• 2025年第45卷第2期文章目次
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    • >试验研究
    • 钱江源国家公园水田土壤重金属污染特征、来源分析及健康风险评价

      2025, 45(2):1-11. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.02.001

      摘要 (43) HTML (13) PDF 114.67 K (30) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究钱江源国家公园水田土壤重金属含量特征并评价其污染程度,分析重金属来源及人体的健康风险评价,为研究区域内土壤重金属污染防控和土壤保护提供科学依据。[方法] 采集并测定研究区61个土壤样品中pH值以及重金属镉(Cd)、铅(Pb)、汞(Hg)、铬(Cr)、砷(As)、镍(Ni)、铜(Cu)和锌(Zn)的含量,运用一系列指数法、因子分析和聚类分析等方法进行了重金属元素污染特征与生态风险评价和来源解析,同时对研究区内人体健康风险进行评估。[结果] ①研究区内水田表层土壤呈酸性,土壤中Cd,Pb,Hg,Cr,As,Ni,Cu和Zn这8种重金属平均含量分别为0.19,32.74,0.13,67.06,4.43,24.90,21.51,94.60 mg/kg。与浙江省土壤背景值对比发现,重金属Hg,Cr,Ni,Cu,Zn平均含量均超过了浙江省土壤环境背景值,分别是背景值的1.32,1.71,2.0,1.19,1.13倍。②对于风险筛选值来说,虽然Cd的点位超标率达到了6.56%,Ni和Cr的点位超标率分别为3.28%和1.64%,但是以调查的水田重金属含量均值为代表,研究区域中8种重金属含量平均值均小于对应的农用地土壤风险筛选值。③通过因子分析等方法发现,土壤重金属的来源以人为因素占主导,人为与自然两者综合作用;儿童的综合致癌健康风险处于可耐受风险。[结论] 钱江源国家公园水田土壤重金属污染程度较低,整体呈轻度生态风险,但存在Cr和Ni元素的污染风险;重金属元素As是影响人体健康的主要致癌因素。

    • 微藻肥对土默川平原盐渍土理化性质及玉米产量的影响

      2025, 45(2):12-21. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.02.002

      摘要 (13) HTML (0) PDF 1.72 M (9) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究3种微藻肥及其不同施用量对盐渍化土壤的改良效果和对玉米生理指标及产量的影响,为盐渍化土壤的改良提供新的参考依据。[方法] 本研究在土默川平原盐碱地开展大田试验。试验设计了3种微藻肥(分别记作W1,W2,W3),每种微藻肥设置3个施肥水平(15,30,45 L/hm2,分别记作N1,N2,N3),以不施藻肥作为对照,共计10个处理。[结果] ①在土壤理化性质方面,与未施用微藻肥的对照处理相比,施用微藻肥处理显著降低了土壤的容重,降幅为4.11%~12.34%;提高了土壤孔隙度,增幅为10.82%~38.31%;土壤pH值和含盐量呈现下降趋势,分别降低了1.82%~9.90%和17.12%~47.66%。②在玉米生长方面,与未施用微藻肥的对照处理相比,微藻肥处理下的玉米株高、茎粗以及叶面积指数分别增加了1.12%~18.47%,1.15%~29.02%和22.50%~74.14%;百粒重和产量分别提高了16.02%~48.31%和15.73%~41.31%。玉米产量与土壤容重和pH值呈显著负相关关系,与叶面积指数等呈显著正相关关系。[结论] 施用Ⅱ号微藻肥30 L/hm2(W2 N2处理)对改良盐渍土和提高玉米产量的效果最好,在选择施用微藻肥对土默川平原盐渍化土壤改良时可优先考虑。

    • 干密度对低水力梯度下花岗岩崩积土饱和渗流特征的影响

      2025, 45(2):22-29. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.02.003

      摘要 (12) HTML (0) PDF 4.07 M (33) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究花岗岩崩积土低水力梯度下的渗流规律,为区域的工程建设和地质灾害防治提供科学依据。[方法] 通过开展不同干密度条件下花岗岩崩积土的常水头渗透试验,研究了花岗岩崩积土在低水力梯度下的渗流特征。[结果] 不同初始干密度条件下花岗岩崩积土渗流速度(v)与水力梯度(i)的关系曲线(v-i)在低水力梯度下均表现出不同程度的波动性,且渗透系数均随水力梯度增加而增大,当水力梯度增大到临界水力梯度icr时,渗透系数基本保持不变,近似线性渗流,此时的渗透系数随干密度增加呈对数下降。同时,当土体干密度小于1.5 g/cm3时临界水力梯度icr波动较大,当干密度大于1.5 g/cm3时临界水力梯度icr随干密度呈线性增长。[结论] 不同干密度条件下花岗岩残积土的饱和渗流在低水力梯度下均具有波动特征,且渗流波动性的内在原因与孔隙特征的变化有关。研究成果为花岗岩崩坡积土的渗流过程研究提供了新的视角,为花岗岩崩坡积土的固结分析和渗透稳定性计算提供了参考。

    • 降雨强度与初始水分对红壤大团聚体溅蚀特性的影响

      2025, 45(2):30-37. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.02.004

      摘要 (9) HTML (0) PDF 2.82 M (22) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究不同初始含水率和雨强对红壤大团聚体溅蚀特征和溅蚀过程的影响,为理解和防控红壤大团聚体溅蚀过程提供科学依据。[方法] 选取红壤大团聚体(2~5 mm)为研究对象,通过人工模拟降雨试验,探讨4个雨强(30,60,90,140 mm/h)和4个初始含水率(10%,20%,30%、饱和)下团聚体溅蚀量和溅蚀率的变化规律。[结果] ①相同初始含水率下,红壤大团聚体溅蚀量在4个雨强下的变化范围分别是0.05~0.27,0.03~0.19,0.16~1.41和0.03~1.48 g。②相同雨强下,饱和初始含水率下的团聚体溅蚀量均显著增大(p<0.05)。③在4个雨强下,饱和初始含水率下的团聚体溅蚀量相较于非饱和初始含水率下(10%,20%和30%)的溅蚀量总和分别增大1.50,1.11,3.80,3.21倍。④初始含水率、雨强及其交互作用对团聚体溅蚀量均产生直接正向影响,效应值分别为0.646,0.415,0.361。[结论] 在20%初始含水率下,雨强增大对红壤大团聚体溅蚀作用不明显。在其他初始含水率条件下,红壤大团聚体的溅蚀量对雨强变化敏感,在强降雨(90 mm/h)或极端暴雨(140 mm/h)条件下更易受到溅蚀作用的影响。相同雨强下,饱和初始含水率会加剧溅蚀作用的发生和强度。红壤大团聚体溅蚀量与初始含水率和雨强间呈良好的幂函数关系,初始含水率是影响溅蚀量的关键因素。

    • 黑土区不同种类凋落物输入对土壤氮素的影响

      2025, 45(2):38-44. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.02.005

      摘要 (11) HTML (0) PDF 1.63 M (12) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探讨典型黑土区退耕还林过程中不同凋落物输入对土壤氮组分的影响,为黑土土壤养分调控、退耕还林树种筛选及植被重建提供理论依据。[方法] 试验设银中杨凋落物(Populus alba)、落叶松凋落物(Larix gmelinii)及玉米秸秆3种处理,并设置空白对照。将各处理凋落物与风干土壤混合后在25℃培养箱中培养28 d,分别测定土壤氮组分含量及两种酶〔β葡糖苷酶(βG)和脲酶(URE)〕活性,并利用方差分析和Pearson相关性等方法分析,探讨不同种类凋落物输入对黑土区土壤氮素及酶活性的影响。[结果] 方差分析表明,在3,7,14,28 d时添加银中杨凋落物处理的TN值显著高于对照、添加落叶松凋落物及玉米秸秆(p<0.05);3种凋落物的输入对土壤速效氮(AN)含量没有显著影响;对于微生物量氮(MBN),添加银中杨凋落物的处理在7和14 d的提升效果显著高于对照、添加落叶松凋落物及玉米秸秆这3种处理(p<0.05),在28 d时添加银中杨和落叶松凋落物的处理的MBN值显著高于对照和玉米秸秆(p<0.05);添加不同种类凋落物均显著降低土壤无机氮含量。βG与NH+4-N,NO-3-N呈极显著、显著负相关,与URE,TN,AN均呈极显著正相关;URE与总有机碳(TOC),MBN,TN呈显著、极显著相关性,与NH+4-N呈显著负相关。[结论] 3种外源输入物分解对土壤全氮、速效氮、微生物生物量氮、无机氮和酶活性含量有密切联系,凋落物的输入有利于促进土壤养分循环和积累,其中阔叶树种银中杨的凋落物输入对土壤氮素及酶活性的提高效果最为显著。

