• 2025年第4期文章目次
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    • >试验研究
    • 覆沙黄土坡面沙层滑移对水分变化的响应机理

      2025, 45(4):1-9,197. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.035

      摘要 (204) HTML (425) PDF 86.69 K (817) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 分析黄土坡面上覆沙厚度、降雨强度和坡度对沙土二元结构中产流产沙、水分变化及滑移的影响,旨在为风水复合侵蚀区的水土流失治理与预防提供科学依据。[方法] 基于室内模拟降雨试验,观测产流、产沙、侵蚀滑移以及水分时空变化过程,定量分析覆沙厚度、雨强和坡度对水分变化及覆沙黄土坡面滑移的影响。[结果] ①覆沙黄土坡面经历较长历时降雨易发生滑移。覆沙厚度的增加会延缓滑移的发生,而降雨和坡度的增加则使其提前。滑移产沙量随降雨强度和坡度的增加而增加。②土壤水蓄量变化率受覆沙厚度、降雨强度和坡度的共同影响,并随这三者的增加而显著增大。③沙层饱和度的变化过程可以分为快速增加、稳定状态和再次增长3个阶段。④土体饱和度的变化表明,滑移发生的临界条件受沙层厚度、降雨强度和坡度等因素的影响。[结论] 覆沙黄土坡面沙层滑移受到饱和度的影响,而土壤的饱和度受到沙层厚度、降雨强度和坡度等因素的共同影响。

    • 不同水保措施下红壤坡地泥沙及氮磷流失对雨型的响应

      2025, 45(4):10-18. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.037

      摘要 (179) HTML (0) PDF 2.05 M (359) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究不同保持措施下地表径流泥沙及氮磷流失对雨型的响应机制,优化南方红壤坡地水土保持措施配置,为该区域水土流失治理提供理论依据。[方法] 以南方红壤区为研究区域,基于2019—2022年自然降雨数据,采用野外径流小区定位观测试验方法,针对果园清耕对照、植物措施(M1)、横坡间作(M2)、顺坡间作(M3)、梯田工程措施(M4)、梯田工程+植物措施(M5)等不同水土保持措施配置,系统分析径流泥沙及氮磷流失对雨型的响应特征。[结果] 研究区雨型构成以短历时、大雨强的前峰型(发生频率41.18%)和中历时、中雨强的中峰型(47.06%)为主,长历时、小雨强的后峰型占比最小。植物措施(M1)与梯田工程+植物措施(M5)均能显著减少径流泥沙及氮磷流失。前峰型下,M1径流深、泥沙流失量分别削减61.2%,91.3%,M5削减58%,94%;中峰型下,二者径流深削减70.6%和54.2%,泥沙量削减80.8%和82.6%;后峰型中,M1仍削减径流深60.5%和泥沙量74.7%。氮磷流失控制方面,M1和M5显著降低了所有雨型下的总磷浓度,其中,前峰型分别削减32.5%和36.1%,M5对总氮削减达16.3%~21.3%。顺坡间作(M3)因垄向与坡向一致,前峰型下泥沙量(0.424 kg)和总磷浓度(0.127 mg/L)较CK增加42.3%和53.0%,加剧了侵蚀风险。[结论] 南方红壤坡地不同水土保持措施中,植物措施和梯田工程+植物措施通过植被截留与工程截蓄作用,可高效阻控多雨型下的水土流失,在南方红壤坡地水土流失治理应予以重视。

    • 岩溶山地不同坡位植物水分来源和水分利用效率

      2025, 45(4):19-28. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.040

      摘要 (188) HTML (0) PDF 2.84 M (407) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究岩溶坡地生境中不同坡位典型木本植物的水分利用效率,为岩溶坡地制定合理的水土保持和生态修复措施提供指导。[方法] 利用气象数据、土壤质量含水率、稳定同位素(δ2H,δ18O,δ13C)数据,研究了重庆明月山岩溶槽谷3个不同坡位样地的典型木本植物的水分来源和水分利用效率。[结果] ①雨季土壤含水率高于旱季;坡上的平均土壤含水率较坡中低5.07%~28.41%,较坡下低16.36%~30.49%。②表层岩溶带水是不同坡位上木本植物的重要水源,雨季坡上、坡中和坡下的木本植物对其利用比例分别为34.65%,25.58%和20.82%,旱季分别为54.44%,53.60%和43.47%。雨季,坡中和坡下植物对20—40 cm土层土壤水分的利用比例高于坡上;而旱季,坡下植物对20—40 cm土层土壤水分的利用比例高于坡上。③乔木和灌木的δ13C值和内在水分利用效率(WUEi)在雨季均低于旱季。在不同坡位中,乔木的WUEi值均高于灌木,乔木和灌木WUEi的均值表现为:坡上>坡中>坡下。[结论] 岩溶槽谷的土壤含水量从坡上到坡下递增。坡上植物面对水分胁迫时,更多利用表层岩溶带水,且水分利用效率更高。

    • 生草覆盖对经果林土壤团聚体稳定性的影响

      2025, 45(4):29-39. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.022

      摘要 (164) HTML (0) PDF 2.96 M (400) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究不同生草覆盖对经果林土壤团聚体稳定性的影响,揭示经果林土壤性质及团聚体对生草覆盖的响应及其协同调控机制。[方法] 选取光叶苕子(T1)、肥田萝卜(T2)、平托花生(T3)及光叶苕子、平托花生和宽叶雀稗混播(T4)的经果林土壤为研究对象,应用湿筛法和Le Bissonnais法分析生草覆盖对土壤团聚体稳定性的影响。[结果] ①湿筛处理下,生草覆盖显著提高了水稳性大团聚体(>0.25 mm)的含量,表现为T3(83.47%)>T1(82.20%)>T4(79.98%)>T2(76.75%)>CK(74.30%),且平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)较清耕显著提升。②Le Bissonnais法处理下,快速湿润(FW)对>2 mm粒径团聚体崩解程度最大,慢速湿润(SW)对团聚体的破坏作用最小,<0.25 mm粒级占比为15.02%~23.81%,而预湿润后扰动(WS)的稳定性指标增幅最高。团聚体稳定性表现为SW>WS>FW。相对消散指数(RSI)和机械破碎指数(RMI)差异显著,RSI>RMI,其中T2处理的RSI值最小,T3处理的RMI值最小。③干筛法和湿筛法处理下的土壤分形维数平均值分别为1.89和2.46,不同生草处理下的分形维数(D)、结构破坏率(PAD)和不稳定团粒指数(ELT)存在显著差异,T1处理的PAD值较CK降低了16.25%,不同处理均显著降低了ELT值。相关性分析和通径分析表明,土壤团聚体稳定性受总孔隙度、毛管孔隙度、容重、土壤有机碳和机械组成的综合影响,其中土壤有机碳是关键因素。[结论] 生草覆盖通过减弱暴雨或灌溉冲击对团聚体的消散破坏作用,显著提升经果林土壤团聚体稳定性,优化土壤结构。其中,肥田萝卜和平托花生两种生草覆盖方式在实践中表现出显著优势。

    • 沙区光伏电站不同植物恢复措施土壤水分特征

      2025, 45(4):40-49. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.016

      摘要 (135) HTML (487) PDF 85.42 K (465) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 分析库布齐沙漠杭锦旗光伏电站不同空间位置4种植物恢复措施的土壤水分特征,为光伏电站固沙植物的合理配置与管理提供科学依据。[方法] 采用环刀法测定研究区内不同位置(迎风侧、阵列腹中、背风侧)板间、板下的4种不同植被下0—100 cm深度土壤含水量,分析土壤水分垂直分布特征、变异性、土壤贮水量及土壤贮水亏损度。[结果] ①4种植物恢复措施均提高了土壤含水率,平均含水率表现为:油蒿(2.09%)>羊草(2.08%)>甘草(2.06%)>花棒(1.98%)>裸沙地(1.34%);土壤含水率的空间分布呈现:迎风侧<背风侧<阵列腹中,板间<板下。甘草与羊草样地的土壤水分变异性高于油蒿与花棒措施。②0—100 cm深度土层贮水量变化范围为16.72~51.55 mm,土壤贮水量变化趋势与土壤含水量变化基本一致。③土壤贮水亏缺度表现为:裸沙地(78.81%)>花棒(69.00%)>羊草(68.95%)>油蒿(67.23%)>甘草(63.11%),且随土层深度增加而降低,空间分布为:板间>板下,迎风侧>背风侧>阵列腹中。[结论] 研究区内4种植物恢复措施均有效提高了各部位的土壤含水率,油蒿与花棒在0—30 cm范围内高于其他措施,且变异系数较低,羊草与甘草在30 cm以下深度时土壤水分含量、贮水量、贮水亏缺度表现优于其他措施。因此,在运维期受风蚀严重的迎风侧种植油蒿与花棒,能够有效缓解风力侵蚀;在受风蚀不太严重的阵列腹地与其他区域种植甘草、羊草等经济作物,能够应对严重次生灾害问题以及达到产业增收的目的。

