高原典型地区生态系统综合评价指数波动上涨,经济系统和社会系统综合评价指数稳步上升,生态—经济—社会耦合协调度持续升高;生态和经济系统、生态和社会系统的剪刀差值逐年降低,反映了该地区生态、经济和社会系统之间的关系不断改善,且基本实现了协调发展。经济系统和社会系统对生态环境的影响逐年减弱。[结论] 目前黄土高原地区生态和经济系统、生态和社会系统处于协调发展阶段,但生态环境依然是制约当地发展的重要因素。稳固和发展该区域生态文明建设,缓解经济和生态系统、社会和生态系统之间的矛盾仍然是黄土高原地区可持续发展需要面对的重要问题。

    • 黔中喀斯特城市新区森林生态系统水土保持及其生态效益

      2022, 42(4):244-250. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.031

      摘要 (447) HTML (371) PDF 3.68 M (331) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究黔中喀斯特城市新区——贵州省贵阳市观山湖区森林生态系统的水土保持及其生态效益,旨在科学评价该区生态建设成效,为喀斯特城市新区资源环境可持续利用,森林高质量发展提供科学依据。[方法] 基于多源遥感数据提取2000,2010和2020年观山湖区森林生态系统分布格局,利用土壤保持模型和水量平衡方程计算土壤保持量和调节水量,采用市场价值法和影子工程法计算其生态效益价值量。[结果] ①观山湖区森林生态系统面积2000—2010年从10 892.74 hm2增加到15 571.90 hm2。随着城市扩张的加快,森林面积持续减小,到2020年减少为13 937.54 hm2。由于生态工程和城市扩张的双向长消作用,森林生态系统在过去20 a中的变化幅度很大。②森林生态系统的固土保肥和水量调节价值量总体上呈增长趋势,单位面积生态效益有所提高,但因森林生态系统面积减少,固土保肥和水量调节生态效益增势趋缓。③单位面积土壤保持量大小顺序表现为:针叶林>针阔混交林>灌木林>阔叶林>其他林;调节水量大小顺序表现为:针叶林>阔叶林>针阔混交林>灌木林>其他林;针叶林固土保肥、水量调节生态效益价值总量最大,灌木林次之。灌木林发挥着十分重要的固土保肥和水量调节生态效益。[结论] 观山湖区森林生态系统面积变化幅度大,2000—2010年面积大幅增长,近年来呈现减少趋势,但单位面积生态效益不断提高,在固土保肥和水量调节方面发挥着重要作用。在城市新区开发中,需要十分重视森林生态系统的保护。

    • 天津市填海造陆区自然植被演替特征及其影响因素

      2022, 42(4):251-257. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.032

      摘要 (640) HTML (331) PDF 1.32 M (359) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究天津市填海造陆区自然演替特征和影响因素,为填海造陆区生态恢复与重建提供科学依据。[方法] 以天津市不同时期填海造陆区为研究对象,采取野外调查采样、实验室测定与双向指示种分析法(TWINSPAN)、除趋势典范对应分析(detrended correspondence analysis,DCA)、典范对应分析(canonical correspondence analysis,CCA)等分析方法,分析天津市填海造陆区植物群落类型、演替模式和影响因素。[结果] ①天津市填海造陆区自然植被演替序列为:盐地碱蓬群落→芦苇—盐地碱蓬群落→獐毛群落→芦苇群落→柽柳—鹅绒藤群落。随着演替的进行,土壤含盐量逐渐降低,植物种类逐渐增加。②土壤全盐含量、离市区二级道路的距离和离15 m等深线的距离在不同演替阶段间存在显著差异,是天津市填海造陆区自然植被演替的主要影响因子。[结论] 天津市填海造陆区的植被演替受自然和人为因子的共同作用,科学调控环境因子(如土壤全盐含量)可为填海造区植被恢复提供有利环境条件。