    • 低效杉木林林窗土壤—凋落物的持水特性

      2025, 45(2):45-53,63. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.02.006

      摘要 (26) HTML (0) PDF 2.36 M (9) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究不同杉木林窗大小与年龄对土壤及凋落物的持水特性,为杉木低效林质量提升提供理论依据。[方法] 采用时空替代法选取4,15,30,50 a林窗,并以顶级群落作为对照,每个林窗年龄设置小林窗(≤50 m2)、中林窗(50~100 m2)、大林窗(≥100 m2)及非林窗对照4个处理,通过环刀法、铝盒烘干法、凋落物浸泡法分别测定土壤及凋落物持水特性。[结果] ①仅杉木林窗年龄对土壤及凋落物持水特性具有显著性影响,而林窗大小、林窗年龄与大小的交互作用影响不显著。②4 a中林窗土壤持水性最佳,15 a中林窗半分解凋落物的现存量、最大持水量、最大持水率、自然持水量和有效拦蓄量表现最优。③各林窗年龄凋落物持水率随浸泡时间变化,中林窗和大林窗表现较好,半分解层持水能力强于未分解层。④凋落物半分解自然持水量与土壤毛管孔隙度、田间持水量和毛管持水量呈显著正相关。[结论] 4 a和15 a中林窗土壤及凋落物持水性良好,人工开设中等大小林窗可作为杉木低效林质量提升的重要技术手段。

    • 不同刺槐混交人工林中枯落物混入对表层土壤水分的影响

      2025, 45(2):54-63. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.02.007

      摘要 (13) HTML (0) PDF 2.20 M (12) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究典型刺槐混交人工林中枯落物混入土壤的水文过程,为提高黄土高原丘陵区典型植被水源涵养能力提供重要依据。[方法] 以陕西省吴起县5种典型混交人工林(刺槐×油松、刺槐×紫穗槐、刺槐×沙棘、刺槐×山桃、刺槐×山杏)以及刺槐纯林中混入土壤的枯落物为研究对象,采用浸泡法测定不同类型与不同量枯落物混入后土壤含水量,并分析其蒸发过程。[结果] ①典型植被样地枯落物混入量为204~2 087 g/m2,总平均混入量为733.53 g/m2,平均深度为1.3~1.9 cm。②6种混交人工林类型中均为:人为混入枯落物土>原状混入枯落物土>裸土,其中刺槐纯林和刺槐×紫穗槐的毛管含水量增加幅度较大。③在6种人工林中混入700 g/m2枯落物混入后土壤水分蒸发特性显示整体趋势基本一致,随着时间的延长,土壤含水量均呈下降趋势,其中混入刺槐×紫穗槐与刺槐×山杏类型的枯落物使得土壤含水量增加较大,混入刺槐×沙棘类型的枯落物土壤含水量增加较小。④同一林地类型下混入不同量的枯落物后土壤含水量均高于未混入土壤,且刺槐纯林、刺槐×油松、刺槐×山杏在混入1 000 g/m2时土壤含水量达到最大,刺槐×沙棘在混入700 g/m2时达到最大。[结论] 枯落物混入土壤有助于提高土壤含水量,特别是毛管含水量,而人为枯落物混入的效果更为显著且混交林地对土壤表层水分含量也存在影响。在黄土高原地区进行植被恢复时,可以优先考虑种植刺槐×紫穗槐和刺槐×山杏,以提高区域内的水源涵养功能。

    • 灌溉方式对设施黄瓜氮素气态损失及氮循环功能基因的影响

      2025, 45(2):64-72. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.02.008

      摘要 (11) HTML (0) PDF 2.56 M (9) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究不同灌溉处理对设施黄瓜生态系统氮素气态损失及氮循环功能基因的影响,为不同灌溉方式下设施农田系统氮素气态损失研究的进一步开展提供数据支撑,为中国设施菜地生产系统的灌溉方案制定提供理论基础。[方法]选择设施黄瓜为研究对象开展了田间试验,试验设计为传统灌溉(100%IWD)、节水25%灌溉(75%IWD)和节水50%灌溉(50%IWD)。通过野外原位监测试验,利用静态箱—气相色谱法和通气吸收法分别对设施黄瓜土壤N2O排放和氨挥发进行了连续观测记录,采用高通量qPCR基因芯片技术,测定氮循环功能基因。[结果] ①各灌溉处理中,N2O累计排放量为100%IWD>75%IWD(p<0.05),100%IWD>50%IWD(p<0.05)。②NH3累积挥发量为75%IWD>50%IWD>100%IWD(p<0.05)。③土壤中氮循环功能基因丰度整体发生了显著改变(PERMANOVA F=241.82,p=0.001)。④黄瓜产量100%IWD>75%IWD>50%IWD(p<0.05)。[结论] 50%灌溉显著增加了硝化基因丰度,且75%灌溉和50%灌溉显著降低了反硝化基因丰度。100%灌溉处理的表层土壤N2O气体产生的主要因素是反硝化过程,减少25%灌溉水量导致土壤表层反硝化基因丰度降低,表层土壤反硝化过程减弱,进而使N2O排放量下降。而减少50%灌溉水量没有显著改变土壤表层反硝化基因丰度和N2O排放量。

    • 漓江东岸冠岩地下河流域果园石漠化分布特征及其演变规律

      2025, 45(2):73-80,101. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.02.009

      摘要 (8) HTML (7) PDF 92.05 K (40) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 分析漓江东岸冠岩地下河流域2010—2020年的土地利用以及果园石漠化演变过程,探究果园石漠化景观格局分布特征与内在演变规律,为该区乃至漓江流域生态保护修复与景观资源可持续利用提供地质依据与决策建议。[方法] 以冠岩地下河流域土地利用类型以及石漠化为研究对象,基于第二次、第三次全国土地调查数据以及遥感影像数据,运用GIS技术平台和面积转移矩阵模型分析研究区果园石漠化演变规律。[结果] ①冠岩地下河流域土地利用以耕地、果园、林地为主,其中耕地与草地面积呈现减少趋势,果园、林地、水域以及其他用地呈现增加趋势。②2010—2020年,冠岩地下河流域果园石漠化面积减少1.34 km2,减少比例为7.90%,果园石漠化状况整体表现出持续向好的良好态势,但中度石漠化与重度石漠化面积呈增加趋势,其中非石漠化转变为石漠化的面积1.51 km2。③结合冠岩地下河流域2010—2020年果园石漠化演变过程,10 a间果园石漠化改善面积为1.79 km2,恶化面积为1.78 km2。[结论] 流域内果园石漠化总体呈现出积极改善的趋势,但局部区域存在石漠化恶化扩张或新增石漠化现象,主要表现为果园本身以及部分林地发生石漠化蔓延。因而冠岩地下河流域后期生态环境恢复与保护的重点应是加强现有果园的科学种植与管理,逐步恢复灌木林等植被,大力发展林下复合经营种植模式,在现有石漠化治理措施基础之上防止果园石漠化进一步恶化。

    • 成土母质和土地利用方式对典型红壤抗蚀性的影响

      2025, 45(2):81-90,101. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.02.010

