• 2023年第43卷第4期文章目次
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    • >试验研究
    • 短时强降水下黏土表层覆盖苔藓水分入渗特征及其模型模拟

      2023, 43(4):1-9,23. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2023.04.001

      摘要 (331) HTML (431) PDF 13.94 M (406) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究短时强降水条件下土壤表层覆盖苔藓植物对水分入渗产生影响的机理,为苔藓植物在石漠化区水土流失治理中的运用提供数据支撑。[方法] 室内模拟大灰藓(Hypnum plumaeforme)、牛舌藓(Anomodon viticulosus)、小石藓(Weisia controversa)、蕊形真藓(Bryum coronatum)植物覆盖处理的一维土柱历经短时20 mm强降水后土壤水分入渗过程,运用经典入渗模型和Singh的熵入渗方程模拟水分入渗过程,对比不同苔藓植物覆盖下土壤水分入渗的差异性。[结果] ①苔藓植物覆盖处理组水分入渗特征初始、稳定、平均入渗速率和累计入渗量均大于裸土(p<0.05),入渗速率最慢的蕊型真藓组4个入渗特征值0.718 cm/min,0.279 cm/min,0.180 cm/min和19.575 cm较裸土分别大7.65%,8.56%,11.90%和3.75%;苔藓植物覆盖处理组促进水分入渗的原因是苔藓植物阻碍土壤表层产生物理结皮促进入渗效应大于苔藓植物层截留阻碍水分入渗效应。②入渗过程中4种苔藓植物产生促进或阻碍水分入渗效应不同使水分入渗特征值存在显著性差异(p<0.05)。入渗特征与苔藓植物假根密度、假根根长、饱和吸水率呈负相关;与糙率呈正相关,但是相关系数不大。③表层覆盖苔藓植物土壤水分入渗过程模拟用Horton入渗模型更佳,而裸土水分入渗则采用Philip模型效果更好;若精度要求不高且为了简便则可以采用Singh的熵入渗方程E-Kostiakov入渗模型。[结论] 历经短时20 mm强降水后与裸土相比,表层覆盖苔藓植物具有促进水分入渗效应。这主要与苔藓植物的存在阻碍土壤表层产生物理结皮有关。

    • 不同根系构型草本与灌木复合对土壤饱和导水率的影响因素分析及模拟

      2023, 43(4):10-16,43. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2023.04.002

      摘要 (281) HTML (354) PDF 6.93 M (389) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究不同根系构型草本与灌木复合时的根土性质的差异对土壤饱和导水率的影响,并综合考虑根系和土壤性质建立估算土壤饱和导水率的经验方程,为黄土高原植被恢复后的水文模型建立提供理论参考。[方法] 选取不同根系构型草本与灌木的混合样地,分别为柠条锦鸡儿加冰草(须根系)和柠条锦鸡儿加铁杆蒿(直根系)。采用双环刀法测定不同样地土壤饱和导水率。[结果] 样地类型和土层深度对土壤饱和导水率的影响达到显著水平,两者对土壤饱和导水率影响的因子贡献率分别为26%和52%。直根系铁杆蒿与柠条锦鸡儿混合样地的土壤饱和导水率高于须根系冰草与柠条锦鸡儿混合样地,并且不同样地的土壤饱和导水率随土层深度的增加均表现出降低的趋势。根长密度、团聚体以及土壤容重能够较好地模拟土壤饱和导水率,其拟合精度R2可以达到0.86。[结论] 直根系草本与灌木复合时较须根系草本与灌木复合相比具有更高的饱和导水率。在不同样地中,根长密度、团聚体以及土壤容重是影响饱和导水率的主要因素。

    • 干枯植被覆盖对公路沿线地表风沙流结构的影响

      2023, 43(4):17-23. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.20230508.001

      摘要 (217) HTML (0) PDF 12.44 M (286) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 以内蒙古S105草原公路沿线地表为研究对象,探讨挟沙风作用下干枯植被覆盖度对风沙流结构的影响,旨在为防治公路两侧土壤风蚀提供理论参考依据。[方法] 采用风洞模拟试验,在0%,20%,40%和50%覆盖度水平下测定输沙率。[结果] 在挟沙风作用下,输沙率随干枯植被覆盖度的增大而递减,最大输沙率点的高度层不断上升。覆盖度为0%时,输沙率随高度的增加呈指数函数规律降低;覆盖度为20%,40%和50%时,输沙率随高度的增加呈递减→递增→递减→趋于平缓的变化规律;在85 mm高度以下符合多项式函数关系,85 mm高度以上符合指数函数关系。随覆盖度的增大总输沙量递减,最大抗风蚀效率达65.73%。[结论] 干枯植被覆盖显著影响地表风沙流结构,可削弱挟沙风侵蚀力,是抑制公路沿线地表土壤风蚀沙化的有效措施。

    • 风化矸石山不同侵蚀微生境的基质理化性质与水分特征

      2023, 43(4):24-30,52. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2023.04.004

      摘要 (89) HTML (0) PDF 7.15 M (280) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究不同侵蚀微生境下基质的理化性质与水分特征,为揭示其植被定居与恢复的驱动与限制机制提供理论基础,为北方早期矿区废弃地植被重建的实践提供科学参考。[方法] 以裸坡、细沟、浅沟与堆积体为研究对象,研究其基质的机械组成、容重、毛管孔隙度、pH值、电导率与水分特征及其相互关系。[结果] 各粒径基质在不同侵蚀微生境间变化各异,而且不同土层间存在差异。不同侵蚀微生境基质容重大小表现为:浅沟>细沟>裸坡>堆积体,而毛管孔隙度大小表现为:堆积体>裸坡>浅沟>细沟。不同侵蚀微生境基质的pH值无显著性差异,但其在不同土层变化有所差异;电导率均表现为:堆积体>裸坡>浅沟>细沟,且在10—20 cm土层高于0—10 cm土层。不同侵蚀微生境的基质含水率与毛管持水量均表现为:堆积体>裸坡>浅沟>细沟,裸坡与浅沟的基质含水率与毛管持水量均在上坡位最低,而细沟的在中坡位最低。[结论] 风化矸石山基质水分特征主要受容重和毛管孔隙度影响显著,裸坡和堆积体砂粒和中粗粒相对较多,水分较好,可为植被定居与恢复提供安全生境。

    • 西藏DG水电站工区边坡植被修复效果及生态因子分析

      2023, 43(4):31-43. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2023.04.005

      摘要 (96) HTML (0) PDF 13.04 M (312) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究西藏DG水电站工区内边坡植被修复效果及主导生态因子,为提高工区植被修复成功率,治理水土流失,改善生态环境等提供理论依据和技术支撑。[方法] 以工区内5种不同类型边坡(渣土堆积体、土质、土石混合、岩质、混凝土)为研究对象,选取土壤相对湿度、气温、坡度、坡向为生态因子,通过实地监测和取样分析,采用熵权法计算植被特征(物种多样性、物种丰富度、植被盖度)和土壤肥力(有机质、速效磷、速效氮、速效钾)权重分值,再由综合评价法计算综合得分,并结合极差分析甄选主导生态因子。[结果] 西藏DG水电站工区内渣土堆积体边坡、土质边坡植被修复综合得分最高,均为10.000 0,现场植被修复效果最好,而混凝土边坡植被修复综合得分仅为5.369 0,现场植被修复效果较差;边坡类型不同,各生态因子对其植被修复影响的强弱不同,即土石混合边坡表现为:土壤相对湿度>坡度>气温>坡向,岩质边坡表现为:土壤相对湿度>气温>坡度>坡向,而土质边坡、混凝土边坡、渣土堆积体边坡均表现为:土壤相对湿度>坡向>坡度>气温,但主导生态因子却均为土壤相对湿度。[结论] 影响西藏DG水电站工区内边坡植被修复主导生态因子为土壤相对湿度。不同类型边坡植被修复最优生态因子组合存在较大差异,其中土石混合边坡、岩质边坡、土质边坡、混凝土边坡和渣土堆积体边坡相对湿度和坡度均相同,差异主要体现在坡向和温度两方面。

    • 不同铺设形式对固沙砖沙障防风沙效果影响的风洞试验

      2023, 43(4):44-52. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2023.04.006

      摘要 (131) HTML (0) PDF 13.68 M (282) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究带孔沙砖的铺设形式对风场特性和防风沙效果的影响,旨在为选择新型防风固沙材料提供理论依据。[方法] 通过风洞试验,探究净风条件下方格沙障、梯度行列式沙障的风压分布及平均风压系数波动情况;重点对比分析了风沙条件下这2种不同沙障形式的障后风速、防风效能和积沙效果。[结果] 相比于梯度行列式沙障,方格沙障内部平均风压系数均为负值,内部风流循环产生涡旋使其受压更稳定,且障后平均风速衰减率更高;防风效能沙障高度出现了先升高后下降的趋势,在10 cm高度方格沙障的防风效能为64.3%,比梯度行列式沙障高4.2%;方格沙障第1排、第2排后方格内总沙粒沉积率分别是梯度行列式沙障的1.14,1.66倍,且方格沙障的障后沉积沙粒量、障后沉积范围均要小于梯度行列式沙障。[结论] 方格沙障具有使风流明显衰减的功能,阻沙率大于梯度行列式沙障,沙粒主要沉降在方格内部,其防风沙效果最好,为最优铺设形式。

