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    2024年第38卷第2期
    • 李涛涛,刘溢健,叶佳丽,王仕稳,殷俐娜,邓西平,山仑

      2024,38(2):1-12,338, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2024.02.002

      Abstract:

      [目的] 作物在生长过程,尤其在干旱半干旱地区,时常经受干旱和复水(降雨或灌溉)过程。干旱胁迫下作物的生长发育受到抑制,产量降低;同时,经过干旱胁迫后作物对干旱胁迫的耐受性有所提高;而干旱胁迫后复水,为了弥补作物干旱期间的损失,作物往往表现出补偿性生长,在产量上产生补偿甚至超补偿效应。作物旱后复水补偿效应是作物对干旱胁迫的积极响应与复水后补偿性生长的共同结果,在旱区作物生产中合理利用旱后复水补偿效应可以有效提升作物产量和水分利用效率。[方法] "源库"关系被广泛用来解释作物产量的形成过程,调控源库关系也是提高作物产量的重要途径。旱后复水补偿效应的产生与作物"源—库—流"响应关系密切。[结果] 基于当前的研究进展,从"源库"关系总结作物旱后复水补偿作用产生的机制。在干旱胁迫过程中,源端表现为气孔关闭、光合降低、可溶性碳水化合物累积增加,而库端表现为库活性增加。复水后补偿效应产生过程中,在源端气孔打开、光合恢复、短时间内甚至高于干旱胁迫前,同时源端(叶片)可溶性碳水化合物代谢增强,促进作物光合作用,碳水化合物的合成能力提高;在库端(籽粒)库活性维持较高水平,同化物卸载和累积速度加快;同时流中同化物转运维持较高水平。在补偿效应产生的源—库响应中同化物的转运积累起着重要的作用,其中蔗糖转化酶(INV)、细胞壁转化酶(CW—INV)和聚糖代谢酶(1—FEH w3)活性在作物旱后复水补偿效应的源库响应过程中起着至关重要的作用。[结论] 从源库关系角度对旱后复水补偿效应产生的机制进行较为深入的总结和分析,为理解作物旱后复水补偿效应产生的机制及旱区作物水分高效利用提供理论依据。

    • 谢祥荣,陈正发,朱贞彦,徐兴倩,阎凯,李博,段青松,李淑芳,张川

      2024,38(2):13-28,196, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2024.02.017

      Abstract:

      [目的] 为探究根土复合体的力学效应机理及模型方法应用。[方法] 采用文献分析和对比分析法,归纳分析根土复合体概念和内涵、根土复合体力学效应及力学模型原理、优缺点以及适用范围。[结果] (1)根土复合体是根系与土体之间力学耦合效应的复合整体,根系在土体中交叉缠绕,起到加固作用;(2)根系与土体力学关系实质上是根土复合体土力、水力和复合力学特性作用的结果,土力特性、水力特性分别侧重研究根系对土体的影响和土中水分对土体和根系的影响,复合力学特性侧重于根土复合体自身特性对植物根系特征以及结构的直接影响,从而通过三者作用使根系与土体的力学关系处于动态平衡之中;(3)根土复合体复合力学模型研究较土力和水力学模型略少,土力学和水力学模型都是根据量化参数,通过参数间对比来衡量固土效果,但复合力学特性同时涉及土力特性和水力特性,考虑全面,应是未来研究的重点方向。[结论] 未来在开展冻融循环、干湿交替、干热循环对不同地区根系与土体相互作用的影响、多类型植物混种抗剪强度、化学作用和微生物作用对土水特性影响机理及复合模型构建等方面有待深入研究。研究结果可为生态脆弱区植被恢复、水土保持和可持续发展等提供重要的理论价值和工程借鉴意义。

    • 李娟,邵明,李法虎,赵晗

      2024,38(2):29-37,46, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2024.02.005

      Abstract:

      [目的] 水土漏失控制是喀斯特地区石漠化防治的关键,因此对水土漏失机理及其影响因素进行探究。[方法] 通过室内模拟试验,研究水压力(0.3,1.3,2.3,5.5 m水头)、岩溶裂隙宽度(0.25,0.50,0.75,1.00 cm)和土壤团聚体粒径(0~1.0,1.0~2.0,2.0~5.0,0~5.0 mm)对峰丛洼地水土漏失过程的影响。[结果] 水压力和裂隙宽度越大、团聚体粒径越小或粒组缺失的土壤,上覆土层越易被击穿。土层被击穿时间约需2~20 min。在土层被击穿后,水漏失速率迅速增大并逐渐趋于稳定,土壤漏失速率则急剧增大至峰值后减小并趋于其稳定值,且水土漏失速率及其累积漏失量显著大于未击穿土层。水土漏失量随着水压力或裂隙宽度的增大而增大。当裂隙宽度为0.25,0.50,0.75,1.00 cm时,1.3~5.5 m水压力时的累积水漏失量分别比0.3 m水压力时增大1.2~13.2,2.4~131.0,2.1~167.3,75.8~141.9倍。累积土壤漏失量随团聚体粒径的增大而显著减小。在大团聚体缺失时土壤漏失量随着裂隙宽度的增大而减小,而在小团聚体缺失时则随之增大。当裂隙宽度为0.25,0.5,0.75,1.0 cm时,1.0~2.0,2.0~5.0 mm团聚体粒组的土壤漏失量分别比0~1.0 mm粒组减小98.4%和99.1%,46.3%和83.7%,43.2%和74.0%及41.1%和27.1%。[结论] 上覆土层的稳定状况决定峰丛洼地水土漏失过程,水力条件、土壤性质及岩溶裂隙发育程度是影响其稳定的关键因素。

    • 李思瑶,蒙仲举,祁帅

      2024,38(2):38-46, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2024.02.022

      Abstract:

      [目的] 为探究干涸湖盆典型地表风蚀过程及盐碱尘暴形成的机理。[方法] 以锡林郭勒盟阿巴嘎旗查干淖尔干涸盐湖为研究对象,从湖心到湖岸根据盐湖地表的动态演化过程选择4种典型地表(结皮地表、破碎地表、活化地表和沙化地表),分析从湖心到湖岸近地表土壤粒度分布特征、风速廓线及输沙规律等。[结果] (1)从湖心向湖岸延伸,地表0—2 cm沉积物颗粒粒配整体呈逐渐变粗的趋势,且以黏粒和粉粒为主;(2)干涸盐湖从湖心到湖岸风速整体呈降低趋势,不同地表的风速廓线基本符合Karman的速度对数分布规律,且拟合效果较好(R2>0.90);(3)破碎地表的输沙量最大,约为结皮地表的50倍,且由于有限沙尘供应,导致结皮地表的输沙率随高度变化呈现线性规律(R2=0.80),其他3种地表的输沙率随高度变化呈现指数函数形式(R2>0.97);(4)在近地表0~50 cm高度内,风沙流中携带的沙粒平均粒径为2~8 μm,属于粉粒,分选性较差,偏度以负偏为主,峰态以中等和尖窄为主。[结论] 整体来看,破碎地表上的风蚀作用最强,结皮地表上的风蚀作用最弱。可通过提高沙粒的临界启动风速阈值和下垫面的覆盖度等方式减弱该地区的风蚀作用。

    • 丁贵惠,任忠政,胡伟,陈渊,张兴义

      2024,38(2):47-56, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2024.02.019

      Abstract:

      [目的] 降雨是黑土坡耕地水力侵蚀的动力来源,研究天然降雨条件下坡耕地土壤侵蚀特征对水土流失防治具有重要意义。[方法] 基于黑龙江省海伦市光荣小流域2021—2022年不同坡度(3°,5°和7°)顺坡垄作径流小区观测的43场次侵蚀性降雨事件,采用K-Mean聚类法对比分析不同雨型和坡度下径流与输沙特征,并探讨影响坡耕地径流与输沙的影响因素。[结果] 研究区以短历时、大雨强、小雨量的降雨(雨型3)为主,其次是中等历时、中等雨强、中等雨量的降雨(雨型2),长历时、小雨强、大雨量的降雨(雨型1)极少发生。相同雨型下,累积径流深和输沙量均随坡度的增加而增大。相同坡度下,不同雨型对累积径流深响应不同,累积输沙量整体表现为雨型3贡献最高(50.90%~57.90%),雨型2次之(37.60%~44.10%),雨型1最低。雨型2事件降雨侵蚀力和坡度对径流深产生直接影响,径流深和坡度对输沙量产生直接影响。雨型3事件降雨侵蚀力通过直接和间接作用影响径流深,进而影响输沙量。[结论] 对所有雨型事件,降雨侵蚀力和坡度是影响坡耕地径流深的主控因子,径流深和坡度是影响坡耕地输沙量的主控因子。

