• 2024年第43卷第5期文章目次
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    • >试验研究
    • 黄土台塬区红土崩解特性对泻溜侵蚀的影响

      2024, 43(5):1-9,57. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2024.05.001 CSTR:

      摘要 (179) HTML (34) PDF 1.96 M (158) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探析红土崩解特性和泻溜侵蚀发生的关系,为坡面治理提供理论依据。[方法] 测量泻溜边坡坡度、坡积体休止角等基本参数,试验测定红土团聚体特性及干湿交替条件下崩解过程,分析泻溜侵蚀地区发生泻溜侵蚀的边坡条件、红土水稳性团聚体稳定性和崩解特性的变化情况。[结果] ①边坡坡度和休止角是泻溜侵蚀发生的控制性因素之一。黄土台塬区泻溜边坡坡度40°以内很少发生泻溜,大于80°大大减弱。红土与泻溜坡积体自然休止角范围为25°~36°。②红土团聚体绝大部分为非水稳性团聚体,团聚体稳定性差,因此遇水极易崩解从而造成泻溜侵蚀的发生。红土团聚体干筛平均质量直径MWD与几何平均直径GMD分别为2.16 mm,1.37 mm,湿筛平均质量直径MWD与几何平均直径GMD分别为0.51 mm,0.25 mm,团聚体破坏率PAD为57.66%,分形维数D为2.96,ASI是转移矩阵法中表示团聚体总体稳定性的参数,红土ASI为1.75。③干湿交替通过减小红土崩解程度从而减弱泻溜侵蚀的发生。自然状态条件下红土崩解程度最大,最大崩解指数为81.79%,平均崩解速率为51.03 g/min;干湿交替条件下红土崩解程度较自然状态减小;不同干湿交替条件之间红土最大崩解指数不同但差异性不显著。④红土平均崩解速率与泻溜坡积体休止角、泻溜边坡坡度与ASI呈极显著正相关关系(p<0.01)。[结论] 红土崩解特性与泻溜侵蚀的发生有密切联系,干湿交替通过减小红土崩解程度从而减弱泻溜侵蚀的发生。

    • 模拟酸雨对红黏土抗剪性能影响的静态浸泡试验

      2024, 43(5):10-18,27. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2024.05.002 CSTR:

      摘要 (72) HTML (0) PDF 13.74 M (109) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 模拟酸雨对红黏土抗剪强度特征的影响,并结合酸雨侵蚀后红黏土的微结构,分析影响强度机理,为酸雨区的基础设施建设特别是路基边坡防护和保障基础设施安全运营提供理论和工程指导。[方法] 以云南省昆明市某路基边坡红黏土为研究对象,采用静态浸泡试验,用纯水和配置不同浓度的酸液对红黏土进行7,14和28 d的浸泡和侵蚀,然后采用直剪试验对红黏土的抗剪强度进行测定,同时采用电镜扫描和能谱分析对侵蚀以后土样的微观结构进行解析以此来开展侵蚀机理研究。[结果] ① 酸液对红黏土应力应变特征影响是明显的,特别是在高浓度酸液的侵蚀下,应力应变曲线变得不稳定,呈台阶上升状,具有应变硬化特征。② 受酸液的侵蚀影响,红黏土的抗剪强度最高降低率可达到70%(7 d)和80%(14 d),在pH值为0的高浓度酸液侵蚀28 d以后,抗剪强度仅有5 kPa左右,强度基本完全损失;同时在高浓度酸液侵蚀下,不论侵蚀多长时间,黏聚力都最低,仅为4.99,2.19,0.02 kPa。随着浸泡时间和酸液浓度的增加,红黏土的抗剪强度指标黏聚力和内摩擦角均逐渐降低,且酸液浓度对强度及其指标的影响更为显著。③ 酸液导致倍半氧化物减少,粒间黏结性和黏结力降低,内部孔隙增大结构疏松,含水率增大是红黏土抗剪强度和黏聚力降低的原因,而酸液使粒径整体减小是内摩擦角降低的主要原因。[结论] 酸雨对红黏土路基边坡红黏土强度影响明显,酸雨浓度比降雨时长对强度影响更为显著,在路基边坡稳定性的预测与防治及保障公路基础设施安全运营时应予以重视。

    • 黄河源区高寒草地草毡层滑塌体入渗特性及其适宜模型

      2024, 43(5):19-27. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2024.05.003 CSTR:

      摘要 (45) HTML (0) PDF 10.88 M (90) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 明确黄河源区高寒草地草毡层滑塌体入渗过程及特征,为黄河源区高寒草地草毡层滑塌变形破坏防治和水土保持工作提供数据基础和理论依据。[方法] 以黄河源区高寒草地草毡层滑塌体为研究对象,通过双环入渗试验,获得黄河源鄂陵湖区斜坡草毡层滑塌体入渗速率与时间关系曲线,明确适宜入渗模型。[结果] 黄河源区高寒草地草毡层滑塌体入渗曲线总体上表现出入渗速率随入渗时间的增加先急剧减小后逐渐趋于平缓的变化趋势;3个试验点的平均渗透系数分别为(5.81±2.18)×10-3 cm/s,(4.53±0.82)×10-3 cm/s和(4.42±0.51)×10-3 cm/s,相互之间不存在显著差异性。相比于Kostiakov模型和通用经验模型,Horton模型对研究区高寒草地草毡层滑塌体水分入渗过程的模拟具有较高的适用性。[结论] 黄河源区高寒草地草毡层滑塌体水分入渗过程使用Horton模型模拟较为适宜。

    • 半干旱区露天矿排土场不同植物水分利用策略的季节变化

      2024, 43(5):28-37,47. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2024.05.004 CSTR:

      摘要 (106) HTML (0) PDF 3.02 M (81) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究旱雨两季不同植被配置模式下苜蓿与沙棘的水分来源,为矿区植被恢复提供理论依据。[方法] 以内蒙古自治区鄂尔多斯市满来梁煤矿排土场平台为研究区,采用稳定同位素技术,采集研究区内3种植被配置模式下植物木质部样品、土壤样品、降水样品,分析其氢氧稳定同位素组成。[结果] ①随着雨季的来临各样地土壤含水率均呈现增大的趋势,纯沙棘地由旱季的6.56%增长至9.88%,纯苜蓿地由7.94%增长至9.15%,混交地由9.4%增长至15.45%。②旱季不同植被配置模式下苜蓿与沙棘主要利用80—100 cm土壤水作为其水分来源。而雨季随着降水对土壤水的补充,土壤含水率增大,各类植被吸水深度发生上移,主要集中于20—60 cm处。[结论] 植被不同配置模式下苜蓿与沙棘在旱雨两季水分来源大不相同,旱季二者主要集中于深层土壤,雨季吸水深度上移且吸水范围增加。雨季混交情况下沙棘为避免资源竞争会选择深层土壤水作为其主要水分来源。

    • 模拟氮沉降对云南中部亚高山华山松林土壤酶活性的影响

      2024, 43(5):38-47. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.20240729.002 CSTR:

      摘要 (35) HTML (0) PDF 2.16 M (83) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探讨亚热带华山松(Pinus armandii)林土壤酶活性的动态规律及其与化学性质关系,为亚热带地区氮沉降研究提供参考。[方法] 本研究以滇中亚热带华山松林为研究对象,设置对照〔CK,0 g/(m2·a)〕,低氮〔LN, 10 g/(m2·a)〕,中氮〔MN, 20 g/(m2·a)〕和高氮〔HN, 25 g/(m2·a)〕4个氮梯度处理,分析土壤酶活性对氮沉降的响应及其与土壤化学性质之间的关联性。[结果] ①氮沉降促进了蔗糖酶(16.94%~34.00%)和酸性磷酸酶(23.42%~40.09%)的活性,抑制了脲酶(8.70%~27.18%)和过氧化氢酶 (9.26%~23.36%)的活性,且呈现出显著的时间变化(p<0.05);蔗糖酶和脲酶活性分别在氮沉降后第25,27个月(2021年8月,10月)达到最高,酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性则在氮沉降后第33个月(2022年6月)达到最高。②土壤pH值、有机碳和全磷含量随氮沉降水平增加而降低,土壤全氮含量则相反,土壤硝态氮和氨态氮含量在MN提高,而在HN降低。③土壤化学性质和酶活性均表现为0—5 cm>5—10 cm>10—20 cm的垂直土层分布特征;氮沉降下不同土壤酶活性之间协同效应较高(p<0.05);在影响土壤酶活性的环境因子中,土壤全氮是影响蔗糖酶活性的主要敏感因子,土壤有机碳、全磷和氨态氮是影响脲酶和过氧化氢酶活性的主要敏感因子。[结论] 氮沉降持续增加的情况下,加强了土壤酶之间的协同效应,改变了森林土壤的环境因子,促进或抑制土壤酶活性,进而改变了土壤养分循环。