    • 白草塬植被恢复后沟头草本植物多样性与土壤因子的关系

      2023, 43(4):53-60,76. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2023.04.007

      摘要 (108) HTML (0) PDF 7.47 M (292) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究黄土塬沟头在植被恢复后的草本植物多样性变化与土壤因子间的关系,为该区沟头水土保持效益评估提供科学依据。[方法] 以农地沟头为对照,选择不同植被恢复年限(5,13,18,22 a)的白草塬草地沟头,调查和测定了各植被恢复年限沟头的草本植物多样性和表层土壤(0—10 cm和10—25 cm)的土壤性质因子。[结果] 随植被恢复年限的增长,Patrick丰富度指数呈现先增大后稳定的变化趋势;Shannon-Wiener指数呈现持续上升的趋势,植被恢复18 a和22 a时的Shannon-Wiener指数高于恢复13 a,但没有显著性差异;Pielou均匀度指数呈现增加—降低—再增加的波动趋势,且在恢复22 a时达到最大值(0.89)。白草塬沟头0—10 cm和10—25 cm的土壤容重均在恢复22 a时达到最小值,较农地分别显著降低13.1%和17.8%(p<0.05);0—10 cm和10—25 cm的土壤有机质含量、水稳性团聚体含量、团聚体平均重量直径和饱和导水率均随植被恢复年限的增加而显著增加,两土层的土壤因子在各植被恢复年限上呈现出显著性差异。相关性分析显示草本植物多样性指标与容重间呈负相关关系,与土壤有机质、水稳性团聚体、团聚体平均重量直径以及饱和导水率呈显著正相关(p<0.05)。冗余分析表明土壤团聚体含量与草本植物多样性变化密切相关。[结论] 植被恢复显著提高了沟头草本植物多样性,可改善表层土壤性质,在稳固沟头过程发挥重要作用。

    • 兰州市北山削山造地的土壤质量变化评价

      2023, 43(4):61-67,82. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2023.04.008

      摘要 (82) HTML (0) PDF 7.16 M (276) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 评价兰州市北山削山造地引起的土壤质量变化,旨在为该区削山造地工程和生态效益评价提供科学依据和建议。[方法] 选择兰州市城关区北山原有耕地、林地、草地、削山产生的新造地4种土地利用方式,采集土壤物理性质、化学性质和根系生物量样品,基于主成分分析法(principal component analysis, PCA)筛选出最小数据集(minimum data set, MDS),通过土壤质量指数对兰州市北山土壤质量进行评价。[结果] ①基于包括12项理化指标的土壤质量全数据集(total data set, TDS)的主成分分析,构建了由容重、速效磷、速效钾、全氮、pH值组成的最小数据集。②兰州市北山4种土地利用方式下土壤质量指数排序为:耕地>林地>新造地>草地,削山造地显著影响了土壤的水分保持、有机质积累、全氮、速效钾含量等。③最小数据集和全数据集之间相关性系数为0.66,最小数据集能够较好地进行土壤质量评价(p<0.01)。[结论] 兰州市北山的耕地和林地具有更好的土壤质量,新造地土壤的持水与积累养分能力低于原有耕地和林地,是未来植被恢复和重建的重点区域。削山造地时应尽量安排在草地上进行,注意对原有耕地和林地的保护。

    • 牛羊粪沙障对高寒区沙化草地恢复的影响——以甘肃省玛曲县为例

      2023, 43(4):68-76. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2023.04.009

      摘要 (177) HTML (0) PDF 7.55 M (338) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究植物纤维沙障、牛羊粪沙障和牛羊粪沙障+植物纤维沙障对甘肃省玛曲县沙化草地恢复效果,为玛曲县沙化草地治理提供有效沙障。[方法] 以玛曲县未布设沙障沙化草地为对照,比较了植物纤维沙障、牛羊粪沙障和牛羊粪沙障+植物纤维沙障布设后沙化草地植物和土壤性质的变化。[结果] ①牛羊粪沙障和牛羊粪沙障+植物纤维沙障对植被恢复效果较好。物种数由4种均增加为11种,植物群落平均盖度由7.28%依次增加到48.21%和58.29%;植物平均高度由6.67 cm依次增长到35.17和30.70 cm;植物平均干重由4.46 g/m2依次增加到81.17和80.70 g/m2;植物平均枯死率由9.55%依次降为7.00%和6.80%。②牛羊粪沙障和牛羊粪沙障+植物纤维沙障对0—5 cm土壤养分提升显著。全氮由0.154 g/kg依次增加到0.370和0.491 g/kg;土壤碱解氮由4.78 mg/kg依次增加到13.99和19.78 mg/kg;速效磷由1.64 mg/kg依次增加到5.54和6.20 mg/kg;速效钾由21.07 mg/kg依次增加为55.37和56.90 mg/kg。[结论] 综合考虑恢复效果、成本和降解因素等,牛羊粪沙障为玛曲县沙化草地治理较理想的沙障布设方式。

    • 晋陕蒙地区土壤质地重构对土壤水力性质的影响

      2023, 43(4):77-82. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2023.04.010

      摘要 (193) HTML (0) PDF 5.16 M (280) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究晋陕蒙地区土壤质地重构对土壤水力性质的影响,评价砒砂岩不同添加量对砂黄土的改良效果,为该区沙化土地修复工作提供理论依据。[方法] 将砒砂岩与砂黄土按照不同配比进行重构,研究其饱和导水率、土壤水分特征曲线、土壤有效持水量等指标。[结果] ①随着砒砂岩比例的增加(0%~100%),重构土中砂粒(0.05~2 mm)含量下降8.1%~33.5%,粉粒(0.002~0.05 mm)和黏粒(<0.002 mm)含量分别增加5.2%~21.0%,2.9%~12.5%。当砒砂岩与砂黄土比例达到75∶25时,重构土壤质地由砂壤土转变为壤土;当砒砂岩与砂黄土按照25∶75比例混合时,该处理在10 ℃时的Ks为4.07×10-6 m/s,与黄土高原地区典型的黄绵土田间自然状态下的Ks值相近; ②砒砂岩添加量对土壤水分特征曲线的影响主要在高吸力段,当砒砂岩与砂黄土的比例为25∶75时,土壤水分有效性相对较高; ③随着砒砂岩含量增加土壤保水性能呈现上升趋势,砒砂岩的添加比例越高,重构土壤饱和含水量(θs)和残余含水量(θr)越大。[结论] 砒砂岩与砂黄土按25∶75比例重构(土壤容重1.41 g/cm3)土壤有效持水量显著高于其他处理,是晋陕蒙地区土壤改良的有效方法。

    • 水力侵蚀下砒砂岩坡面植被格局对土壤颗粒空间分布的影响

      2023, 43(4):83-94,102. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2023.04.011

      摘要 (167) HTML (0) PDF 15.53 M (304) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究内蒙古鄂尔多斯市典型砒砂岩地区不同植被格局下表层土壤颗粒组成空间分布特征,探明水力侵蚀下土壤颗粒分选搬运机制,为该区域生态环境恢复提供理论基础。[方法] 基于野外径流小区的原位监测试验,采用三维激光扫描与地统计学相结合的方法分析自然降雨条件下,砒砂岩坡面不同植被格局对表层土壤颗粒空间分布的影响。[结果] ①均匀分布的植被格局可有效抑制坡面的产流产沙。与裸露坡面相比其侵蚀区面积、平均径流量、平均泥沙量分别降低了5.35%,63.16%,76.47%。②均匀分布的植被格局下土壤黏粒、粉粒的含量分别较雨前增加了1.3%,2.2%,砂粒含量减少了3.2%;随机分布、聚集分布的植被格局下砂粒的含量分别增加了5.8%,15.3%,使土壤质地粗化。③不同的植被格局是引起土壤颗粒空间变异的主要因素。与降雨前相比,均匀分布、随机分布的植被格局使粉粒、砂粒的块金系数变高,空间自相关性降低;聚集分布的植被格局使黏粒、粉粒的块金系数由95.06%,83.89%降为0.07%,0.06%,表现出强烈的空间自相关性。[结论] 均匀分布的植被格局对砒砂岩坡面有着良好的水土保持作用,可显著减少坡面产流产沙过程并抑制土壤粗化。

    • 腐殖酸对NaCl胁迫下梭梭种子萌发及幼苗生长的影响

      2023, 43(4):95-102. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2023.04.012