    • 改良剂对秦巴山区新造耕地土壤质量的影响

      2025, 45(4):50-61. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.009

      摘要 (126) HTML (414) PDF 111.43 K (356) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究不同改良剂对秦巴山区新造耕地土壤质量的提升效果,旨在为新造耕地土壤质量快速提升和恢复生产提供理论依据和技术支持。[方法] 通过2 a田间试验,设置对照(CK)、硫酸亚铁(T1)、生物炭(T2)、微生物菌剂(T3)和复合处理(T4)5个处理,从玉米产量、土壤物理结构、化学性质、土壤酶活性4个方面探究不同改良剂对新造耕地土壤质量和玉米产量提升的效果。[结果] 相比于CK,T2,T3,T4处理的玉米产量分别增加了17.31%,30.57%和25.89%。5个处理的土壤质量指数顺序为:T4>T2>T3>T1>CK。T2和T4处理的土壤pH值、容重、有机质、全氮和碱解氮含量均接近秦巴山区优等耕地水平,同时,T1处理的土壤容重和T3处理的土壤pH值以及容重也接近优等耕地水平。土壤有机质含量是影响土壤物理性质、养分含量和土壤酶活性的关键因素,而土壤微生物活性低可能是限制新造耕地产量提升的主要因素。[结论] 基于新造耕地土壤质量提升角度,生物炭和复合处理可作为该地区新造耕地的重要改良措施;而若考虑成本和产量提升,可选择微生物菌剂作为该地区新造耕地的主要改良措施。

    • 皖西大别山典型土地利用类型坡面产流产沙与氮磷流失特征

      2025, 45(4):62-70. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.015

      摘要 (174) HTML (0) PDF 2.79 M (351) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究不同坡度和不同土地利用类型条件下,径流冲刷对坡面产流产沙和氮磷流失的影响,以期为皖西大别山的水土流失治理提供理论支撑。[方法] 选取皖西大别山区的安徽省霍山县江子河小流域典型土地利用类型(裸地、草地、茶园、林地和竹林)的15°和20°坡面进行野外原位放水冲刷试验,基于该区域多暴雨的特点,设置冲刷流量为9 L/min,以探究坡面产流产沙和养分流失对土地利用类型和坡度的响应。[结果] ①在放水冲刷过程中,15°坡面产流稳定时,平均产流率表现为:裸地>茶园>草地>林地>竹林,20°坡面产沙率表现为:裸地>草地>茶园>林地>竹林;相较于15°,在20°坡面除裸地产流率有明显增加以外,其余土地利用类型坡面变化不明显;当坡面产沙稳定时,20°坡面产沙率略高于15°坡面,且均表现为:裸地>茶园>草地>竹林>林地; ②20°坡面的TN,TP流失量相较于15°坡面流失量略有增加,在同一坡度条件下,TN,TP流失规律为:茶园>裸地>竹林>草地>林地。③整个冲刷过程中,径流对全氮贡献率较高,泥沙对全磷的贡献率相对较高。[结论] 在皖西大别山区扩大竹林面积能有效提升水源涵养和水土保持功能,在面源污染防治中,应对茶园进行重点管理,以减少氮磷等养分的流失。

    • 放牧强度对干旱区白墩子盐沼湿地土壤与植被的影响

      2025, 45(4):71-81. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.004

      摘要 (157) HTML (0) PDF 1.72 M (273) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探讨放牧强度对西北干旱区盐沼湿地土壤质量和植被多样性的影响,为干旱荒漠区湿地合理放牧与生态恢复提供参考。[方法] 以甘肃省景泰县白墩子盐沼湿地为研究区域,设置围栏封育区、轻度放牧区和重度放牧区,采用样方法调查植被多样性并测定植物生物量,分层采集土壤样品测定团聚体组成、紧实度、养分含量及物理性质,结合主成分分析(PCA)构建土壤质量指数(SQI)以评估放牧强度对土壤质量的影响,并通过结构方程模型(SEM)解析关键影响因素。[结果] ①围栏封育提高了植被生物量。β多样性指数表明不同放牧强度之间,物种组成存在显著差异。②不同放牧处理的土壤水稳性大团聚体(粒径>0.25 mm)占比、表层土壤水稳性团聚体的平均质量直径和几何平均直径表现为:禁牧区>轻牧区>重牧区。③禁牧区的土壤供肥潜力、土壤供肥强度和土壤综合质量显著高于重牧区,同时与轻牧区无显著差别。④通过结构方程模型得出土壤干筛几何平均直径、土壤养分(特别是氮和钾)以及毛管持水量是影响土壤质量的主要因素。[结论] 围栏禁牧显著改善植被生长与土壤质量,适度放牧(轻牧)通过促进团聚体稳定性和养分输入对生态系统产生正向反馈,而重度放牧导致土壤结构退化及养分流失。建议采用“围栏+适度放牧”管理模式,优先保护表层土壤物理结构及速效养分,以实现干旱区盐沼湿地的可持续恢复。

    • 建筑弃土场物料成分对强降雨诱发泥石流灾害的影响

      2025, 45(4):82-93. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.023

      摘要 (115) HTML (0) PDF 73.13 M (730) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 开展极端降雨条件下山区建筑弃土场不同物料成分触发泥石流灾害的预测与评价,揭示山区建筑弃土场灾害链的链式演化机制与时空分布规律,为山区水土流失防控提供科学依据。[方法] 以典型弃土场为研究对象,设置了杂填土、淤泥及陶瓷废料等典型物料单一堆填或不同比例混合堆填的5种典型工况,分析了不同物料成分下锁口拱坝和堆填体的稳定性,以及溃坝转化为泥石流的运动特征。结合Massflow软件建立滑坡泥石流耦合动力学模型,开展泥石流危险性分区评价和受物料比例影响的关键模型参数的敏感性分析。[结果] ①在极端降雨和满库条件下工况1—3的拱坝安全系数分别为1.049,1.002,1.034,堆填体安全系数分别为1.172,0.826,0.959,可触发锁口拱坝溃决,诱发坝后堆填物质失稳,沿下游沟道发生泥石流灾害链。②工况1—3导致的泥石流最高流速分别为21.04,25.36,18.73 m/s,主沟道最大泥深分别为19.2,8.2,12.7 m,最远堆积距离分别为356.0,674.8,545.4 m,高危险强度区面积分别为36 068.1,77 254.9,82 887.0 m2。③结合工况1—5模拟结果及弃土场泥石流运动特征敏感性因子排序(内摩擦角>超孔隙水系数>容重),表明内摩擦角及超孔隙水系数受物料成分影响,是泥石流运动特征的主控参数。[结论] 在满库和极端降雨条件下,山区建筑弃土场容易发生坝体垮塌—堆填体失稳—沟谷泥石流灾害链,严重威胁下游居民区与工业设施安全;采用合理物料混填比例可改善堆填体整体强度,减少高危险强度区面积,显著减小灾害影响范围。

    • 种植水稻对盐渍化土壤理化性质和细菌多样性的影响

      2025, 45(4):94-104. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.028

      摘要 (161) HTML (0) PDF 2.23 M (314) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 分析黄河水灌溉水稻种植对宁夏平罗盐渍化土壤理化性质与微生物多样性的影响,为宁夏盐渍化土壤生态修复提供科学依据。[方法] 以平罗县不同水稻种植年限(1,5,10,16 a)淹水期(7月)和排干期(10月)稻田土壤样品为研究对象,利用Illumina Hiseq高通量测序技术分析2个时期不同水稻种植年限盐渍化的土壤理化性质和细菌多样性。[结果] 土壤含水量、电导率、有机碳、全氮、可溶性有机碳随种稻年限增加而显著增加。电导率、有机碳、全氮在种稻5 a土壤中显著增加。pH值、硝态氮、可溶性有机氮随种稻年限增加而显著降低。排干期种稻16 a土壤pH值最低(较种稻1 a土壤显著降低2.66%),其微生物生物量碳、氮分别较种稻1 a土壤高36.28%和36.59%。种稻年限对土壤细菌群落多样性和结构有显著的影响。Chao1指数在淹水期种稻16 a显著高于种稻1 a 43.99%。在淹水条件下,与种稻1 a相比,种稻10 a土壤中芽单胞菌门和螺旋体门丰度增加了27.46%和150.00%;种稻5a时放线菌门、厚壁菌门、蓝藻细菌相对丰度下降了44.50%,66.23%,87.50%。在排干期,与种稻1 a相比,种稻5 a土壤纤维杆菌门和螺旋体门相对丰度分别增加了287.50%和314.29%;种稻10 a土壤绿弯菌门和绿菌门相对丰度分别增加了46.35%和370.97%;种稻5 a土壤放线菌门、硝化螺旋菌门、装甲菌门相对丰度分别下降了48.10%,55.34%,65.85%。与种稻1 a相比,淹水期种稻5 a的土壤伪鱼腥藻科和丛毛单胞菌科相对丰度分别下降了96.89%和56.60%,淹水期种稻10 a土壤暖蝇菌科和脱硫杆菌科相对丰度分别增加了64.86%和305.26%。土壤电导率、全氮、硝态氮、铵态氮、可溶性有机碳、可溶性有机氮是影响盐渍化稻田土壤细菌群落结构的关键环境因子。[结论] 随着种稻年限的增长土壤细菌群落和理化性质发生显著变化,土壤生境呈改善趋势。