    • 冻融条件下不同覆盖度土壤物理结皮的风蚀特征

      2024, 43(5):48-57. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2024.05.006 CSTR:

      摘要 (43) HTML (14) PDF 2.60 M (82) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究冻融条件下物理结皮的风蚀特征变化,为冻融风蚀相关研究提供理论参考。[方法] 以黄土高原北部风水复合侵蚀区内神木市六道沟小流域的沙黄土为研究对象,采用室内模拟冻融、风洞试验相结合的方式,设计不同覆盖度(0%,20%,40%,60%,80%,100%)的物理结皮进行风洞吹蚀试验,探究冻融作用对不同盖度结皮的风蚀强度、输沙率和输沙高度以及摩阻风速、空气动力学粗糙度等动力学参数的影响。[结果] ①风蚀强度随风速的增加显著增大(p<0.05)、随结皮盖度的增加显著减小(p<0.05),且结皮盖度越高,风蚀减蚀率越强,最高可达96.07%;冻融后物理结皮的风蚀强度较冻融前均显著增加,冻融后风蚀强度可增加0.02~1.27倍。②物理结皮覆盖显著减小了近地表的输沙率,且近地表输沙率随结皮覆盖度的增加而减小,随风速的增加而增加;冻融后近地表输沙率增加了0.7~4.3倍,输沙高度增加了2~10 cm。③摩阻风速和空气动力学粗糙度随结皮盖度变化差异不显著,冻融前摩阻风速介于0.84~1.35 m/s之间,冻融后摩阻风速在0.80~1.51 m/s内变化,冻融后物理结皮摩阻风速有所减小,但空气动力学粗糙度变化不大。[结论] 黄土高原北部的冻融作用增加了土壤风蚀程度,削弱了物理结皮对风蚀的抑制作用;随着结皮盖度增加,冻融作用后风蚀强度和近地表输沙强度明显增大;物理结皮覆盖度、冻融作用对空气动力学粗糙度的影响不显著。

    • 黄河源河岸高寒草甸含根土体抗拉、抗剪特性及其影响因素

      2024, 43(5):58-67. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2024.05.007 CSTR:

      摘要 (46) HTML (0) PDF 8.12 M (78) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究黄河源区河岸带高寒草甸含根土体抗拉、抗剪特性及其影响因素,为源区河岸保护和河流崩岸力学机制研究提供数据支撑。[方法] 以青海省河南县兰木措曲弯曲河流为研究区,以不同退化程度的河岸高寒草甸含根土体为研究对象,分析含水率、含根量、根系组成以及冻融循环次数对含根土体抗拉、抗剪强度的影响,并探讨含根土体抗拉强度与抗剪强度之间的关系。[结果] 含根土体的抗拉、抗剪强度随含水率从30%增加至55%逐渐减小,且抗剪强度是抗拉强度5倍左右;植物根系的加入能有效提高土体的抗拉、抗剪强度,当根系含量由0%增加至0.25%,抗拉、抗剪强度增幅分别为45%和107%,且根土体抗拉、抗剪强度在禾本科植物比例为100%时达到最大值,分别为4.38和19.98 kPa;经多次冻融循环之后含根土体冰融循环次数与抗拉强度拟合曲线呈双峰式变化,随冻融循环次数增加土体原网状结构首先破坏然后重新达到平衡;含根土体抗拉强度与抗剪强度之间呈线性相关性。[结论] 黄河源区高寒草甸退化加剧使根量与根系形态发生了明显的变化,表现为含根土体的抗拉、抗剪强度逐渐降低。因此,应尽可能减少过度放牧及人为干扰,保护河岸原生高寒草甸植被,以保持源区河岸稳定。

    • 降雨等级与种植模式对大别山变质岩区坡面产流产沙的影响

      2024, 43(5):68-74. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2024.05.008 CSTR:

      摘要 (30) HTML (15) PDF 1.58 M (87) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究降雨等级、种植模式及其交互作用对变质岩地区坡面产流产沙的影响程度,为大别山区水土保持、土地管理策略和植被配置提供参考。[方法] 在大别山区罗山县潘新镇开展了3种种植模式的径流小区土壤侵蚀监测试验(单种油茶、单种茶树和油茶/茶树间隔式混种),采用水土流失监测仪、翻斗式自记雨量计等仪器设备,实时跟踪监测了各径流小区2023年的产流产流及降雨情况,利用方差分析和相关性分析等方法探究降雨因子和种植模式对产流产沙的影响。[结果] 不考虑降雨等级时,单种茶树小区的产流量最高,混种小区的产流量显著低于单种小区,但各小区的产沙量无显著差异(p>0.05);小雨和中雨等级下,各小区的产流量无显著差异,混种小区的产沙量低于其他小区,尤其在中雨等级下表现明显;大雨和暴雨等级下,混种小区的产流量显著低于单种小区(p<0.05),但各小区的产沙量无显著区别;产流量、产沙量与总降雨量、每小时降雨量均存在显著关联,且产流量还受最大60 min雨强的影响。[结论] 相比于单种油茶或茶树,混种模式能显著降低大别山变质岩区的坡面产流量,且中/小雨等级下的坡面产沙量也能得到有效抑制。未来大别山区水土保持、土地管理策略制定和植被配置时应予以重视。

    • 滇中高原不同土地利用类型产流产沙特征及影响因素——以尖山河小流域为例

      2024, 43(5):75-82. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2024.05.009 CSTR:

      摘要 (35) HTML (0) PDF 2.80 M (80) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究滇中高原山区小流域不同土地利用类型植被措施的水土保持效益,为合理种植及改善土地利用现状提供科学依据及理论指导。[方法] 以玉溪市尖山河小流域为研究区,采集研究区2012—2022年的降雨数据结合径流小区径流量和产沙量数据,研究分析次生林地、人工林地、灌草丛地、农耕地、经果林地径流量和产沙量特征及影响因素。[结果] ①径流量排序为:农耕地>经果林地>灌草丛地>次生林地>人工林地,产沙量排序为农耕地>人工林地>经果林地>次生林地>灌草丛地。相同降雨条件下农耕地较其他土地利用类型的抗侵蚀性差。②产沙量与径流量二者之间呈明显的正相关性(p<0.01),产沙相较于产流具有滞后性,当次生林地径流量≥0.02 mm,灌草丛地≥0.46 mm,人工林地≥0.4 mm,经果林地≥0.62 mm,农耕地≥0.09 mm时才会携带泥沙。③径流量和产沙量与植被盖度、降雨特征因子之间的相关性显著(p<0.05),与土壤理化指标中的毛管持水量、毛管孔隙度、总孔隙度之间存在显著相关性(p<0.05),与其余的理化指标相关性不显著(p≥0.05)。[结论] 研究区内应科学设置植被类型布局,合理分配土地种植模式,科学布局农田整地。

    • 三峡库区典型农业小流域土壤饱和导水率特征

      2024, 43(5):83-91,99. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2024.05.010 CSTR:

      摘要 (28) HTML (0) PDF 2.73 M (54) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 通过简单易测的土壤性质来建立传递函数从而间接获得土壤饱和导水率(Ks),为三峡库区典型农业小流域土壤水分运移及模拟提供数据支撑。[方法] 试验以三峡库区石盘丘小流域为研究对象,通过测定典型土地利用类型(耕地、园地、草地)的饱和导水率及其他土壤基本理化性质,结合相关性和主成分分析,分别运用多元线性回归(MLR)、BP神经网络(BP-ANN)、支持向量机(SVM)法构建研究区表层土壤饱和导水率的传递函数模型。在此基础上,选取4种常见的饱和导水率传递函数模型,验证其在本研究区的适用性。[结果] 土壤Ks均值大小表现为:草地>园地>耕地,且在不同土地利用类型间存在显著差异;土壤饱和导水率与容重、有机质含量、饱和含水量、土壤质地显著相关;与多元线性回归、BP神经网络、支持向量机构建的Ks传递函数模型相比,以往采用的土壤传递函数模型对本研究区土壤饱和导水率的预测效果较差,三种方法建立的传递函数预测精度表现为:SVM>BP-ANN>MLR,而采用主成分P1和主成分P2作为输入变量的预测精度更佳。[结论] 不同土地利用类型下的Ks值具有较强的空间变异性,通过BP神经网络和支持向量机构建的饱和导水率传递函数模型能满足本研究区Ks预测要求,其中支持向量机法的预测精度优于BP神经网络。