      摘要 (97) HTML (0) PDF 7.19 M (255) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究腐殖酸对NaCl胁迫下梭梭种子萌发及幼苗生长的影响,为干旱矿区生态修复提供技术支持。[方法] 设置5个NaCl盐胁迫浓度,5个腐殖酸添加浓度,观测梭梭种子萌发以及幼苗生长指标,分析腐殖酸对梭梭种子萌发及其幼苗生长的耐盐性。[结果] 施用适量腐殖酸能显著提高种子萌发率,缓解梭梭种子萌发过程中的盐胁迫,促进初生根生长,降低盐胁迫对幼苗的伤害。在1.0 mol/L NaCl条件下,腐殖酸为700 mg/kg时缓解效果最好,与对照相比梭梭发芽率、发芽势、根长、幼根鲜质量和幼根干质量分别提高10%,11.12%,1.77 cm,4.84 mg和4.03 mg。[结论] 腐殖酸可作为干旱矿区生态修复中种子萌发和幼苗生长的一种盐渍土调节剂,具有较好的应用潜力。

    • 煤矸石—磷石膏—菌渣混合基质与黑麦草根系复合体抗剪性能的差异性

      2023, 43(4):103-109. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.20230508.009

      摘要 (164) HTML (0) PDF 6.23 M (290) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究黑麦草生长对混合基质物理性质与抗剪性能的影响,为煤矸石山植被快速恢复和防治水土流失提供科学依据。[方法] 针对煤矸石物理结构差和养分含量少等特点,通过在煤矸石中添加磷石膏和菌渣形成混合植生基质,在盆栽条件下种植黑麦草,探讨黑麦草生长对混合基质物理性质与抗剪性能的影响。[结果] ①添加不同比例的磷石膏、菌渣改良煤矸石均可以明显促进黑麦草生长,其中在添加20%磷石膏和10%菌渣的煤矸石混合基质上黑麦草株高、地上部干生物量、根重密度和叶绿素含量指标改善效果最好,其次是添加10%磷石膏和10%菌渣的煤矸石。②添加磷石膏和菌渣可明显改善煤矸石混合基质的通气持水能力,其中添加20%磷石膏和10%菌渣处理组相对于只添加10%菌渣处理组煤矸石混合基质的自然含水率、总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度分别提高了18.88%,14.18%,13.12%和18.08%,而容重降低了24.76%。③添加磷石膏和菌渣的煤矸石混合基质有利于黑麦草根系的发育生长,相对于只添加10%菌渣处理组,添加20%磷石膏和10%菌渣处理组的煤矸石混合基质各级垂直荷载下的抗剪强度平均提高了71.71%,黏聚力和内摩擦角分别提高了102.84%,45.05%。[结论] 添加20%磷石膏和10%菌渣的煤矸石混合基质与黑麦草根系复合体抗剪性能最好,有利于控制煤矸石山水土流失。

    • 恢复年限对高寒金属矿山排土场植物多样性和土壤化学特性的影响

      2023, 43(4):110-120. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2023.04.014

      摘要 (107) HTML (0) PDF 9.13 M (268) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究恢复年限对高寒金属矿山排土场植物多样性和土壤化学特性的影响,为深入探讨高寒矿山排土场植物演替趋势,优化高寒矿山排土场植物恢复工艺方法提供科学指导。[方法] 以青海省果洛藏族自治州德尔尼铜矿恢复期为1~12 a范围内的10个矿山排土场边坡为研究对象,通过样方法调查排土场植物物种组成和多样性特性,并进一步调查土壤化学特性,明确了排土场Patrick丰富度指数等4个α植物多样性指数以及全氮等8个土壤化学特性指标与恢复年限的关系。[结果] 随着恢复年限的增大,天然植物不断侵入,排土场植物的科、属、种数呈现出逐渐增加的趋势,各年限排土场物种组成和群落特征存在一定的差异性。排土场Patrick丰富度指数随着恢复年限的增大呈幂函数增长趋势;Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数和Pielou均匀度指数随着恢复年限增大呈先增大后减小趋势,且均符合二次函数关系。随着排土场恢复年限的增大,土壤全氮、全磷、全钾、碱解氮和速效磷含量均呈先增大后减小趋势;速效钾和有机质含量呈幂函数增长趋势;pH值呈逐渐降低趋势。排土场植物4个多样性指数与土壤全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效钾和有机质含量呈不同程度的正相关关系,而与速效磷和pH值呈负相关关系。[结论] 恢复期为12 a时,试验区排土场植物仍处于演替发展阶段,未达到稳定状态;排土场植物演替和土壤养分之间存在明显的相互作用;建议矿区排土场植物恢复选用高氮高磷低钾型缓释复合肥。

    • 聚丙烯酰胺与腐植酸混施对紫色土水分入渗特性的影响

      2023, 43(4):121-127. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2023.04.015

      摘要 (183) HTML (0) PDF 6.34 M (253) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究聚丙烯酰胺(PAM)与腐植酸混施对紫色土水分垂直入渗特性的影响,为川西紫色土区水土保持、土壤改良、水分调节及农业水资源高效利用提供理论参考。[方法] 采用室内土柱模拟试验,设置1个CK(无混掺),3个PAM施量水平(PAM-1∶1%,PAM-3∶3%,PAM-5∶5%)和2个腐植酸施量水平(HA-1∶0.1%,HA-5∶0.5%)。分析入渗速率、累积入渗量与湿润峰运移距离的变化特征,采用入渗模型对入渗过程进行模拟分析。[结果] 与CK相比,各处理可有效降低水分入渗速率,入渗率随着施用量的增加而逐渐降低;相同累积入渗量下,各处理(H1P1除外)入渗时间均大于CK,其中H1P3和H2P3处理分别是CK的14.7和6倍,仅H1P1处理较CK减少了25%;在220 min内,各处理湿润峰运移距离均低于CK,其中H1P3处理湿润峰运移距离最低(4.98 cm),较CK显著缩短57.67%;模型适用性表现为:通用经验公式>Kostiakov公式>Horton公式>Philip公式,但通用经验公式的稳渗率(fs)与实测值存在偏差。[结论] PAM与腐植酸混施可有效降低入渗速率,减少累积入渗量与减缓湿润峰运移距离,其减渗作用随着施用量的增加而越明显;最优处理为H1S3,腐植酸0.1 g/g,PAM 5 g/g。综合考虑,Kostiakov公式更适合描述川西紫色土的土壤水分入渗过程。

    • 湘江流域岳麓山周边地区地表水体水化学特征及灌溉适宜性

      2023, 43(4):128-136. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.20230508.001

      摘要 (102) HTML (0) PDF 9.01 M (231) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 对湘江流域岳麓山地区地表水体进行水化学特征分析及灌溉适宜性评价,为该地区的生态环境保护及水资源综合管理的科学决策提供理论支持。[方法] 以岳麓山周边地区为研究区,从2020年12月至2021年11月采集降水、山涧溪水和湘江河水水样,利用Piper图、Gibbs图、端元图等方法,分析各水体水化学特征以及影响因素。[结果] 降水主要阴阳离子为Ca2+,K+,SO2-4和NO-3,无明显水化学类型;山涧溪水主要阴阳离子为Ca2+和NO-3,主要水化学类型为Cl-Ca·Mg型和Cl-Ca型;湘江河水主要阴阳离子为Ca2+和HCO-3,主要水化学类型为HCO3-Ca型。山涧溪水主要受大气降水输入和碳酸盐岩风化控制;湘江河水受碳酸盐岩风化作用影响较大。[结论] Na+离子含量,SAR和RSC指标以及其绘制USSL图和Wilcox图分析结果较好,山涧溪水和湘江河水适合用于灌,不易引起盐害或碱害。

    • 青藏高原东缘某隧道建设区典型植物水分利用策略

      2023, 43(4):137-145,365. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.20230508.005

      摘要 (152) HTML (189) PDF 8.80 M (260) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 揭示青藏高原东缘隧道建设区植物的水分利用特征及其对环境变化的响应,为自然和人为影响下的生态脆弱区水土保持工作提供科学参考。[方法] 通过测定海拔3 230 m的某隧道建设区2020—2021年不同月份典型植物木质部水和各潜在水源的δ2H和δ18O值,利用MixSIAR模型计算植物吸收各潜在水源的比例,并计算每两种植物间的相似性比例指数(PS指数)以比较不同物种的水分竞争关系。[结果] 紫羊茅(Festuca rubra)、川西云杉(Picea likiangensis var. balfouriana)和刺叶高山栎(Quercus spinosa)以浅层土壤水(0—40 cm)作为主要水源;川杨(Populus szechuanica)主要吸收中深层(40—200 cm)土壤水;2021年8月和10月植物对浅层土壤水的利用比例较2020年同时期明显降低;川西云杉对0—40 cm和40—80 cm层土壤水的利用比例与相应层土壤含水量分别存在显著正相关和显著负相关关系(p<0.05);在时间尺度上,川杨在2020年10月与其他3种植物的水分竞争关系较弱,PS指数范围为0.19~0.54。[结论] 土壤含水量及外界温度的改变是青藏高原东缘植被水分利用策略变化的主要因素,且这两个因子的重要性因物种而异;隧道建设会引起土壤和土壤水的流失,从而导致隧道建设后土壤含水量的降低;隧道建设后植物对浅层土壤水的依赖比隧道建设前低,因此需关注生态脆弱区隧道建设对土壤水分及植被适应机制的影响。