    • 光伏板高度对旱季石漠化地区不同坡度土壤性质的影响

      2025, 45(4):105-112. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.036

      摘要 (182) HTML (0) PDF 2.29 M (324) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 分析光伏板下石漠化地区土壤水分和养分的变化特征及其关键影响因子,评估光伏板高度及地形坡度在旱季对土壤理化性质的影响,旨在为该地区的生态恢复与绿色产业发展提供科学依据和理论支持。[方法] 选取已建设8 a的云南省石林彝族自治县光伏示范基地为研究区,在干旱期对平坡和陡坡中不同高度的光伏板(高板前檐离地高度为2.4 m,后檐离地高度为3.1 m,低板前檐离地高度为0.5 m,后檐离地高度为1.2 m,夹角为24°)下区域土壤进行取样,通过方差分析、RDA分析,研究不同坡度下土壤水分及养分对光伏板高度的响应。[结果] ①在旱季石漠化地区,光伏板高度显著影响土壤水分及养分含量(p<0.05)。相较非光伏遮挡区域,光伏板遮荫显著增加土壤体积含水率、饱和持水量、毛管持水量及田间持水量水平,且低光伏板平坡区域土壤水分均高于其他样地。②土壤全氮、全磷含量在整个旱季随光伏板高度的增加而显著减少,在低光伏板平坡区域达到最大值,而在干旱末期时,光伏遮挡区域土壤有机碳含量相比对照区域显著降低35%。③光伏板的建造主要通过改变土壤容重、孔隙度、pH值及土壤酶活性影响土壤水分及养分含量的变化。[结论] 石漠化地区旱季低光伏板相比高光伏板更有利于起到减少水分蒸发和固定养分的作用,在平坡地区尤为明显。

    • 红河干热河谷不同恢复模式下植被对干旱的抵抗力

      2025, 45(4):113-123. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.002

      摘要 (105) HTML (0) PDF 33.38 M (706) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探索不同生态恢复模式下旱季植被的时空变化规律及其对干旱抵抗力的响应,为干热河谷区域植被生态恢复提供基础数据和理论依据。[方法] 以恢复了3 a的乔灌草立体恢复台地(ASH)、自然恢复地(NET)、自然恢复灌木草丛(SG)为研究对象,重度干扰的退化地(DG)作为对照,设置固定样地,结合植物群落调查、无人机监测以及微气候记录,比较不同样地在旱季初期与旱季末期在物种组成、物种多样性、覆盖度以及微气候特征等方面的差异。[结果] ①物种组成和多样性。旱季期间,ASH的物种组成变化小,物种多样性高,优势物种不明显。NET物种丰富度较低,物种组成相对简单,但现有物种的分布较为均匀。SG物种组成变化较大,旱季末期物种丰富度与均匀度均显著下降。②植被覆盖度。旱季初期总覆盖度(FVC)从大到小依次为:ASH>NET>SG>DG,旱季末期与初期情况基本一致。旱季初末期,NET变化幅度最大,其次为ASH,DG变化幅度最低。ASH在不同时期的覆盖度均显著高于其他样地。③微气候调节:在旱季初期和末期相较于其他植被类型ASH的空气温度更低,而空气湿度更高。[结论] 乔灌草立体植被结构在调节微气候和维持生态稳定性方面具有明显优势,适合在干热河谷等气候条件极端的区域推广。

    • 华北平原人工林地土壤质量评价及障碍因子分析

      2025, 45(4):124-133. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.001

      摘要 (131) HTML (0) PDF 1.91 M (277) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 定量评价华北平原人工林地的土壤质量,为该地区土壤质量改善及障碍因素诊断提供科学依据和建议。[方法] 以不同密度(1 111,833,625,555,416株/hm2)杨树人工林为研究对象,于2024年10月底采集杨树林下0—20 cm土层土壤,对土壤主要理化性质及酶活性进行分析。基于主成分分析(PCA)筛选出最小数据集(MDS),通过土壤质量指数和障碍因素诊断对华北平原人工林土壤质量进行评价。[结果] ①基于总数据集的主成分分析,构建了由土壤全碳、蔗糖酶活性、电导率、粉粒和速效磷组成的最小数据集。②不同密度杨树人工林的土壤质量指数排序为:416株/hm2(0.55)>555株/hm2(0.51)>625株/hm2(0.49)>1 111株/hm2(0.48)>833株/hm2(0.44)。林分密度显著影响了土壤含水量、pH值、有机碳、全碳和速效养分等。③整个研究区土壤质量障碍以中度、轻度障碍为主,土壤有机碳(15%)和土壤含水量(13%)是影响该研究区土壤质量的最大障碍因素。各密度杨树人工林均面临土壤养分和水分限制型障碍。[结论] 杨树人工林密度为416株/hm2时土壤质量最佳,华北平原各杨树人工林均面临土壤养分不足,缺水的情况,该地区应制定科学的施肥灌溉管理措施,同时在人工林生产实践中确定适宜的造林密度,以实现土壤可持续利用。

    • >水保监测与应用技术
    • 横孔与竖孔HDPE板栅栏防风效益对比的风洞模拟

      2025, 45(4):134-142,172. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.029

      摘要 (77) HTML (360) PDF 77.59 K (624) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 开展孔径大小相同而开孔方向不同的高密度聚乙烯(HDPE)板栅栏风洞模拟试验,为HDPE板阻沙栅栏的应用和发挥更佳效应提供理论依据。[方法] 通过对不同开孔方向的横孔与竖孔HDPE板栅栏进行风洞模拟试验,比较其风速廓线、空气动力学参数、流场和防风效能差异,分析横孔结构与竖孔结构对HDPE板栅栏的防风效益影响。[结果] 在HDPE板栅栏-1 H(H表示栅栏高度,1 H=23 cm)前和9 H后,风速随高度增加呈对数分布规律(p<0.05)。竖孔栅栏与横孔栅栏相比,风速廓线更稳定,空气动力学粗糙度和摩阻风速更高。HDPE板横孔栅栏在底部出现加速区(-1 H到2 H),减速区随风速增大分裂成两部分(1—5 H和8—15 H);而竖孔栅栏通过地表风速梯度衰减实现沙粒定向输移,减速区随风速增加变化较小。在HDPE板栅栏-7 H到-1 H处,栅栏的防风效能有小幅度提升(5.1%~8.4%);在-1 H到1 H处,防风效能大幅度下降(19.6%~28.0%);在1 H后,防风效能逐渐提升直至稳定(43.3%~55.6%)。较高风速时,竖孔栅栏防风效能高于横孔栅栏50.4%(p<0.05)。随着风速变大,横孔栅栏防风效能显著下降(p<0.05),而竖孔栅栏防风效能几乎不变(p>0.05)。[结论] HDPE板竖孔栅栏对风速降低的综合效果更强,更稳定,更持久,在防沙治沙领域有广泛的推广与应用价值。