      摘要 (12) HTML (0) PDF 5.03 M (33) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究成土母质和土地利用方式对典型红壤抗蚀性的影响,为红壤区水土流失防治和红壤资源合理开发利用提供重要基础数据和参考依据。[方法] 以湖南省沩水流域的典型红壤为研究对象,选取了第四纪红黏土、砂岩、板页岩和花岗岩风化物等4种典型成土母质发育的旱地、稻田、园地和林地共16个类型组合的红壤,研究了不同成土母质和土地利用方式下的红壤抗蚀性差异特征。[结果] ①土地利用方式显著(p<0.05)影响红壤抗蚀性,稻田、园地和林地土壤的抗蚀性和水稳性指数均显著(p<0.05)高于旱地。②不同成土母质发育的红壤抗蚀性无显著(p>0.05)差异,且其与土地利用方式的交互作用对抗蚀性的影响不明显。③土地利用方式显著(p<0.05)改变了>0.25 mm水稳性团聚体(WSA0.25)和有机质含量,林地土壤WSA0.25含量显著(p<0.05)高于旱地,稻田土壤有机质含量显著(p<0.05)高于旱地、园地和林地。④成土母质对WSA0.25含量的影响不显著(p>0.05),但显著(p<0.05)改变了红壤有机质和黏粒含量,花岗岩风化物发育的红壤有机质和黏粒含量均显著(p<0.05)低于其他成土母质发育的红壤。⑤相关性分析显示红壤抗蚀性和水稳性指数均与WSA0.25和有机质含量呈显著(p<0.05)正相关关系,而与黏粒含量无显著(p>0.05)相关性。[结论] 土地利用方式和成土母质可通过改变WSA0.25和有机质含量影响红壤抗蚀性能,但土地利用方式对红壤抗蚀性的影响强于成土母质。在红壤水土流失防治过程中应以土地利用方式调整和布局优化为主,兼顾成土母质类型。

    • 格库铁路米兰戈壁区风沙危害成因及防护体系配置模式

      2025, 45(2):91-101. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.02.011

      摘要 (18) HTML (9) PDF 73.61 K (102) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究格库铁路米兰戈壁段风沙危害成因,提出针对性的风沙防护体系配置模式。[方法] 本研究通过野外观测,分析区域风况,监测沿线输沙量,评价试验段防沙体系防护效益。[结果] ①格库铁路米兰戈壁区属高风能环境,主要起沙风向为NE和ENE,区域年输沙量介于2.15~3.45 m3/a。②戈壁之上流动性沙丘以中砂和细砂为主,而戈壁地表以下40 cm范围内沙粒以细砂为主,施工破坏后极易起沙成为新的沙源。③单道HDPE板、芦苇束和镀锌铁丝网阻沙障阻沙率依次为96.42%,93.85%和76.60%,而其双道阻沙率分别为97.95%,98.71%和92.78%,整个防护体系阻沙率均达到95%以上。④折线形阻沙沙障虽然积沙量大,但折角部位极易被积沙掩埋。[结论] 直线形HDPE板阻沙栅栏与芦苇束大网格阻固结合的防沙体系,是适宜于格库铁路米兰戈壁区的防沙体系配置模式。

    • 2003—2022年宁夏不同生态分区土壤水分时空变化及其影响机制

      2025, 45(2):102-113. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.02.012

      摘要 (18) HTML (0) PDF 13.12 M (103) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究宁夏回族自治区不同生态分区土壤水分的时空变化及其影响机制,为该地区生态建设与水资源管理提供科学依据。[方法] 以宁夏回族自治区为研究区,基于2003—2022年遥感反演土壤水分、气象、植被覆盖NDVI、土地利用等数据,采用趋势分析、突变检验、Hurts指数以及参数最优地理探测器,探究土壤水分的时空变化及其影响机制。[结果] ①2003—2022年,宁夏回族自治区全区年均土壤水分呈显著上升趋势,增加区域占68.99%,减少区域占31.01%。从不同分区看,北部引黄灌区土壤水分缓慢下降(-0.022%/a),中部干旱带缓慢上升(+0.030%/a),南部山区显著上升(+0.107%/a),且2012年发生突变。空间分布上,土壤水分呈现“北部、南部高、中部低”的分布特征,多年平均土壤水分依次为北部引黄灌区(11.40%)>南部山区(10.70%)>中部干旱带(8.40%)。②基于Hurts指数预测结果,未来北部引黄灌区、中部干旱带、南部山区分别约有49.09%,60.43%,62.91%的区域土壤水分将减少,需关注北部引黄灌区和中部干旱带的盐渍化及干旱风险。③最优参数地理探测器分析表明,NDVI和地形是影响土壤水分分布的主要因素,其中降水的影响随时间逐渐增强。[结论] 2003—2022年宁夏回族自治区土壤水分变化趋势呈现出一定的区域差异性和复杂性,未来土壤水分变化也将呈现显著的区域差异性。NDVI、地形、降水等因素共同影响着其时空分布。未来应综合考虑这些因素,制定科学的土壤资源管理策略,助力生态建设与水资源优化。

    • 北京市北部山区生态清洁小流域综合效益及其影响因素

      2025, 45(2):114-123,135. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.02.013

      摘要 (10) HTML (6) PDF 95.28 K (22) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 定量分析小流域的功能结构,探究小流域发展的影响因素,全面了解北京市北部山区生态清洁小流域建设的成效,为山区小流域的综合治理和发展提供理论依据。[方法] 选取延庆区的碓臼石小流域、怀柔区的鱼水洞小流域、密云区的古北口小流域以及昌平区的葫芦河小流域作为具有代表性的示范区域,结合研究区域的主要特征和治理目标,构建北京市北部山区小流域的综合效益评价指标体系,通过层次分析法和加权综合指数法对小流域进行综合效益评价,并运用系统障碍度模型揭示生态清洁小流域建设的主要影响因素。[结果] ①各小流域综合治理取得一定成效。葫芦河小流域由初级标准提升至中级标准,碓臼石小流域、鱼水洞小流域和古北口小流域综合建设均已达到初级标准。②文中引入障碍度模型,对不同影响因子的贡献度进行量化,提高了评价的精准性。③在北京市北部山区小流域在未来的发展过程中,生态效益应关注土壤侵蚀模数,经济效益应关注经济投产比和土地生产率,社会效益应关注恩格尔系数和乡村从业人员比例,水质提升效益应关注COD含量。[结论] ①本研究提出的小流域综合效益评价体系在北京市北部山区是实用可行的。②通过开展生态清洁小流域治理工作,北京市北部山区水环境和水土流失情况得到了有效控制,小流域内产业结构逐步完善,生态和人居环境得到提高,促进了小流域水土资源、生态环境和经济社会的协调发展。

    • 流域环境退化对山区铁路泥石流的影响机理研究

      2025, 45(2):124-135. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.02.014

      摘要 (15) HTML (11) PDF 77.50 K (18) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 深入评估广西百色市某泥石流成灾因子与致灾机理,为山区铁路泥石流灾害防治及风险预测提供科学依据。[方法] 基于现场调查、历史遥感影像分析等方法,分析山区铁路泥石流的发育特征与致灾因子,采用理论计算法反演2024年4月19日(“4·19”)泥石流,获取不同工况下暴雨洪峰流量、泥石流峰值流量、冲出固体物质量等动力学参数。[结果] ①该铁路泥石流为典型沟谷型泥石流,流域面积0.48 km2,主沟长度1.03 km,平均纵坡降319.42‰,相对高差329 m,沟内物源发育,物源类型主要包括沟道物源、坡面物源和溜坍物源。②此次降雨形成的暴雨洪峰流量为6.23 m3/s,在叠加各种环境退化因素后,形成的泥石流峰值流量可达23.16 m3/s,是暴雨洪峰流量的3.72倍,一次冲出固体物质1.93×104 m3,超出既有措施的拦截及排导能力。③近年来的林木砍伐、开挖便道、山林火灾和干旱气候等因素导致流域环境退化是导致该泥石流发生的主要原因。[结论] 流域环境退化是导致该泥石流形成的核心原因,计算反演的不同工况下泥石流流量等动力学参数与实际情况吻合,可为防治工程设计提供理论依据。

    • >水保监测与应用技术
    • 面向山区公路弃渣场滑坡风险管控的“天—空—地”一体化智慧监测研究

      2025, 45(2):136-150,180. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.02.015