    • 特大暴雨下残垣丘陵沟壑区水土流失与梯田措施效益评价

      2024, 43(5):92-99. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2024.05.011 CSTR:

      摘要 (41) HTML (21) PDF 5.93 M (69) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 开展场次暴雨水土流失评估与措施效益评价,分析暴雨造成的土壤侵蚀状况,评价梯田措施效益,为常规水土流失动态监测提供有效补充。[方法] 以甘肃“2022·7·15”特大暴雨发生地庆城县和暴雨中心湫沟小流域为研究区,利用日降雨量数据与全国水土流失动态监测项目相关成果,基于次暴雨降雨侵蚀力,采用改进的CSLE模型计算土壤侵蚀模数,分析暴雨降雨侵蚀力与多年均降雨条件下全年降雨侵蚀力的关系,以及次暴雨条件下不同土地利用类型土壤侵蚀强度等级的空间分布,探讨梯田对区域水土流失的影响。[结果] 庆城县该次暴雨产生的降雨侵蚀力达到多年均降雨条件下全年降雨侵蚀力的1.85倍,暴雨中心降雨侵蚀力达到多年均降雨条件下全年降雨侵蚀力的4.88倍。暴雨造成的强烈级以上土壤侵蚀面积是2021年全年强烈级以上土壤侵蚀面积的3.46倍,暴雨中心达6.93倍。场次特大暴雨造成的强烈以上等级土壤侵蚀主要分布在旱地、草地和灌木林地。庆城县现状梯田面积325 km2,相较于无梯田措施情景,县域土壤侵蚀量减幅达72.87%。[结论] 加强退耕还林还草、坡耕地综合整治、旱作梯田建设等水土保持工作,是特大暴雨条件下水土流失灾害防治的有效手段。

    • >综合研究
    • 基于参数最优地理探测器的粤东北耕地非农化特征与影响因素研究

      2024, 43(5):100-112. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2024.05.012 CSTR:

      摘要 (33) HTML (0) PDF 13.80 M (79) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究粤东北丘陵山区耕地非农化格局及影响机制,为该地区防治耕地非农化提供理论指导。[方法] 以粤东北为例,基于该地区1990,2000,2010和2020年4期土地利用影像提取非农化信息,运用空间自相关分析和参数最优地理探测器等方法探究耕地非农化时空分布特征与影响因素。[结果] ①1990—2020年,粤东北耕地非农化呈“平稳发展到骤降”的变化趋势,累计非农化面积2.29×105 hm2,非农化率25.31%,林地和建设用地是主要的非农化类型。②垂直方向上,海拔1 000 m以上和坡度25°~35°的耕地更容易非农化;水平方向上,与建设用地距离50 m以内和与河流距离1 000~1 500 m的耕地更容易非农化。③粤东北耕地非农化存在显著的正向集聚,全局莫兰指数由0.371逐渐下降至0.255,“高—高”聚类和“低—低”聚类的变化主导着耕地非农化率空间自相关格局的演变。④农业人口和耕地破碎度始终对耕地非农化空间分布具有较强的解释力,近10 a来社会经济因素对非农化的解释力有所减弱。多因素特别是农业因素和社会经济因素的交互能够进一步增加对耕地非农化的解释力。[结论] 近30 a来,粤东北耕地非农化面积和空间集聚呈下降趋势,但农业人口和耕地破碎化对非农化的影响进一步增强。应合理控制城镇扩张速度,整合破碎耕地、引入小型农机改善生产条件,同时通过普及农村电子商务等方式鼓励农民种植,以应对耕地非农化问题。

    • 内陆河流域水污染风险分区安全评价——以黑河流域为例

      2024, 43(5):113-121. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2024.05.013 CSTR:

      摘要 (25) HTML (0) PDF 4.31 M (87) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 对内陆河流域开展水污染风险分区评估,分析内陆河流域水污染风险分布特征,为内陆河其他流域及全国其他流域水污染风险的评估提供参考。[方法] 以2021年黑河流域环境统计数据、DEM数据、水质监测断面数据和基础地理数据等为数据基础,以1 km×1 km网格为基本单元,利用GIS空间分析精细化、可视化表征水污染风险程度和分布情况,采用环境风险场评估法对黑河流域开展水污染风险分区评估,分析该流域水污染风险分区分级分布特征。[结果] 黑河流域只有极少区域处于高风险水平;污染严重水系主要集中在中下游区域,包括洪水河、讨赖河水系以及山丹瓷窑口到高台黑大板河、黑河干流、梨园河等多条河流,准确识别出了黑河流域水污染高风险“热点”区段19个,污染严重部分主要分布于水系周边的风险源以及沿河公路、跨河桥梁与水系的伴行段重叠交叉区域。整个黑河流域的水污染风险处于低风险水平,在可控范围之内。[结论] 该评价指标体系能够从多维度、多空间来表征内陆河流域水污染风险的主要问题,帮助完善内陆河流域水污染风险评价指标体系,提升流域全过程风险管理水平。

    • 基于文献计量的地下水动态变化对土壤水盐影响的研究进展与展望

      2024, 43(5):122-133,143. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.20240729.003 CSTR:

      摘要 (47) HTML (11) PDF 15.18 M (97) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 系统探究地下水动态变化对土壤盐渍化演变影响及其作用机制,为综合治理盐碱地提供理论参考。[方法] 基于VOSviewer和Citespace可视化软件,以Web of Science核心数据库(WoS)和中国知网数据库(CNKI)相关文献为研究对象,从发文数量、发文国家、发文机构、发文作者和关键词聚类及其演变着手,对该领域2000—2022年国内外研究进行定量、多元的动态可视化分析。[结果] 国内外地下水动态变化对土壤水盐影响研究总体呈现波动上升趋势;该领域形成以中美两国为关键核心的研究格局,且中国与美国、德国、澳大利亚等国家的合作联系较为密切;核心作者和机构聚焦盐碱地综合利用和地下水调控等方面的研究,极大地推动耕地质量有效提升;英文文献涉及的学科主要为水资源(26.18%)和环境科学生态学(23.22%),中文文献中比例最大的学科则是农业基础科学(30.05%)和农艺学(27.76%);该领域主线脉络由单一化向多元化逐步完善,由盐渍化基础理论向盐碱地综合利用提质增效转变,并积极响应国家战略需求,明确盐碱地综合利用发展方向。[结论] 该领域仍是未来的研究热点,今后可以重点从以下几方面开展研究:优化水资源配置,建立健全水资源开发管理体系,搭建全国盐碱地综合利用云平台,加强信息技术与水利深度融合,深入探究地下水调控对土壤包气带水盐运移的影响机制。该研究可为盐碱地综合利用提供新思路、新方法。

    • 基于CF与优化RF模型耦合的泰山地区地质灾害易发性评价

      2024, 43(5):134-143. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2024.05.015 CSTR:

      摘要 (25) HTML (0) PDF 13.95 M (77) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 针对泰山地区地质灾害频发这一现状,研究并构建地质灾害易发性评价模型,为该地区的地质灾害预防与治理工作提供参考。[方法] 以泰山地区为研究区,采用确定性系数模型与粒子群算法优化RF模型耦合的方法,完成对研究区的地质灾害易发性评价。该方法是利用确定性系数(CF)模型计算影响因子对地质灾害的敏感值,作为模型训练的属性值,引入粒子群算法对随机森林(RF)模型进行参数寻优,提高模型对地质灾害的预测精度和准确度。选取坡度、距道路距离、土地利用类型、植被指数等11个影响因子,采用皮尔逊相关系数法和多重共线性检查进行影响因子筛选择优,绘制ROC和PR曲线对训练模型进行精度评价。[结果] CF-PSO-RF耦合模型相比单一SVR、单一RF和CF-PSO-SVR模型的极高易发区面积比例分别提高10.55%,10.04%和5.08%,AUC值分别提高14%,5.1%和1.7%,AP精度分别提高了11.7%,4.4%,1.2%。预测结果显示,泰山地区的极高、高易发区主要位于泰山景区、岱岳区北部等地形起伏和坡度较大的区域,面积所占比例为28.05%,涵盖了60.1%的地质灾害点;相反,低、极低易发区主要分布在建设用地、农田等地势平坦区域,面积比例为59.26%。[结论] 将确定性系数模型与优化后RF模型耦合,相比单一模型精度有进一步的提升,又优于CF-PSO-SVR模型精度,评价结果符合实际情况。

    • 吉林省水土流失与社会经济空间自相关性特征及影响因素

      2024, 43(5):144-151. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2024.05.016 CSTR:

      摘要 (35) HTML (17) PDF 4.34 M (81) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究吉林省水土流失与社会经济空间自相关性特征及其影响因素,为该省水土保持与绿色协调发展提供科学依据。[方法] 基于吉林省各县市水土流失面积,结合相应年份社会、经济统计资料,采用GIS,GeoDa与OLS等技术与方法,对吉林省2017—2021年水土流失与社会经济空间自相关性进行系统研究,并辨识了关键影响因素。[结果] ①吉林省水土流失的Morans’I指数均为正数且最小值为0.254 6,水土流失在部分地区存在一定的集聚效应,高—高集聚区主要集中于吉林省西北地区,低—低集聚区主要分布在南部地区。②吉林省社会经济指标中,城市化率、建设用地比例、植被覆盖面积以及农业经济增长率的Moran’s I值相对较高,在空间上存在一定集聚特征。③水土流失与社会经济局部双变量空间自相关性中,城市化率和林地面积的Moran’s I值较大,社会类型数据较人口类型数据和经济类型数据空间分布更集中。④农业GDP、农业用地比例、植被覆盖比例和水土流失的相关性较高,5 a平均Robust_Pr值分别为0.038,0.003和0.154。[结论] 吉林省水土流失、社会经济及水土流失与社会经济双变量在空间上均具有较强自相关性,城市化率和植被覆盖面积是引起水土流失的关键影响因素。

    • 基于多尺度融合的岷江流域国土空间资源环境承载力评价

      2024, 43(5):152-161,233. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2024.05.017 CSTR:

      摘要 (18) HTML (0) PDF 6.17 M (68) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 进行基于多尺度融合的流域国土空间资源环境承载力评价研究,为后续有针对性地开展国土空间格局优化打下基础,也为流域的可持续发展提供科学依据和参考,促进资源和环境的协调发展。[方法] 以岷江流域为例,从国土空间的多功能性特征与内涵出发,构建多尺度的国土空间资源环境承载力评价体系,并通过应用改进后的多尺度融合模型,对2000,2010和2020年3期研究断面的评价结果进行微观细部分析。[结果] ①长期以来,流域整体生态承载力(CCE)多数在中等水平,生活承载力(CCL)多数在中等及以下,生产承载力(CCP)以低等级为主,造成综合承载力(CCC)以较低等级为主且无高等级; ②研究期内,所有承载力的较低等级区域均有所扩张:CCE多发生在流域中部与东南部,CCL在流域上、中、下游均有发生,CCP多发生在双流西部、南部与仁寿县,CCC多发生在汶川县、蒲江县、井研县等地; ③岷江上游具有高CCE、低CCL和CCP的原因应归结于受到了地势地貌条件与社会经济水平所带来的双重影响,而成都主城区在社会经济高质量发展的推动下取得了突出水平的CCL,CCP和CCC并得以长期稳定保持。[结论] 岷江流域在自然本底条件和社会经济水平方面存在巨大的区域差异,造成各地区承载力水平不一,阻碍实现地区间协调均衡发展。坚持推进高质量发展,调动省会成都的溢出效应与辐射作用,有利于提升承载力等级,缩小地区差距,带动流域整体协同发展。

    • 枸杞种植用地发展对永久基本农田影响的风险模拟——以宁夏回族自治区中宁县为例

      2024, 43(5):162-172. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2024.05.018 CSTR:

      摘要 (24) HTML (0) PDF 20.88 M (74) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 科学预测宁夏回族自治区中宁县枸杞种植用地扩张带来的影响,为该区未来农业空间布局及特色产业种植发展提供科学指导。[方法] 以中宁县为研究区,基于2005—2021年国土调查数据,结合耕地“进出平衡”政策,设置有无永久基本农田保护两个约束情景,并利用斑块生成土地利用模拟模型(PLUS)模拟了2025和2035年中宁县土地利用变化,探究了未来枸杞种植用地对永久基本农田的占用情况。[结果] 到2035年,在有无永久基本农田约束两种情景下枸杞种植用地面积分别增长了59.81%和98.48%,且新增的枸杞大多在原来枸杞用地的周围,鸣沙镇和大战场镇的新增枸杞用地最多;另外,研究显示,在无永久基本农田约束情景下,2025和2035年永久基本农田面积分别被侵占1 100.00和 2 386.67 hm2,其中中宁县中北部地区的永久基本农田被枸杞用地侵占的风险最高。[结论] 有必要加强对高风险镇区枸杞种植发展的监管,并合理地规划现有和未来的“非粮化”种植用地,以更好地协调研究区的经济发展和永久基本农田保护,促进区域可持续农业的发展。

    • 西安市生产建设项目水土流失评价

      2024, 43(5):173-182,222. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2024.05.019 CSTR:

      摘要 (23) HTML (0) PDF 7.03 M (67) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探明西安市城市生产建设项目水土流失特征及不同水土保持措施效应,进而为改善西安市水土流失环境、制定更加精确有效的政策及措施提供科学依据。[方法] 以西安市2022年84个生产建设项目为例,构建包含水损失比、土壤侵蚀比和绿地比3个指标在内的城市生产建设项目水土流失评价体系,采用TOPSIS法对不同项目水土流失风险进行评估。[结果] ①城市生产建设项目的地表变化主要以农村宅基地、草地、空闲地和耕地向建设用地转变,其中,以农村宅基地的转出为主,约占总转变面积的70%。②83%的生产建设项目绿地比有所增加;61%的生产建设项目径流损失呈现减少趋势并表现为:新建房地产<商业服务<教育医疗<市政设施<城中村改造项目;54%的生产建设项目土壤侵蚀风险降低,并在耕地、草地、空闲地中新建项目减轻土壤侵蚀的程度尤为突出,而城中村改造会加剧区域土壤侵蚀程度;所有项目的水损失量平均减少3.58×104 m3,年土壤侵蚀量平均减少了169.05 t。③西安市生产建设项目水土流失风险可划分为高、中等、较低、低4个等级。低和较低等级项目占总数的69%并以城中村改造类项目为主;高风险等级项目均为占用草地项目。[结论] 西安市生产建设项目的水土流失防治效果显著,但仍有较大提升空间,未来应进一步加强项目水土流失风险管理。

    • 横断山区植被覆盖时空变化及其驱动因素

      2024, 43(5):183-192,213. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2024.05.020 CSTR:

      摘要 (34) HTML (0) PDF 9.95 M (69) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探讨横断山区植被覆盖的时空变化特征和影响因子,为掌握横断山区植被覆盖时空变化特征提供科学依据。[方法] 采用Theil-Sen趋势分析法和Mann-Kendall检验法,分析2002—2022年横断山区NDVI的月际和年际变化以及空间上的整体变化情况;运用偏相关分析方法,研究温度和降水对植被覆盖度的影响;最后结合土地覆盖数据,探讨人类活动对植被覆盖的影响。[结果] ①横断山区21 a间NDVI呈波动中上升趋势,3月最低,9月最高; ②空间上植被覆盖增加的区域占83.78%,主要分布在东南、西南和北部区域;减少的区域占15.87%,主要分布在中部、南部、西北部和东北部,整个研究区呈现出较好的植被增加趋势; ③温度和降水与NDVI在月尺度上均为正相关,而在年尺度上,温度与NDVI呈正相关关系,降水与NDVI呈弱负相关关系,且温度与NDVI的相关性强于降水。④21 a间农用地面积大幅度减少,林地面积增加幅度很大,草地面积小幅度减少,城市和建筑用地、水域面积变化不大。横断山区21年间NDVI增加重要原因为林地面积的大幅增长。[结论] 横断山区植被覆盖在时间和空间上都存在着较大的差异,温度和降水都是影响植被覆盖的因素,土地利用也是植被覆盖变化的推动力。

    • 生态产品价值核算及“两山”转化路径——以贵州省为例

      2024, 43(5):193-203. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2024.05.021 CSTR:

      摘要 (38) HTML (9) PDF 1.46 M (74) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 科学核算生态产品价值,探索“两山”转化路径,为提升“两山”理论实践成效,推进生态文明建设提供理论支撑。[方法] 基于“两山”理论”,以贵州省为研究对象,构建生态产品价值核算指标体系,运用GEP核算法测算了生态产品价值,并对”两山”转化成效进行核算评估。[结果] ①2017—2021年,贵州省GEP表现出上升的变化趋势,是同年GDP的2.08~2.54倍,但GEP增速低于GDP增速。单位面积GEP为1.96×107~2.32×107元/m2,人均GEP为9.05~10.61万元/人,表明环境资源保护和可持续利用、经济增长模式转变取得了一定的成效。②生态物质供给产品价值(EPV)呈现出上升的变化趋势,变化幅度为18.66%,占GEP的12.04%~13.07%,其中农业产品价值最高,渔业产品价值最低,研究结果揭示贵州仍然属于以农业为主的省份,农业产业中以种植业为主。③生态调节服务产品总价值(ERV)呈现出上升的变化趋势,上升幅度为8.34%,占GEP的60.30%~66.35%,其中气候调节价值最高,水质净化价值最低,表明优越生态环境和高森林覆盖率是重要的气候调节器和生态屏障。④生态文化服务产品价值(ECV)表现出上升的变化趋势,上升幅度为45.71%,占GEP的20.56%~27.65%。⑤“两山”转化价值表现出上升的动态变化态势,上升幅度为39.37%,占GDP的82.40%~92.40%,揭示“两山”转化取得了一定的成效,ECV对其贡献度较高。但贵州在“两山”转化过程中需要进一步提升生态物质产品价值和生态文化产品价值的成效和贡献度。据此提出促进“两山”转化的路径。[结论] 贵州省自然资源、生态环境保护成效不断上升,生态系统具有强大的生态调节功能,气候调节是其主要生态调节类型;生态产品价值中,非实物产品价值占主导地位,实物产品价值相对较少;“两山”转化成效逐年上升,但生态物质产品价值和生态文化产品价值对其贡献度有待于进一步提高。

    • 中国省级水贫困的测算及空间关联效应

      2024, 43(5):204-213. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2024.05.022 CSTR:

      摘要 (19) HTML (9) PDF 2.89 M (79) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 测度中国各省(市)的水贫困情况,并进行社会网络分析,为缓解中国水贫困窘境提供决策依据。[方法] 采用熵权法和社会网络分析方法,对2010—2021年中国各个省(市)的水贫困程度进行测算并分析其空间关联效应。[结果] ①中国省级水贫困指数在考察期内整体呈上升趋势,水贫困程度逐步下降,但空间非均衡特征也比较明显。②省级水贫困网络整体呈现出显著的空间关联性和复杂的结构形态,所有地区都关联其中,但这种关联性的紧密程度不高。③根据块模型分析结果,北京、天津等5个省(市)被归类为“净受益”板块,湖南、海南等13个省(市)则被归类为“净溢出”板块,广东、重庆等4个城市则被归类为“双向溢出”板块;而内蒙古、黑龙江等9个省(市)则被归类为“经纪人板块”。此外,板块内关系稀疏,板块间联系紧密。④核心边缘密度分析表明,核心地区的数目频繁波动,边缘地区的数目则先增加后减少。[结论] 国家应全面认识水贫困指数的空间关联关系和网络结构特征,制定并推行区域差异化的政策和策略,以协同促发展,充分发挥政府和市场作用,有效改善水贫困窘境,提升水安全保障。

    • 武汉市水资源脆弱性评价及障碍因子分析

      2024, 43(5):214-222. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2024.05.023 CSTR:

      摘要 (23) HTML (0) PDF 1.78 M (63) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 对武汉市水资源脆弱性及其障碍因子进行研究,进一步明确水资源系统特征及影响机制,从而为区域水资源管理及高效利用提供科学依据。[方法] 结合武汉市水资源现状,基于压力—状态—响应(PSR)模型共选取12项指标构建水资源脆弱性评价体系,运用熵权法确定各项指标权重,并利用集对分析法对水资源脆弱性水平进行评价,在此基础上应用障碍度模型对武汉市水资源脆弱性障碍因子进行识别和分析。[结果] 2013—2022年武汉市水资源脆弱性整体呈现逐渐降低的趋势,脆弱性等级由中等脆弱降低为微脆弱,其中压力子系统水资源脆弱性逐渐下降,状态子系统和响应子系统水资源脆弱性呈现波动下降趋势。万元GDP用水量、万元工业增加值用水量、河流水质达标率、水资源开发利用率和污水集中处理率是影响水资源脆弱性的主要障碍因子;从各子系统来看,其障碍度表现为:压力(P)>状态(S)>响应(R)。[结论] 武汉市水资源虽然受到人类活动的影响较大,但其对经济社会的快速发展起到了重要的支撑作用,今后仍可通过不断优化水资源配置,加快产业结构升级及科技创新成果应用,提高污水处理水平,进一步降低区域水资源脆弱性,从而有效缓解水资源的供需矛盾。

    • 长江经济带省域农业生态安全与粮食安全耦合协调

      2024, 43(5):223-233. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2024.05.024 CSTR:

      摘要 (22) HTML (10) PDF 1.72 M (81) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究长江经济带农业生态安全和粮食安全耦合协调状况,为提升长江经济带农业生态安全、粮食安全及二者协调发展提供决策参考。[方法] 以长江经济带11个省(市)为研究尺度,采用熵权法、综合指数模型、耦合度模型、耦合协调度模型、灰色关联度模型、灰色预测模型和指数平滑模型定量分析农业生态安全和粮食安全的耦合协调水平、耦合协调发展等级、影响因素及未来趋势。[结果] ①2002—2022年,长江经济带省域农业生态安全与粮食安全综合指数大多呈现较大波动态势,省域间农业生态安全与粮食安全综合指数水平差距先缩小再扩大,样本间的差距整体不大。②从时间维度来看,长江经济带各省耦合协调度在2002—2022年期间变动较大,总体呈上升发展趋势,耦合协调等级大多升至更优一级水平。在空间维度上,整体呈现出“上游低、中游高、下游相对较低”的分布特征,区域差异比较显著。③农业生态安全与粮食安全是一个耦合交互的系统,农业生态安全子系统与粮食安全子系统均对耦合协调度具有影响。长江经济带省域粮食安全子系统对耦合协调度的影响更高一些。④用指数平滑法预测长江经济带未来五年省域耦合协调度值,不同省份呈不同趋势,既有上升趋势,也有小幅下降趋势。[结论] 长江经济带各省应因地制宜,在弥补子系统短板弱项的基础上进一步增强系统内外要素的协同联动,最终实现二者良性协同发展。

    • 防洪综合治理对小清河流域幸福状况的影响

      2024, 43(5):234-242,314. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2024.05.025 CSTR:

      摘要 (19) HTML (10) PDF 2.03 M (84) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 明确防洪综合治理工程对河流幸福状况提升的影响,提升幸福河建设水平,为山东省河流幸福河评价与建设提供理论依据。[方法] 本研究以小清河为研究对象,从水安全、水资源、水环境、水生态和水文化5个准则层选取20个评价指标,建立了基于“目标层—准则层—指标层”的多层次幸福河评价指标体系,并进行幸福状况评价,识别了阻碍幸福河建设的主要障碍因子。运用基于层次分析法和反熵权法的组合赋权法分别确定了城区段和乡村段的指标权重,采用河流幸福指数进行幸福河评价,并通过障碍度筛选影响幸福河建设的主要障碍因子。[结果] ①城区段以水域面积保留率的权重最高,乡村段以堤岸防洪标准达标率占比最高。②治理前城区段和乡村段幸福状况分别为幸福和一般偏下等级,治理后幸福状况均得到提升,城区段保持幸福等级,乡村段提升为一般偏上等级。③从准则层来看,影响城区段幸福河建设的主要障碍因子为水资源准则层,影响乡村段的主要障碍因子主要集中在水安全、水资源和水文化准则层。[结论] 未来提升河流幸福状况需通过水库蓄水、调水等工程措施提高水资源供水能力,保持河道行洪畅通性和河势稳定,以保障河流防洪安全。

    • >碳效应研究
    • 黄土高原草地灌丛化对土壤有机碳、氮磷养分及酶活性的影响

      2024, 43(5):243-250,261. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2024.05.026 CSTR:

      摘要 (29) HTML (13) PDF 1.71 M (60) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究黄土高原封育草地土壤养分及微生物养分需求变化对草地灌丛化的响应特征,为黄土高原封育草地资源管理提供科学参考。[方法] 选取云雾山国家级自然保护区未灌丛化草地、半灌木白莲蒿(Artemisia sacrorum)扩张草地和灌木矮脚锦鸡儿(Caragana brachypoda)扩张草地为研究对象,测定不同样地土壤理化性质及参与土壤碳、氮、磷循环的5种酶活性,分析草地灌丛化对土壤养分、酶活性及化学计量比的影响。[结果] 草地灌丛化提高了土壤水分、养分含量及碳、氮、磷循环酶活性,但是不同土层土壤微生物养分需求并不一致。在0—15 cm土层中灌丛化草地土壤微生物对磷元素需求更高,而在15—30 cm土层中灌丛化草地土壤微生物对碳元素需求更高。冗余分析结果表明,土壤中养分有效性是影响土壤酶活性及化学计量比变化的关键因子。[结论] 鉴于黄土高原封育草地灌丛化对土壤养分含量及酶活性的正效应,且灌丛下土壤微生物会通过改变碳、氮、磷循环酶相对投入以满足其养分需求,因此,未来该地区半灌木和灌木扩张趋势会进一步加强,亟待探索相应的调控措施以维持黄土高原草地生态系统稳定性。