    • 泥石流拦砂坝对村镇建筑的减灾效果评价——以四川省平武县黑水沟为例

      2025, 45(4):143-152. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.030

      摘要 (76) HTML (311) PDF 104.96 K (755) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究不同降雨频率下泥石流拦砂坝对下游村镇建筑的减灾效果,为山区村镇的防灾减灾提供参考。[方法] 对“7 · 12”四川省平武县黑水沟泥石流灾害进行现场调查。基于砌体墙体在泥石流作用下的极限承载力,通过静力平衡方法提出了砖砌体结构墙体发生弯曲破坏、剪切破坏的泥石流临界流速公式,采用FLO-2 D模拟了黑水沟在有无拦砂坝条件下,不同降雨频率的泥石流运动过程和堆积范围。[结果] ①泥石流的冲出规模、堆积深度和流速与降雨频率密切相关,与野外调查数据相比,模拟精度达85%。②墙体在泥石流浆体整体冲压下发生弯曲破坏,在大石块冲击下发生剪切破坏。③无拦砂坝措施下降雨频率p=1%时,泥石流堆积面积为9.36×104 m2,建筑区最大流速为7.19 m/s,建筑区最大泥深为5.25 m;降雨频率p=2%时,泥石流堆积面积为5.63×104 m2,建筑区最大流速为5.63 m/s,建筑区最大泥深为4.46 m。④修建拦砂坝后,降雨频率p=2%时泥石流不会冲出沟口,堆积面积减了82.6%,降雨频率p=1%时泥石流堆积面积和建筑区最大流速分别减小了38.4%和60.6%。[结论] 防治工程可有效减少灾害规模,避免建筑遭受冲击破坏,但是仍需在汛期加强监测预警。

    • 微生物菌剂对沙化土壤保水及促生长效应的影响

      2025, 45(4):153-160. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.012

      摘要 (86) HTML (325) PDF 80.08 K (374) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究微生物菌剂对沙化土壤保水性能的改良作用及其植物促生效应的机制,为沙化土壤的水分保持能力提升和农业可持续发展提供参考。[方法] 选取3种芽孢杆菌为试验材料,采用室内渗透蒸发试验与田间试验相结合,从土壤保水性能、团聚体组成、酶活性及植物生理等指标,综合评价不同微生物菌剂对沙化土壤的改良效果。[结果] 与对照相比,3种菌剂和双菌剂处理分别使大团聚体(0.25 mm)比例增加23.09%和32.51%;3种菌剂处理使有机碳含量增加2.96 g/kg,总氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量分别增加21.54%,61.50%,312.16%和30.17%;不同菌剂对土壤酶活性的影响存在差异,3种菌剂处理显著提高过氧化物酶和蔗糖酶活性;3种菌剂处理显著促进植物生长,表现为株高、根长及地下生物量占比的显著增加,根冠比较对照高5.0%。[结论] 芽孢杆菌菌剂可有效改良沙化土壤,通过改善土壤结构,降低水分蒸发量,提高养分含量等途径实现促生效果。其中,3种菌剂处理在植物促生方面表现出显著优于单菌剂处理的协同效应。

    • 饲草间作方式对增产及节水效应的影响

      2025, 45(4):161-172. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.027

      摘要 (99) HTML (0) PDF 14.99 M (587) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究黄土高原4种多年生饲草不同间作方式对其生长、光合生理特征及土壤水分的综合影响,筛选最优间作方式,为黄土高原建设高产、高效、可持续的人工草地提供理论支撑。[方法] 以紫花苜蓿(Medicago sativa)、无芒雀麦(Bromus inermis)、披碱草(Elymus dahuricus)、沙打旺(Astragalus adsurgens)4种多年生饲草为研究对象,设置单作、两物种、三物种和四物种间作方式,分析不同间作方式对饲草生长、光合作用和水分利用的影响。[结果] 各间作模式相对产量总和均大于1。紫花苜蓿与无芒雀麦间作处理的相对产量总和达到2.08,其中,无芒雀麦生物量达到单作的279.1%,紫花苜蓿达到单作的132.4%。二者间作处理显著提高了紫花苜蓿的净光合速率和蒸腾速率(p<0.05),对无芒雀麦净光合速率无显著影响,但显著提高了其叶片水分利用效率(p<0.05)。紫花苜蓿与无芒雀麦间作增加了深层土壤含水量。熵权-TOPSIS综合评价结果表明:紫花苜蓿与无芒雀麦间作在饲草产量、生长生理特征、水土资源利用效率和土壤贮水能力方面的综合效应最优,禾本科单作综合效应最差。[结论] 合理的间作方式能够优化土壤水分垂直分布,提高饲草的净光合速率,从而提高间作系统的产量和水分利用效率。紫花苜蓿与无芒雀麦间作方式能够提高间作系统的生产力和水分利用效率,为黄土高原半干旱区饲草间作方式优化提供了重要实践参考。

    • 基于WEP-ISF模型的黄河源区径流演变特征及其驱动因素分析

      2025, 45(4):173-183. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.008

      摘要 (78) HTML (532) PDF 117.65 K (494) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 量化径流深中各因素产流量的贡献率及构成,分析黄河源区下垫面、气候和工农业用水变化对径流变化的贡献率,为黄河流域生态环境保护和水资源开发提供参考。[方法] 基于1970—2021年黄河源区气象水文数据,利用分布式水热耦合模型WEP-ISF分析不同时期黄河源区月均流量及其实际蒸散发、土壤温度、土壤含水量和径流成分动态变化过程,并运用多因素归因分析方法定量剖析各影响因素对径流量变化的贡献。[结果] ①利用WEP-ISF模型对黄河源区1970—2021年流域水文及水热变化过程模拟验证,其土壤温度模拟值与遥感解译值的平均绝对百分比误差为69.78%~171.55%,Nash效率系数均超过0.70;土壤表层含水量模拟值与遥感解译值的平均绝对百分比误差为13.94%~20.97%,Nash效率系数基本达到0.5以上;月平均流量模拟值与实测值Nash效率系数和平均绝对百分比误差分别为0.80和25.85%;实际蒸散发模拟值与遥感解译值Nash效率系数和平均绝对百分比误差分别为0.80和53.39%。②冰川、融雪和降水产流多年平均为0.9,14.9,70.5 mm,分别占黄河源区径流深的1.0%,17.3%和81.7%。变化期1991—2021年相比于基准期1970—1990年,冰川、融雪和降水产流变化量分别为1.48,-3.8,-13.2 mm,这三者对黄河源区总径流深变化量的贡献率分别为9.53%,-24.48%和-85.05%。③唐乃亥多年平均径流量减少6.77×109 m3,其中气候、下垫面以及工农业用水变化影响的贡献率分别为96.46%,2.49%和1.05%。[结论] 在影响黄河源区径流变化的诸多因素中,气候因素是导致黄河源区径流衰减的主要驱动因子,其具体表现为冰川融水产流呈现增多趋势,而融雪产流和降水产流呈减少趋势。

    • 基于可解释机器学习的河套平原盐碱农田土壤水分和有机质含量估算

      2025, 45(4):184-197. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.033

      摘要 (92) HTML (543) PDF 114.38 K (742) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 针对传统方法在盐碱化农田土壤水分(SMC)和有机质含量(SOMC)监测中存在效率低下的问题,探索高光谱数据结合可解释机器学习的估算方法,以期为河套平原盐碱化土壤信息快速获取和土壤质量评价提供理论依据。[方法] 以地面高光谱反射率及实测SMC和SOMC为数据源,对光谱数据采用分数阶微分(FOD)变换并构建光谱指数,基于偏最小二乘回归(PLSR)、支持向量机(SVM)和随机森林(RF)算法建模,并引入夏普利加性解释(SHAP)方法解析变量对模型预测结果的相对贡献,提升模型的解释性。[结果] ①经1.25阶微分变换后构建的光谱指数与SMC和SOMC间相关性最强,其中,广义差异指数(GDI)和最优光谱指数(OSI)与SMC和SOMC间相关系数最大,分别为0.505 4和0.682 5。②RF模型对SMC和SOMC的估算精度远高于PLSR和SVM;SMC和SOMC-RF模型验证集(R2)、均方根误差(RMSE)和相对分析误差(RPD)分别为0.734,3.28,2.07及0.870,1.53,2.43。③SHAP分析发现,氮平面域指数(NPDI)和比值指数(RI)分别在SMC和SOMC的建模估算中贡献度最大,且NPDI,OSI和差值指数(DI)对SMC的建模贡献度累计达到68.58%;RI,GDI和NPDI对SOMC的建模贡献度累计达到61.86%。[结论] FOD联合光谱指数在高光谱数据的有效利用中具有明显优势,RF模型在土壤属性估算中展现了较高的精度和鲁棒性,SHAP分析有效揭示了不同变量对目标变量的贡献度。NPDI,RI,OSI和DI等光谱指数在盐碱化农田SMC和SOMC的建模估算中贡献显著。