      摘要 (10) HTML (6) PDF 140.61 K (99) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 从“天—空—地”3个层面上对山区公路弃渣场易滑坡风险区域进行实时监测与科学预警,以期为精准地监测弃渣场的安全状况提供关键数据和技术支撑,进而为弃渣场滑坡风险评估和管控策略的制定提供理论参考。[方法] 选取宣曲(宣威—曲靖)高速公路(38#,41#和45#)弃渣场作为研究对象,构建基于现代监测技术与网络通信技术的实时动态弃渣场滑坡安全预警监测平台。利用卫星遥感技术、无人机摄影测量技术和地面传感器协同监测方法,对2015—2024年进行多源、多时相弃渣场边坡地物变化特征分析与地表形变演化监测,并结合累计变形和形变速率判据开展滑坡风险的预警判定。[结果] ①对比不同时期的卫星影像得出扰动范围内的弃渣场植被已逐渐恢复生长,38#,41#和45#弃渣场整体植被覆盖面积相比2018年平均增长了50%。②经计算得出38#和41#弃渣场的实际扰动面积仅超出设计扰动面积的0.04和0.50 hm2,而45#弃渣场扰动范围保持不变。同时确定弃渣量、扰动面积、最大堆高、坡度和坡比均符合滑坡体稳定要求,表明各弃渣场边坡整体保持稳定状态,发生滑坡风险的可能性较低。③GNSS监测结果显示各监测点总平均变形速率Vt<7 mm/d,其中41#JCD3-高程方向累计变形达到最大值1 815.4 mm,处于累计变形判据注意级预警的临界区间内,滑坡体形变呈下降趋势,发生滑坡风险的可能性降低。[结论] 利用预警判定方法监测出各弃渣场综合为Ⅰ级滑坡预警级别,当位移累计量达到预设阈值时即触发预警系统,验证了“天空地”一体化智慧监测结果的有效性。

    • 量子点光谱悬移质泥沙监测设备在水土保持监测站的应用研究

      2025, 45(2):151-158. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.02.016

      摘要 (16) HTML (6) PDF 79.99 K (25) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 通过实验室模拟和野外的比测试验,优化量子点光谱悬移质泥沙监测设备在水土保持监测中的计算模型,分析误差来源,为设备进一步改进和推广应用奠定基础。[方法] 在实验室搭建了量子点含沙量在线监测试验系统,对不同含沙量样本进行重复性试验,并将实验室收集数据分成训练集和测试集,通过精度分析比选了计算模型;在野外试验中选择天水水土保持监测站罗玉沟断面安装了设备,以人工置换法测定的含沙量作为真值,对2023年8—9月发生的8次产流产沙过程进行了同步比测分析。[结果] 试验系统中设计含沙量与人工实测含沙量之间的相对误差为-12%~-28%,人工实测重复性试验的相对标准差为0.1%~5.0%之间;拟合指数回归模型(模型1)和二次多项式回归模型(模型2)在训练集的决定系数分别为0.966,0.996,模型2在测试集4项精度评价指标中3项占优,其中决定系数为0.991;野外比测数据的决定系数为0.939,平均绝对误差为9.1 g/L。[结论] 量子点光谱悬移质泥沙监测设备具有较好的稳定性和可靠性。未来可通过布设方式的优化、硬件量程的拓展和计算模型的优化进一步提升应用效果。

    • 边坡植被恢复中微生物固化生态基材的配方优化

      2025, 45(2):159-170. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.02.017

      摘要 (9) HTML (6) PDF 112.73 K (111) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究胶结液浓度、植物纤维、复合微生物肥料及保水剂对微生物固化生态基材强度的提升效果,研究不同配比基材的植物适生性能,筛选出最佳的边坡绿化基材配方,为新型生态基材制备与边坡植被修复提供理论支持和实践指导。[方法] 以胶结液浓度、植物纤维、复合微生物肥料、保水剂为影响因素开展正交试验制备微生物固化生态基材,对比不同配比基材的抗剪强度,并通过高清显微镜分析微生物固化生态基材强度提升的微观机理;采用盆栽试验研究高羊茅和紫花苜蓿在不同配比基材的出苗特征和植被生长情况;基于抗剪强度特征和植物生长情况,通过熵值法筛选最优的基材配方。[结果] ①微生物固化对基材的抗剪强度提升具有显著作用,黏聚力提升179.78%~355.65%,内摩擦角增加35.69%~58.97%。②胶结液浓度是影响植物出芽时间和出苗率最为显著的因素,随着胶结液浓度的升高,出芽时间出现延迟,出苗率明显降低。③基材组植物的生长指标均明显优于对照组,高羊茅在胶结液浓度0.2 mol/L,植物纤维、复合微生物肥料、保水剂质量比为1∶2∶0.09的配比基材中生长发育最好;紫花苜蓿在胶结液浓度0.2 mol/L,植物纤维、复合微生物肥料、保水剂质量比为3∶1∶0.06的配比基材中生长发育最好。[结论] 微生物固化生态基材的抗剪强度较基质土有显著提升,其中0.2 mol/L为最佳胶结液浓度。在该浓度下,适用于高羊茅和紫花苜蓿的最优配比(植物纤维:复合微生物肥料:保水剂)分别为1∶2∶0.09和3∶1∶0.06。

    • 南方典型红壤区竹节沟生态系统服务功能评价及经济价值

      2025, 45(2):171-180. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.02.018

      摘要 (15) HTML (0) PDF 6.36 M (70) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究南方红壤丘陵区竹节沟的生态服务功能及价值,为同类水土保持措施的价值核算提供借鉴,并为竹节沟的推广应用提供支撑。[方法] 以江西省赣州市兴国县为研究区,通过地形勘测、野外调查采样及土壤理化性质检测,运用替代成本法、市场价值法等方法,综合分析竹节沟的土壤保持、水源涵养、固碳增汇、减轻面源污染等生态服务功能及其价值。[结果] 不同坡位竹节沟的土壤保持功能及价值上坡位最高,为74.86元/(m2·a);水源涵养功能及价值中坡位最高,为5.16元/(m2·a);固碳增汇功能及价值下坡位最高,为0.25元/(m2·a);减轻面源污染功能及价值上坡位最高,为0.34元/(m2·a)。不同坡位竹节沟生态服务功能总价值有所不同,其中上坡位78.63元/(m2·a),中坡位57.11元/(m2·a),下坡位60.51元/(m2·a)。[结论] 竹节沟措施在南方典型红壤区具有重要的生态服务功能价值,不同坡位展现出显著的生态服务功能价值差异。

    • 东北黑土区可耕作地埂技术的应用效果

      2025, 45(2):181-189. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.02.019

      摘要 (15) HTML (0) PDF 6.86 M (71) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究可耕作地埂(TEB)技术对东北黑土区坡耕地土壤结构、作物产量及水土保持效果的影响,为该地区水土保持措施的优化提供科学依据。[方法] 试验田块(EF)位于平均坡度为5°的坡耕地,其中研究区域修筑了可耕作地埂(TEB),并选取采用传统耕作、坡度和面积相似但未修筑地埂的邻近田块作为对照田块(CTF)。在EF区域内,分别采集了修筑地埂的TEB区域和未修筑地埂的传统耕作区域(CTF-E)的土壤样品,比较雨季前后土壤容重、团聚体特性及水分变化,同时监测径流深度、侵蚀量及作物产量。[结果] 雨季后,各区域土壤容重增加,而>0.25 mm水稳性团聚体(WSA>0.25)和平均重量直径(MWD)降低。EF区域土壤容重显著低于CTF区域(p<0.05),且TEB区域最低(1.18 g/cm3)。EF区域>2 mm团聚体含量显著高于CTF区域(p<0.05),TEB区域>2 mm团聚体含量降幅最小,TEB的WSA>0.25和MWD分别比CTF高10.58%和0.36 mm(p<0.05)。作物生育期内,EF区域土壤水分显著高于CTF区域,径流深度和侵蚀量分别降低35.10%和51.60%,TEB区域出苗率和玉米产量最高。[结论] 可耕作地埂技术能有效改善土壤结构和储水能力,提升水土保持效果及作物产量,适宜在东北黑土区坡耕地推广。

    • 基于样本优化与深度特征提取的滑坡易发性评价

      2025, 45(2):190-200,210. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.02.020