    • 城市绿地空间径流下渗与海绵设施参数研究

      2023, 43(4):146-153,169. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2023.04.018

      摘要 (126) HTML (219) PDF 8.43 M (257) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 对城市绿地空间径流下渗特性与海绵设施参数进行研究,为城市建成区绿地空间海绵设施构建提供理论支持。[方法] 以江西省南昌市为例,通过土壤颗粒级配和SPAW(Soil-Plant-Air-Water)模型演算获取土壤特性参数;利用单环现场实测结合Matlab拟合霍顿(Horton)入渗公式,获取初始、稳定入渗率与衰减系数;通过HYPROP2与HYPROP-Data Evaluation Software(HYPROP-DES)测定土壤水张力以及非饱和导水率。[结果] 现场入渗开始5~10 min后基本达到稳定入渗过程,且稳定入渗率大部分低于100 mm/h;入渗过程受水文土壤分组差异以及人为扰动等影响较大;土壤在完全饱和状态下约需7 d可以恢复到初始状态的下渗速率;基于RECARGA模型构建了海绵城市理念下绿地空间海绵设施改建技术路线。[结论] 3种方法推演绿地土壤下渗过程可提高海绵设施关键参数设计精度。模型演算过程需考虑初始含水率与现场因素影响。

    • >水保监测与应用技术
    • 太原城市群生态环境质量监测及驱动力分析

      2023, 43(4):154-161,210. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2023.04.019

      摘要 (130) HTML (0) PDF 12.20 M (15704) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究太原城市群2002—2021年生态环境质量变化状况,为城市可持续发展及绿色转型提供科学建议。[方法] 基于GEE平台与MODIS影像,利用主成分分析法耦合绿度、湿度、热度、干度构建生态遥感指数(RSEI),结合稳定性分析、空间自相关分析研究太原城市群生态环境质量变化的空间性质,并利用地理探测器量化分析多种因子对RSEI的影响。[结果] 各年份第一主成分贡献率均高于75%,表明基于第一主成分提取RSEI能够综合表征研究区生态环境质量;2002—2021年,太原城市群生态环境质量总体呈现上升趋势,从0.433提高到0.488,增长率约为0.002 9/a。生态改善面积所占比例为17.1%,主要分布在西北部的岚县、静乐县;研究区生态环境质量变化存在明显空间自相关,Moran’I指数为0.729,高高集聚与低低集聚区域与生态改善、退化区域基本重合;太原城市群生态环境质量与气候因子中的相对湿度、气温、潜在蒸散量有显著相关性。[结论] 2002—2021年太原城市群生态环境质量得到改善,植被覆盖和城市扩张因素影响较大,RSEI能够有效监测研究区生态环境质量变化。

    • 基于LSTM模型预测不同水保工程措施条件下土壤侵蚀量——以辽西北地区为例

      2023, 43(4):162-169. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.20230508.010

      摘要 (139) HTML (210) PDF 6.74 M (331) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 准确模拟和预测不同水保工程措施下土壤侵蚀量,为辽西北地区精准预测土壤侵蚀量提供技术和理论依据。[方法] 基于野外径流小区2011—2021年的监测数据,包括:最大30 min和60 min降雨强度(I30I60)、降雨历时(T)、降雨量(P)和土壤侵蚀量,建立了长短期记忆神经网络(LSTM)分别对3种工程措施(水平槽、果树台田和梯田)下的土壤侵蚀量进行预测。并将LSTM预测结果与3个经典机器学习模型〔反向传播神经网络(BP)、随机森林(RF)和支持向量机(SVM)〕预测的结果进行对比。[结果] ①在3种工程措施中,I30I60T和P对土壤侵蚀量的影响程度不同,但I30I60T对土壤侵蚀量的影响大于P。②利用BP模型预测土壤侵蚀量的相对均方根误差(NRMSE)均大于0.2。③相比于RF和SVM模型,LSTM模型在3种工程措施下(水平槽、果树台和梯田)预测土壤侵蚀量的NRMSE分别降低了约0.04~0.08,0.02~0.08,0.05~0.08。④利用I30T作为LSTM模型的输入特征预测土壤侵蚀量的精度与使用I30I60TP为输入特征时的预测精度相近。[结论] 在辽西北地区3种水保工程措施中,利用LSTM模型基于最大30 min雨强和降雨历时对土壤侵蚀量进行预测,取得了较其他传统模型高的预测精度。这说明LSTM模型可在同类地区土壤侵蚀量的精准模拟和确定水土保持措施中推广和应用。

    • 水生生态系统服务功能与辐射效应——以河南省洛阳市为例

      2023, 43(4):170-177. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2023.04.021

      摘要 (239) HTML (0) PDF 7.77 M (313) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 分析区域水生生态系统服务功能的价值变化和辐射效应,为区域水资源可持续发展和流域生态补偿提供科学依据。[方法] 利用ArcGIS软件对2000—2020年河南省洛阳市土地利用数据进行提取得到水域类型面积,采用能值方法对水生生态系统服务功能进行量化,并分析其变化。同时通过断裂点模型分析其功能辐射。[结果] 2000—2020年洛阳市水生生态服务总能值分别为8.01×1021sej, 1.29×1022sej, 1.27×1022sej, 1.29×1022sej, 1.31×1022sej,总体上呈增长趋势。其中,服务构成重心已由供给功能向文化功能偏移,系统中生物多样性保护、水产品生产、水资源供给、水资源调蓄和休闲娱乐功能居于支配地位,且休闲娱乐功能已成为核心功能。此外,洛阳市水生生态系统服务功能主要转出地区为嵩县和洛宁县,向外转移总量分别为3.10×1020sej和3.21×1020sej,主要转入地区为栾川县、宜阳县、伊川县及汝阳县。[结论] 在洛阳市同类地区,需要重视水生态保护,加大对区域旅游事业的扶持引导,同时合理地进行流域内生态补偿,促进各地区经济、社会、生态协调发展。

    • 半干旱地区矿区生态系统土壤保持功能评价——以神府—东胜矿区为例

      2023, 43(4):178-185. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.20230508.002

      摘要 (69) HTML (0) PDF 6.64 M (266) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 评价2000—2020年神府—东胜矿区生态系统土壤保持功能变化情况,探讨矿区生态系统功能现状和存在问题,总结半干旱地区生产建设项目集中区生态功能提升途径,为半干旱地区生产建设项目区生态和经济协调发展提供借鉴。[方法] 采用中国土壤流失方程(CSLE)和风力侵蚀模型,基于栅格像元计算不同时期(2000,2010和2020年)神府—东胜矿区土壤保持量,评价不同土地利用类型、不同植被覆盖度、不同矿井土壤保持量的时空变化。[结果] ①神府—东胜矿区潜在土壤侵蚀量为3.76×106 t/a,矿区生态系统土壤保持量由2000年的2.30×106 t增长到2010年的3.17×106 t,矿区生态系统减少风蚀量作用显著增加。②2000—2020年,矿区耕地、沙地和裸土地面积持续减少,园林草地面积持续增加。园林草地土壤保持量由1.18×106 t/a增加到2.78×106 t/a。③矿区植被由低覆盖度向中高覆盖度转变。2020年,中覆盖度和中高覆盖度林地土壤保持量占矿区生态系统土壤保持总量的67.12%。④治理程度不同的矿井土壤保持量均明显提高。[结论] 2000—2020年,神府—东胜矿区土壤保持功能显著提升。半干旱地区生产建设项目可以通过实施有效的生态措施,改善生产、生活环境,探索生态经济实现路径,实现经济发展和生态改善双赢。

    • 北京市海绵城市试点区雨水花园植物群落生态适应性及其应用效果

      2023, 43(4):186-194. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2023.04.023

      摘要 (150) HTML (196) PDF 7.30 M (274) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 针对已建成的城市雨水花园项目,从生物多样性的角度进行多指标调查评价,分析雨水花园植物的适应性及景观应用效果,旨在为北京地区雨水花园植物群落优化配置提供科学参考。[方法] 通过实地调研,分析和掌握雨水花园植物群落的多样性特征,在定量分析的基础上构建雨水花园植物群落景观评价模型对15个典型雨水花园植物群落进行分级和评价。[结果] ①北京市海绵城市试点建成区雨水花园草本植物共20科,43属,45种,优势科主要集中于菊科(Compositae)、禾本科(Gramineae)、百合科(Liliaceae)、景天科(Crassulaceae)等。试点区各样地指数数值差异较小,各调查样地草本植物丰富度相似,植物物种集中性较一致。②试点区雨水花园植物群落景观综合评价总体处于较高水平,各样地中小区类雨水花园植物群落评价明显高于道路类雨水花园植物群落景观。受所在区域地表径流污染程度的影响,不同样地植物生长情况、群落构成有所差别。[结论] 未来还需加强对建成雨水花园植物的定期监测、评估,重视开发本土植物,筛选出优势物种,总结出结构稳定的植物群落配置模式与维护管理手段,为北京市雨水花园植物选择与配置提供科学参考。