    • 基于InVEST-MCR模型的克里雅河流域生态安全格局构建

      2025, 45(4):198-210. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.018

      摘要 (110) HTML (0) PDF 22.66 M (689) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 构建克里雅河流域的生态安全格局,为当地的生态安全格局优化、生态修复和生态保护体系的建立提供科学依据。[方法] 以克里雅河流域作为研究对象,运用InVEST模型,对水源涵养、土壤保持、生境质量和碳储量等生态功能服务重要性进行量化评估;构建生态敏感性评价体系,评估研究区生态敏感性,以此确定生态源地的位置。借助最小累积阻力模型(MCR)构建生态阻力面,并借助ArcGIS软件识别生态廊道,最终构建研究区生态安全格局。[结果] 克里雅河流域生态源地总2块,总面积为4 610.47 hm2,位于研究区中、南部林地、草地聚集分布的区域;生态廊道在促进物种活动,保持水土以及提升生物多样性等方面发挥着重要作用。生态廊道共3条,其长度分别为582.75,113.43和65.11 km。[结论] 对于克里雅河流域生态环境而言,防沙治沙,以林养林极为重要。应合理支配水资源,选择适合防沙治沙的植物进行种植,建设沙漠绿洲并创造经济价值,为研究区生态修复提供经济支撑。

    • 基于深度学习算法的山地植物多样性空间分布格局模拟

      2025, 45(4):211-221,371. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.013

      摘要 (99) HTML (0) PDF 9.91 M (608) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 分析内蒙古大青山国家级自然保护区不同环境因子条件下植物多样性的变化规律,明确山区植物多样性与环境的关系,为山地生态系统的多样性研究、评价、保护及综合管理提供科学依据。[方法] 运用深度学习方法构建植物多样性指数模型,对模型的准确性进行验证后,预测大青山植物多样性的空间分布,并分析不同环境因子条件下植物多样性的变化规律。[结果] ①研究区共有108种植物,隶属于31科77属,阴坡植物多样性大于阳坡;②坡度对Shannon-Wiener指数(H’)、Simpson优势度指数(D)和Pielou均匀度指数(J)相对贡献度最大(42%),其次是温度植被干旱指数(TVDI,25%)、温度(17%)、NDVI(8%)和太阳辐射(8%);温度和太阳辐射对Margalef丰富度指数(R)相对贡献度最大(38%),其次是坡度(9%)、坡向(8%)和NDVI(7%); ③Shannon-Wiener指数、Simpson优势度指数、Pielou均匀度指数和Margalef丰富度指数的预测结果均与实测值高度吻合,MAE分别为0.08,0.03,0.03,0.05,MSE依次为0.020,0.003,0.002,0.004。进一步通过训练集模拟值与观测值的线性回归分析得出,各多样性指数的R2分别达到0.86,0.93,0.92,0.99。④大青山的Shannon-Wiener指数取值范围为0~3.87,Simpson优势度指数为0~0.83,Pielou均匀度指数为0~0.95,Margalef丰富度指数为0~4.12; ⑤Shannon-Wiener指数、Simpson优势度指数和Pielou均匀度指数与坡度,TVDI,地表温度(LST)和太阳辐射呈线性负相关,与NDVI呈线性正相关。Margalef丰富度指数与LST,太阳辐射和坡度呈线性负相关,与坡向和NDVI呈线性正相关。总体来说,植物多样性与LST,太阳辐射和坡度呈线性负相关,与NDVI呈线性正相关。[结论] 利用深度学习方法预测山地地貌植物多样性的空间分布具有可行性,能够深入了解植物多样性与环境之间的复杂关系。

    • 土壤改良剂在防治南方红壤区土壤侵蚀中的应用研究进展

      2025, 45(4):222-232. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.011

      摘要 (138) HTML (0) PDF 9.82 M (596) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 分析土壤改良剂在防治南方红壤区土壤侵蚀中的研究进展,为南方红壤区土壤侵蚀防治和管理提供依据。[方法] 基于RStudio和ArcGIS可视化分析工具,构建以“土壤改良剂”“土壤侵蚀”和“南方红壤区”为主题的关键词组合,检索中国知网和Web of Science数据库中1999—2024年发表的相关文献。以发文数量、研究机构、发文期刊、改良剂应用频率、试验方法与施用年限、研究地点以及关键词聚类演变为研究对象,开展定量分析。[结果] ①1999—2024年,利用土壤改良剂防治侵蚀相关文献数量快速增长,反映出学者对该领域的关注不断增强。②秸秆、有机肥和生物炭在提高土壤有机质含量、增强团聚体稳定性及水分保持能力方面表现出显著效果,成为最为频繁使用的材料。③相关研究主要集中在江西、湖南等土壤侵蚀严重的地区。④土壤改良剂分为天然改良剂、合成改良剂、天然—合成共聚物改良剂和生物改良剂4大类,在增强土壤团聚体稳定性、抗侵蚀性能、水分保持能力和生态恢复方面的应用效果显著。[结论] 在南方红壤区,建议未来研究重点关注改良剂与环境因子(如气候、土壤类型等)的交互作用,开发新型复合改良剂,全面评估其长期生态效应,以促进农业生态系统的可持续管理。

    • >碳效应研究
    • 不同碳排放情景下中国土地利用变化的空间分异与动态分析

      2025, 45(4):233-243. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.006

      摘要 (120) HTML (426) PDF 72.74 K (697) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 系统分析不同碳排放情景下中国及各省的土地利用时空变化特征,旨在为制定区域性土地利用规划和应对气候变化政策及中国未来土地利用规划和可持续发展提供数据支持和理论依据。[方法] 基于2015―2100年的土地利用数据,结合土地利用转移矩阵和动态度指标,分析中国土地利用的时空变化特征。[结果] ①在SSP126(低碳排放)和SSP245(中等碳排放)情景下,耕地、建设用地和未利用地总体呈增加趋势,草地和林地减少,其中草地减少最为显著;SSP585(高碳排放)情景下,耕地、草地和建设用地增加,林地和未利用地大幅减少。土地利用转移方面,林地转为耕地和草地,未利用地与草地转化最为频繁。②2015―2030年,土地利用变化最为剧烈,SSP585情景下动态度最高,主要表现为草地和未利用地转为耕地与建设用地。③2030―2060年,变化幅度减小,西部地区变化较平稳,SSP245情景下四川、甘肃和黑龙江等省份的变化趋于稳定。④2060―2100年,气候变化影响减弱,变化总面积显著减少,特别是在SSP585情景下,西部省份变化仍较为明显,而东部省份变化趋缓。[结论] 中国的土地利用变化将受到碳排放情景、区域经济发展与城市化进程的影响,呈现显著的时空异质性和区域差异性。

    • 黄河流域九省区农业碳排放的驱动因素及预测

      2025, 45(4):244-255. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.007

      摘要 (115) HTML (0) PDF 4.45 M (413) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 科学评估黄河流域农业碳排放的时空变化规律及其主要影响因素,预测未来排放趋势,为制定农业碳减排政策和区域协同治理方案提供数据支持和决策参考。[方法] 选取黄河流域九省区2001—2021年农业碳排放作为研究对象,运用STIRPAT扩展模型(可拓展的随机性环境影响评估模型)分析其驱动因素,并采用GM(1,1)模型进行预测。[结果] ①黄河流域各省域之间的农业碳排放存在显著差异,粮食主产区农业碳排放明显高于其他省域。②黄河流域农业碳排放随着时间的推移先上升后下降,整体呈“倒U型”,前期环比增速呈现波动上升,在2012年之后开始缓慢下降,直至2017年出现负增长,这表明政策干预在农业碳减排中发挥了重要作用。③黄河流域农业碳排放的驱动因素中,农业生产效率、经济发展水平、城镇化水平、农地经营规模、农业机械化水平是导致黄河流域农业碳排放增加的主要因素,农业机械能源强度对碳排放具有抑制作用,技术进步可能因为“回弹效应”抵消部分碳减排效果。④2022—2035年黄河流域农业碳排放可能呈下降趋势,但仍保持较高水平,农业碳减排压力仍然较大。[结论] 黄河流域农业碳减排潜力尚未充分释放,应通过加速新能源技术应用,普及绿色低碳生产技术,构建农业废弃物全链条管理体系,推进农业结构优化与种养耦合模式创新,因地制宜构建生态农业与有机农业协同发展体系等方式,进一步实现农业碳减排。同时,需建立经济增长与减排目标的动态平衡机制,规避因粗放型发展导致的碳排放反弹风险。