      摘要 (14) HTML (0) PDF 21.16 M (95) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究滑坡易发性评价中准确的非滑坡样本采样方法和特征提取优异的评价模型,为区域滑坡防控工作提供理论支持和科学指导。[方法] 在缓冲区采样策略的基础上提出了一种基于卷积自编码器(convolutional auto-encoder,CAE)的非滑坡样本优化方法。该方法通过学习滑坡样本的特征,利用重构误差筛选和优化非滑坡样本。在评价模型方面,引入卷积注意力模块(convolutional block attention module, CBAM)到残差网络(ResNet)中,构建ResNet-CBAM滑坡易发性评价模型,以捕捉更深层次、更复杂且更具代表性的特征。试验以三峡库区重庆市万州区为研究区域,选取高程等12个影响因子,采用SVM,DNN,CNN和ResNet-CBAM 4种模型,对缓冲区采样和基于CAE优化采样的评价精度和结果进行对比分析。[结果] 在相同评价模型下,基于CAE优化的非滑坡样本采样策略具有更高的可靠性与准确性;在相同采样策略下,ResNet-CBAM模型在准确率、精确率、召回率、F1分数和AUC等指标上均优于其他模型;各模型的评价结果具有相似性,高易发区和极高易发区主要分布在长江沿岸等植被覆盖度低、人类活动频繁的区域,使用了基于CAE优化采样的ResNet-CBAM模型表现出更优的预测效果,更适宜于该区域的滑坡易发性评价研究。[结论] 万州区滑坡易发性指数较高,区域内存在大量潜在滑坡风险区。基于CAE优化的非滑坡样本采样策略和ResNet-CBAM评价模型能有效提高滑坡易发性评价的精度。

    • 基于CLCD数据的云南高原岩溶石漠化区植被扩展研究

      2025, 45(2):201-210. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.02.021

      摘要 (10) HTML (0) PDF 10.33 M (11) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究长时相、高分辨率的土地覆盖产品在中国南方岩溶区的适用性,为揭示云南高原岩溶石漠化区植被演变的特征提供新的数据支持。[方法] 以云南高原中部石林县为例,采用精度检验、Sen’s斜率、转移矩阵等方法,对研究区1985—2022年30 m分辨率的CLCD_v1.0.2土地覆被数据集进行精度评价,并基于该数据研究云南高原岩溶石漠化区植被扩展的时空特征。[结果] ①研究区验证样本的总体精度(overall accuracy,OA)达87.85%,KAPPA系数为0.83,植被中林地的使用者精度(user accuracy,UA)最高,达95.24%,而草地最低,为73.76%。②耕地、林地、草地是石林县4种主要的植被类型,多年平均值为810.20,632.85,245.74 km2,灌丛与非植被面积相对较少,分别为14.90 ,15.31 km2。③1985—2022年石林县耕地、林地和非植被面积呈增加趋势,分别增加34.17,112.24,10.79 km2,灌丛、草地面积则呈减少趋势,分别减少15.62,141.58 km2,林地、非植被增加趋势显著,草地减少趋势显著。④1985—2022年期间耕地转出主要是林地和草地,林地主要转为耕地,草地主要转出为耕地和林地,灌丛主要转为林地。⑤其他植被类型转为林地集中于石林世界自然遗产地核心区、缓冲区,圭山国家森林公园片区,以及石林断陷盆地边缘地带。[结论] CLCD数据满足岩溶石漠化区植被演变分析的精度要求,石林岩溶石漠化区植被空间转移格局弥补了因保护区建设导致的耕地面积减少,同时体现了退耕还林、封山育林政策实施的空间范围及效果。

    • 毛乌素沙地大型光伏电站对近地表微气象的影响——以陕西省靖边县伊当湾光伏电站为例

      2025, 45(2):211-222,294. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.02.022

      摘要 (7) HTML (6) PDF 80.75 K (99) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 揭示光伏电站内外近地表微气象特征的差异,评估毛乌素沙地大型光伏电站布设对近地表微气象的影响,为光伏电站风沙防治和生态修复提供科学依据。[方法] 利用自动气象站的观测数据,通过对比对照点和站内各观测点得到微气象要素(风速、风向、气温、相对湿度、辐射)评估毛乌素沙地大型光伏电站的布设对近地表微气象的影响。[结果] ①相比对照区域,两种光伏阵列在2 m高度处的风向均发生显著变化,呈现出更为单一的特征。②光伏阵列区域的气温有所降低,固定可调光伏板间和板下的最大降温分别为0.92 ℃和0.97 ℃,而平单轴光伏板间和板下的最大降温分别为2.24 ℃和2.46 ℃。③光伏阵列区域的空气相对湿度有所增加,固定可调光伏区域的最大增幅出现在12月,板间和板下分别增加了3.77%和2.31%;平单轴光伏区域在3月份增幅最大,板间和板下分别增加了15.86%和15.44%。④光伏阵列对辐射的影响主要体现在光伏板下区域,其中固定可调光伏板下和平单轴光伏板下的太阳辐射量最大分别减少了91.30%和88.27%,光合有效辐射量最大分别减少了91.06%和82.29%。[结论] 大型光伏电站具有改变风向,降低气温,增加相对湿度以及减少地表太阳辐射量和光合有效辐射量的作用。其中,平单轴光伏阵列在“降温增湿”方面的效果优于固定可调光伏阵列。

    • 黄土高原丘陵沟壑区降雨侵蚀力的时空分布与变化趋势

      2025, 45(2):223-231,347. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.02.023

      摘要 (6) HTML (0) PDF 8.23 M (85) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究黄土丘陵沟壑区长时间序列降雨侵蚀力(1970—2020年)时空分布特征及变化趋势,揭示该区域土壤侵蚀的主要驱动力及其动态变化规律,为制定区域水土流失防治策略、修复脆弱的黄土高原生态系统提供有益参考。[方法] 基于1970—2020年该区域67个气象站的降雨数据,采用基于日降雨量的简易算法模型,Machisplin插值法,Mann-Kendall法和小波分析法研究了黄河中游黄土丘陵沟壑区降雨侵蚀力的时间序列的突变点、趋势变化、周期性及空间分布特征。[结果] 该区域多年平均降雨侵蚀力范围为739.97~1 749.03 (MJ·mm)/(hm2·h),空间上由东南向西北递减。年际变化上,降雨侵蚀力整体呈小幅度增长趋势,最高年值为2013年的1 915.09 (MJ·mm)/(hm2·h),最低年值为1974年的741.18 (MJ·mm)/(hm2·h)。年内分布中暖季降雨侵蚀力强度明显强于冷季,暖季的多年平均降雨侵蚀力达到599.01~1 742.95 (MJ·mm)/(hm2·h),而冷季仅有27.61~171.11 (MJ·mm)/(hm2·h)。[结论] 该区降雨侵蚀力呈现由东南向西北递减,年平均降雨侵蚀力呈现上升趋势,且年际间的波动较大,上升的黄土丘陵沟壑区的降雨侵蚀力在改善当地气候条件的同时,对当地的水土保持措施的功能稳定发挥和水土流失治理工作提出挑战。

    • 甘肃省白龙江径流演变特征及归因分析

      2025, 45(2):232-240. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.02.024

      摘要 (7) HTML (0) PDF 7.82 M (60) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 综合分析甘肃白龙江径流量突变性及持续性,定量解析气候与人类活动对年径流量变化的贡献率,旨在为白龙江流域水资源规划与管理提供理论依据。[方法] 基于白龙江流域1961—2021年白云站、舟曲站、武都站和碧口站4个水文站逐年、月降雨量和径流量数据,采用Mann-Kendall趋势、滑动T检验、R/S分析和双累积曲线等方法对白龙江径流量演变特征进行研究及归因分析。[结果] ①白龙江各站年径流量呈现不同程度减小趋势,且减少率从上游到下游呈增大趋势(碧口站〔-3.07×108 m3/(10 a)〕>武都站〔-1.49×108 m3/(10 a)〕>舟曲站〔-4.20×107 m3/(10 a)〕>白云站〔-3.40×107 m3/(10 a)〕的线性倾向率)。②白龙江上游最大月径流量发生在9月,中下游发生在7月,武都站年内径流极值比最大。③流域径流量突变点主要发生在1969年和1994年,所有站两次突变径流变化率均为负值,即突变前径流量高于多年平均值,突变后相反。④Hurst指数(H)表明白龙江中下游未来一段时间流域径流量将持续下降(H=0.53~0.77)。⑤气候变化对流域径流量减小的贡献率为94.85%,人类活动影响的贡献率为5.15%。[结论] 白龙江流域发生突变以后径流产生更为显著的下降趋势,且未来持续此趋势。