    • 澜沧江黄登水电站库周土壤的崩解特性

      2023, 43(4):195-202. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2023.04.024

      摘要 (147) HTML (0) PDF 6.87 M (255) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究澜沧江黄登水电站库周土壤崩解特性,为库周土壤侵蚀防控,减少入库泥沙提供依据,也为三江并流区水土保持和生态修复提供科学参考。[方法] 采用野外调查取样与室内试验相结合的方法,测定库周5种典型土壤的崩解速率和理化性质,分析土壤崩解速率与土壤性质的相关性。[结果] 土壤崩解性由强到弱依次为:红壤、黄棕壤、淤积土(上)、淤积土(下)、紫色土,饱和状态下,土壤平均崩解速率之比依次为8.76∶5.65∶5.24∶4.29∶1;土壤崩解性与土壤液塑限、机械组成、孔隙度等性质密切相关;土壤平均崩解速率与土壤粉粒、液塑限之间存在显著负相关,与土壤粗砂粒含量、孔隙度显著正相关,在初始含水量(ω0)较高时与土壤有机质、水解性氮、有效磷、全氮存在显著负相关;5种土壤在ω0饱和时土壤崩解速率与全氮、粉粒和液限的线性方程拟合度高(R2>0.9)。[结论] 对ω0饱和的红壤、黄棕壤、淤积土、紫色土,可用土壤全氮含量、粉粒含量和液限来预测土壤的崩解性。对黄登电站库周的红壤和黄棕壤采取必要的林草或工程措施进行综合治理;对淤积土应种植适生的消落带植物,对紫色土在加强保护的前提下宜农则农、宜林则林,为库区乡村振兴提供更多农林用地资源。

    • 基于MCR和重力模型的县域生态安全格局构建——以福建省永春县为例

      2023, 43(4):203-210. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2023.04.025

      摘要 (87) HTML (0) PDF 10.02 M (296) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 构建具有区域特色的生态安全格局,为生态环境的保护及县域尺度下的生态安全格局构建和分区管理提供科学参考。[方法] 以福建省永春县为研究对象,参考《生态保护红线划定指南》,选取水土保持、水源涵养、生物多样性保护及对永春县生态具有重要作用的林业保护共4项指标进行定量评估,以识别源地;利用最小累计阻力模型(minimal cumulative resistance, MCR)和重力模型的方法,构建生态廊道并对廊道的重要性进行分级评价,提取生态节点,构建永春县生态安全格局。[结果] 识别出的永春县生态源地共11块,总面积为64.8 km2,占区域总面积的4.45%;构建了55条生态廊道和27个生态节点,其中重要廊道25条,次要廊道30条,集中在中部和东部地区呈网状分布。[结论] 依据生态源地识别和廊道划分结果,构建了永春县以源地为核心,廊道为网络,生态节点为重点的生态安全格局框架,生态源地间相互作用强度差异明显,中部地区源地分布密度和生态廊道稳定性大于西部地区,应作为重点保护区域。

    • 基于地理探测器的山东省莱阳市耕地类型时空分布及其影响因素

      2023, 43(4):211-219,275. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2023.04.026

      摘要 (68) HTML (0) PDF 23.48 M (246) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探索不同耕地类型的空间分布、动态变化及其影响因素,为该区域耕地保护、可持续农业发展和水土保持综合治理提供科学指导。[方法] 以山东省莱阳市为研究区,基于2019—2021年高分遥感数据,结合野外调查,采用动态变化度、土地利用转移矩阵及地理探测器等方法,对耕地类型进一步细分为水浇地、旱平地、旱坡地、旱梯田、撂荒地等5类,并探讨其空间分布影响因素、年际时空分布格局及其易变化区域识别。[结果] ①研究区耕地占土地总面积的54.44%,整体呈现南多北少,西多东少的特征;以旱梯田为主,所占比例为61.19%;其次为水浇地、旱平地和旱坡地,撂荒地仅占0.33%。②单因子探测器结果表明,地貌类型、坡度及土壤类型是影响耕地类型分布的主导因素,因子交互作用时,影响因子的解释力q值均达0.3以上。③2019—2021年耕地总体动态度为-0.25%,面积减少4.73 km2,主要由旱梯田、旱坡地、旱平地、水浇地转化为建设用地,多发生在城镇周边,且以低丘陵区坡度小于5°的棕壤土居多。[结论] 研究区耕地类型以旱梯田为主,分布在低丘陵区且坡度较平缓(耕作质量较好)的耕地类型易发生变化,从而使耕地面积持续减少。因此,应加强对高质量耕地的保护措施。

    • 基于MSPA模型和生态保护重要性评价的市域生态空间网络构建及优化

      2023, 43(4):220-228,326. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2023.04.027

      摘要 (150) HTML (0) PDF 20.51 M (11840) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探索基于形态学空间格局分析(MSPA)和生态保护重要性评价的市域生态网络构建方法,为市域生态网络规划与建设提供科学参考。[方法] 以黑龙江省牡丹江市为例,采用MSPA分析结果拓扑叠加研究区生态保护重要性评价,综合得出生态源地;利用最小阻力模型提取研究区潜在生态廊道并结合重力模型进行重要度划分;从源地补充、廊道补充、增补踏脚石三方面进行生态网络结构优化。[结果] ①根据MSPA分析结果,牡丹江市核心区域面积在景观类型中比例最高,为87.41%,其中林地为主要景观类型。②牡丹江市域内有主要生态源地10处,次要生态源地6处。③牡丹江市域内潜在重要生态廊道16条,一般生态廊道104条。④优化前生态网络闭合度(α指数)为0.53,优化后为0.66;网络连接数(γ指数)优化前为0.69,优化后为0.77,线点率(β指数)优化前为2.0,优化后为2.26。[结论] 综合MSPA分析法和生态保护重要性评价法的生态网络构建方法运用,有助于生态网络的结构性和功能性提升。

    • 水鸟友好视角下的东莞市生态廊道与关键节点识别

      2023, 43(4):229-237. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2023.04.028

      摘要 (111) HTML (0) PDF 14.68 M (276) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 揭示目前广东省东莞市水鸟生态廊道的空间分布格局,为该区域生态修复提供科学依据。[方法] 以东莞市的关键物种水鸟为出发点,基于东莞市水域数据与阻力面构成数据,运用最小积累阻力模型算法、中性度原理、电流理论等方法开展研究。[结果] 在东莞市域范围内构建生态廊道共26条,总长度为259.91 km。其中重要、较为重要、一般重要的生态廊道各6条、15 条和5条。重要生态廊道与一般生态廊道以集中分布的情况出现,而较重要生态廊道呈现散布状态。所获取的关键障碍点空间位置特征多为人为干扰程度严重的区域。[结论] 在生态廊道空间布局方面,主要应以优化城市本底条件为基础,维持整个城市生态空间平衡;在廊道连通性提升角度,应以充分发挥廊道自生的生态功能为导向,保证整体廊道网络空间的连续性;在障碍点修复角度,应降低人类活动的强度干扰,减轻水鸟途经该廊道的阻碍。

    • 基于“源—汇”原理的森林空间格局变化研究——以福建省为例

      2023, 43(4):238-247. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.20230508.007

      摘要 (163) HTML (268) PDF 27.25 M (24365) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 借助“源—汇”景观原理,明晰区域性的森林覆盖时空变化特征所蕴含的内在机制,为森林资源保护提供决策依据。[方法] 利用福建省2010和2020年的土地利用/覆盖变化(LUCC)、数字高程模型(DEM)和道路交通数据集,将对森林丧失起到促进或阻止/延缓作用的景观分别视为“源”景观和“汇”景观,综合高程、坡度和距离3个景观空间要素计算得到综合景观空间负荷对比指数(LCI'),从省、市2种尺度对福建省森林丧失空间格局变化进行系统分析。[结果] 省域尺度下,2010和2020年LCI'分别为0.117和0.152,“源”景观对森林丧失贡献较大,且景观空间要素的作用表现为:距离>坡度>高程;市域尺度下的LCI'计算结果存在差异,南平、三明、龙岩,LCI'相对较小(<0),福州、莆田、厦门、泉州、漳州地区的LCI'较大(>0);与2010年相比,2020年福建省各市LCI'均有小幅上升,其中福州市增长幅度最大(0.070),相对其他城市的森林丧失变化情况更为剧烈。[结论] 近10 a来,福建省各区域存在不同程度的森林丧失,LCI'能够将景观格局与过程相结合,在一定程度上有效地反映2010—2020年福建省森林空间格局变化情况。