    • 基于“水-土-能-碳”关联的中部地区农业碳排放时空特征及驱动因素研究

      2025, 45(4):256-266. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.038

      摘要 (104) HTML (391) PDF 110.74 K (434) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究中部地区农业水土资源开发利用过程中能源消耗碳排放的时空格局演变规律,揭示其主要驱动因素,为助推中部地区农业低碳化绿色转型发展和实现“双碳”目标提供理论和数据参考。[方法] 基于2010—2022年中部地区6省的社会经济数据,考察农业水土资源利用中能源消耗的碳排放,采用IPCC碳排放系数法测算2010—2022年中部地区农业碳排放量,借助Kaya恒等式和完全分解方法LMDI(logarithmic mean divisia index)加法形式,探讨农业碳排放的驱动因素及其贡献值,运用ArcGIS可视化深入剖析中部各省农业碳排放在时空维度上的演变趋势,并探析水土资源匹配度与农业碳排放之间的关系。[结果] ①2010—2022年中部地区农业碳排放总量呈现先快速上升后波动下降的趋势。农业碳排放的环比增长率经历了阶段性下降演变过程。②农业碳排放强度是促使中部地区农业碳减排的最主要因素,农业水资源经济产出则是导致农业碳排放增长的第一大要素。2010—2022年研究区累计农业碳排放贡献值达562.28×104 t。农业水资源经济产出因素和单位播种面积的农业用水量因素对中部地区农业碳排放的贡献存在正负两个方向的变动。③提高农业水土资源匹配度有助于抑制农业碳排放,但对各省的农业碳排放影响程度存在差异。[结论] 未来应关注水土资源时空匹配问题及其生态环境效应,因地制宜采取差别化的耕作模式,优化配置和改善农业水土资源开发利用方式,促进农业低碳化转型。

    • 有机物料添加对黑垆土和黄绵土有机碳组分的影响

      2025, 45(4):267-276. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.019

      摘要 (88) HTML (358) PDF 107.92 K (287) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究12种不同外源有机物料,包括烟杆生物炭、果木枝条生物炭、小麦秸秆、油菜秸秆、鸡粪、牛粪、葡萄糖、纤维素、LB培养基、聚丙烯酰胺(PAM)、腐植酸肥、壳聚糖,对典型黄土(黑垆土与黄绵土)理化特性及土壤有机碳组分的影响,为农田土壤质量提升过程中有机改良剂的选择与应用提供理论依据。[方法] 将有机物料与风干土壤以3%的质量比混合,并进行100 d的室内培养试验,同时设置不添加有机物料为对照组(CK)。利用密度浮选结合湿筛的方法分离并计算土壤游离态颗粒有机碳(FPOC)、闭蓄态颗粒有机碳(OPOC)、颗粒态有机碳(POC)和矿质结合态有机碳(MOC)4个有机碳组分,通过冗余分析(RDA)对土壤理化性质与有机碳组分之间的关系进行解析。[结果] ①与CK相比,有机物料添加能够有效降低两种典型黄土的碳酸钙含量,提高土壤电导率、TOC以及全氮(纤维素添加除外)含量。②与CK相比,土壤中FPOC,OPOC,POC和MOC含量均有所提高,其中以果木枝条生物炭、烟杆生物炭、小麦秸秆添加处理下的FPOC增量最大,黑垆土中相应各指标分别提高了2 158.5%,1 545.3%,907.5%,黄绵土中各指标含量分别提高了2 971.8%,1 717.9%,1 730.8%。③FPOC,OPOC,POC和MOC含量与TOC呈极显著的正相关关系(p0.01)。C/N及全氮含量是影响土壤各组分有机碳含量的主要原因,其解释率在黑垆土和黄绵土中分别达到了76.1%和76.3%。[结论] 有机物料添加使TOC含量升高,有效地改善了土壤理化性质,使土壤FPOC,OPOC,POC和MOC含量与CK相比均有所提高。C/N及全氮含量是影响土壤各组分有机碳含量的主控因素。

    • 毛乌素沙地固沙林恢复土壤矿物颗粒固定碳氮效应及机制

      2025, 45(4):277-285. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.024

      摘要 (88) HTML (305) PDF 81.07 K (337) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 揭示沙漠化逆转植被恢复过程土壤固定碳氮的效应与机制,为评估固沙造林对沙漠化土壤质量的恢复效果提供科学依据。[方法] 选择榆林毛乌素沙地流沙地、半固定沙地以及恢复20~50 a的灌木和乔木固沙林地,采用离心分组法,分析0—10 cm和10—20 cm土层全土及砂粒、粉粒、黏粒矿物颗粒结合态碳氮的含量演变、密度增速及贡献比例的特征。[结果] 随固沙林恢复年限延长,土壤总有机碳、全氮及矿物颗粒碳氮密度呈线性增长,砂粒碳增速最高[0.14 mg/(hm2·a)],粉粒次之,黏粒最低。恢复50 a的乔木林总有机碳和全氮平均含量分别比灌木林高26.9%和18.5%。灌木林上层(0—10 cm)砂粒、粉粒和黏粒碳含量较流沙地分别提高13.75,11.37,5.24倍,乔木林则达13.73,24.78,5.82倍;砂粒和粉粒碳氮固定作用在乔木林上层显著强于灌木林,而黏粒及次表层颗粒作用无显著差异。砂粒贡献了42.36%~48.70%的碳氮增量,但粉粒和黏粒(占全土质量8.1%)固持了56.12%的有机碳和57.13%的全氮,显示出“低量高效”特征。全土及颗粒组分C/N在恢复20~30 a时出现拐点,呈现“先升后降”趋势。粉粒C/N最高(26.6~39.9),黏粒最低(10.7~18.4),表明不同矿物颗粒结合有机质组成存在显著差异。[结论] 固沙林植被恢复通过促进砂粒碳氮快速积累及粉黏粒吸附固持成为沙漠化区植被恢复土壤碳氮库累积的重要机制之一。

    • 葵花秸秆水热炭对土壤有机碳及其矿化特征的影响

      2025, 45(4):286-293,303. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.039

      摘要 (63) HTML (522) PDF 85.61 K (279) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的]探讨不同制备温度葵花秸秆水热炭添加对土壤有机碳(SOC)及其组分的影响,为葵花秸秆资源化利用和土壤固碳提供理论依据。[方法]以葵花秸秆为原料,分别在180℃和220℃制备水热炭(SB180,SB220)。通过室内培养试验,分析不同温度制备的水热炭及不同添加量输入对土壤有机碳及组分的差异化调控。[结果] ①随着制备温度的升高,水热炭的碳含量、芳香度、比表面积以及孔体积增大。②随着制备温度和添加量的增加,土壤有机碳、矿物结合态有机碳(MAOC)和颗粒有机碳(POC)含量显著提高,2% SB220处理的SOC,POC以及MAOC含量最高,分别较对照增加了75.34%,23.34%和105.75%。③土壤有机碳矿化速率、累积矿化量、潜在可矿化量(Cp)以及激发效应(PE)随着制备温度的升高而降低,随添加量的增加而增加,2% SB220的累积矿化量、Cp以及PE较1% SB220分别升高了50.88%,57.61%和79.51%。[结论] SB220显著提升了土壤有机碳、矿物结合态有机碳和颗粒有机碳含量,有较好的固碳潜力,但随着添加量增加,碳排放风险增加,建议添加1%的SB220,实现碳矿化损失与长效固存的平衡。

    • 第一批低碳试点城市土地利用碳排放的脱钩效应与影响因素

      2025, 45(4):294-303. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.010

      摘要 (88) HTML (328) PDF 106.56 K (262) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究土地利用碳排放与经济的脱钩关系及其影响因素,为协调城市土地利用碳减排与经济发展的关系提供理论依据。[方法] 以8个中国第一批低碳试点城市(天津、重庆、深圳、厦门、杭州、南昌、贵阳、保定)为研究区,分析2005—2020年试点城市土地利用碳排放的演变趋势,运用Tapio脱钩模型刻画土地利用净碳排放与经济发展的脱钩关系,采用LMDI分解法剖析土地利用净碳排放的影响因素。[结果] ①2005—2020年第一批低碳试点城市整体上土地利用净碳排放量呈现逐年快速增长的趋势,由2005年的7.74×108 t增长至2020年的1.80×109 t。②试点城市整体脱钩指数在研究期内逐步减小,表明经济发展水平的提高对于土地利用碳排放的依赖性呈下降趋势。2015—2020年,天津市土地利用碳排放与经济呈现理想的强脱钩状态,而保定市则呈现不理想的扩张性负脱钩,其余6个城市表现为弱脱钩。由此反映出协调试点城市土地利用碳排放与经济的关系仍有较大的发展空间。③影响土地利用碳排放的正向因素依次为:经济发展水平>土地利用结构>人口密度>土地总面积;负向因素依次为:土地利用经济效率>地类碳排放强度。[结论] 试点城市经济与土地利用碳排放的脱钩状态区域差异较大,且土地利用碳排放的影响因素也有所不同,建议结合影响因素制定差异化的低碳经济发展方案。