    • 基于多源降水融合数据的江苏省降雨侵蚀力时空特征

      2025, 45(2):241-250. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.02.025

      摘要 (7) HTML (0) PDF 15.82 M (98) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究江苏省不同的时间和空间尺度的降雨侵蚀力及其侵蚀密度特征,为区域降雨侵蚀力预测和土壤侵蚀控制的重要参考。[方法] 基于江苏省96个气象观测站点的降雨数据和GPM IMERG,ERA5降水产品,研发了一种基于站点—卫星降水融合的降雨侵蚀力计算方法,重建了江苏省2001—2023年降雨侵蚀力,并进一步研究其侵蚀密度及易发区划分。[结果] ①该方法具有一定的可靠性,融合降雨侵蚀力相较于卫星降雨侵蚀力和站点降雨侵蚀力,具有较高的相关系数、较小的偏差和均方根误差,能有效捕捉降雨侵蚀力的高值,减少不确定性和误差。②2001—2023年江苏省多年平均降雨侵蚀力为4 709.39 MJ·mm/(hm2·h·a),空间分布为北低南高,季节差异明显,夏季多冬季少。③2001—2023年江苏省年降雨侵蚀力呈增加趋势,气候倾向率季节存在差异,春季、夏季和秋季研究区南部呈显著的增加趋势,北部呈不显著的下降趋势,冬季反之。④江苏省年侵蚀密度为4.96 MJ/(hm2·h),空间分布呈北高南低,降雨侵蚀最易发区为徐州市东部、连云港市北部和镇江市西部、南京市北部零星地区,不易受侵蚀的区域为扬州市和泰州市地区。[结论] 基于站点—卫星降水融合方法估算区域降雨侵蚀力较为可靠,减少不确定性和误差,提高了卫星遥感反演降水在土壤水蚀领域的应用精度。

    • >碳效应研究
    • 新质生产力与农业碳排放强度的非线性关系——基于中国省级数据分析

      2025, 45(2):251-261. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.02.026

      摘要 (6) HTML (7) PDF 132.87 K (14) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探讨新质生产力与农业碳排放强度的关系,揭示其中的运行机制及区域差异,为新质生产力与绿色发展同步发展提供科学依据与数据支撑。[方法] 基于2012—2022年中国省级面板数据,采用双向固定的回归模型探讨新质生产力与农业碳排放之间的关系。进而采用门槛模型,分析城乡收入差距在影响新质生产力对农业碳排放的作用中的门槛作用。[结果] ①新质生产力与农业碳排放强度之间存在倒“N”型关系,即新质生产力对农业碳排放的作用是先下降、再上升、后下降的过程。②新质生产力对农业碳排放强度的影响存在门槛效应:城乡收入差距越小的地区,新质生产力的减排效果越强。③新质生产力对农业碳排放强度效应存在明显的区域差异,在东部地区倒“N”型关系明显,在中部地区效果并不显著,在西部地区则存在“N”型关系。[结论] 建议精准把握新质生产力阶段性特征,引导新质生产力与低碳农业发展相适应,增强新质生产力的减排效应;注重缩小城乡收入差距,以提高农民收入为手段,激励农民技术、设备升级,提升新质生产力的减排效应;明确区域间差异,引导新质生产力与各地区实际相匹配,因地制宜实现农业碳减排。

    • 汾河流域耕地利用碳排放效率与粮食安全耦合协调时空演变及其驱动因素

      2025, 45(2):262-271. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.02.027

      摘要 (7) HTML (0) PDF 10.80 M (90) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探讨汾河流域耕地利用碳排放效率与粮食安全耦合协调的时空演变特征及驱动因素,为提升汾河流域耕地利用碳排放效率与粮食安全耦合协调水平提供决策参考。[方法] 利用非期望产出超效率SBM模型和熵权法分别对2005—2021年汾河流域耕地利用碳排放效率与粮食安全进行测度及时空特征分析,在此基础上运用耦合协调度模型和参数最优地理探测器探讨了二者的耦合协调性及其驱动因素。[结果] ①耕地利用碳排放效率各县差异明显,大部分县区仍处于中低等效率。②汾河流域粮食安全水平整体呈“上升—下降—上升”的趋势;高值区主要集中在东北部以及南部地区,低值区主要位于汾河流域上游、太原市区以及灵霍山峡地区。③汾河流域耕地利用碳排放效率与粮食安全的耦合协调水平总体偏低,空间上呈现“上游低、中下游高”的分布特征。处于失调衰退阶段的县区主要以碳排放效率滞后型为主,处于过渡发展阶段的县区主要以粮食安全滞后型为主。④人均耕地面积、城市化率和人口规模是影响碳排放效率与粮食安全耦合协调水平的主要驱动因子。[结论] 汾河流域各县区应瞄准差异方向,提升短板,在优化耕地利用的同时加强农业科技支持与政策引导,最终实现二者同步协调发展。

    • 土壤颗粒有机碳和矿质结合有机碳对气候变化响应的Meta分析

      2025, 45(2):272-282. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.02.028

      摘要 (14) HTML (9) PDF 127.04 K (13) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究气候变化与土壤固碳能力的关系,揭示气温、二氧化碳(CO2)浓度和降水增减对土壤有机碳及其组分碳库的影响,为全球气候变化背景下土壤碳汇能力的提高提供理论依据。[方法] 采用Meta分析方法,共筛选44篇相关文献,收集281个样本数据,利用颗粒有机碳(particulate organic carbon,POC)和矿质结合态有机碳(mineral associated organic carbon, MAOC)表征土壤活性与惰性有机碳组分,分析气候变化对土壤碳储量及其稳定性的影响。[结果] ①大气CO2浓度与土壤POC和MAOC含量呈显著负相关(p<0.05);气温升高使土壤POC含量降低,而土壤MAOC含量略有升高,POC对气温变化更为敏感;土壤POC与降水量增加呈正相关,与降水量减少呈负相关,而土壤MAOC含量则与之相反。②气温,CO2浓度增加和降水量减少会伴随土壤总有机碳含量降低,而降水量增加则会导致总土壤有机碳含量增加。③土层深度和地类对土壤有机碳及组分对气候变化因子的响应有重要影响。[结论] 不同气候因子对土壤有机碳及其组分含量的影响存在明显差异,其变化会降低土壤有机碳库储量或其稳定性,削弱土壤固碳能力。

    • 黄河上游碳储存动态归因及阈值分析

      2025, 45(2):283-294. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.02.029

      摘要 (6) HTML (10) PDF 98.69 K (94) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探讨碳储动态变化及其驱动机制,为区域可持续发展和水土资源保护提供科学依据和方法借鉴。[方法] 以青藏高原的洮河流域和黄土高原的祖厉河流域为研究区,探究了气候、植被和水沙对净初级生产力(NPP)的直接和间接效应,采用弹性系数、密度分析等方法量化了不同因素对NPP的影响阈值。[结果] ①洮河和祖厉河流域NPP均值(以C计)分别为276.47,136.86 g/m2,空间分布差异显著。②洮河NPP受水分参量影响较大,其次为归一化植被指数(NDVI),气温(T)和土壤侵蚀(A)均呈现负效应且相对较小;祖厉河流域NPP受NDVI和水源涵养量(WR)影响最大,TA对NPP同样为负效应,但绝对值大于洮河流域。空间上,两个流域T和NDVI交互后对NPP分布的解释力最强。③不同方法的阈值量化结果有所差异,总体上洮河流域TA对NPP的影响阈值更先达到,祖厉河P,NDVI和WR对NPP的影响阈值率先到达。[结论] 不同生态—地理分异下的碳储动态变化驱动及阈值差异显著,在达到“可持续”的阈值之前,并不需要过多的人为干预,主要通过气候方面的监测即可;但在达到“限制性”阈值时,有目的的合理分配水资源、控制土壤侵蚀减缓河道输沙需要给予更多关注。

    • >综合研究
    • 中国粮食新质生产力水平测度、区域差异及其耦合协调关系

      2025, 45(2):295-304. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.20250324.001