    • >综合研究
    • 基于“贡献力—活力—组织力—恢复力”的武汉市自然资源生态安全评价

      2023, 43(4):248-255,306. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2023.04.030

      摘要 (88) HTML (195) PDF 11.98 M (283) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 构建生态系统健康与生态系统服务关联的自然资源生态安全评估框架,分析城市化过程中自然资源生态安全的演变规律,为区域国土空间优化和生态文明建设提供理论依据。[方法] 基于生态系统健康与生态系统服务关联的视角,构建“贡献力—活力—组织力—恢复力”的自然资源生态安全评估框架,综合运用InVEST模型、景观指数和德尔菲法评估武汉市2000和2021年的自然资源生态安全,并分析其时空演变规律。[结果] ①2000和2021年武汉市自然资源生态安全指数分别为0.394 4和0.374 5,生态安全等级在空间上呈现中部低、四周高的分布格局,且黄陂区生态安全水平最高; ②2000—2021年武汉市自然资源生态安全整体呈下降趋势,下降的地区主要沿中心城区边缘呈环状分布,“低安全”范围有从中部核心区逐步向外扩张的趋势,且“中等安全”降为“较低安全”,“较高安全”降为“中等安全”的分布范围较广。[结论] 城市扩张过程中面对自然资源生态安全不断下降的压力,应进一步加强国土空间规划的引领作用,严惩非法侵占生态用地,加强生态空间的保护。

    • 基于生态系统服务功能的汉江流域中下游生态分区演变特征及驱动能力研究

      2023, 43(4):256-266. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2023.04.031

      摘要 (186) HTML (405) PDF 18.70 M (279) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 对汉江流域中下游生态分区演变特征及驱动能力进行研究,为汉江流域中下游区域水生态环境可持续发展提供科学依据。[方法] 基于InVEST模型、聚类以及相关性分析的方法,以水环境相关生态系统服务为切入点进行了多年生态系统服务变化及分区特征的分析,并进行各生态分区转移区域内生态系统服务与环境变量关联特征的研究。[结果] ①2010,2015和2020年生态分区主导区域分别为第3,3,2类区域,面积所占比例分别为70.54%,72.92%和45.53%。与第3类区域相比,第2类区域水源涵养量以及土壤保持强度均更大。②相关性分析表明,降雨量变化与水源涵养量、土壤保持强度变化相关性均较显著;而各土地利用类型中农田与建设用地面积变化对生态系统服务变化相关性较为显著。③在生态分区发生转变区域的解释变量贡献率研究中,降雨变化量解释率较大的区域比例较高且主要位于中部及南部,土地利用变化解释率较大的区域主要位于研究区域西侧及西北侧。[结论] 降雨量变化相较于土地利用变化对生态系统服务以及生态分区变化的影响较大,通过明确生态分区变化的关键影响因子可在未来以针对性的土地利用类型布局优化或绿色、灰色基础设施的建设增强生态系统的稳定性。

    • 中国粮食生产水土资源配置效率及其影响因素——基于农地流转视角的研究

      2023, 43(4):267-275. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.20230508.006

      摘要 (153) HTML (0) PDF 7.89 M (280) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究中国粮食生产水土资源配置效率及其影响因素,为保障粮食安全提供理论支持。[方法] 结合农地流转对粮食生产水土资源配置效率的作用机制,基于2005—2020年30个省份的面板数据,利用DEA模型测度了粮食生产水土资源配置的综合效率,探究了农地流转对水土资源配置的影响。[结果] 从时间序列来看,中国的粮食生产水土资源配置效率大体上呈现波动性上升趋势。从省份来看,其中河南和吉林等省区在研究期间效率值都为1,实现了DEA有效。安徽、甘肃、宁夏3个省份的粮食生产水土资源配置效率的上升趋势在1%的显著性水平下显著。重庆、浙江、青海和广西4个省份的下降趋势明显;基于空间分布分析得出,地区上水土资源配置效率大致呈现:东北地区>东部地区>中部地区>西部地区。其中河南和吉林省的水土资源配置效率最高,青海省最低。[结论] Tobit回归结果表明农地流转对粮食生产水土资源配置效率有显著影响,并且是有利于提高水土资源配置效率的。

    • 降水对华北农业区地下水保障能力的影响

      2023, 43(4):276-282. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2023.04.033

      摘要 (199) HTML (0) PDF 6.18 M (200) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 评估降水对华北农业区地下水保障能力的影响,为该区地下水资源可持续利用提供理论依据。[方法] 建立地下水保障能力(F)评价理论体系,采用地学统计、关联度分析等方法,分析降水对地下水保障能力影响的时空特征。[结果] ①随降水量变化,F值空间分布变化明显,多年平均和丰水年以“基本保障”分布为主,枯水年则以“难以保障”为主; ②随降水量变化,不同区位F发生频次亦不同。在燕山山前平原和太行—冀中平原,当降水频率分别>75%和>50%时,F值均在0.5以下;太行—豫北平原,当降水频率<75%时,F值升高至以大于1.0的频次为主;中部—豫北平原,当降水频率<50%时,F值均增大至1.0以上;当降水频率<25%时,中部—鲁北平原和滨海平原F值均增大至0.5以上,而中部—冀中平原只有少数年份F大于0.5。[结论] 降水是影响地下水保障能力的重要因素,对平水年和枯水年仍为“较高保障”的区域可适当扩大农业种植规模,对丰水年为“难以保障”和“较低保障”的区域,应适当压缩农业种植规模。

    • 淮河流域土地与水资源利用效率耦合协调及其时空分异

      2023, 43(4):283-293. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2023.04.034

      摘要 (76) HTML (150) PDF 10.89 M (291) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 科学评价淮河流域土地资源与水资源利用效率,明晰两者间耦合协调程度及其空间分异特征,为提高该流域土地资源与水资源利用效率,促进水土资源良性协调发展提供理论参考。[方法] 利用Super-SBM模型测算淮河流域30个市土地与水资源利用效率,构建耦合协调度模型,探讨两者协调发展情况,采用标准差椭圆和Dagum基尼系数法,分析两者耦合协调度的空间偏移程度及空间分异来源。[结果] ①研究期内,淮河流域土地与水资源利用效率均呈波动上升趋势,空间异质性显著。②2011—2014年,两者耦合协调度整体处于勉强协调阶段,2015—2020年,基本处于初级协调及中级协调阶段,均以水资源利用效率滞后为主,逐渐呈现“东西部高,中部低”的空间格局。③淮河流域西北和东南方向城市的土地与水资源利用效率耦合协调度的增速较快,且存在强弱交替现象。④两者耦合协调度总体差异呈下降趋势,空间分异主要来源于超变密度,其次为地区间分异。[结论] 淮河流域城市土地资源与水资源利用效率不高,耦合协调度也较低,各城市应加强水土资源的高效集约利用,提高两者间耦合协调度,为实行区域差异化资源开发战略提供决策依据。

    • 汉江生态经济带景观生态风险与生态系统服务价值的时空变化及关联性

      2023, 43(4):294-306. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2023.04.035

      摘要 (89) HTML (0) PDF 8.76 M (253) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究汉江生态经济带景观生态风险与生态系统服务价值的时空变化及关联性,不仅为区域生态安全及生态系统的可持续发展提供理论依据,也为经济带景观格局优化和土地资源合理配置提供理论支撑。[方法] 基于生态系统服务价值当量表,对汉江生态经济带土地景观格局及生态系统服务价值进行了评估,分析二者之间的内在联系,揭示景观生态风险与生态系统服务价值的时空变化规律,探析了二者的互馈关系。[结果] ①1990—2020年汉江生态经济带景观破碎度逐渐增强,景观生态风险有微增现象;空间上呈现“上游低风险,中游中高风险与低风险相伴,下游高风险”的格局。②1990—2020年汉江生态经济带生态系统服务价值有微增态势,增加了86.6亿元,年增长率为0.06%,其中调节服务的贡献率高达66.8%,支持服务贡献率为22.2%;空间上呈现“上游山区为中高值区,中游中高价值与低价值相伴生,下游低价值”的格局; ③1990—2020年二者呈现负相关的波动性变化,低生态服务价值面临高生态风险,而高价值存在低生态风险,2005年以前显著性有所下降,2005年以后显著性有所上升。[结论] 总体来看,应重视该经济带的生态系统整体性,加强流域内部的有机协同发展,上游重视生物多样性保护,下游加强生态空间用途管制,综合提高经济带生态系统服务价值。

    • 黄土丘陵区不同放牧强度农户生计可持续性及其耦合协调性

      2023, 43(4):307-315. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2023.04.036