    • 洞庭湖平原耕地面源污染时空特征及脱钩效应

      2022, 42(4):258-266. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.033

      摘要 (419) HTML (0) PDF 2.06 M (299) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 揭示2009—2019年洞庭湖平原耕地面源污染时空演变规律,探究耕地面源污染与农业生产的脱钩关系,为洞庭湖平原耕地面源污染治理提供科学参考。[方法] 采用化肥农药施用强度和粮食单产分别描述洞庭湖平原耕地面源污染和农业生产状况,利用空间分析法和脱钩模型揭示2009—2019年洞庭湖平原耕地面源污染和农业生产的时空演变规律及其脱钩关系。[结果] ①2009—2019年洞庭湖平原化肥、农药施用强度均呈现“先升后降”的趋势,且具有明显的空间差异性,化肥、农药生产率总体上呈现出上升趋势; ②2009—2019年洞庭湖平原粮食单产呈现出倒U形趋势,且具有明显的空间差异性; ③洞庭湖平原粮食单产与化肥农药施用强度的脱钩关系呈现出明显的阶段性特征:第一阶段为波动期(2009—2013年),第二阶段为强脱钩期(2014—2015年),第三阶段为弱负脱钩和衰退脱钩期(2016—2019年); ④洞庭湖平原农业生产与耕地面源污染的脱钩关系在县级空间尺度上逐渐呈现出较高的趋同性和聚集特征。[结论] 应进一步加强耕地面源污染源头防治,并采取多种举措提高粮食单产,最终实现耕地面源污染与农业生产的强脱钩。

    • 黄河流域与长江经济带农业水资源利用效率与影响因素的差异性研究

      2022, 42(4):267-277. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.034

      摘要 (739) HTML (332) PDF 1.96 M (346) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探查黄河流域与长江经济带农业水资源利用效率与影响因素间的差异性特征,为有效提升两地农业用水效率与农业可持续发展决策提供科学依据。[方法] 基于2009—2019年黄河流域与长江经济带19省市的面板数据,利用超效率SBM模型,并结合Malmquist指数、核密度估计、标准差椭圆、Tobit回归等方法对其差异性进行分析。[结果] ①农业水资源利用效率均呈整体上升趋势,黄河流域各年效率值波动幅度较大,内部差异明显,其效率重心于山西省与陕西省边界摆动;而长江经济带各年起伏较缓,其效率重心呈现向西南部迁移趋势,年均效率值略高于黄河流域。②技术进步均是引起农业水资源利用效率变动的主要原因,2009—2019年黄河流域技术进步指数略高于长江经济带。③影响两地农业用水效率增长的因素差异较大,其原因与其所处的自然地理环境与经济发展水平有较大联系。[结论] 黄河流域与长江经济带农业水资源利用效率整体良好,但区域差异性较大。因此,要因地制宜采取针对性措施,并从科技投入、政府引导与农民参与等多个维度推动两地农业用水效率的提升与持续优化,实现流域农业的可持续发展。

    • 阿克苏地区荒漠化变化趋势及其驱动因素

      2022, 42(4):278-285. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.035

      摘要 (781) HTML (497) PDF 2.81 M (354) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 对2009—2019年阿克苏地区荒漠化变化趋势及其驱动因素进行分析,为该区生态修复、因地制宜制定荒漠化防治政策提供科学依据。[方法] 基于《全国第六次荒漠化监测细则》构建荒漠化评价指标体系,在ArcGIS和IDRISI软件的支持下,对2009—2019年阿克苏地区荒漠化变化趋势进行评价,分析荒漠化驱动因素并做出预测。[结果] ①2009—2019年阿克苏地区荒漠化面积逐年降低,荒漠化呈现逆转态势。阿克苏地区荒漠化呈现较强的空间异质性,极重度荒漠化区域位于研究区南部与塔克拉玛干沙漠接壤地带,极重度荒漠化所占比例最大。②2009—2019年阿克苏地区荒漠化单一驱动因素分析结果显示,土地利用类型是阿克苏地区荒漠化最重要的影响因子,多驱动力因子交互作用对荒漠化演化的解释力比单因子更强,作用方式与强度表现为增强与非线性增强。③CA-Markov模型预测结果显示,在驱动因素不改变时,2019—2024年阿克苏地区荒漠化程度持续逆转,整体表现为极重度荒漠化转化为重度荒漠化,部分地区荒漠化面积扩张。[结论] 研究时段内,研究区荒漠化面积减少,荒漠化程度呈逆转态势,影响荒漠化主要因素为土地利用类型。在荒漠化的治理与防治过程中,应当结合荒漠化驱动因素,合理有效地实施荒漠化防治以及生态修复工程。