      摘要 (7) HTML (6) PDF 97.14 K (79) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究粮食新质生产力及其耦合协调性在粮食功能区的分布及差异,为推进中国粮食新质生产力发展、保障粮食安全提供决策参考。[方法] 基于2012—2022年中国30个省份(未包括西藏自治区,香港、澳门特别行政区和台湾省)面板数据,从科技生产力、绿色生产力和数字生产力三维度构建粮食新质生产力指标体系,运用熵权-TOPSIS法、耦合协调度模型及空间关联模型测算并分析粮食新质生产力水平、三维系统耦合协调度及空间关联特征。[结果] ①中国粮食新质生产力水平稳定增长,各粮食功能区均有所提升,但存在“粮食主销区>粮食主产区>产销平衡区”的发展格局;分三维系统看,科技生产力和数字生产力在全国及各粮食功能区均显著提升,而绿色生产力相对平稳,有待发展。②中国粮食新质生产力三维系统耦合协调度逐步提升,已由低度耦合协调转变为中度耦合协调,但粮食产销平衡区的耦合协调度仍相对较低。③粮食新质生产力耦合协调空间结构呈现出向粮食主产区和粮食主销区高度聚集态势,冷点显著区集中于产销平衡区。[结论] 需要加大对粮食产销平衡区的研发投入,重点推进绿色生产力的发展,并鼓励产销平衡区与粮食主销区、主销区之间的空间联动,以推进粮食新质生产力发展。

    • 扶持政策对黄河流域资源型城市土地利用效率的影响

      2025, 45(2):305-314,359. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.02.031

      摘要 (9) HTML (7) PDF 127.31 K (29) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探讨扶持政策对黄河流域资源型城市土地利用效率提升的影响,以期为黄河流域资源型城市土地高效利用和配套政策落地落实提供理论参考。[方法] 以黄河流域内资源型城市为研究对象,利用考虑非期望产出的超效率SBM模型测算2008—2021年城市土地利用效率,借助双重差分模型、中介效应模型检验扶持政策对城市土地利用效率的影响及其异质性和作用渠道。[结果] ①研究期内黄河流域城市土地利用效率总体在波动中上升,政策实施后资源型城市与非资源型城市间土地利用效率差值扩大。②扶持政策对黄河流域资源型城市土地利用效率有提升促进作用,但效果显现有滞后性。③扶持政策对不同空间位置、不同类型的资源型城市的影响有明显异质性。对流域内上游城市有促进作用,对中下游城市影响不明显,对成熟型城市和衰退型城市影响较成长型城市与再生型城市更加显著。④扶持政策能够通过产业结构调整和环境治理促进土地利用效率优化提升。[结论] 需要坚持运用政策手段引导城市发展,因地制宜、分类施策,重点关注产业结构调整和环境治理,以促进土地利用效率提质增效,将土地功能嵌入黄河流域城市高质量发展中发挥优势。

    • 黄土高原气候舒适度变化及其与植被覆盖的关系

      2025, 45(2):315-324. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.02.0032

      摘要 (5) HTML (5) PDF 89.03 K (100) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究黄土高原气候舒适度分布规律及其时空变化特征,并分析其与植被覆盖的关系,为生态修复环境效应和生态产品价值实现机制研究提供参考。[方法] 基于1981—2020年黄土高原气象站点日监测数据,采用温湿指数对黄土高原地区气候舒适度的时空变化状况进行评价,在此基础上利用PKU GIMMS NDVI数据定量评估了站点周边NDVI与气候舒适程度的关系。[结果] ①在空间上,黄土高原中部气候舒适期(非常舒适、舒适型)长(135 d/a以上);西北部夏季舒适期长,东南部春秋两季舒适期长;西北部年均极不舒适日数多于东南部,较不舒适与不舒适日数低于东南部地区。②在时间上,黄土高原气候舒适期占全年日数的35.46%,主要集中在5—9月;气候不适期(较不舒适、不舒适、极不舒适型)占全年日数的64.54%,主要集中分布在10月至次年4月。黄土高原最主要的气候舒适类型是极不舒适,占全年总天数的27.59%,主要集中在11月至次年2月。③研究时段内,黄土高原85%的站点气候舒适程度呈极显著或显著增加趋势(p<0.05),其中研究区66.67%的站点气候舒适程度呈极显著增加趋势(p<0.01)。黄土高原约21.67%的站点舒适日数显著增加,其中山西省五台山站增加最多(18.89 d/10 a);约86.67%的站点极不舒适日数呈显著减少趋势;约56.67%的站点较不舒适日数倾向率呈显著增加趋势(p<0.05)。1982—2020年黄土高原年NDVI总体呈现出积极的增长趋势,53.33%的站点NDVI与气候舒适程度呈现显著或极显著正相关。[结论] 黄土高原1981—2020年气候舒适度不同季节空间分异明显,研究区总体气候舒适程度有所改善;NDVI值的增加与气候舒适程度提高存在同步变化。通过生态修复有望提高黄土高原区域气候舒适度。

    • 广西壮族自治区耕地绿色利用效率时空格局与影响因素

      2025, 45(2):325-336,396. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.02.033

      摘要 (8) HTML (0) PDF 13.11 M (106) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 研究广西壮族自治区(简称“桂”)耕地绿色利用效率时空变化特征及影响因素,为推动耕地管理和高效利用,促进农业绿色发展提供决策依据。[方法] 基于2010—2021年14个地市面板数据构建指标体系,利用超效率SBM模型测算耕地绿色利用效率,借助ArcGIS分析工具可视化时空分布格局与演变趋势分析,并采用GTWR模型揭示影响因子时空异质性。[结果] ①时间上,广西壮族自治区耕地绿色利用效率历经平稳增长、缓慢增长和快速增长3个阶段,总体呈稳步上升态势,各地市效率值曲线演变特征差异显著。②空间上,呈现桂东、桂南高,桂西、桂北居中,桂中较差的分布特征,“东西”和“南北”差异呈缩小态势。③各影响因子作用机理存在显著时空异质性。正向因子起到合理分配资源、调整产业结构等作用,负向因子导致地力下降、劳动力短缺、污染加剧等问题。[结论] 广西壮族自治区耕地绿色利用效率存在显著的时空差异,复种指数、农用机械投入强度及城乡收入差距影响强度大。建议未来深入挖掘各地农业特色与潜力,差异化制定耕地绿色利用效率提升策略,推动农业区域差异化发展,全面提升广西壮族自治区耕地绿色利用效率。

    • 中国南北方过渡带水源涵养服务时空演变特征及其影响因素——以豫南地区为例

      2025, 45(2):337-347. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.02.034

      摘要 (1) HTML (0) PDF 19.13 M (112) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探讨豫南地区水源涵养服务的时空演变特征及其影响因素,为中国南北方过渡带水资源管理提供决策参考。[方法] 基于InVEST模型对2000—2020年豫南地区的产水服务和水源涵养服务进行了定量评估,结合空间自相关分析水源涵养的空间聚集情况,借助最优参数地理探测器探究水源涵养服务的主要影响因子,结合地理加权回归模型在局部空间上揭示了不同因子对水源涵养服务的影响程度及方向。[结果] ①2000—2020年豫南地区产水量和水源涵养量均呈现显著下降趋势,产水量由3.56×1010 m3下降至2.65×1010 m3,水源涵养量由1.87×109 m3下降至1.23×109 m3。②豫南地区水源涵养服务在空间分布上存在明显的聚集情况,以“高—高”聚类和“低—低”聚类为主。③气候因素是水源涵养服务空间异质性形成的主要影响因素,社会经济因素对其影响较小。④在局部空间上,降水量,NDVI和GDP对豫南地区水源涵养服务呈现正向作用,而实际蒸散发和人口密度呈现负向作用。[结论] 应注重优化豫南地区的土地利用结构,关注南水北调中段工程,对水资源进行合理分配,保障其水生态安全和水环境健康,促进区域水资源的可持续发展。