    • 耿华杰,郑粉莉,赵录友,王伦,赵婷,秦琪珊,安小兵

      2024,38(2):57-67,75, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2024.02.004

      Abstract:

      [目的] 为研究降雨、汇流和坡度对浅沟侵蚀的影响,实施精确的水土保持措施。[方法] 通过室内模拟降雨和汇流试验,设计2个降雨强度(50,100 mm/h)和2个坡度(3°,7°),并在4种降雨强度和坡度组合下设置5个依次增加的汇流强度(15,30,45,60,75 L/min),分析降雨、汇流和坡度及其交互作用对浅沟坡面侵蚀的影响,明确浅沟侵蚀对坡面侵蚀的贡献。[结果] (1)坡度和汇流强度对浅沟坡面侵蚀的影响均大于降雨强度。当降雨强度由50 mm/h增加到100 mm/h时,3°和7°对应的坡面侵蚀量分别增加52.3%~81.8%和29.4%~88.4%;而当坡度从3°增大到7°,50,100 mm/h降雨强度对应的坡面侵蚀量分别增加114.3%~395.5%和130.0%~320.9%;当汇流强度由15 L/min增加至75 L/min,坡面侵蚀量增加4.6~13.5倍。同时,汇流强度的增加加剧坡度对坡面侵蚀的作用,而减弱降雨强度对坡面侵蚀的影响。(2)降雨、汇流、坡度双因子和三因子交互作用对浅沟坡面侵蚀的影响以汇流强度—坡度交互作用和降雨强度—汇流强度—坡度三者的交互作用的影响最大,其次为降雨强度—汇流强度交互作用,而以降雨强度—坡度的交互作用的影响最小。(3)不同试验条件下,浅沟侵蚀量占坡面侵蚀量的比例平均在85%以上,且其比例随汇流强度和坡度的增加呈增大趋势。(4)坡面侵蚀速率与水流流速、径流剪切力和水流功率之间均表现为极显著正相关,与阻力系数之间呈显著负相关;且坡面侵蚀速率与水流功率相关关系最优。[结论] 研究结果为基于侵蚀动力因子和地形因子及其交互作用的浅沟侵蚀预测模型开发、浅沟侵蚀贡献分离和浅沟侵蚀机理研究提供了科学依据。

    • 张转敏,王彬,饶伟,王文刚

      2024,38(2):68-75, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2024.02.015

      Abstract:

      [目的] 为明晰降雨能量和初始含水率对土壤团聚体溅蚀过程机制的影响。[方法] 选取东北典型耕层黑土为研究对象,通过人工模拟降雨试验,探讨不同初始含水率、降雨能量和团聚体初始粒径的团粒溅蚀特征。[结果] (1)4种初始粒径黑土团聚体的溅蚀量均在初始含水率4%时最大,其中初始粒径<0.25 mm团聚体溅蚀量是相同降雨能量下各粒径团聚体溅蚀量的1.21~5.50倍。随初始含水率的增加各初始粒级团聚体溅蚀量呈减小趋势,而初始含水率>25%后则呈增大现象。(2)4种初始粒径黑土团聚体的溅蚀量均随降雨能量的增加而增大。相较于降雨能量305 J/(m2·h)(1 m)条件,当降雨能量增加至909 J/(m2·h)(5 m)时,不同初始粒径团聚体溅蚀量分别增加15.37~20.70(<0.25 mm),52.30~417.60(0.25~1 mm),51.58~359.36(1~3 mm),68.73~777.99倍(3~5 mm)。不同初始粒径黑土团聚体溅蚀量存在明显的阈值,当降雨能量达到529 J/(m2·h)(2 m)以上时,不同降雨能量梯度下的溅蚀量存在显著差异。(3)降雨能量是影响溅蚀量的关键因素。降雨能量对溅蚀量的直接效应为0.811,存在显著正向影响,且相关程度最高;初始含水率和团聚体初始粒径的直接效应分别为0.193和0.352,存在显著负向影响。[结论] 研究结果可为东北黑土区坡面土壤侵蚀过程机制研究和土壤侵蚀机理模型构建提供科学依据。

    • 陈蒙恩,魏兴,周育琳,史瑞博,李伊能

      2024,38(2):76-84,245, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2024.02.038

      Abstract:

      [目的] 径流在气候变化和人类活动的共同影响下发生变化,探索径流时空演变规律及其原因对水库科学调度及水资源的可持续利用具有重要指导意义。[方法] 基于三峡库区"腹心"万州段1960—2019年的气象水文数据,首先采用Mann-Kendall趋势检验、Pettitt突变分析和小波分析对三峡库区蓄水前后径流的时空演变特征进行分析,最后采用2种Budyko水热耦合平衡方程,定量计算气候变化和人类活动对径流变化的影响率。[结果] (1)研究区年径流量呈显著下降趋势(|z|>2.58),2003年(三峡库区蓄水年)出现拐点,随后年内分配更加均匀。(2)与蓄水前相比较,蓄水后气候变化和人类活动对研究区年径流减少的贡献率为27.9%~29.2%和70.8%~72.1%。(3)人类活动主要通过改变土地利用类型和建设水利工程影响流域年径流量,林地、建设用地面积的增加和三峡库区的建设影响研究区水文循环过程使年径流量减少。[结论] 研究结果定量描述人类活动对径流变化的影响,对下一阶段三峡库区水资源管理提供理论支撑。

    • 张卓佩,牛健植,樊登星,赵春光,苗禹博,杜洲,杨智勇

      2024,38(2):85-96, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2024.02.014

      Abstract:

      [目的] 揭示黄河中游多沙粗沙区2000—2020年土壤水蚀时空演变特征,分析其动态驱动力。[方法] 基于RUSLE模型,计算多沙粗沙区逐年土壤水蚀模数,分析2000年、2005年、2010年、2015年、2020年土壤水蚀强度变化特征,利用Sen+MK趋势分析法结合Hurst指数探究土壤水蚀模数时空变化特征,使用参数最优地理探测器中的因子探测与交互探测量化年平均降水、海拔、坡度、植被覆盖度、土地利用/覆盖类型、土壤类型6个因子对土壤水蚀空间分布的解释力。[结果] (1)2000—2020年5期多沙粗沙区中度、强烈、极强烈、剧烈侵蚀面积分别下降48.09%,77.93%,83.01%,36.13%;微度和轻度侵蚀面积分别上升46.22%,0.33%。现阶段多沙粗沙区以微度和轻度侵蚀为主,二者面积占比分别为62.49%,42.07%。(2)多沙粗沙区土壤水蚀模数总体年际变化呈波动显著下降趋势,由2000年的2 214.89 t/(km2·a)降至2020年的1 169.44 t/(km2·a)。2000—2020年多沙粗沙区土壤水蚀模数空间变化趋势主要表现为下降状态,面积占比为76.13%,未来仍将以下降状态为主,面积占比为62.50%。(3)6个因子间的交互作用解释力均大于单因子,且主要表现为非线性增强和双因子增强;多沙粗沙区土壤水蚀2000—2005年由降水和土地利用/覆盖主导,2010—2020年由植被覆盖度和土地利用/覆盖主导。[结论] 2000—2020年多沙粗沙区土壤水蚀状况不断好转;未来共有62.50%的区域土壤水蚀模数为持续下降与未来下降状态,但仍有20.44%的区域存在上升的潜在风险;退耕还林还草工程改变土地利用/覆盖格局,使得多沙粗沙区土壤水蚀驱动力呈动态变化;在今后多沙粗沙区土壤水蚀防治,优化土地利用/覆盖格局时需要充分考虑坡度因子。

    • 廖俊,焦菊英,严增,李建军,张世杰

      2024,38(2):97-108, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2024.02.001

      Abstract:

      [目的] 为了探究RUSLE模型对黄土高原退耕植被恢复坡面土壤侵蚀模拟的效果。[方法] 基于陕北安塞区坊塌小流域内10个径流小区2016—2022年的降雨产流产沙监测资料,通过RUSLE模型中各因子在黄土高原的不同常用算法之间的变换组合,模拟144种因子组合下各退耕植被恢复坡面的土壤侵蚀量,采用纳什效率系数(NSE)和均方根误差(RMSE)评价模型模拟结果的有效性。[结果] 利用RUSLE模型144种因子组合模拟的退耕植被恢复坡面土壤侵蚀量,NSE范围为-38.47~0.19,RMSE范围为1.92~12.65 t/(hm2·a),模拟效果较差,所选各因子算法难以适应退耕植被恢复坡面上的土壤流失量的评估,还需要对RUSLE模型各因子进一步改进。运用RUSLE模型对黄土高原退耕植被恢复坡面土壤侵蚀模拟时,建议尽可能采用时间分辨率高的数据减小对R因子的计算误差,综合考虑土壤有机质含量、土壤粒径与团粒结构组成和容重等土壤理化性质对K因子的影响,以及植被覆盖度、植被高度、枯落物、生物结皮等对C因子的影响,充分考虑10°以上的坡度,细化其LS因子的算法。[结论] RUSLE模型无法很好地适用于黄土高原退耕植被恢复坡面土壤侵蚀的模拟。研究结果为土壤侵蚀模型的研发及RUSLE模型在黄土高原植被恢复坡面的应用提供一定参考依据。

    • 贾晨阳,刘宏远,于悦,马芊红,柯奇画,张科利

      2024,38(2):109-117,325, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2024.02.028

      Abstract:

      [目的] 通过测量冻融循环期间沟壁崩塌体积来评价冻融循环对切沟侵蚀的贡献。[方法] 2016—2018年间,选取36条切沟共计463个崩塌点开展了野外调查。基于调查结果,切沟沟壁崩塌主要表现为2种类型:块状崩塌和松散堆积。在每个崩塌点测量2种堆积体的形态参数:崩塌土壤的体积、切沟横断面的宽度和深度,以及相应沟壁土壤的剪切力和硬度。[结果] (1)3年研究期间冻融作用导致的沟壁崩塌强度平均为16.12 m3/(km·a)。2种崩塌类型在切沟内随机发生,单点冻融崩塌量主要集中在0~3 m3,但块状崩塌导致的土方量更大。(2)切沟横断面宽度和深度是沟壁崩塌的主要影响因素,崩塌量随宽深比增大而增加,当宽深比>2.71后,崩塌量迅速增加。(3)切沟崩塌量与沟壁土壤的剪切力和硬度等紧密相关。[结论] 沟壁冻融崩塌与切沟宽度和深度紧密相关,冻融崩塌量占切沟侵蚀泥沙产量的3.28%~23.68%,其影响与沟头溯源侵蚀相当。研究结果为定量评价冻融循环对切沟侵蚀贡献提供数据支撑。

    • 常志勇,杨以翠,卢宝鹏,刘艳,裴承若,杨春光

      2024,38(2):118-125, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2024.02.011

      Abstract:

      [目的] 探究坡度和降雨强度对崩岗崩积体坡面侵蚀产沙特征的影响,为桂南地区崩积体水土流失预测及其防治提供科学依据。[方法] 采用室内模拟降雨试验,研究不同坡度(15°,20°,25°)和降雨强度(60,90,120 mm/h)条件下崩积体坡面侵蚀产沙过程。[结果] 各坡度条件下,60 mm/h降雨强度时,崩积体坡面侵蚀速率变化过程较为稳定,且侵蚀速率多低于5.0 g/(m2·s),并呈现出一定的下降趋势;90~120 mm/h降雨强度下,侵蚀速率呈先波动增大后波动减小的变化趋势。降雨过程中侵蚀速率最大值随降雨强度和坡度的增大而增大,侵蚀速率最大值出现的时间集中在0~25 min内,且随坡度的增大有提前的趋势。次降雨产沙量(3.64~48.07 kg/m2)随降雨强度和坡度的增大而增大,与降雨强度和坡度之间的非线性回归结果(幂函数)优于线性回归结果。次降雨产沙量与坡度和降雨强度的交互项相关性最为显著,二者呈极显著线性函数关系。[结论] 次降雨产沙量对降雨强度的敏感系数要高于对坡度的敏感系数,降雨强度对次降雨产沙量的影响强于坡度,崩积体侵蚀防治中建议做好坡面排水措施。

    • 石海龙,张林星,甘凤玲,蒲俊兵,苟俊菲,刘涓

      2024,38(2):126-135, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2024.02.007

      Abstract:

      [目的] 为准确评价喀斯特槽谷区顺/逆层坡侵蚀坡面的土壤质量特征,筛选出适用于该地区的土壤质量评价方法,探析限制其土壤质量的障碍因子。[方法] 以重庆市青木关喀斯特槽谷区顺/逆层坡面的5种典型土地利用类型(林地、草地、裸地、玉米地、辣椒地)为研究对象,利用主成分分析法结合Norm值建立评价指标最小数据集(minimum data set,MDS),并通过非线性土壤质量评价方法和隶属度函数对喀斯特槽谷区顺/逆层坡面的土壤质量进行评价。[结果] (1)喀斯特槽谷区土壤质量评价指标最小数据集(MDS)包括毛管持水量、毛管孔隙度和全磷;(2)通过非线性土壤质量评价方法得出,逆层坡土壤质量(0.519)优于顺层坡(0.451),其中逆层坡林地土壤质量最优(0.653),辣椒地土壤质量最差(0.426);(3)非线性评价方法在顺/逆层坡的决定系数(R2)均高于隶属度函数,因此喀斯特槽谷区更适合采用非线性评分模型;(4)顺/逆层坡侵蚀坡面的土壤质量障碍因子差异显著,仅有全氮为共同的障碍因子。[结论] 适当增加草地和乔木林的覆盖能提高喀斯特槽谷区土壤质量,研究结果可因地制宜地为喀斯特槽谷区顺/逆层坡侵蚀坡面的土壤质量调控和生态恢复提供依据。

    • 赵云龙,符素华

      2024,38(2):136-146, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2024.02.008

      Abstract:

      [目的] 坡度和坡长作为重要的地形因子,其计算的准确性直接影响坡面土壤侵蚀模型的评价精度。高分7号卫星的高精度高程测量能力在地形因子的准确提取上具有较大潜力,期望能将其利用到坡度和坡长提取之中,实现对地形的准确表达。这需要对利用高分7号卫星DEM提取坡度坡长的结果进行精度评价。[方法] 利用地形因子(LS)计算工具,对陕西省吴堡县4个小流域高分7号卫星、1∶10 000地形图、激光雷达影像生成的DEM进行坡度、坡长的提取。采用相关系数(r)、相对偏差和绝对偏差作为评价指标,评价高分7号提取地形因子的精度。[结果] 与激光雷达和1∶10 000地形图的坡度和坡长相比,高分7号提取的流域平均坡度偏低7.50%~9.02%,坡长偏大1.83%~19.35%,但坡长和坡度分级的面积比例并不存在显著差异;高分7号提取的坡度结果偏差(16.46%~44.26%)明显小于坡长的偏差(75.25%~140.87%);高分7号所提取的坡度坡长在沟间地上的相对偏差(坡度15.48%~56.63%,坡长50.02%~130.79%)明显低于沟谷地(坡度21.28%~63.61%,坡长93.01%~192.51%)。[结论] 利用高分7号DEM提取坡度坡长时,对于获取坡长坡度面积分级和对指定点的坡度提取时是可行的,而对于指定点的坡长提取时则结果不够可靠,在研究流域中坡长坡度的空间分布上具有较大优势,而提取具体某一位置处的坡长坡度时的优势则不明显。

    • 王子龙,滕怀淏,姜秋香,刘传兴,单家珣,王凯

      2024,38(2):147-156,164, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2024.02.006

      Abstract:

      [目的] 为探究冬季积雪深度变化下东北农田黑土盐基离子及有效硅铝含量的季节性变化特征。[方法] 采用人工控制积雪深度的方法,通过测定除雪处理组(SR)、减雪处理组(SL)、自然积雪对照组(C)、增雪处理组(SA)的东北农田黑土环境因子(温湿度、含水率、pH、总有机碳)、盐基离子、有效硅以及活性铝,分析土壤盐基离子及有效硅铝的含量变化过程,以及两者对土壤环境因子的响应关系。[结果] 积雪深度的降低使季节性雪被覆盖下黑土受到积雪的保温作用减弱,0—30 cm土壤温度及湿度(未冻水含量)显著下降,使水盐运移过程中未冻水携带的HCO3-含量减少,土壤平均pH受HCO3-含量影响分别变化-0.06,-0.04,-0.02,0.01。土壤的碱性降低,低价阳离子对高价阳离子在土壤胶体吸附电位的置换能力增强,使得交换态一价阳离子(Na+、K+)含量升高,同时使交换态及碳酸盐态二价阳离子(Ca2+、Mg2+)含量降低。碳酸盐态二价阳离子与交换态Na+分别对TOC含量构成正向和负向的影响,使土壤平均总有机碳(TOC)含量随积雪深度的降低分别增长0.87,1.09,1.32,1.48 g/kg。盐基离子与土壤pH、TOC的相互影响关系使在积雪深度降低的条件下土壤pH与TOC含量降低,进而对土壤有效硅铝含量构成间接影响。TOC含量的降低削弱了土壤对低活性腐殖酸铝(Al-HA)的固持作用,pH的降低促进低活性铝向高活性交换态铝(Ex-Al)与单聚体羟基铝(Hy-Al)的转化,土壤铝毒性提升,同时促进有效硅的溶解,造成土壤硅的流失。[结论] 气候变暖引起的中高纬度地区季节性积雪覆盖面积减少将影响冬季东北地区农田黑土的物质能量分布状态,并由此改变生长季节农作物的生长发育环境,研究提示为冬季东北黑土区土壤矿质元素的季节性变化过程提供了一定的科学依据。

    • 钟志强,曹文华,马波,曾建辉,张秀梅

      2024,38(2):157-164, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2024.02.003

      Abstract:

      [目的] 为研究生物结皮覆盖和冻融作用对土壤结构的影响。[方法] 以黄土高原北部风沙土为研究对象,采用室内模拟冻融的方法,利用田口方法分析不同冻融次数、冻融前土壤初始含水量和生物结皮(藻结皮)盖度对土壤结构特征的影响。[结果] (1)通过正交试验获取的土壤结构指数(IGSS)为75.57~96.57,信噪比(S/N)为37.55~39.70 dB,通过田口方法确定的最佳因子组合为15次冻融循环、15%初始含水量、80%藻结皮覆盖度,其预测结果为IGSS=98.09,S/N=39.89 dB。(2)IGSS与冻融次数、初始含水量、藻结皮盖度均呈正相关关系,各因子对土壤结构指数的主效应表现为初始含水量>冻融次数>藻结皮覆盖度;各因子对土壤结构指数变化的贡献率为初始含水量(52.17%)>冻融次数(31.95%)>藻结皮覆盖度(2.12%)。(3)土壤结构指数的变化来自于冻融过程中土壤水分的散失和孔隙扩张,藻结皮覆盖可以减缓冻融过程中水分的散失,从而减缓IGSS变化。[结论] 研究使用正交试验对冻融条件下藻结皮覆盖对土壤结构的影响进行探讨,研究结果可为复杂条件下的土壤冻融过程研究提供一定的理论参考。

    • 廖美玉,方秀琴,蒋心远,朱求安,金佳鑫,任立良,颜亦琪

      2024,38(2):165-177,189, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2024.02.030

      Abstract:

      [目的] 研究土地利用/覆被时空变化特征对于黄河流域土地资源保护与合理开发具有重要意义,可为黄河流域生态保护与高质量发展战略实施提供重要参考。[方法] 基于黄河流域1980—2021逐年土地利用/覆被数据,采用Mann-Kendall和滑动t检验、地学信息图谱、标准差椭圆和重心迁移模型等方法,探究近40年黄河流域土地利用/覆被变化特征。[结果] (1)1980—2021年林地、灌丛、水域、建设用地显著增加,耕地、草地、湿地显著减少。(2)流域土地利用/覆被变化时段可划分为1980—1992年,1993—2001年,2002—2012年,2013—2021年,数量结构逐渐呈现快速变化特点,建设用地、湿地和水域变化敏感。土地利用结构均衡度逐渐增强,呈现的阶段性变化与实施的重大战略措施关联性高,并与划分的阶段较符合。(3)流域中上游以2012—2021年和间歇变化型、耕地和草地的相互转换为主,下游以2001—2012年和2012—2021年变化型、耕地转为建设用地和草地为主。流域内宁夏北部、内蒙古东部及部分沿黄河水系分布的地区变化频繁。(4)湿地、水域和建设用地的重心向西迁移,分别呈现向西南集中分布、向东分散、向西北集中分布态势。[结论] 土地利用结构在政策导向下总体趋势变好,未来应重点关注湿地以及土地利用变化频繁的地区。

    • 许诺瑾,丁兵兵,余新晓,贾国栋,冯岩开,林佳雯

      2024,38(2):178-189, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2024.02.026

      Abstract:

      [目的] 通过定量研究20年间黄河上游四川段土地利用变化与生态系统服务价值的关系,评估该流域段生态综合治理效果,为健全民族区域空间规划、生态环境保护与管理提供依据,助力黄河流域高质量发展。[方法] 利用黄河上游四川段2000年、2010年和2020年土地利用数据,基于土地利用动态度、土地利用矩阵分析土地利用变化,并参考中国陆地生态系统单位面积生态系统服务价值当量,对黄河上游四川段生态系统服务价值当量的经济价值进行修正,定量研究黄河上游四川段2000—2020年间土地利用变化对生态系统服务价值的影响。[结果] (1)2000—2020年黄河上游四川段林地、荒漠、湿地和水系土地利用面积呈上升趋势,耕地、灌木、草地和冰川积雪呈下降趋势,2010—2020年土地利用变化比2000—2010年更显著;(2)黄河上游四川段2000年、2010年和2020年生态系统服务价值分别为1.27×1010,2.51×1010,3.92×1010元,呈上升趋势,敏感性分析表明分析结果可靠。各土地利用类型中,对生态系统总价值贡献最为显著的地类是草地,2000—2010年和2010—2020年草地生态服务贡献率分别为93.90%和72.90%,其次为湿地和林地;(3)研究区在20年间各单项生态系统服务价值均呈增加趋势,区域生态服务功能的分项价值大小均为调节服务>支持服务>供给服务>文化服务,11个单项功能中起显著服务价值的为气候调节、水文调节、土壤保持和生物多样性,4项之和占总价值比例超过69.50%。黄河上游四川段土地利用变化影响区域生态系统服务价值的变化,其中草地影响最显著,其次为湿地和林地。[结论] 研究结果表明20年间生态治理成果逐渐增强,生态环境不断变好。

    • 毕银丽,柯增鸣,高学江

      2024,38(2):190-196, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2024.02.018

      Abstract:

      [目的] 为探究排土场不同生态措施下典型植物的水分利用特征,提高植物水分利用效率,加速矿区生态恢复进程。[方法] 以黑岱沟煤矿排土场6种生态措施(对照、接菌、绿肥、接菌+绿肥、绿肥+风化煤、接菌+绿肥+风化煤)下紫穗槐为对象,结合水的氢氧稳定同位素等方法分析。[结果] (1)排土场土壤含水率为3%~9%,在0—30,70—100 cm土层较低,在30—70 cm土层较高。(2)紫穗槐的水分供给来源于降水和土壤水,土壤水分在0—30 cm土层发生显著的分馏现象,且在不同生态措施表现出显著差异,绿肥处理最大,接菌+绿肥处理最小。(3)不同生态措施下紫穗槐的水分利用特征存在显著差异,接菌处理对50—100 cm土层的水分利用比例较高,为53.4%;绿肥处理紫穗槐主要利用表层(0—20 cm土层)土壤水分,为42.6%;接菌+绿肥处理紫穗槐对各层土壤水分利用比例较为均匀。[结论] 接菌+绿肥处理优化了紫穗槐水分利用特征,增加对表层和深层水分的利用比例,可作为排土场的生态复垦措施,促进西部干旱矿区生态恢复速率和效应。

    • 韩晓阳,王亚萍,朱元骏,刘文兆

      2024,38(2):197-204,215, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2024.02.029

      Abstract:

      [目的] 为探明黄土高原南部塬区果园—农田镶嵌格局下土壤水分空间分布与协同利用特征。[方法] 选取长武塬区10龄、21龄和25龄苹果园(AO10、AO21和AO25)及其邻近农田,通过测定2021年雨季后果园—农田交界带有关位点的土壤含水量,定量计算农田土壤储水对果园耗水的贡献。[结果] 2021年降水量756 mm,为典型的丰水年份,农田和AO21、AO25果园降雨入渗深度在11月底分别达8.4,7.0,5.0 m。AO10果园—农田交界带以4 m深度为界,其下部土壤含水量较上部大,4—10 m土层平均含水量为25.5%;AO21果园0—7 m土层平均含水量为22.1%,7—10 m为15.0%;AO25果园0—5 m土层平均含水量为20.9%,5—10 m土层平均含水量为13.6%,AO21和AO25果园分别在7.0,5.0 m以下仍存在土壤干层。水平方向上,AO21、AO25果园利用邻近农田土壤水分的距离分别达到5,8 m,农果交界面上农田向果园的供水量,当以干层上界划分土壤剖面,其上为表观供水量,2个果园分别为0.08,0.25 m3/m2;其下为实际供水量,分别为0.45,0.81 m3/m2。[结论] 黄土塬区果园和农田镶嵌布局是一种较为合理的利用结构,在其规划管理中应考虑果树年限及其相邻农田宽度等因素,研究结果有助于推进区域土壤水资源的可持续利用及其空间优化。

    • 智菲,周振宏,赵铭,王诗琪

      2024,38(2):205-215, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2024.02.033

      Abstract:

      [目的] 为寻求"双碳"目标导向下的合肥市城市发展新方案。[方法] 依据合肥市2000—2020年5期土地利用数据,在合肥市国土空间规划指引下,运用PLUS模型模拟得到2035年合肥市土地利用时空演变规律,耦合InVEST模型探究多情景下合肥市碳储量时空变化特征,并进一步挖掘土地综合利用程度对碳储量的影响。[结果] (1)2000—2020年合肥市土地利用变化特征主要表现为耕地、林地减少,其中耕地为建设用地扩增主要来源。自然发展和农田资源保护情景的土地变化规律大致相同,主要表现为耕地、林地、水体减少;绿色汇增城市发展情景下,林地相比其余2个情景面积由减少转为增加。(2)2000—2020年合肥市碳储量逐年递减,其中2005—2010年碳损失最为剧烈。到2035年,自然发展情景、农田资源保护情景、绿色汇增城市发展情景碳储量分别为138.96×106,140.13×106,139.81×106 t。农田资源保护情景下,碳储量明显增加区域最低,建设用地扩张减缓;绿色汇增城市发展情景下,林地由碳损失转为碳固持,是最具固碳潜力的发展趋势。(3)绿色汇增城市发展情景土地利用率最高,可有效降低土地综合利用程度对碳储量流失的威胁。[结论] 农田资源保护情景与绿色汇增城市发展情景均有助于城市固碳发展,实施生态保护与城市发展并行政策,调整土地综合利用模式有助于改善城市碳流失。

    • 余文广,陈芸芝,唐丽芳,汪小钦

      2024,38(2):216-233,245, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2024.02.034

      Abstract:

      [目的] 模拟未来土地利用和气候影响下的流域水沙变化有利于制定适合的流域管理计划。[方法] 基于土地利用和气象数据,结合CMIP6气候模式数据、PLUS模型和SWAT模型,定量模拟2030年土地利用及不同气候情景下径流和泥沙的时空变化。[结果] (1) SWAT模型在闽江流域月尺度模拟精度较好,其中径流模拟的R2范围为0.80~0.95,NSE范围为0.75~0.91;泥沙模拟的R2范围为0.75~0.98,NSE范围为0.64~0.94。(2)利用2020年土地利用数据对PLUS模型进行精度评估的Kappa系数为0.77,模拟2030年闽江流域建设用地和耕地将分别增加325.64,1 157.51 km2。(3) SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下,2025—2035年平均降水量分别增加0.15%和2.18%,年平均气温分别增加0.23,0.62℃。(4)低碳情景和高碳情景下,仅土地利用变化导致年平均径流量相较于基准期分别增加0.08%和0.07%,年平均输沙量分别增加0.24%和减少0.05%;仅气候变化导致年平均径流量相较基准期分别减少4.76%和4.11%,年平均输沙量分别增加18.12%和0.13%;土地利用和气候综合影响导致年平均径流量相较于基准期分别减少4.57%和3.93%,年平均输沙量分别增加18.28%和0.33%。(5)未来气候和土地利用综合变化情景下,地表径流和产沙量较高且增幅较大的区域集中在以南平邵武市为中心的流域西北部和以三明将乐县为中心的流域西南部。[结论] 研究结果为未来闽江流域的合理开发建设提供一定参考依据。

    • 谭豪,脱云飞,冯永钰,贺莉莎,畅翔,陆其伟,何霞红

      2024,38(2):234-245, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2024.02.016

      Abstract:

      [目的] 为揭示四川栗子坪国家级自然保护区土壤氮组分(全氮、水解氮、铵态氮、硝态氮)沿海拔梯度的垂直分布差异及其与理化因子响应关系。[方法] 于2022年3,6,9,12月测定并分析四川栗子坪海拔1 800,2 100,2 400,2 700 m土壤氮组分及理化因子的垂直变化特征,并采用多变量方差分析及冗余分析法,分析环境因子与氮组分的关系及季节动态。[结果] (1)海拔、季节及交互作用对土壤氮组分有显著影响,3,6,9,12月铵态氮含量表现为海拔2 100 m>2 400 m>1 800 m>2 700 m,硝态氮含量表现为海拔2 400 m>2 100 m>2 700 m>1 800 m,沿月份梯度增加,全氮含量呈增加趋势,水解氮、铵态氮、硝态氮含量呈先减后增趋势,12月全氮和硝态氮含量有最大值分别为1.25 g/kg和8.26 mg/kg,3月水解氮和铵态氮含量有最大值185.14,5.80 mg/kg。全氮、水解氮、铵态氮、硝态氮沿土层变化规律有一致性,呈"V"形;(2)不同季节和海拔理化因子垂直变化特征与氮组分差异较大,土壤全磷、有效磷、速效钾含量沿土层深度增加先增后减;(3)影响土壤氮组分的关键因子存在季节差异,3,12月为有机质、非毛管孔隙度、速效钾、全磷、有效磷和毛管孔隙度,6,9月为有机质、全钾、毛管孔隙度、全磷和速效钾。[结论] 研究结果为自然保护土壤养分对海拔和季节响应机制及生态保护综合治理提供具体生产实践依据。

    • 黄韬,刘素红

      2024,38(2):246-257, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2024.02.013

      Abstract:

      [目的] 福建省森林覆盖率高达66.8%,是我国森林覆盖率排名第1的省份。探讨福建省土地利用变化对碳储量时空变化的影响是探寻社会发展和生态保护平衡点的理论基础。[方法] 基于PLUS模型和InVEST模型碳储量模块,揭示2000—2020年全省碳储量时空变化特征与土地利用类型之间的关系,并从自然发展、生态保护和城镇发展3种情景预测2020—2030年福建省碳储量时空变化。[结果] 2000年、2010年和2020年研究区的总碳储量分别为214.77×107,214.51×107,212.93×107 t,呈逐年下降趋势。人类活动对土地的开发和改造是导致碳储量变化的主导因素,大面积的耕地和林地转变为建设用地是导致碳储量降低的直接原因。预测结果认为,与2020年相比,2030年自然发展、生态保护和城镇发展情景下碳储量分别减少1.47×107 t,增加0.17×107 t,减少1.85×107 t。生态保护情景是唯一逆转碳储量下降的发展情景,该情景与2020年相比,林地面积扩张1 900.87 km2,林地碳储量增长2.08×107 t,在切实保护生态的同时也能够满足城镇发展的土地需求。[结论] 落实以林地保护为主,控制建设用地是福建省实现"双碳"目标的重要前提。

    • 刘佳依,许大为,徐嘉

      2024,38(2):258-267, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2024.02.024

      Abstract:

      [目的] 通过对景观生态格局和生境质量的时空动态分析,深入研究沈阳市蒲河流域实施水土保持措施前后的生境质量响应情况,旨在为小型流域的水土保持策略提供科学依据,以促进生态经济的协同增长和区域生态的持续健康发展。[方法] 基于蒲河流域2000年、2010年、2020年的土地利用数据和数字高程模型(DEM)等数据,结合FRAGSTATS和InVEST模型,运用土地利用转移矩阵、景观格局指数、生境质量及生境退化度对土地利用变化进行分析,探究响应机理。[结果] (1)在2000—2010年期间,蒲河流域的耕地开发活动频繁,导致森林、草地等土地类型的比例显著下降;在2010—2020年期间,蒲河生态廊道的建设推动土地利用的变化,耕地面积流向人造地表、森林和草地。(2)在2000—2020年期间,蒲河流域的整体景观格局经历先趋于完整后破碎化的演变过程,蒲河两岸景观形成多种要素集合的密集格局,城市中心北部边缘地区生境持续破碎化。(3)从流域整体分析,2000年、2010年、2020年的生境平均质量分别为0.349,0.329,0.354,呈现出先降后升的趋势。生境退化平均值分别为0.098,0.112,0.086,与生境质量变化趋势一致。随着蒲河生态廊道建设,2020年生境质量明显改善,生态系统受到的威胁减少。从空间格局分析,东北部与西南部呈现出明显的空间分布特征;东北山区、西南湿地等区域生境质量总体较好,但有着生境退化的威胁。[结论] 在水土保持措施的影响下,蒲河流域的景观生态格局得以改善,有效抑制了生境的退化现象。

    • 张龙江,赵俊三,陈国平,林伊琳,刘俸汝,彭苏芬

      2024,38(2):268-277, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2024.02.032

      Abstract:

      [目的] 可持续发展目标15.3.1是表征土地退化的重要指标之一,探析土地利用变化和生态系统服务价值(ESV)对可持续发展目标15.3.1的影响是改进土地退化的关键因素。基于土地利用及碳储量变化对SDG15.3.1指标制定新的评价规则,并对SDG15.3.1完成情况进行评估。[方法] 采用等效因子法计算生态系统服务价值,以定量分析土地利用变化对ESV的影响。[结果] (1)研究区土地利用类型转换频繁,主要表现为高林地、水体和建设用地增加,耕地、草地和灌木林减少,未利用地基本保持不变。(2) ESV在空间上呈中间高、四周低,西部高、东部低的分布格局;2000—2020年总ESV损失7.32×108元。其中,2000—2010年,土地退化区域的ESV损失3.03×109元;2010—2020年,土地退化区域的ESV损失2.28×109元。(3)根据SDG15.3.1评估结果显示,2000—2010年和2010—2020年SDG15.3.1指标分别为5.22%和4.77%,而土地净恢复面积分别为-1.62×105 hm2和-2.4×105 hm2。SDG15.3.1指标的完成情况有所提高,但仍未实现土地退化零增长目标。[结论] 研究结果为高原城市群在实现可持续发展目标15.3.1过程中土地利用变化对生态系统服务价值的影响提供参考。

    • 尹力,魏伟,薄立明,张轲,夏俊楠

      2024,38(2):278-293, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2024.02.025

      Abstract:

      [目的] 科学认知秦巴山区城镇空间、农业空间和生态空间的时空演化过程与形成机理,是助力全国空间发展格局统筹协调和推动中西部崛起的关键,更是地区高质量转型发展的迫切需求。[方法] 基于空间转移矩阵、地形位分析和随机森林回归等方法,从"格局规模―地形位置"2个维度切入,研究2000—2020年间秦巴山区国土空间时空演化特征与驱动机制。[结果] (1)近20年秦巴山区城镇剧烈扩张、农业和生态空间持续缩减,占比58.33%的县区人口减少的同时城镇用地依然呈扩张态势,"人口总量―城镇规模"出现严重两极分化;(2)城镇、农业空间"上山爬坡"、生态空间"下谷"现象明显,新增城镇和农业空间平均上移1~2个地形位,下游丹江口水库坝体加高工程对山区整体国土空间分布梯度产生显著影响;(3)"农业空间―生态空间"动态调整置换是秦巴山区主导转换类型,财政支出的影响作用最为显著;农业空间是新增城镇的主要来源,同时秦巴山区城镇退化为农业、生态空间的规模显著;(4)国土开发政策、山地地形属性、交通区位条件和社会经济因素共同制约影响秦巴山区国土空间演化结果,各类型因素在不同转换方向上的作用强度和显著因子数量有明显差异。[结论] 推动新增城镇向重点开发区集中,科学引导农业和生态空间顺应地形梯度布局,慎重进行水利工程建设,整体谋划区域"三区三线"布局,将对秦巴山区国土空间格局优化起到积极影响。

    • 宋小梅,常晓丽,丁辰

      2024,38(2):294-303, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2024.02.035

      Abstract:

      [目的] 为了解根河流域湿地时空变化情况,明晰气候变化和土地利用变化对湿地景观格局的影响。[方法] 过分析根河流域1990—2019年间的湿地范围变化,再结合期间的气候变化状况来探究流域内湿地景观格局变化的驱动因素。[结果] 30年,根河流域湿地面积减少31.89%,斑块数量增加3.74%,景观破碎度指数增加4.48,流域湿地面积总体退化显著,流域湿地斑块数量总体有所增多。1990—2004年流域湿地呈现出显著退化趋势(p<0.05),湿地面积与年降水量存在显著正相关关系,景观破碎度指数与年降水量存在显著负相关,推断年降水量是导致根河流域湿地景观格局发生显著变化的主要因素;2004—2019年流域湿地退化趋势不显著(p>0.05),年平均气温呈现出不显著上升趋势(p>0.05),景观破碎度指数与年平均气温存在显著负相关,可能是气温升高导致流域内浅层多年冻土融化而将湿地连片,降低期间湿地破碎程度。[结论] 究结果对维护根河流域湿地生态系统的多样性与稳定性、促进湿地与非湿地间的协调互融性、保障湿地资源的可持续发展等具有重要的意义。

    • 李珠宇,李志成,徐贵迁,段旭,张广贺,赵洋毅

      2024,38(2):304-315, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2024.02.012

      Abstract:

      [目的] 为探究金沙江干热河谷冲沟系统土壤团聚体结构对优先路径形成的影响,深化对冲沟系统土壤水分和溶质运移的认识。[方法] 选取金沙江干热河谷活跃和稳定冲沟不同部位(集水区、沟头、沟床和沟底)为研究对象,基于染色示踪和形态学图像解析技术,提取土壤水平剖面优先路径。采用RDA、灰色关联和耦合协调度等分析方法探究土壤团聚体结构与优先路径的关系。[结果] (1)稳定冲沟土壤团聚体稳定性高于活跃冲沟。除个别土层外,活跃冲沟>0.25 mm机械稳定性团聚体(DR0.25)、水稳定性团聚体(WR0.25)、平均质量直径(MWD)含量均显著小于稳定冲沟(p<0.05),团聚体破坏率(PAD)和不稳定团粒指数(ELT)则呈相反趋势。冲沟系统由集水区向沟底延伸,土壤大团聚体占比减少,团聚体稳定性下降。(2)活跃冲沟优先路径数量和连通性优于稳定冲沟,冲沟系统由集水区向沟底延伸优先路径连通性变差。各部位以>10 mm优先路径为主要通道。活跃冲沟Simpson指数较稳定冲沟增加3.12%,不同径级的优先路径丰富度高于稳定冲沟。(3)优先路径的形成和分布受土壤团聚体稳定性的影响,MWD和WR0.25与优先路径数量达到极强关联且影响最为显著(p<0.01)。(4)冲沟系统由集水区向沟底延伸,土壤团聚体结构与优先路径的耦合协调性降低,整体上表现为沟头>集水区>沟底>沟床。[结论] 土壤团聚体结构是优先路径形成的重要驱动因素之一,优先路径的分布对干热河谷冲沟系统发育具有重要影响。

    • 卢朝阳,马维伟,杜佳囝,常文华,贺万鹏,李淑卓

      2024,38(2):316-325, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2024.02.020

      Abstract:

      [目的] 为探究高寒湿地土壤碳氮组分对气候变暖和氮沉降的响应特征。[方法] 以尕海湿地沼泽草甸为研究对象,采用开顶箱增温(OTC)和外源氮素(NH4NO3)添加模拟未来气候变暖及氮沉降试验,分别设置对照(CK)、增温(W)、施氮(N)和增温施氮(WN)4种处理。在试验进行1.5年后对土壤碳氮组分含量进行测定。[结果] (1)开顶箱增温装置提高0—20 cm土层平均温度1.126℃,显著降低0—10 cm土层土壤含水量(SMC)、pH、全氮(TN)、微生物量氮(MBN)、铵态氮(NH4+—N)、有机碳(SOC)和可溶性有机碳(DOC)含量,提高硝态氮(NO3-—N)含量。(2)施氮显著降低NH4+—N、SOC和10—20 cm土层微生物生物量碳(MBC)及DOC含量,增加土壤TN、MBN和NO3-—N含量。(3)增温施氮显著增加土壤SMC、TN、NO3-—N和MBC含量,降低MBN、NH4+—N和DOC含量。(4)相关分析显示,土壤水分与各理化因子均存在正相关性,土壤碳氮组分间均呈正相关性。[结论] 模拟增温施氮缓解尕海湿地植物生长的温度和氮的限制,促进TN的积累,对土壤微生物量碳氮影响较大,导致土壤微生物量碳氮及分布特征发生转换。

    • 鲁连欣,王克勤,李珠宇,赵洋毅,王帅兵

      2024,38(2):326-338, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2024.02.027

      Abstract:

      [目的] 为探究坡耕地等高反坡台阶整地对玉米连作和玉米—芸豆轮作系统根土微生态特征的影响。[方法] 以玉米—芸豆轮作为研究对象,玉米连作为对照,采用野外原位监测采样和室内试验分析相结合的方法,通过GC-MS和高通量测序技术分析作物根系分泌物和土壤微生物群落组成、结构特征,揭示坡耕地等高反坡台阶整地对玉米连作和玉米-芸豆轮作根系分泌物种类、含量和土壤微生物群落组成及多样性的影响。[结果] (1)根系分泌物相对含量变化在CRT措施上更为突出,在轮作模式中更为显著。(2) CRT2处理提高土壤微生物群落数量、丰富度和多样性效果更显著。(3)在根系分泌物与土壤微生物互作下,根系分泌物、土壤微生物、土壤环境因子的两两相关性在CRT2处理下更显著。[结论] 坡耕地等高反坡台阶整地通过改变玉米连作和玉米—芸豆轮作的根系分泌物含量,使作物根土微生态环境发生变化,提高土壤微生物数量、多样性及丰富度,且该措施与玉米—芸豆轮作结合的提升效果更佳,对根土微生态的改善作用更显著。研究结果为坡耕地作物种植、耕作方式选择及改善土壤微环境和水土流失综合治理提供理论基础。

    • 朱正青,满秀玲

      2024,38(2):339-350,363, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2024.02.031

      Abstract:

      [目的] 由于大兴安岭寒温带兴安落叶松林下植被差异较大,其土壤理化性质也有较大差异,研究不同林下植被兴安落叶松林土壤磷形态变化特征及有效性,为科学评价寒温带森林土壤磷素供给水平及磷循环研究提供科学数据。[方法] 选取大兴安岭寒温带4种林下植被兴安落叶松林(兴安杜鹃—落叶松林、杜香—落叶松林、苔草—落叶松林和苔藓—落叶松林)为研究对象,于2022年6,8,10月采集0—5,5—10,10—20 cm土层土壤样品,采用Hedley磷分级法测定土壤不同形态磷含量。[结果] (1)观测期间4种林下植被兴安落叶松林土壤活性磷(H2O—Pi、NaHCO3—Pi、NaHCO3—Po)和中等活性磷(NaOH—Pi、NaOH—Po)在6—10月总体呈降低趋势,中等活性磷含量占全磷的30.08%~52.80%,且中等活性磷均表现出无机磷含量高于有机磷含量。兴安杜鹃—落叶松林和杜香—落叶松林0—20 cm土层活性磷、中等活性磷含量均高于苔草—落叶松林和苔藓—落叶松林。苔草—落叶松林土壤稳定性磷(HCl—Pi、HCl—Po、residual—P)均显著高于其他3种落叶松林,且稳定性磷占全磷的58.86%~65.81%。(2)4种林下植被落叶松林土壤全磷(TP)、有效磷(AP)和磷活化系数(PAC)在6—10月变化范围分别为391.81~1 081.02,7.34~83.90 mg/kg和1.62%~7.76%,兴安杜鹃—落叶松林和杜香—落叶松林土壤AP含量和PAC高于另外2种落叶松林,表现出较高的磷有效性;而苔草—落叶松林和苔藓—落叶松林在8,10月5—10,10—20 cm土层则出现供磷不足现象。(3)土壤含水率是兴安杜鹃—落叶松林和杜香—落叶松林土壤磷的主要影响因素,可溶性碳是苔草—落叶松林的主要影响因素,而铵态氮对苔藓—落叶松林影响较大。[结论] 林下植被对兴安落叶松林土壤磷形态及磷有效性有显著影响,兴安杜鹃—落叶松林和杜香—落叶松林土壤活性磷组分、中等活性磷组分及有效磷含量较高,磷活化系数均在2.00%以上;而苔草—落叶松林土壤稳定性磷组分含量较高,土壤磷有效性相对较低。研究结果对寒温带森林生态系统林下植被生态功能及土壤养分循环研究具有重要意义。

    • 杨华蕾,王晓晴,张美薇,郭倩,王会利,曾令涛,崔宇培,孙孝林

      2024,38(2):351-363, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2024.02.037

      Abstract:

      [目的] 为了探讨多种两步模式三维制图方法的准确度影响因素及其规律。[方法] 以华南典型丘陵区1个面积约5 km2的林场内土壤有机碳为研究对象,分别使用样条函数、指数函数和幂函数作为深度函数,普通克里格和随机森林作为水平制图方法,以及两步模式的2种不同制图形式(称为形式A和B),进行土壤有机碳含量的三维预测制图,并探究不同的深度函数、水平制图方法或制图形式对两步模式三维制图结果的影响规律。[结果] (1)深度函数在很大程度上决定制图结果在垂直和水平方向上的变异,表现在制图结果的变异在3个深度函数之间差异较大,其中指数函数上的变异最大,幂函数上最弱,而水平制图方法(普通克里格与随机森林)对制图结果的垂直变异影响不大,但对表层的空间变异影响较大;(2)样条函数由于模拟的深度曲线与实测点吻合得最好,因而准确度最好,表现在基于样条函数的三维制图一致性相关系数(CCC)为0.72~0.75,均高于同种制图形式下的其他函数(CCC为0.64~0.74),而水平制图方法中普通克里格的制图效果好于随机森林,表现在前者的CCC为0.67~0.75,后者的CCC为0.64~0.72;(3)两步模式的2种制图形式对准确度的影响较小,仅在底层的准确度上表现出形式A (即水平预测制图深度函数模拟值)好于形式B (即水平预测制图深度函数参数);(4)所有制图方式中,普通克里格与样条函数相结合的制图形式A的准确度最高,决定系数(R2)达0.76,一致性相关系数(CCC)为0.75,均方根误差(RMSE)为3.50 g/kg。[结论] 在两步模式的三维土壤制图中,首先应考虑样条函数作为深度函数,其次依据研究区的景观条件和样本量,考虑水平制图方法,最后,尽量采用两步模式的第一种制图形式。

    • 鲁睿,张明军,张宇,车存伟,强玉泉,刘灵灵,王志兰,谷来磊

      2024,38(2):364-376, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2024.02.039

      Abstract:

      [目的] 降雨是干旱半干旱地区土壤水分的主要来源,将野外观测和模型模拟相结合研究降雨入渗规律,可以更系统地掌握土壤水分亏缺状况。[方法] 通过定点观测,应用Hydrus-1d模型对兰州南山人工侧柏林土壤水分动态变化进行模拟,评估模型在干旱区的适用性,分析不同降雨条件下土壤水分响应状况和入渗机制。[结果] Hydrus-1d模型在兰州南山人工侧柏林有较好的适用性,且深层模拟效果更优。降雨量<30 mm时,10 cm处土壤含水量对降雨响应最为强烈,30,50 cm处受降雨影响相对较小且有明显的滞后,70 cm以下没有响应;降雨量>8.2 mm时存在湿润峰。模拟期内,最大入渗深度为70 cm,最大入渗量为23.7 mm,入渗深度随时间增加而入渗量和入渗速率却随时间延长而减小。降雨量与入渗量、入渗深度和入渗速率呈显著正相关(p<0.05)。降雨量<20 mm时,降雨强度对入渗量、入渗深度和入渗速率存在显著影响。[结论] 使用Hydrus-1d模型可以较好地模拟兰州南山人工侧柏林土壤水分动态变化并计算入渗量、入渗速率和入渗深度,且分析发现降雨量对该地土壤水入渗过程的影响更显著。