    • 2000—2020年南昌市土地利用时空变化及其生态环境效应

      2022, 42(4):286-292,329. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.036

      摘要 (89) HTML (0) PDF 2.09 M (304) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 分析南昌市因土地利用变化引起的区域生态环境效应,定量研究该区域国土资源开发与生态环境的关系,为区域生态环境保护、生态文明建设和绿色发展提供科学支持。[方法] 运用土地利用转移矩阵和核密度分析模型演算土地利用变化时空变动轨迹,用生态环境质量指数和生态贡献率推理出土地利用变化对生态系统的影响。[结果] ①2000—2020年,南昌市土地利用变化主要以草地、耕地转为建设用地,林地、水域转为耕地,耕地转为水域为主; ②2000—2020年,南昌市土地利用变化空间集聚演变主要集中在西北方向,其中耕地转水域是研究区生态环境改善的主要原因,水域转耕地和耕地转建设用地是区域生态环境退化的主要原因。[结论] 南昌市2000,2010,2020年的生态环境质量指数为0.354,0.351和0.352,生态环境质量相对稳定,但区内质量指数呈现下降趋势,有必要及时严格控制城镇开发边界和落实生态红线保护政策。

    • 盛行风作用下柴木达盆地典型多花柽柳灌丛资源岛特征

      2022, 42(4):293-300. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.037

      摘要 (589) HTML (0) PDF 3.61 M (252) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究盛行风作用下柴达木盆地诺木洪地区典型多花柽柳(Tamarix hohenackeri)灌丛资源岛特征,旨在深入了解在类似的生境下柽柳灌丛的生态学意义,为盐碱地改良和荒漠—绿洲的生态保护提供借鉴。[方法] 通过对柴达木盆地诺木洪地区荒漠—绿洲过渡带典型多花柽柳灌丛周围土壤系统采样,全面了解冠下、冠缘和间地110 cm深不同土层土壤有机碳(SOC)、土壤含水率(SMC)、土壤pH和EC值特征,探讨盛行风对灌丛资源岛的影响。[结果] ①典型多花柽柳灌丛周围,冠下枯落物和地下生物量显著大于冠缘和间地,SOC含量在冠下显著大于冠缘,具有资源岛特征; ②盛行风背风向冠下SMC、冠缘和间地SOC含量显著大于其他方向,且冠缘0—5 cm土层有着较低的土壤pH值; ③背风向地上生物量和冠缘枯落物量显著大于其他方向,减少了水分蒸发,促进了SOC的增加。[结论] 柴达木盆地荒漠—绿洲过渡带多花柽柳灌丛周围土壤不仅冠下具有资源岛特征,且背风向土壤会形成更适合植物生长的SMC,SOC含量和较低土壤pH值,即风影区资源岛。

    • 额尔齐斯河流域土地利用变化对生态系统服务价值损益时空演变的影响

      2022, 42(4):301-311. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.038

      摘要 (735) HTML (291) PDF 14.98 M (516) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 评估土地利用变化与生态系统服务价值损益之间的关联效应,为制定适宜的土地干预政策提供科学依据。[方法] 基于5期额尔齐斯河流域土地利用数据以及CLUE-S模型,量化土地利用变化下流域生态系统服务价值损益时空演变规律。[结果] ①2000—2018年额尔齐斯河流域草地和林地持续地转化为其他土地,耕地面积大幅度增长;到2030年,流域耕地面积的比例将上升4.92%(1 502.48 km2上升到4 070 km2),而林地呈现快速下降趋势,所占比例将下降7.18%(由7 547.26 km2减少到5 424.36 km2)。②额尔齐斯河流域生态系统服务价值由2000年的518.16亿元增长到2018年的1 832.44亿元,到2030年,生态系统服务价值处于波动下降趋势(2030年为1 777.86亿元); ③林地和草地被耕地所占用,导致额尔齐斯河流域生态系统服务价值损失预计达到108.80亿元,依次为:草地转换损失(34.39亿元)>林地转换损失(28.49亿元)>水域转换损失(18.31亿元)。④额尔齐斯河流域生态系统服务价值损益空间分布呈现“北高南低”的发展格局,价值损益在全局和局部上均呈现显著的正向空间自相关。[结论] 人为因素导致大量生态用地被占用,生态系统服务价值下降且损益空间异质性显著,需要进一步采取有效的生态保护与补偿政策推动农牧户生计转型,减小对自然环境的依赖性。