    • 芦苇基外源碳输入对土壤性质及有机碳矿化的影响

      2024, 43(5):251-261. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2024.05.027 CSTR:

      摘要 (20) HTML (9) PDF 2.30 M (73) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究外加芦苇基碳源对土壤理化性质和有机碳稳定性的影响,为芦苇资源化材料在土壤改良中应用提供理论支持。[方法] 采用芦苇基好氧堆肥产品(生物炭调理堆肥T1;底泥、生物炭调理堆肥T2)、秸秆(RS)和生物炭(RB)作为外源碳材料进行60 d土壤培养试验,分析不同外源碳及不同添加量(5%,10%,15%)对土壤理化性质、酶活性、土壤有机碳矿化的影响。[结果] 不同外源碳影响土壤养分含量,添加外源碳试验组培养初期土壤有机碳较对照组显著提高了28.0%~64.2%(p<0.05);培养末期添加生物炭和堆肥试验组土壤有机碳含量较初始阶段显著降低了15.5%~23.5%,土壤全氮降低了20.0%~69.1%。外源碳添加提高了土壤β-葡萄糖苷酶、脱氢酶含量,生物炭和堆肥影响最显著,土壤β-葡萄糖苷酶、脱氢酶与土壤容重、有机碳、全氮含量表现为极显著的正相关性(p<0.01)。外源碳添加土壤培养试验期间有机碳累积矿化量符合一级动力学模型,添加秸秆、生物炭试验组土壤有机碳矿化量为652.9~758.2 mg/kg,显著高于对照组(532.8 mg/kg)和堆肥T2试验组(598.3~623.7 mg/kg),且外源碳添加量对土壤有机碳矿化影响显著。[结论] 芦苇基外源碳输入有利于改善土壤理化性质,显著提高酶活性;芦苇秸秆对土壤有机碳矿化的激发效应显著高于生物炭和堆肥。

    • 东太湖不同植被类型湿地CO2产生潜力对温度变化的响应

      2024, 43(5):262-270. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2024.05.028 CSTR:

      摘要 (15) HTML (0) PDF 2.00 M (64) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探索不同植被类型湿地土壤CO2产生潜力对温度变化的响应规律,为精确估算CO2产生和温室气体排放提供依据。[方法] 针对3种不同植被类型湿地土壤(荷花、芦苇、开放水面),进行120 d的室内模拟培养试验,分别设置15,25,35 ℃处理,观察不同植被类型湿地土壤产CO2潜力的差异及其对温度变化的响应。[结果] 东太湖不同植被类型湿地土壤CO2产生速率在35 ℃培养下最快。35 ℃培养条件下芦苇、开放水面CO2产生速率随DOC增加而增加,其余均呈负相关关系。荷花、芦苇土壤最大产CO2潜力表现为35 ℃>15 ℃>25 ℃,开放水面表现为:15 ℃>25 ℃>35 ℃。荷花、芦苇湿地产CO2潜力与培养温度呈正相关,开放水面呈显著负相关关系。比较温度敏感系数Q10值发现,只有荷花土壤的升温Q10值大于降温Q10值。[结论] 高温能加快不同植被类型湿地土壤CO2产生速率、加剧DOC变化。比较同温度、不同植被土壤产CO2潜力发现,芦苇、开放水面对降温更敏感。湿地植物及其土壤对温室气体的产生受外界温度影响较大,在未来城市水生态管理中应予以更多的关注。

    • 黄土丘陵区不同林型土壤碳氮磷转化相关酶活性及动力学特征

      2024, 43(5):271-279. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2024.05.029 CSTR:

      摘要 (20) HTML (0) PDF 1.54 M (64) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 分析黄土丘陵区典型林型土壤相对酶活性和动力学参数变化规律,揭示土壤酶活性特征变化的驱动因素,为区域人工林建设和改良提供理论依据。[方法] 以黄土丘陵区针叶林(油松)、阔叶林(麻栎)、混交林(油松—麻栎混交林)3种人工林为研究对象,通过野外采样和室内培养,分析不同林型土壤理化性质和与碳氮磷转化相关的β-1,4-葡糖苷酶(BG)、N-乙酰氨基-β-葡萄糖苷酶(NAG)、亮氨酸酶(LAP)和碱性磷酸酶(ALP)的单位有机碳酶活性及动力学参数〔最大反应速率(Vmax)、米氏常数(Km)、催化效率(Kcat)〕。[结果] ①土壤容重(BD)、pH值,BG,LAP和ALP这3种酶的单位有机碳酶活性均随土层深度增加而增加,含水率(SWC)和有机碳(SOC)含量随土层深度增加呈减小趋势。pH值表现为针叶林最大,铵态氮(NH+4-N)、总磷(TP)含量在林型上均表现为:阔叶林>混交林>针叶林。②土壤平均(综合)酶活性和动力学参数Kcat均表现为:混交林>针叶林>阔叶林。动力学参数Km值在不同林型间表现为:混交林<针叶林<阔叶林。③与碳氮磷转化相关4种酶的单位有机碳酶活性均与NH+4-N、硝态氮(NO-3-N)、速效磷(AP)、SOC含量存在极显著负相关,BG,NAG和ALP的单位有机碳酶活性与pH值呈极显著正相关。冗余分析结果表明,针叶林和阔叶林中SOC含量对酶促反应特征参数有极显著影响(p<0.01),而影响混交林土壤相对酶活性及动力学参数的关键因素为SOC含量(p<0.01)和TP含量(p<0.05)。[结论] 黄土丘陵区混交林的单位有机碳酶活性和Kcat高于针叶林、阔叶林,说明混交林土壤酶催化能力高于针叶林、阔叶林,未来在进行人工造林时可以优先考虑混交林来改善土壤质量。

    • 青藏高原隧道建设对土壤有机碳含量及酶活性的影响

      2024, 43(5):280-286,293. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2024.05.030 CSTR:

      摘要 (25) HTML (0) PDF 1.22 M (63) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 开展青藏高原隧道建设对土壤有机碳含量及酶活性的影响研究,为阐明隧道建设对生态环境的影响提供理论参考。[方法] 以青藏高原某隧道工程建设为依托,在隧道建设影响区与对照区设置半径为10 m的固定监测样地,研究隧道建设对表层土壤有机碳含量及酶活性的短期影响。[结果] 隧道开建1 a后隧道影响区土壤有机碳含量、易氧化有机碳含量和可溶性有机碳含量分别为76.84,25.90和3.15 g/kg,对照区分别为52.91,15.60和3.18 g/kg;隧道开建3 a后隧道影响区土壤有机碳含量、易氧化有机碳含量和可溶性有机碳含量分别为92.63,28.65和3.41 g/kg,对照区分别为94.81,23.11和3.34 g/kg;差异均不显著(p>0.05),表明短期内隧道建设对土壤有机碳及组分含量无影响。隧道影响区的土壤β-葡萄糖苷酶和过氧化氢酶活性在开建1 a后和3 a后与对照区差异均不显著(p>0.05),隧道影响区的多酚氧化酶活性在开建1 a后有显著降低(p=0.02),但在开建3 a后,多酚氧化酶活性在隧道影响区和对照区之间没有显著差异(p>0.05),表明隧道建设对土壤酶活性无显著影响。[结论] 隧道工程建设对土壤有机碳及其组分含量和酶活性短期内无显著影响,主要由于隧道建设过程对土壤有机碳输入与输出等无明显影响所致,长期影响有待进一步研究。

    • 黄土丘陵沟壑区梯田的碳汇作用及其变化特征

      2024, 43(5):287-293. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2024.05.031 CSTR:

      摘要 (44) HTML (9) PDF 2.55 M (92) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 定量分析和探讨梯田碳汇作用与其特征,为明确梯田的碳汇作用、巩固和提升生态系统碳汇能力、研编梯田碳汇方法学等提供科学参考。[方法] 选取黄土丘陵沟壑区的陕西省吴起县1~7 a(T5),8~12 a(T10),13~17 a(T15),18~22 a(T20),23~27 a(T25)这5个年份区间的梯田作为研究对象,以未实施水土保持措施的坡耕地为对照,研究不同年份梯田保碳、减排、增汇等能力与其变化规律。[结果] ①坡耕地修建为梯田后可发挥保碳、减排、增汇等碳汇作用,梯田年均保碳量、减排量、增汇量(0—100 cm)分别为0.26,0.05,1.36 t/(hm2·a)。②梯田各土层均发挥了一定的增汇效益,表层土壤(0—40 cm)和深层土壤(40—100 cm)增汇效益分别占0—100 cm整个土层的61.50%和38.50%。③随着运行年份的增加,梯田表层土壤增汇效益显著增加,深层土壤的增汇效益稍有提升但总体上保持平稳。表层土壤增汇率从T5的16.30%提升至T25的51.34%,深层土壤从T5的14.00%提升至T25的23.66%。[结论] 黄土丘陵沟壑区梯田发挥着良好的保土保碳、减蚀减排和土壤增汇等碳汇作用。在修建27 a内,梯田增汇作用的比例最大,且表层土壤增汇更为显著;随着运行年份增加,梯田保碳作用的比例将逐渐增大。

    • 不同经营强度对雷竹林土壤理化性质及土壤质量的影响

      2024, 43(5):294-304. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2024.05.032 CSTR:

      摘要 (47) HTML (0) PDF 6.04 M (76) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 开展不同经营强度对雷竹林土壤理化性质及土壤质量的影响研究,为雷竹林科学经营及养分管理提供科学依据。[方法] 采用样地调查法对安徽黄山市黄山区新华乡不同经营强度下雷竹林土壤理化性质进行分析,利用主成分析法建立土壤养分最小数据集比较该地区不同经营强度下雷竹林的土壤质量状况。[结果] 不同经营强度下土壤理化性质差异显著。在0—10 cm土层中,中度经营的土壤容重显著低于高度经营、粗放经营;中、高强度经营的土壤含水量显著低于粗放经营。在0—10 cm土层中,土壤pH值:强度经营(4.12)>粗放经营(4.01)>中度经营(3.97);中度经营的土壤有机碳(24.82 g/kg)、全氮(1.67 g/kg)显著高于粗放经营(18.64,1.35 g/kg)和强度经营(17.39,1.25 g/kg);中、强度经营的土壤全磷(0.53,0.49 g/kg)显著高于粗放经营(0.27 g/kg)。中、强度经营下的C/P范围(30.99~53.40)、N/P范围(2.77~3.60)均低于粗放经营〔(64.82~78.96),(5.20~5.56)〕,3种不同经营强度下土壤C/N均值介于10.95~14.68之间。在0—10 cm土层中,不同经营强度下雷竹林的土壤质量指数大小顺序为:粗放经营(0.42)>中度经营(0.36)>强度经营(0.31),土壤质量指数随土层加深而降低。[结论] 强酸性土壤环境不利于雷竹的生长,中度经营林分土壤持水能力及水源涵养能力较好,随着经营强度的加强土壤肥力越低,不利于土壤质量的维持。

    • 耦合PLUS-InVEST模型的海南热带雨林国家公园碳储量时空演变与预测

      2024, 43(5):305-314. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2024.05.033 CSTR:

      摘要 (25) HTML (8) PDF 4.48 M (73) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究海南热带雨林国家公园在不同情景下的土地利用和碳储量变化,为优化该区土地利用格局,制定保护政策提供科学依据。[方法] 以2001,2011,2021海南热带雨林国家公园土地利用数据为基础,利用PLUS模型和InVEST模型相结合的方法,分析研究区在2001—2021年及2030年不同情景下的土地利用及碳储量变化。[结果] ①2001—2021年海南热带雨林国家公园土地利用变化的特征为耕地、草地、水域面积逐年减少,林地、人造地表面积不断扩张,20 a间林地面积增加561.19 km2;到2030年,自然发展与耕地保护情景下土地利用变化模拟结果有些相似,而在生态保护情景下,土地利用变化与其他两种情景截然相反。②2001,2011,2021年海南热带雨林国家公园碳储量分别为8.72×107 t,9.22×107 t,9.13×107 t,到2030年自然发展情景下碳储量为9.04×107 t,耕地保护情景下碳储量为9.12×107 t,生态保护情景下碳储量为9.13×107 t,说明实施生态保护措施可以进一步提升海南热带雨林国家公园固碳能力。[结论] 海南热带雨林国家公园碳储量变化与土地利用变化呈高度一致性,土地利用变化很大程度上决定了碳储总量及空间分布。

    • 长江经济带净碳汇空间网络特征及驱动因素

      2024, 43(5):315-326,336. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2024.05.034 CSTR:

      摘要 (22) HTML (6) PDF 17.81 M (73) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究长江经济带净碳汇空间关联网络特征及其驱动因素,为推进长江经济带碳减排协同,促进双碳目标落实和实现区域协调发展提供科学参考。[方法] 采取修正引力模型构建市域尺度下的长江经济带净碳汇空间关联网络,采用社会网络分析方法识别空间关联网络特征和驱动因素。[结果] ①2001—2021年,长江经济带碳排放总量持续攀升,呈现“东高西低”分布特征;碳汇总量波动上升,呈现“西高东低”特征;净碳汇持续下降,呈现“西高东低”特征。②长江经济带净碳汇总体呈现“东密西疏”的相互交织网络形态,形成“重庆市”和“上海市”为双核的网络格局。区域整体网络高度集中,存在上海、重庆等关键节点城市,网络结构稳定性较差。③依据各城市在网络中地位差异可划为净溢出、双向溢出、经纪人和净受益4个板块,其中跨板块溢出关系较板块内部关联更显著。④经济发展水平、产业结构高级化、能源消费强度以及不同土地利用结构等是长江经济带净碳汇空间关联网络的关键驱动因素。[结论] 未来需整体上考虑各城市净碳汇的空间网络关联,以充分实现各城市间优势互补和减排效益最大化。

    • 厦漳泉都市圈“三生”空间转型的碳储量效应及影响因素

      2024, 43(5):327-336. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2024.05.035 CSTR:

      摘要 (22) HTML (0) PDF 7.17 M (72) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究厦漳泉都市圈“三生”空间转型的碳储量效应,分析其过程中的驱动因素,为新形势下厦漳泉都市圈高质量发展提供科学依据。[方法] 综合运用空间分析、InVEST及地理探测器模型,揭示厦漳泉都市圈“三生”空间转型特征、碳储量效应及其影响因素。[结果] ①2000—2020年,厦漳泉都市圈生活空间持续扩张,生产及生态空间持续缩减,“三生”空间转型主要表现为农业生产空间、林地和草地生态空间转向工业生产空间和城镇生活空间。②20 a间厦漳泉都市圈碳储量共减少1.57×107 t,林地生态空间转向工业生产空间(34.75%)和草地生态空间(16.73%),以及农业生产空间转向工业生产空间(12.92%)和城镇生活空间(7.63%)是导致碳储量减少的重要原因。碳储量空间分布呈现出自西部丘陵山区向东部沿海平原递减的特征。③自然环境和社会经济对区域碳储量的影响较大,区位条件的影响较小。其中二三产业总产值、坡度始终是影响厦漳泉都市圈碳储量的重要因素,且各因子间的交互作用对碳储量的影响力显著增强。[结论] 厦漳泉都市圈的未来发展应锚固都市圈生态空间本底,同时发挥作为区域经济增长极的带动作用,推动固碳减排与经济发展的协同共进。

    • 成渝双城经济圈土地利用碳排放空间格局及碳平衡分区

      2024, 43(5):337-346. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2024.05.036 CSTR:

      摘要 (17) HTML (0) PDF 15.50 M (70) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 在“双碳”目标下,研究土地利用对碳排放、碳吸收以及碳平衡的影响,为国土空间规划提供依据。[方法] 以成渝经济圈作为研究区,基于土地利用和社会经济数据,并采用系数法测算研究区2000—2022年的碳收支量并探讨其时空格局差异,通过经济贡献率和生态承载系数从多角度对处理后的结果进行碳平衡分区,并提出具有针对性的策略。[结果] ①碳排放量总体上呈现上升趋势,耕地和建设用地是最主要的碳源,在空间上主要分布在研究区域的成都平原地区以及重庆市区。②碳吸收总量呈现上升趋势,碳汇的主要来源为林地,在空间上主要分布在研究区域周边的山区。③净碳排放总量增幅达273%。实现碳平衡县域由23个减少至10个。④基于碳平衡分析,根据净碳排放量、经济贡献率等指标,将优质农产品产区等区域划分为低碳发展区,人稠地窄的核心发达区域划分为碳强度控制区,传统工业区域划分为高碳优化区,将生态屏障区划分为碳汇功能区。[结论] 成渝经济圈碳排放时空差异具有相应规律性,碳吸收空间较稳定,可以根据国土分区优化方案对土地资源利用结构进一步进行更精细化调整,推动经济圈低碳发展和可持续发展。