    • >综合研究
    • 基于水资源利用的长江流域横向生态保护补偿标准研究

      2025, 45(4):304-315. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.020

      摘要 (101) HTML (0) PDF 2.22 M (267) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 评估建立长江流域内横向生态保护补偿标准的测算方法,为推动流域水资源保护和水生态环境的恢复以及流域内经济社会的可持续发展提供科学依据。[方法] 首先基于水域面积,利用调节因子修正当量因子表,进而测算2010—2020年长江流域水资源生态系统服务价值;其次,计算流域内各地区水资源淡水及水污染生态足迹与生态承载力,以此评估各地区水资源超载状况;最后,以全流域水资源生态超载系数为基准线界定各地区补偿主客体身份,基于公共物品属性及外部性相关理论,结合水资源生态系统服务价值计算各地区生态保护补偿的理论额度与下限值。[结果] ①2010—2020年,长江流域水资源生态系统服务价值分别为1.17×1012,1.18×1012,1.19×1012元,有逐年上升的趋势。②2010—2020年长江流域淡水资源生态足迹先升高后降低,而水污染生态足迹持续升高,结合水资源生态承载力概念来看,长江流域未出现超载的情况,但在上海、江苏及河南地区存在水资源供需缺口。③在研究期间内,青海、西藏、广东、广西、湖南、江西和福建始终为生态保护补偿的客体,而安徽、云南、浙江、河南、江苏和上海始终为生态保护补偿的主体,支付补偿省份的额度均在地方财政一般预算收入之内,且逐年下降。[结论] 本文研究建立的测算模型将水生态、水资源以及社会经济发展紧密关联,可以为长江流域水资源保护、水生态维护以及全流域生态保护补偿标准的制定等工作提供科学且合理的切入点与范例,有望推动中国一级流域生态保护补偿工作持续深入开展。

    • 陕西省黄土丘陵沟壑区典型农林复合生产模式能值评价及可持续性分析

      2025, 45(4):316-325. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.034

      摘要 (93) HTML (0) PDF 2.85 M (329) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 揭示黄土丘陵沟壑区农林复合系统的资源利用效率与可持续性特征,促进农林复合生产模式的优选与推广。[方法] 采用能值分析的理论与方法,以陕西省延安市黄龙县核桃-紫苏、核桃-玉米、花椒-土豆、花椒-红豆4种典型农林复合模式为对象,系统分析其能值投入产出结构、环境承载效应及可持续发展潜力。[结果] ①4种模式均高度依赖不可更新辅助能(占比>60%),其中化肥与机械动力为主要投入,当前生产模式仍依赖石化能源支撑;可更新环境资源的投入占比24%以上,且以雨水势能和雨水化学能为主。表明当地水资源相对匮乏,作物种植高度依赖自然降水。②4种生产模式中,本地环境资源的贡献程度有限(能值自给率ESR为0.26~0.31);环境压力显著(环境承载率ELR为1.78~2.35),且净能值产出率(EYR)为1.45~5.90,整体偏低,显示该地区复合系统生产效率与生态友好性亟待提升。③花椒-红豆模式表现突出,其能值产出率(EYR)为5.90,能值可持续发展指数(ESI,2.55)与能值/环境可持续指标(E/ESI,0.67)显著高于其他模式与陕西省均值。该优势源于红豆作为豆科植物的多重生态功能——高太阳能值转化率、固氮效应与资源协同优势。核桃-玉米模式因高秆作物竞争导致能值利用效率最差。[结论] 在黄土丘陵区及其他类似生态脆弱区,应优化农林复合种植辅助能结构、推广豆科植物间作模式。

    • 江西省数字新质生产力与水资源利用效率的耦合协调关系

      2025, 45(4):326-336. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.031

      摘要 (76) HTML (347) PDF 118.53 K (349) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究数字新质生产力与水资源利用效率的耦合协调关系、时空特征及影响因素,为推动数字经济和水资源高效利用协同发展提供科学依据。[方法] 基于江西省地级市2011—2022年面板数据,分别构建数字新质生产力与水资源利用效率的评价指标体系,采用Super-SBM模型、核密度估计和地理探测器等方法探究二者耦合协调度的时空特征及其驱动因素。[结果] ①江西省数字新质生产力水平呈现逐年上升的趋势,各地市间存在明显的差异。水资源利用效率呈现出较为平缓的先下降再上升,再下降再上升的“W”型趋势,整体效率有所下降。②耦合协调度呈现逐年上升趋势,大多城市实现了失调向协调的转变,空间上呈现“大连片,小散落”的分布特征。未来几年耦合协调度呈现上升趋势,大部分城市在2027年能够实现初级协调到良好协调的转变。③农业有效灌溉面积、地形、城镇化率和水资源禀赋是耦合协调度的主要驱动因子,因子间的交互作用结果仅表现为双因子增强和非线性增强。[结论] 江西省数字新质生产力与水资源利用效率协调发展水平较低且城市间差异较大,需制定区域差异化发展策略和优化多因子协同发展的政策支持体系,实现数字新质生产力与水资源利用的均衡发展。

    • 黄河流域资源型城市绿色转型效率的水平测度、差异来源与时空演进

      2025, 45(4):337-346. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.014

      摘要 (104) HTML (0) PDF 3.15 M (336) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 分析探究黄河流域资源型城市绿色转型效率的时空分异、差异来源与演进特征,为促进黄河流域资源型城市绿色转型与经济高质量发展一体化协同推进提供参考。[方法] 基于黄河流域37个资源型城市2013—2022年的统计数据,选用超效率SBM模型与Dagum基尼系数,评价绿色转型效率并分析其差异来源,进一步引入核密度估计法揭示时空演进特征。[结果] ①黄河流域资源型城市的绿色转型效率稳步提升,呈现“小幅上涨—快速提升”的特征。②不同地区资源型城市绿色转型效率的空间异质性明显,下游资源型城市绿色转型效率高于上、中游,地区间差异是影响整体差异的主要因素。③不同地区资源型城市绿色转型效率差距明显缩小,但下游绿色转型效率的差异变化小于上、中游。[结论] 黄河流域不同地区资源型城市需增强区域合作,发挥绿色转型效率较高核心城市的辐射带动效应,制定差异路径,实现全流域资源型城市绿色转型与高质量发展协同推进。

    • 黄河流域城市土地集约利用与生态文明建设的耦合协调性

      2025, 45(4):347-359. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.021

      摘要 (95) HTML (0) PDF 14.02 M (516) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 揭示土地集约利用与生态文明建设之间的耦合协调发展水平,为推动黄河流域城市的可持续发展和相关政策的制定与实施提供科学决策依据。[方法] 以黄河流域57个城市为研究区,以2011—2021年为研究区间,分别构建土地集约利用与生态文明建设综合评价模型,并利用相对发展度模型、耦合协调度模型、核密度估计和空间自相关模型,分析城市尺度上土地集约利用与生态文明建设的耦合发展状况以及时空演变态势。[结果] ①2011—2021年,黄河流域城市土地集约利用和生态文明建设综合水平呈上升趋势,但不同地区间差异较大,土地集约利用整体水平仍然较低。②除个别经济发达的省会城市,绝大多数城市土地集约利用水平滞后于生态文明建设,仅有济南市和太原市在2021年达到了同步发展状态。③黄河流域土地集约利用和生态文明建设水平的耦合协调度总体呈上升趋势,大多数城市由失调逐步转为协调状态,并呈现为东高西低以及明显的空间集聚特征。[结论] 黄河流域城市应通过加强区域联动、差异化土地利用战略和核心城市辐射带动,提升土地集约利用与生态文明的耦合协调水平,以推动流域经济高质量发展。