    • 2000—2020年四川省植被覆盖时空变化特征及其气候驱动因子

      2022, 42(4):312-319. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.039

      摘要 (506) HTML (0) PDF 16.64 M (545) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 对四川省植被变化规律及影响因子进行分析,为该地区自然资源可持续发展提供理论支持。[方法] 基于2000—2020年四川省MODIS-NDVI数据集,统计研究区2000—2020年植被覆盖度(FVC),分析其时空变化特征以及与气候因子的关系。[结果] ①四川省FVC变化趋于稳定,其多年FVC均值在0.50左右。②在空间尺度上,FVC存在明显的空间分布异质性,东部FVC高于西部,且从西北向东南方向呈现依次递增的空间分布格局。③四川省高植被覆盖度区域面积比例达到70%左右,其总体植被状况较好,且总体存在缓慢增长的迹象。④研究区内FVC变化与气温、降水正负相关关系并存且面积比例接近。⑤四川省FVC变化的驱动力主要为非气候因子,以气候因子为驱动的区域面积占研究区总面积的21.17%。[结论] 四川省地形地貌复杂,气候条件好,植被生长旺盛,多年来FVC较为稳定,维护了长江中上游地区的生态环境。四川省未来应着重关注人类活动因子,积极构建长江中上游生态屏障。

    • 人类活动对2000—2020年鄱阳湖流域陆地植被覆盖变化的影响

      2022, 42(4):320-329. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.040

      摘要 (457) HTML (596) PDF 13.91 M (682) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究人类活动对近年来鄱阳湖流域陆地植被覆盖变化的作用机制,为推动该流域乃至长江流域生态系统健康发展提供理论依据。[方法] 基于鄱阳湖流域最新MODIS增强型植被指数(EVI)数据产品,并结合气象数据以及土地利用和人口数据,采用趋势分析、残差分析、相关分析等方法,分析研究区2000—2020年流域陆地植被覆盖变化特征,深入探讨了人类活动作用的影响机制。[结果] 近20 a来鄱阳湖流域地表植被状况明显改善,植被EVI呈显著上升趋势(p<0.05);流域人类活动整体上对植被EVI的增加起着重要的促进作用。在城镇化新扩张区域表现出明显的抑制作用;在流域尺度上,人类活动对EVI增长的贡献率达到32.48%,不同子流域间人类活动的平均贡献率为30%~43%。鄱阳湖流域植被EVI及其残差趋势在人口密度增加0~100人/km2和400~500人/km2时,分别出现了一个峰值。这一结果主要得益于近年来江西省社会经济快速发展和生态文明建设理念的驱动,广大乡村地区人口密度的小幅增加(0~100人/km2)比单纯的人口流失区更能有效改善地表植被状况。与此同时,城市区域人口密度增加幅度在一定区间时(400~500人/km2)也能促进地表植被状况的改善。[结论] 人类活动是地表植被覆盖变化的重要促进因素,高质量发展中的“绿色”“协调”理念对生态环境的改善至关重要。

    • 延安市2000—2020年耕地非农化时空格局演变及其影响因素

      2022, 42(4):330-337,372. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.041

      摘要 (818) HTML (352) PDF 7.29 M (380) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 分析陕西省延安市2000—2020年耕地非农化的时空变化特征与影响因素,为该市耕地保护的政策制定与防止耕地非农化提供理论依据。[方法] 以延安市为研究对象,基于2000,2005,2010,2020年4期LUCC数据,运用核密度估计、地理探测器等方法开展研究,揭示黄土高原地区耕地非农化程度及其动因。[结果] ①2000—2020年,延安市耕地非农化面积呈现出“增—减—增”的变化,累计耕地非农化总面积为7 865.28 hm2,耕地非农化率为8.45‰。②2000—2020年,延安市耕地非农化主要沿洛河、延河的河谷川道分布,集中发生于中部和南部,核密度最大值为155.03,位于宝塔区延安新城附近;耕地非农化的次集中区是黄陵县和洛川县,核密度最大值分别是75.95,51.77。③延安市耕地非农化现象主要发生在坡度较低,海拔中等,地形位指数较低的地区。④延安市耕地非农化最主要的影响因素是城镇人口、户籍人口、地区生产总值,其解释率分别为68.65%,68.45%,66.54%。[结论] 延安市2000—2020年耕地非农化现象显著,时间变化呈现波动性,空间异质性较强,是自然、人口、社会经济综合作用的结果。