    • 2013—2022年广东省城市韧性与土地利用效益耦合协调关系的时空演变

      2025, 45(2):348-359. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.02.035

      摘要 (9) HTML (0) PDF 12.00 M (99) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 厘清2013—2022年广东省城市韧性与土地利用效益的变化情况,识别二者耦合协调状态与聚集特征的时空演变格局,以期为促进区域韧性城市建设与土地集约利用协同发展提供科学依据。[方法] 采用基于熵权法和CRITIC法的综合评价方法、超效率SBM模型、耦合协调度模型以及空间自相关模型,对广东省21个地级市城市韧性与土地利用效益耦合协调性的区域差异和演变特征进行探究。[结果] ①研究期内广东省城市韧性持续增强,增长幅度为43.21%,各市之间城市韧性建设水平存在差异,空间分布为“由核心向外围逐步降低”的格局。②土地利用效益波动上升,由0.57上升至0.65,但土地利用未达到DEA最优,大部分地级市土地利用效率存在显著的年际波动性,呈现“珠三角高,粤北低,粤西高,粤东低”空间分布格局。③城市韧性与土地利用效益整体耦合状况良好且发展较稳定,二者之间展现出紧密的正相关联系,全省耦合协调水平由初级协调阶段提升至中级协调阶段。④城市韧性与土地利用效益耦合协调具有空间正相关关系,但局部聚集特征不突出。[结论] 应强化广东省韧性城市建设和国土空间规划联动,优化政策导向,注重区域规划统一协调,推动城市间优势互补,增强集聚效能,促进区域协调发展。

    • 基于RSEI的辽河流域生态环境动态变化、归因及分区研究

      2025, 45(2):360-370. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.02.036

      摘要 (8) HTML (0) PDF 12.63 M (102) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 揭示辽河流域生态环境的时空动态变化特征及其驱动机制,并基于此构建生态管理分区框架,为区域生态环境保护和可持续发展提供科学支持。[方法] 基于2000至2022年的遥感生态指数(remote sensing ecological index,RSEI)分析辽河流域生态环境质量的时空动态变化趋势,识别其关键驱动因子,并结合RSEI分布格局、变化趋势及驱动因子,构建多维度的生态分区框架,完成辽河流域生态管理分区。[结果] ①辽河流域生态环境质量呈逐年改善趋势,空间上表现为“中部差、东西优”的空间分布格局。②降水是RSEI空间分异的主导因素,其次为土地利用、温度、高程和坡度。③基于分区结果,全流域可划分为生态核心保护区、生态优化区、生态监测区、生态修复区和生态重点治理区,生态核心保护区集中于流域东部,生态重点治理区则位于流域中部。[结论] 2000—2022年辽河流域的生态环境质量不断改善,降水和土地利用是其主要驱动因子,未来需加强对生态核心保护区的保护力度,并将更多资源投入到生态重点治理区。

    • 数量—质量—生态“三位一体”视角下云南省耕地利用格局变化分析与风险评估

      2025, 45(2):371-382. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.02.037

      摘要 (11) HTML (0) PDF 10.60 M (83) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 多角度研究云南省耕地利用格局变化,划分耕地利用风险等级,为研究区耕地保护政策与管理策略提供依据,同时为其他地区耕地保护提供参考与借鉴。[方法] 基于2011,2021年土地利用调查数据,从耕地保护数量—质量—生态“三位一体”视角出发,利用景观指数、压力—状态—响应(PSR)模型等方法综合分析耕地利用格局变化特征,并依据其动态变化运用状态空间模型划分耕地利用风险等级。[结果] ①2011—2021年云南省耕地数量变化具有区域化差异,变化显著的区县呈现出“全局零散、局部聚集”的分布特征。②耕地平均土层厚度下降,土壤有机质含量和阳离子交换能力有所提升;耕地斑块密度(PD)上升1.251,聚集度指数(AI)和平均形状指数(MSI)下降5.672%和0.055,说明耕地破碎化程度加剧,集聚性减弱,斑块形状趋于规则。③耕地生态安全水平总体下降12.67%,整体呈现“南高北低,中部两级化”的空间格局。④综合耕地利用动态变化对云南省进行耕地利用风险分区并提出调控建议。[结论] 滇东北、滇西南及滇中为云南省耕地变化热点,全省土壤质量提升但破碎化加剧,耕地生态安全水平呈现下降趋势,需结合风险分区因地制宜精准治理。

    • 皖北粮食主产区生态系统服务权衡与协同作用强度及其驱动因素

      2025, 45(2):383-396. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.02.038

      摘要 (11) HTML (0) PDF 29.83 M (100) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究粮食主产区不同生态系统服务之间权衡/协同关系的作用强度及其驱动因素,为区域生态系统服务管理提供理论支撑与决策依据。[方法] 以皖北粮食主产区为研究对象,在测定2000—2023年产水量、碳储存、土壤保持、生境质量和粮食生产力5种生态系统服务的基础上,运用Morans’ I度量各生态系统服务的空间自相关性,构建动态权衡协同度(DESTI)模型量化23 a间5种生态系统服务变化量的权衡/协同关系作用强度和方向,利用最优参数地理探测器(OPGD)探求自然与社会因子对其的驱动力。[结果] ①近23 a来,皖北粮食主产区粮食生产力服务提升91.97%,其余各生态系统服务均有所下降。②5种生态系统服务间权衡/协同作用强度和方向存在较强空间异质性,呈现条带型、点状型、均质型和离散型4种空间格局,且以条带型和点状型为主。③生态系统服务权衡/协同强度受自然因素(土壤侵蚀力、NDVI)的驱动作用明显,自然与社会的交互作用也增强了权衡协同的空间差异。[结论] 皖北粮食主产区生态系统服务权衡协同作用强度存在显著的空间异质性,自然因素为主要驱动因素,且自然与社会的交互作用增强了其空间差异。

    • 山西省太原市土地利用转型及其生态效应

      2025, 45(2):397-407. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.02.039

      摘要 (5) HTML (0) PDF 10.75 M (91) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 山西省太原市作为中部地区重点经济区和以能源、重化工为主的工业基地,实现高质量发展需要深入了解城市转型与生态环境质量之间的关系,土地利用转型特征及其对生态环境的影响规律,从而为城市土地利用转型提供依据与支撑。[方法] 通过地学信息图谱,驱动—压力—状态—影响—响应(DPSIR)和InVEST模型探究2011—2021年太原市土地利用转型特征,从生态安全、生境质量、区域生态环境质量指数以及土地利用转型生境贡献率4个方面探究土地利用转型对生态环境的影响。[结果] ①研究期内太原市土地利用转型主要表现为耕地、林地、草地和建设用地之间的相互转换。即草地转出面积最多,林地和建设用地转入面积最大。②太原市生态安全指数呈上升趋势,由2011年的0.266 1上升至2021年的0.725 5。生境质量则呈缓慢下降趋势,由2011年的0.576 8下降至2021年的0.573 5。③土地生态环境质量指数在2011—2021年期间呈小幅下降趋势,但总体仍较稳定;对生境质量贡献最大的是从耕地向草地的转化,贡献率为3.354%,生境质量降低的主要原因是耕地向建设用地的转化,贡献率为8.838%。[结论] 太原市土地利用转型特征明显,土地利用变化造成生态环境退化,耕地与林地、草地、建设用地间的相互转化是影响生态环境质量的主要原因。

    • 宁东煤电基地水土资源特征及其变化

      2025, 45(2):408-420. DOI: 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.02.040

      摘要 (9) HTML (0) PDF 9.24 M (95) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 探究2003—2023年宁东煤电基地煤炭、水土资源的时空分布特征及其相互作用机制,为该区域资源优化配置与生态环境保护提供理论依据。[方法] 基于多源数据,采用土地利用转移矩阵、增长率分析等方法,研究煤炭、水土资源的时空演变特征,并结合供需分析评估水资源利用平衡状况。[结果] ①2003—2023年宁东煤炭产量持续增长,年均增长率5.89%,煤矿主要分布于基地中北部,工矿用地面积显著增加;水资源供需不平衡,地表水主要依赖黄河引水,地下水开采受限,水体面积由21.45 km2增至45.66 km2。②土地利用类型以草地为主,但面积减少,工矿居民用地显著扩张,其面积所占比例从2003年的1.40%增至2023年的8.12%;土地资源利用率由6.14%提升至18.42%。③煤炭开发、水资源利用、土地利用变化相互作用,煤矿开采影响水资源需求与土地占用,水资源分布影响矿区生态格局,土地利用变化进一步调控煤炭开采布局。[结论] 煤炭开发对水土资源利用影响显著,未来应加强水资源优化配置,提高土地利用效率,推动宁东煤电基地绿色低碳发展。

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