    • 供需耦合视角下合肥都市圈生态空间冲突诊断与协同策略

      2025, 45(4):360-371. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.026

      摘要 (82) HTML (0) PDF 30.85 M (677) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 诊断合肥都市圈生态空间冲突区域并提出协同策略,为区域生态保护和经济发展提供参考。[方法] 通过形态学空间分析和最小阻力模型提取生态源地、生态廊道,构建生态安全格局;耦合供给适宜性和需求稀缺性,评价城镇空间、农业空间合理范围,识别非生态空间重点区域;采用叠置分析法,测算生态空间冲突指数。[结果] ①合肥都市圈生态景观中部、南部连通性较好,北部细碎化严重,生态源地、廊道呈南多北少特征,核心生态源地集中在南部山地丘陵区。②非生态空间分布呈圈层式分异,中心区开发需求和适宜性高,边缘区较低,郊区表现为过渡性。③生态空间冲突区具有“中心高,边缘低”的异质性,高、较高冲突区(24.21%)集中分布于城郊过渡带,主要为生态敏感性与开发需求性冲突;中低冲突区(75.79%)位于生态本底良好、人类活动强度较低的缓冲区域。④生态空间冲突区宜建立“生态空间底线锁定—非生态空间弹性管控”协同机制,在保障核心生态功能的同时,建立有条件准入与动态适配策略,实现“金山银山”和“绿水青山”的有机衔接。[结论] 都市圈生态空间冲突呈现核心区—边缘的梯度分异特征。生态空间、非生态空间协同配置及差异化治理是实现生态保护与高质量发展的主要路径。

    • 2013—2022年重庆市耕地多功能性时空演变及耦合协调关系

      2025, 45(4):372-381. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.025

      摘要 (110) HTML (0) PDF 13.93 M (590) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 分析快速城镇化与生态保护双重约束下中国西南丘陵山区耕地多功能的空间权衡关系,为协调土地资源可持续利用与缓解人地矛盾提供科学决策依据。[方法] 以重庆市为研究区,构建耕地“三生”(生产-生活-生态)空间功能评价体系,采用熵权法、综合指数评价法、耦合协调度模型及K均值聚类分析等方法,研究2013—2022年重庆市耕地多功能时空演变特征及耦合协调关系。[结果] ①重庆市耕地生产功能整体呈“东低西高,大聚集小分散”特征,主要集中在主城外围的渝西地区,而生态功能则在武陵山、大巴山及长江沿线生态廊道形成高值区; ②2013—2022年,重庆市耕地“三生”空间功能的耦合协调度显著提升,由“低效失调”向“初步协调”转型; ③重庆市耕地可划分为农业优化过渡区(16.22%)、农业生产活力区(40.54%)和生态生活保育区(43.24%),不同功能区的耕地利用模式呈现明显的空间分异特征。[结论] 重庆市耕地多功能性在时空维度上呈现显著的区域分异特征,整体上从“低效失调”向“初步协调”转型,但区域间发展不均衡。因此,在山地城市的耕地多功能优化,制定区域国土空间规划及可持续发展政策时应予以重视。

    • 澜沧江流域植被变化与驱动因素的定量分析

      2025, 45(4):382-391. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.017

      摘要 (127) HTML (0) PDF 6.54 M (495) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 分析澜沧江流域植被变化的时空演变规律,明确驱动因素,为流域生态保护和管理提供科学依据。[方法] 基于归一化差异植被指数(NDVI),采用Theil-Sen趋势分析和Mann-Kendall检验对2000—2023年间的植被变化进行系统分析,并结合最优参数地理探测器探讨了自然因素与人类活动对植被空间差异的综合影响。[结果] 2000—2023年,澜沧江流域植被呈现出明显的改善趋势,大部分区域(74.61%)NDVI值呈上升趋势,特别是在云南省等低海拔地区,植被恢复明显。然而,流域北部和高海拔地区的植被表现为下降趋势,占比为25.39%。在空间分布上,呈现“南高北低”的空间分布格局。高程、土地利用类型和温度是影响植被空间分异的主导因子,其解释力均超过50%。且这些因子间交互作用解释力均高于单因子,相互作用共同决定了流域内不同区域植被的分布模式。另外,随着高程的增加,NDVI的改善趋势明显下降,植被恢复和生长受到气候条件的严重限制。[结论] 未来需要加强高海拔地区的生态保护与修复,实施适应性管理措施,制定更有效的政策以应对气候变化和人类活动对流域生态环境带来的影响。

    • 中国首批国家公园产水能力时空格局及驱动力差异

      2025, 45(4):392-401. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.003

      摘要 (70) HTML (318) PDF 79.73 K (698) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 分析中国首批5个国家公园产水能力,探索各公园关键产水驱动力,为优化国家公园生态保护及水资源管理提供科学依据。[方法] 基于InVEST模型评估2000—2023年各国家公园的产水能力,结合变异系数(Cv)分析产水能力的稳定性,采用偏最小二乘路径模型(PLS-PM)定量探讨各公园关键驱动力的作用机制。[结果] ①2000—2023年,首批国家公园的产水深度普遍呈波动上升趋势(除海南热带雨林国家公园)。其中,武夷山国家公园的产水深度(1 609.13 mm)和增幅(k=9.34)均最大;三江源国家公园的产水深度(133.89 mm)较小,且增幅(k=0.95)最为平缓。②各公园产水能力的稳定性大小顺序为:三江源国家公园>海南热带雨林国家公园>大熊猫国家公园>武夷山国家公园>东北虎豹国家公园。③不同公园的关键产水驱动力差异明显,表现出不同的影响模式。降水量是影响产水能力的主要正向因素,且三江源(0.987 9)和海南热带雨林国家公园(0.832 8)显著高于其他公园;潜在蒸散发对产水深度的影响普遍为负相关,在大熊猫(-0.458 1)和武夷山国家公园(-0.348 5)中表现尤为显著;植被覆盖度和地形因子的影响程度则在不同国家公园中存在差异。[结论] 2000—2023年,中国首批5个国家公园产水能力时空格局变化明显且稳定性较高,其关键产水驱动力各有差异且空间异质性明显。

    • 宁夏中部干旱带植被净初级生产力对干旱变化的响应

      2025, 45(4):402-412. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.005

      摘要 (92) HTML (0) PDF 42.26 M (681) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 评估不同植被类型因干旱造成的植被净初级生产力损失量(ΔNPP)对各降水年型的响应关系,以期深入了解植被对气候极端事件的响应,并为区域旱灾预防提供理论依据。[方法] 以宁夏回族自治区中部干旱带2001—2021年标准化降水蒸散指数(SPEI)度量气象干旱,基于MODIS遥感数据,采用CASA模型估算研究区NPP,采用趋势分析、Mann-Kendall检验和Pearson相关性分析等方法分析不同植被类型NPP因干旱导致的损失量(ΔNPP)时空分异及其与SPEI指数的相关性。[结果] ①2001—2021年,SPEI指数显示,研究区干旱趋势整体趋缓;在空间维度上总体仍以干旱占主导,但局地有湿润化趋势。②研究区植被ΔNPP整体上呈出波动减少趋势;在空间上研究区东部植被ΔNPP呈减小趋势。③SPEI指数与ΔNPP的相关性分析显示,呈负相关占主导,但因干旱等级不同而呈现明显的时空差异。④不同植被类型ΔNPP对年尺度SPEI的响应具有一定差异,具体表现为:在严重和极端干旱胁迫下,林地的ΔNPP最大,农作物次之,灌木最小。[结论] 目前宁夏中部干旱带出现湿润化趋势,为提高研究区植被对干旱的抵抗力,需提高植被结构与组成的复杂性和多样性。

    • 赣南地区小流域景观格局对水源涵养功能的影响

      2025, 45(4):413-424. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.032

      摘要 (103) HTML (0) PDF 20.98 M (616) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究景观格局对赣南地区小流域水源涵养量的影响,为该地区小流域景观格局优化和水资源管理提供科学依据。[方法] 以赣南地区1 030个小流域为研究对象,通过InVEST模型计算各小流域的水源涵养量,运用Fragstats 4.3软件,获取林地覆盖度(FCR)、斑块数量(NP)、边界密度(ED)、平均斑块面积(AREA_MN)、景观空间负荷对比指数(LCI)、蔓延度指数(CONTAG)、香农多样性指标(SHDI)等景观格局指数,采用Pearson相关系数法、响应面分析法分析小流域景观指数对水源涵养量的影响。[结果] ①景观格局指数中,FCR,AREA_MN和CONTAG与水源涵养量呈极显著正相关关系(p<0.01),LCI、NP,ED和SHDI与水源涵养量呈极显著负相关关系(p<0.01)。②根据水源涵养量对FCR和LCI的响应曲面,当LCI<0.218,FCR>80.65%时,小流域的水源涵养量随着FCR的增加和LCI的减小而缓慢提升;当LCI>0.272,FCR<58.82%时,小流域的水源涵养量随着FCR的增加和LCI的减小显著增长。③在降水净输入量低(463~607 mm),地形指数高(19~24)的小流域类型和降水净输入量适中(607~751 mm)且地形指数低(12~19)的小流域类型中,水源涵养量对FCR和LCI的响应较弱。[结论] 通过调整林地占比和景观空间负荷对比指数,可提升小流域水源涵养量,但提升幅度与小流域的地形和降水条件密切相关。

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