    • 2000—2020年喀斯特地区煤矿资源城市生态敏感性的时空演变

      2022, 42(4):338-346. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.042

      摘要 (791) HTML (332) PDF 12.30 M (531) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 以喀斯特地区典型煤矿资源城市贵州省六盘水市为例,分析研究区2000—2020年生态敏感性时空演变特征,为喀斯特地区煤矿资源城市的生态保护工作提供科学依据。[方法] 根据研究区实际,选择遥感生态指数、水土流失敏感性指数、石漠化敏感性指数、景观开发强度指数、碳排放量构建综合生态敏感性指数,并借助空间自相关分析方法分析六盘水市生态敏感性时空演变特征。[结果] ①2000—2020年,六盘水市极敏感、高度、轻度、中度敏感区域呈波动下降趋势,不敏感区持续上升,生态环境明显改善; ②2000—2020年六盘水市极敏感、高敏感区空间演变趋势为零散分布在全市,同时向东南部转移,并向西北部扩散,范围持续缩减,除钟山区南部有轻微扩散外,其余区域均呈现持续或波动缩减趋势,环境趋向于改善; ③2000—2020年六盘水市综合生态敏感性Global Moran’s I分别为0.525,0.570和0.476,说明六盘水市生态敏感性在空间上呈正相关关系,且相关性随时间变化而逐渐减弱。LISA图显示高高、低低聚集区减少,生态敏感性聚集程度有所降低。[结论] 六盘水市生态敏感性以轻度敏感为主,主要分布在生态禀赋较好的西北部地区;极敏感性区域比例较小,集中于自然条件较脆弱的东南部。随着时间推移,六盘水市的营造林等工程措施在一定程度上缓解了人类过度干预所带来的环境恶化,使区域内极敏感、高敏感区范围不断缩减,生态环境得到显著改善。

    • 湖南省重点生态功能区生境质量时空变化及其预测

      2022, 42(4):347-356,364. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.043

      摘要 (481) HTML (438) PDF 10.58 M (355) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 对湖南省南岳重点生态功能区土地利用变化及生境质量开展研究,揭示人类活动导致的林地减少与生境质量之间的关系,为该地区生态保护与经济建设的协调发展提供理论支持。[方法] 基于2009,2012,2015,2018和2021年5期土地利用变更数据得到土地利用转移矩阵,借助InVEST模型和CA-Markov模型分析预测南岳重点生态功能区土地利用结构及生境质量时空分布特征,并运用双变量空间自相关分析方法探究林地与生境质量两者的相关性。[结果] ①2009—2021年研究区林地和耕地主要转出为建设用地;建设用地面积增加15.87%,其中45.37%,36.25%分别由林地和耕地转入。②2009—2021年该地区生境质量呈现出“先快后慢”的持续下降趋势和“西部高,东南低”的空间分布特征。③研究区林地与生境质量在空间分布上的正相关性逐渐增强,以林地和优等生境质量的高高聚集为主要表现类型。④南岳区2025年建设用地将增加4.36%,2030年建设用地面积将达到1 563.53 hm2;未来生境质量将缓慢下降。[结论] 生境质量变化与人类活动干扰导致的林地减少,建设用地扩张紧密联系,应加强对南岳重点生态功能区的资源与环境管控。