      摘要 (171) HTML (0) PDF 7.56 M (209) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究不同放牧强度下农户生计要素结构、可持续性及其耦合协调关系,为优化农户生计策略,增加农户经济收入以及实现乡村振兴提供科学依据。[方法] 以黄土丘陵区典型区为例,基于可持续生计框架,从多种生计要素出发,构建评价指标体系,并结合农户调查数据和数理模型,对不同放牧强度农户生计可持续性及其耦合协调发展进行综合研究。[结果] ①放牧强度增强了农户生计资本可持续性,但对生计环境、生计策略与生计结果可持续性的作用存在显著差异。②中度放牧强度下农户生计可持续性最高,生计资本、生计环境、生计策略与生计结果可持续性较不放牧农户分别增加了37.86%,3.83%,9.92%和30.45%。③从耦合协调度来看,整体呈现出:中度放牧农户>轻度放牧农户>重度放牧农户>不放牧农户的特征,而农户生计耦合度高于协调度,说明黄土丘陵区放牧农户生计系统间作用强度大,且系统内部尚未形成良好的耦合协同发展态势,未来仍需进一步加强农户生计转型升级,提高其生计可持续性。[结论] 适度放牧可增加黄土丘陵区农户生计资本,优化农户生计策略,提高农户生计可持续性,有利于农户经济增收。

    • 定西市安家沟流域水土保持生态服务价值对土地利用方式变化的响应

      2023, 43(4):316-326. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2023.04.037

      摘要 (181) HTML (0) PDF 8.40 M (233) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 定量评价黄河流域丘陵沟壑区的甘肃省定西市安家沟流域2005—2020年不同土地利用方式的生态系统服务价值情况,分析其时空变化规律,为优化该区土地利用结构以及土地资源的可持续利用提供科学参考。[方法] 采用机会成本法和影子工程法,定量分析黄河流域丘陵沟壑区安家沟流域2005—2020年不同土地利用方式的水土保持生态系统服务价值,利用方式包括人工草地、小麦地、沙棘地、油松地、封禁和撂荒地。[结果] ①除小麦地之外,安家沟流域水土保持生态服务价值在2005—2020年呈现持续增加的态势; ②人工草地水土保持生态服务价值平均为58.2万元/(km2·a),小麦地44.9万元/(km2·a),沙棘地69.9万元/(km2·a),油松地67.3万元/(km2·a),封禁地53.4万元/(km2·a),撂荒地46.8万元/(km2·a),其排列顺序为:沙棘地>油松地>人工草地>封禁>撂荒地>小麦地,且不同土地利用方式间差异显著; ③水土保持生态服务价值年均增幅最高的是人工草地,为9.82%,其次是封禁和撂荒地,分别为8.52%和6.84%,最低的是油松林地,为2.12%,而小麦地的水土保持生态服务价值随年限的变化无明显趋势。[结论] 水土保持生态服务价值贡献值较高的是沙棘地和油松林地,分别为21%和20%,其次是人工草地,为17%,最低的是小麦地,为13%,封禁地和撂荒地居中,分别为15%和14%。可见,黄河流域丘陵沟壑区治理水土流失问题的关键在于保持和提高林草地的质量。

    • 江西省水资源利用与经济发展适配关系研究

      2023, 43(4):327-337. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.20230613.001

      摘要 (205) HTML (330) PDF 11.37 M (272) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探讨江西省及其11个地级市2015—2020年用水总量与总GDP、三次产业用水量与相应产业GDP的适配关系及变化趋势,揭示产生适配差异的原因,进而为该地区水资源利用与经济发展相协调提供科学依据。[方法] 基于产业用水量和产业GDP数据,应用Tapio模型开展研究。[结果] 2015—2020年江西省用水总量与总GDP均处于适配状态,呈现“强适配—扩张性适配—强适配”的变化趋势,且适配程度表现出西北部>南部>中东部的空间分布规律;全省农业用水量与第一产业GDP呈“适配—耦合—适配”的变化趋势,而各市的适配关系波动变化;江西省工业用水量与第二产业GDP除2018—2019年为扩张性适配外,其余时段均为强适配关系,各市2017—2018年全部达到强适配状态;该省第三产业在2015—2020年均处于扩张性适配、正耦合状态,除2020年疫情期间,大部分地市在2015—2019年适配情况好于农业;整体来看,江西省产业用水与产业GDP适配程度为:工业>第三产业>农业。[结论] 分析水资源利用与经济发展适配关系变化的主要原因有降水量、经济水平、政策措施、产业结构、技术进步以及水利设施建设等,提出了因地制宜发展特色产业、以水定产、推动产业结构转型升级等对策,以助推江西省可持续发展。

    • 植物生物力学特性在水土保持领域的研究进展与热点

      2023, 43(4):338-346,355. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2023.04.039

      摘要 (113) HTML (309) PDF 13.86 M (323) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 植物生物力学特性是水土保持植物措施研究的重要内容,在固土保水,阻流拦沙等方面发挥着重要作用。利用CNKI和Web of Science数据库检索植物生物力学特性相关文献,分析植物生物力学特性在水土保持研究领域的进展和未来发展趋势。[方法] 通过Citespace和VOSviewe软件对年发表论文数、热点期刊、主要研究国家、主要研究作者、关键词等进行可视化展示。[结果] 1990—2010年植物生物力学特性在水土保持领域研究的发文量较少,2010年以后,国内和国外的发文量都出现明显增长。在国际上,美国发表论文数位居首位,中国发文量位居世界第二,但研究成果的国际影响力还有待提升。国内形成了以胡夏嵩、格日乐、刘静、陈丽华为首的4大研究团队,国际上目前尚未形成权威的大型团队。[结论] 国内研究主要聚焦于沙漠植物和坡面植物生物力学特性分析,侧重于植物生物力学特性对其防风抗蚀作用的影响,国际上对坡面植物根系加筋作用、沙漠先锋植物防风抗蚀作用、水生植物的衰减波浪的作用均进行了研究,研究内容更加多元化。

    • 基于耕地“三生”功能的耕地生态供需差异研究——以吉林省辽河流域为例

      2023, 43(4):347-355. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2023.04.040

      摘要 (93) HTML (0) PDF 7.67 M (236) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究耕地生态供需差异特征,为有效保障耕地生态功能的持续供给,维护区域粮食安全和生态安全提供理论支持。[方法] 以吉林省辽河流域为例,基于耕地“三生”功能,综合耕地生产性足迹、生活性足迹和生态性足迹,改进生态足迹模型,明确研究区耕地生态供需差异。[结果] ①辽河流域耕地生产性足迹、生活性足迹和生态性足迹差异较大,其中,耕地生活性足迹最大,生态性足迹最小。②辽河流域耕地利用处于显著的生态盈余状态,整体表现为“县(市)盈余,区赤字”的特征,造成耕地生态赤字的原因为耕地的生产性赤字。③辽河流域耕地生态供需状况在空间上具有显著的不平衡性,整体呈“北盈南亏,梯次递进”的空间分异特征。[结论] 构建基于耕地“三生”功能的生态足迹模型,能够更加全面地探索耕地生态供需情况。基于耕地的多功能,人类对耕地资源的占用与消耗差异显著。流域耕地生态补偿机制的建立应充分考虑其空间差异特征。

    • 2000—2020年延安市植被覆盖时空变化及其影响因素

      2023, 43(4):356-365. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2023.04.041

      摘要 (145) HTML (0) PDF 10.03 M (277) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 对陕西省延安市植被覆盖时空变化特征及其与气候变化和人类活动之间的关系进行研究,为该市评估生态环境效益和生态环境建设提供科学支持。[方法] 基于MODIS-NDVI和气象等相关数据,采用线性趋势分析、相关性分析和残差分析对延安市2000—2020年植被覆盖时空变化特征及其影响因素进行研究,并用地理探测器分析不同因子对植被覆盖变化的影响以及各因子之间的交互作用。[结果] ①2000—2020年延安市植被NDVI总体呈上升趋势,增速为10%/10 a,快于同期三北防护林植被覆盖的平均增速。②延安市植被覆盖状况不断优化,呈现改善的面积占99.64%,其中明显改善的面积占97.85%,呈现退化趋势的范围比例极少。③受水热分布的影响,延安市呈现“东高西低,南高北低”的植被分布格局。④延安市植被NDVI与降水的相关性要显著强于气温,与气温的相关系数分布在-0.60~0.70,其中呈正相关的面积占47.52%;与降水的相关系数分布在-0.23~0.91,其中呈正相关的面积占99.62%; ⑤延安市退耕还林还草等生态恢复工程的有效实施对植被状况改善最为显著,降水作用次之,气温和自然地理因素作用较小,多影响因子对延安市植被覆盖变化的交互作用表现为非线性增强或双因子增强。[结论] 延安市是黄土高原腹地中心城市,植被覆盖受气候和人类活动影响较大,未来在生态建设背景下,要立足于不同区域的资源禀赋,人为因素合理参与,因地制宜地采取相应的管控和补偿措施,以期达到植被NDVI持续改善的效果,进一步增强其生态效益。