    • 低碳视角下云南省国土空间利用效率测度及综合分区

      2024, 43(5):347-357. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2024.05.037 CSTR:

      摘要 (18) HTML (0) PDF 4.53 M (73) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 在碳中和背景下进行云南省国土空间利用效率测度及空间综合分区,为提出差异化国土空间低碳、高效发展策略提供科学参考。[方法] 利用2020年云南省16个州市单元面板数据,基于非期望超效率SBM模型测度低碳视角下的国土空间利用效率,并结合碳效益指数划分综合分区,提出各区优化建议。[结果] ①2020年云南省碳排放量为1.23×108 t,其中生产空间碳排放远大于生活空间,前者几乎是后者的31倍,碳吸收量为1.40×107 t,仅为碳排放量的1/10。②2020年云南省国土空间利用效率仅为0.628,呈现出滇中和滇西北较高,滇东、滇西南较低的空间分布格局;具体到各州市,仅西双版纳、迪庆和玉溪达到高效利用,效率最大值为1.430,而昭通市利用效率最低,仅为0.490。③基于国土空间利用效率与碳效益指数,最终形成低碳保持—高效率、碳汇功能—高效率、碳汇功能—中等效率、碳汇功能—低效率、碳强度控制—高效率、碳强度控制—中等效率和高碳优化—低效率7个综合分区,并提出各区差异化管治策略。[结论] 当前云南省碳吸收远不足以抵消碳排放,整体表现为碳源,国土空间利用仍较为粗放,利用效率还有很大提升潜力,国土空间利用效率分布具有明显的区域非均衡性,在制定国土空间低碳发展与高效利用策略时应予以重视。

    • 内蒙古自治区植被碳利用效率时空动态及其与水热因子的关系

      2024, 43(5):358-368. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2024.05.038 CSTR:

      摘要 (21) HTML (0) PDF 8.41 M (81) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探讨内蒙古植被碳利用效率(CUE)动态变化及其与水热因子的关系,为评估该地区植被碳汇能力提供科学依据。[方法] 基于MOD17A2H数据,采用趋势分析、Hurst指数、相关性分析等方法,研究2000—2022年内蒙古生长季植被CUE时空动态及水热因子的影响作用。[结果] ①2000—2022年内蒙古生长季植被CUE显著增加(p<0.05),增长率为0.012/10 a;各重点生态功能区植被CUE增速由大到小为:大小兴安岭>呼伦贝尔>浑善达克>科尔沁>阴山北麓。②内蒙古生长季植被CUE呈西高东低的空间分布特征,多年平均值为0.60;各重点生态功能区中,浑善达克植被CUE最高,科尔沁植被CUE最低。③研究区83.53%的区域生长季植被CUE呈增加趋势,且变化稳定;未来72.14%的区域生长季植被CUE将趋于下降,各重点生态功能区植被CUE呈减少趋势的面积比例均高于呈增加趋势。④总体上,内蒙古生长季植被CUE与同期平均气温呈负相关,与累计降水量和平均土壤湿度呈正相关,且与累计降水量的相关性更强;科尔沁生长季植被CUE与同期平均气温的相关性强于累计降水量和平均土壤湿度。[结论] 2000—2022年,内蒙古植被固碳能力明显提升,未来将趋于减弱,降水是影响植被CUE变化的主要因素,但科尔沁生态功能区植被CUE变化主要受气温控制。

    • 杭州城西科创大走廊地表覆盖碳储量变化分析与情景预测

      2024, 43(5):369-381. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2024.05.039 CSTR:

      摘要 (17) HTML (0) PDF 18.03 M (72) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 通过高分辨率遥感影像分析杭州城西科创大走廊的地表覆盖变化与碳储量变化,在“三区三线”成果约束下预测碳储量未来发展趋势,为城市新中心的国土空间优化和生态发展提供科学依据。[方法] 基于2010,2015,2020,2023年4期地表覆盖数据,采用GeoSoS-FLUS模型模拟2035年自然发展、极限建设开发、极限农业生产、生态功能服务和城乡融合发展5种不同情景下的地表覆盖变化,并运用模型为框架计算2010—2023年和2023—2035年模拟情境下的碳储量变化情况。[结果] ①2010—2023年城西科创大走廊呈现碳储量增长趋势,共计变化1 720.69 t,其中植被碳储量约增加为913.67 t,土壤碳储量约增加566.18 t,水域碳储量约增加240.84 t; ②耕地内部类型转变导致土壤碳储量减少119.33 t,林地内部类型转变导致的碳储量变化占总变化的39.50%; ③自然增长情景及生态功能服务情景下,林地增长相对明显,极限建设开发情景、极限农业生产情景地表覆盖类型更为稳定,城乡融合发展情景下,通过耕地、林地、草地与其他地表覆盖类型的合理置换,其他地表覆盖类型获得了更大的发展空间; ④2023—2035年,在自然增长情景下,碳储量将增加898.74 t,在极限建设开发情景下,碳储量将增加538.58 t,在极限农业生产情景下,碳储量将增加517.45 t,在生态功能服务情景下,碳储量将增加813.09 t,在城乡融合发展情景下,碳储量将增加356.91 t。[结论] 在控制线的约束下进行发展可以有效地保障城市碳汇能力,合理的地表覆盖类型转变及内部结构调整可以为城市新中心发展提供进一步的空间。

    • 碳中和目标下湖南省“三生”空间碳排放系数测度与战略模拟

      2024, 43(5):382-391. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.20240729.001 CSTR:

      摘要 (24) HTML (0) PDF 21.06 M (67) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 在碳中和目标下,探究湖南省“三生”功能时空演变及其未来碳排放分布格局,为全国各省降碳减排提供决策参考。[方法] 基于“三生”功能评价模型、“三生”空间碳排放系数测度模型,结合区域“三生”功能的各类数据和时空分异规律,探究湖南省“三生”功能与碳排放量时空关系及其未来碳排放分布格局规划战略。[结果] ①2000—2020年湖南省县域“三生”空间时空分异特征明显,生态功能空间呈现“西强东弱”格局,时间上呈先降后升的趋势,而生产功能和生活功能总体变化不大。②2000—2020年湖南省县域碳排放在整体上差距不大,而在局部地区较为集聚,且差距在不断扩大。③2000—2020年湖南省“三生”功能与碳排放关联时空关联总体较强,不同空间类型影响程度存在差异性。④综合考虑2035年湖南省国土空间总体格局规划,2035年湖南省的“三生”空间碳排放系数分布可优化为6个组合类型。[结论] 湖南省各县域三生”空间碳排放系数分布格局受自然禀赋和经济发展影响较大,需在主体功能区战略的基础上,加强区域协同,细化县域“三生”空间管控,以提前实现碳中和目标。

    • 成都平原土地利用重心变化与碳核算情景模拟

      2024, 43(5):392-408. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2024.05.041 CSTR:

      摘要 (36) HTML (0) PDF 20.21 M (73) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 明晰成都平原土地利用重心迁移和碳排放变化趋势,探究土地利用碳排放的影响因素,为成都平原低碳发展提供理论与数据支持。[方法] 基于多源数据,采用重心模型和IPCC碳排放系数法明确成都平原2006—2022年土地利用重心变化趋势和碳排放,运用偏最小二乘法(PLS)回归分析与对数平均迪氏指数分解(LMDI)模型探究耕地碳排放和建设用地碳排放的主要影响因素,并使用斑块生成土地利用模拟模型(PLUS)模拟未来土地利用格局与碳排放。[结果] ①在土地利用类型方面,耕地、水域、建设用地和其他及未利用地重心分别向东北方向移动4.23,5.46,8.44和31.58 km,林地与草地向东南方向移动11.12和3.41 km。在主要粮食作物方面,水稻与玉米重心向东北方向分别移动15.47和7.52 km,小麦向西南方向移动17.77 km。②2006—2022年,成都平原33个县域土地利用碳排放量均呈上升态势,共增加1.36×107 t,碳汇持续下降,共减少5.68×105 t。③自然情景、碳增汇情景和碳减排情景下,土地利用碳排放分别比2022年减少5.39×105,3.47×105 t和4.53×105 t。[结论] 研究期间,成都平原耕地流失严重,主要流转为成都平原中部的建设用地和龙门山脉、龙泉山脉与乐山市内的林地,未来需要加强对该区域的耕地保护,33个县域土地利用碳排放上升趋势明显且主要影响因素差异较大,需因地制宜推行减源办法与增汇路径。

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