    • 1990—2020年河南省黄淮海平原国土空间“三生”功能时空演变

      2022, 42(4):357-364. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.044

      摘要 (402) HTML (0) PDF 14.67 M (582) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 对国土空间“三生”功能时空演变进行研究,为区域国土空间新格局的构建,实施监督国土空间规划和促进区域协调发展提供科学依据。[方法] 以河南省黄淮海平原为研究区,基于1990,2005和2020年土地利用遥感监测数据,运用功能归并、地理网格采样和空间协调度等方法开展研究。[结果] 1990—2020年,生产、生活功能指数分别上升了1.30%和20.83%,且均呈西部低而中东部高的特点,生态功能指数下降了2.52%。生产功能指数以相对平衡状态为主,生活功能变化幅度较小,空间上呈零散分布特点,生态功能空间变化幅度强烈。缩小区多位于研究区西南部,扩张区集中于西部和东端。国土功能的协调度逐渐变差,中高、高协调类型区面积均偏小,低协调类型区扩张显著,并成为最主要的功能协调类型,中低和中协调类型区面积比例持续下降。[结论] 应依据研究区国土空间的功能服务特性,合理统筹部署国土空间开发及利用,促进国土空间的生产、生活与生态功能协调发展。

    • 1985—2018年内蒙古自治区耕地集约利用时空变化及其驱动因素

      2022, 42(4):365-372. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.045

      摘要 (407) HTML (0) PDF 2.72 M (313) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探索内蒙古自治区耕地集约利用时空变化规律,为改善该区耕地集约利用方式,实现耕地资源可持续利用提供科学依据。[方法] 运用主成分分析方法对内蒙古自治区全区及其12个盟市的耕地集约利用水平进行综合评价,并揭示其时空变化特征及驱动因素。[结果] ①从全区层面分析,1985—2018年期间,内蒙古自治区耕地集约度总体呈增长态势,耕地集约度由63.30增长至88.12,增幅高达39.21%,耕地集约利用总体呈波浪式增长。②从空间层面分析,通过自然分界法将内蒙古自治区各盟市耕地集约利用水平划分为5个等级,其中巴彦淖尔市和呼伦贝尔盟为高度集约型(Ⅰ级),锡林郭勒盟、兴安盟、阿拉善盟、鄂尔多斯市为较集约型(Ⅱ级),呼和浩特市为一般集约型(Ⅲ级),赤峰市、通辽市为较粗放型(Ⅳ级),乌兰察布市、包头市、乌海市为粗放型(Ⅴ级)。③从驱动因素分析,人均GDP、农民人均可支配收入、财政用于农业支出以及第一产业固定资产投资额对内蒙古自治区耕地集约利用具有显著正向驱动作用,而第一产业生产总值、城镇化率以及治理水土面积对内蒙古自治区耕地集约利用具有显著负向驱动作用。[结论] 内蒙古自治区耕地集约度总体呈增长态势,未来应规范耕地流转,加强耕地用途管控,协调产量与生态的关系,进一步提高耕地集约利用程度。

    • >专家论坛
    • 中国土壤侵蚀研究重大成就及未来关键领域

      2022, 42(4):373-380. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2022.04.046

      摘要 (643) HTML (815) PDF 5.37 M (621) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 回顾中国土壤侵蚀研究的发展历程,总结该领域的重大研究成果,分析其现阶段存在的问题及未来关键研究领域,旨在为中国水土保持及区域生态建设与绿色高质量发展提供参考。[方法] 基于多年的土壤侵蚀研究野外调查和学术研究工作经验,对中国土壤侵蚀的有关重大问题进行了长期思考。经过多次学术研讨,并与同行权威专家进行了交流和探讨。[结果] 中国土壤侵蚀研究领域近百年来取得了一系列重大研究成果,也存在着一些不足和问题。中国土壤侵蚀研究未来应从土壤侵蚀预报模型完善推广及精度评价,坡面径流计算方法及模型构建,人工模拟降雨试验和水槽试验结果的代表性及真实性评价等方面开展重点研究,并关注土壤侵蚀过程机理、模型应用、技术方法、响应评价、瓶颈问题等议题的研究。[结论] 近百年来的研究实践证明,中国土壤侵蚀研究只有立足于国情,根据中国土壤侵蚀特点、研究现状及社会需求的变化确定和调整研究方向,才有可能取得标志性成果。同时,在国家大力推行生态文明建设的新时代,土壤侵蚀研究也要调整思路和研究重点。此外,水土保持工作还应与国家乡村振兴和生态建设相结合,以先预防,少扰动为主,改变过去先破坏再治理的模式。

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