    • 1980—2020年松嫩平原生态脆弱性时空分异

      2023, 43(4):366-374. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2023.04.042

      摘要 (105) HTML (413) PDF 19.52 M (271) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究1980—2020年松嫩平原生态脆弱性时空变化特征和驱动机制,为该区生态系统管理与可持续发展提供科学依据。[方法] 从自然和人文两个角度出发,采用“压力—状态—响应”(PSR)模型构建评价指标体系,结合主成分分析法和Moran’I指数开展研究。[结果] ①松嫩平原生态脆弱性以极度、重度和中度脆弱性为主,共占81.72%。2000年之前生态脆弱性整体水平呈现上升趋势,2000年之后生态脆弱性整体水平不断下降。②松嫩平原生态脆弱性以轻度和中度脆弱性变化为主,变幅分别为62.19%和91.30%。③生态脆弱性变化是由于草地、水域、未利用地、建筑用地和耕地间的转化。④生态脆弱性存在空间自相关性,低—低集聚主要分布在研究区西部林地区域。[结论] 近40 a松嫩平原生态脆弱性总体呈现波动降低趋势,空间上生态脆弱性自东向西逐渐增加,气温、降水等自然因素和土地利用等人文因素对生态脆弱性影响较大。

    • 1980—2020年内蒙古自治区通辽市土地利用变化及其驱动力

      2023, 43(4):375-384,395. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.20230508.004

      摘要 (122) HTML (0) PDF 19.76 M (295) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 分析内蒙古通辽市土地利用变化及其驱动力,为该地区经济建设、土地可持续发展提供科学依据。[方法] 基于通辽市1980—2020年8期土地利用数据及统计年鉴数据,采用土地利用动态度、土地利用程度、土地利用转移矩阵和主成分分析方法对通辽市土地利用变化特征及其驱动力进行研究分析。[结果] 通辽市1980—2020年土地利用以耕地和草地为主,耕地总面积增加了3 037 km2,整体增幅为20.48%,草地总面积减少了2 922 km2,整体减幅为10.40%。建设用地面积在40 a间持续增加,其单一土地利用动态度最大。土地利用程度综合指数处在中低等水平,由于研究期间综合指数变化率为正值,整体上处于上升发展期。研究期间内草地主要转化为耕地、林地、建设用地及未利用土地。通辽市土地利用变化的社会经济驱动力以经济发展水平、农业发展水平、社会富裕程度和产业结构为主,人口的影响次之。气候驱动因素方面主要是年平均气温和年降水量的影响较为显著。[结论] 1980—2020年通辽市土地利用空间上存在明显异质性,土地利用变化速度趋于稳定,土地利用水平不断提高,土地利用转换愈加频繁,社会经济和气候因素对土地利用变化有正向显著作用,整体上不断促进该地区经济建设和土地可持续发展。

    • 饮用水源地产水量时空变化及其影响因子——以云龙水库为例

      2023, 43(4):385-395. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2023.04.044

      摘要 (113) HTML (265) PDF 20.48 M (276) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究昆明市饮用水源地之一的云龙水库流域2001—2020年产水量时空格局变化及其影响因子,为水源地产水量服务功能的可持续发展、生态补偿机制和生态保护政策的制定提供科学依据。[方法] 基于InVEST模型与ArcGIS空间地理分析工具分析产水量时空变化,采用多情景分析与差值比较法对影响因子进行比较分析。[结果] ①云龙水库流域产水量呈现季节性分布特点,多集中于夏季,2001—2020年产水量整体呈先下降后上升趋势,3期单位面积产水量均值分别为495,278,364 mm。②在空间格局分布上,产水量由西南向东北逐步增加,高值区位于东北部,低值区位于中部。③2001—2020年土地利用变化、降水量、潜在蒸散量对云龙水库流域产水量变化的贡献度依次为1.93%,85.66%,12.41%。[结论] 气候因子是影响云龙水库流域产水量变化的主导因子,土地利用类型变化最小,在土地利用类型中林地年产水量最高。未来在云龙水库流域应减少人类生产生活中向大气释放的废热,加强水源涵养林的建设与保护,降低人类活动改变下垫面性质对气候产生的消极影响。

    • 黄河流域下游城市群生境质量时空演变及其驱动因素

      2023, 43(4):396-404. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.20230625.001

      摘要 (251) HTML (0) PDF 15.00 M (307) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 对黄河流域下游城市群生境质量及其影响因素开展研究,为该地区生态环境保护和高质量发展提供参考。[方法] 基于2005—2020年土地利用数据并使用InVEST模型分析区域生境质量的演变特征,通过空间分析探索生境质量的集聚效应,采用地理探测器探索生境质量的影响因素。[结果] ①2005—2020年,黄河流域下游城市群生境质量水平整体较低,平均生境质量指数为0.402 2,呈先下降后上升的趋势。②空间自相关分析显示,生境质量在空间上高度相关且呈现出两极集聚特征,生境质量在中原城市群西部、北部及山东半岛城市群中部高—高集聚;在郑州市、青岛市等在城市群中经济发展突出的城市低—低集聚。③地理探测器探测结果显示,土地利用是影响黄河流域下游城市群生境质量的主要因子,不同因子间交互作用强于单个因子对生境质量的影响。[结论] 黄河流域下游城市群生境质量高值区要继续加强对生态环境保护的力度,生境质量低值区要严格控制土地开发强度,杜绝建设用地无序扩张,提高土地的利用效率。

    • 渭河源区坡耕地时空变化及其土壤保持效应

      2023, 43(4):405-412. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.20230508.003

      摘要 (243) HTML (182) PDF 13.04 M (263) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 分析渭河源区不同等级坡耕地的时空变化,揭示不同坡耕地类型的土壤保持效应,探讨退耕还林还草工程对渭河源区坡耕地及土壤保持的影响,为完善不同坡耕地资源合理规划利用提供科学依据。[方法] 利用1990,2000,2010和2020年4期渭河源区土地利用和地形数据,通过叠加分析、耕地动态度、土地利用转移矩阵和中国土壤流失方程等方法进行分析。[结果] ①1990—2020年耕地呈先缓慢增加后急剧减少再缓慢减少的趋势,面积净减少321.03 km2,其中陡坡耕地和缓坡耕地是耕地变化主要类型。②近30 a来,耕地的时空变化主要表现为1990—2000年耕地少量转入,主要分布在漳县和岷县;随着退耕还林还草工程的实施,有279.80 km2的坡耕地转变为林草地,其中耕地转换为草地主要分布在通渭和陇西县,而耕地转换为林地主要分布在陇西和岷县。③1990—2000年渭河源区林草地开垦导致土壤保持量减少5.52×104 t,而2000—2020年退耕还林还草导致土壤保持量增加2.21×106 t,其中大于15°的坡耕地的转变对土壤保持量变化影响更大。[结论] 渭河源区退耕还林还草工程成效显著,其中2000—2010年陡坡耕地的退耕面积最大,陡坡耕地退耕地土壤保持总体效应最大,但峭坡耕地退耕地单位效应最大。峭坡耕地仍有较大退耕空间,依旧是新一轮退耕任务的主要目标。

    • 江西省赣州市土壤保持和水源涵养时空特征及保护空缺

      2023, 43(4):413-420. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2023.04.047

      摘要 (288) HTML (0) PDF 21.98 M (487) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 明晰土壤保持、水源涵养时空格局并标识保护空缺区域,为地区发展规划和生态保护提供科学指导。[方法] 以江西省赣州市为研究区,综合RUSLE模型、InVEST模型等生态评价方法和热点分析、叠加分析等分析工具,结合保护空缺理论,分析2000—2020年土壤保持和水源涵养时空演化特征,对比现有保护区域,标识潜在优先保护区。[结果] ①赣州市土壤保持服务空间分布特征总体表现为四周高中心低,极重要区集中分布在四周的罗霄山脉、九连山脉、武夷山脉和庾山山脉,多年平均土壤保持总量为8.46×108 t。②水源涵养功能空间特征也表现为周高中低,极重要区集中分布在梅江流域、平江流域、贝岭水流域、犹江流域和桃江流域的上游及绵江流域和湘水流域东侧的武夷山脉,多年平均水源涵养深度为213.48 mm。③赣州市土壤保持和水源涵养功能显著的区域在空间上具有较强的关联性,对比现有自然保护地后标识保护空缺面积6 155.54 hm2,保护空缺区有几处较为明显且周边无保护地的集中分布区,分别位于兴国县北部、石城县东北部、瑞金市西北部和东南部、全南县中部、安远县东南部和寻乌县西部。[结论] 气候因素、土地利用变化、地形地貌条件是影响赣州市土壤保持和水源涵养功能时空分异的重要因素,针对保护空缺区域和功能退化区域,应采取生态保护和修复策略。

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