    • 贺凌云,陈伏生,郑志宇,刘俏,王晟楠,王方超

      2024,38(2):377-386, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2024.02.023

      Abstract:

      [目的] 为探究磷输入如何调节大气氮沉降对土壤团聚体有机碳含量及碳与磷关系的影响。[方法] 在常绿阔叶林土壤建立长达6年(2015—2021年)的养分添加长期监测试验平台,包括4个处理:对照[P0+N0,P0 kg/(hm2·a)+N0 kg/(hm2·a)]、氮添加[P0+N100,P0 kg/(hm2·a)+N100 kg/(hm2·a)]、磷输入[P50+N0,P50 kg/(hm2·a)+N0 kg/(hm2·a)]以及氮磷同时输入[P50+N100,P50 kg/(hm2·a)+N100 kg/(hm2·a)],各处理设3次重复,共计12个样地。于2021年8月采集样地0—10 cm土层土壤样品,测定基础理化性质、土壤粒径分布规律、不同粒径土壤团聚体磷组分及有机碳(SOC)含量。[结果] (1) P0处理下,氮添加显著增加大团聚体占比,减少黏粒和粉粒含量,提高各团聚体粒径中SOC含量;氮添加分别显著降低和增加团聚体黏粒、粉粒中易分解态磷组分(LP)和难分解态磷组分(RP)含量。(2) P50处理下,氮添加显著提高土壤团聚体平均几何直径(GMD),对各粒径团聚体中磷组分和SOC含量均无显著影响。(3) P0处理下,土壤团聚体SOC与难分解态磷呈正相关关系;P50处理下,土壤团聚体SOC与各功能磷组分无显著相关。由此推断,P0处理下,氮添加通过提高常绿阔叶林土壤团聚体黏粒、粉粒径中难分解态磷而增加土壤有机碳的固持;P50处理下,氮添加对各粒径中有机碳的影响可能受到生物因素的调节,与磷的有效性无关。[结论] 氮沉降对常绿阔叶林土壤团聚体中碳磷内在关系的影响受到磷的调控,研究结果为森林土壤碳循环应对全球气候变化提供数据支撑。

    • 李传福,徐家林,明玉飞,高舒,吕欣,杨宇轩,李永强,焦树英

      2024,38(2):387-397, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2024.02.021

      Abstract:

      [目的] 为探讨菇渣有机肥与脱硫石膏对盐碱土有机碳组分及碳库管理指数的影响。[方法] 以黄河三角洲新垦殖小麦—玉米轮作地为研究对象,采用随机区组试验方法,设置不施肥(CK)、农民常用施肥(CN)、菇渣有机肥(MCOF)、菇渣有机肥+脱硫石膏(MCOG)4个处理,通过3年田间施肥处理。[结果] 菇渣有机肥与脱硫石膏配施显著降低0—20 cm土壤盐碱度,提高土壤氮磷钾养分含量和阳离子交换量(p<0.05);各处理0—20 cm土层总有机碳(TOC)、易氧化有机碳(EOC)、微生物量碳(MBC)含量高于20—40 cm土层,而水溶性有机碳(WSOC)含量则相反;与CN处理相比,MCOG处理0—20 cm土层TOC、EOC、WSOC、MBC分别显著提高15.48%,23.50%,18.98%,51.40%,EOC和MBC有效率分别提高13.94%,30.49%,且MCOG处理较CN和CK处理的土壤碳库管理指数(CPMI)显著提高15.38%和20.00%;MBC的敏感性指数均高于其他有机碳组分,MCOG处理MBC值最高。相关性分析表明,土壤TOC含量取决于其活性组分,而影响盐碱土有机碳活性组分含量及其有效率、碳库管理指数的主要因素为pH、CEC和EC。[结论] 菇渣有机肥与脱硫石膏配施能显著降低土壤盐碱含量,提高土壤肥力并增强固碳效率,研究结果为拓展盐碱地土壤有机改良方法提供理论依据和数据支撑。

    • 阮国杰,胡琪,师倩,高晓东,李昌见

      2024,38(2):398-405, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2024.02.009

      Abstract:

      [目的] 为探明不同残膜量对氮素利用效率及损失的影响。[方法] 试验设置5个不同残膜量(0,180,360,720,1 440 kg/hm2)和2种残膜类型(聚乙烯和生物降解残膜),通过盆栽试验,研究不同残膜含量对土壤全氮、氮素气态损失、氮肥利用效率及番茄生长等指标的影响。[结果] 随着残膜含量的增加,土壤氨气和氧化亚氮的累积排放量呈先增大后减小的趋势,当残膜含量达到720 kg/hm2时,氨气累积挥发量显著减少11.31%~13.70%,氧化亚氮累积排放量减少4.74%~5.13%;土壤中氮素残留量无显著差异。当残膜含量低于180 kg/hm2时,地膜残留促进番茄的生长;当残膜含量高于180 kg/hm2时,地膜残留抑制番茄的生长。低残膜含量对氮肥利用效率无显著影响,当含量高于360 kg/hm2时,氮肥利用效率与残膜含量呈负相关关系。通过综合分析,土壤残膜含量应控制在180 kg/hm2内才不会对作物生长造成不利影响。此外,由于可降解地膜的降解特性,其对植株氮素吸收和氮肥利用效率的不利影响弱于聚乙烯残膜。[结论] 降解地膜替代聚乙烯地膜具有一定的可行性。

    • 王凯丽,张含玉,方怒放,刘前进,李靖江

      2024,38(2):406-413, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2024.02.010

      Abstract:

      [目的] 为探究降解地膜覆盖对径流及溶解态氮磷流失的影响。[方法] 利用野外原位径流小区,以覆膜垄作花生种植为研究对象,设置0.003 mm厚聚乙烯普通地膜覆盖处理(PF)和厚度为0.006 mm (BF1),0.008 mm (BF2),0.010 mm (BF3),0.012 mm (BF4)的降解地膜覆盖处理及未覆膜处理(CK),测定不同处理在自然降雨条件下的径流量及径流中铵态氮(NH4+—N)、硝态氮(NO3-—N)、速效磷(PO43-—P)浓度,分析不同厚度降解地膜覆盖条件下径流及养分流失特征。[结果] (1)降解地膜降解所需时间随地膜厚度的增加而增加。(2)各处理的累积径流量由小到大为BF1<BF2<BF3<PF<CK<BF4,BF1与BF4之间差异显著(p<0.05)。(3)与CK相比,各覆膜处理均能不同程度减少氮磷累积流失量。其中,BF1处理对NH4+-N和NO3-—N流失量的削减效果较好,而BF2处理对PO43-—P流失量的削减效果较好。(4)在5个覆膜处理中,BF4处理的NO3--N和PO43--P流失量最高,而BF3处理的NH4+—N流失量最高。[结论] 研究结果可为防治覆膜坡耕地水土及养分流失、解决农业面源污染等问题提供理论基础,对绿色农业发展和生态可持续发展具有重要意义。

    • 赵乐,苏睿,何红花

      2024,38(2):414-422, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2024.02.040

      Abstract:

      [目的] 为了研究土壤磷肥和盐分及其交互作用对紫花苜蓿生长、磷营养和耐盐性的影响。[方法] 通过向[XC<0.TIF>;% 102% 102]土中添加不同浓度梯度的磷肥(0,40,80,160 mg/kg,以KH2PO4的形式添加)和氯化钠(0,0.4,0.8,1.6 g/kg)进行温室盆栽试验,种植紫花苜蓿"甘农七号"。[结果] 紫花苜蓿地上部生物量和地下部生物量均随着磷肥施加水平的提高而增加,但随着盐分添加水平的提高而减少;施磷时植物的磷吸收量增加,当磷水平为160 mg/kg时,根、茎、叶的磷含量均达到最大。添加盐分抑制对磷的吸收,当盐水平为1.6 g/kg时,根、茎、叶的磷含量与不加NaCl时相比显著减少;与不加磷肥时相比,酒石酸含量随着磷肥水平升高而减少,外源盐分添加显著增加紫花苜蓿根际酒石酸的含量;大部分处理的根际pH与非根际pH相比均降低,在盐胁迫的情况下土壤pH的降低提高土壤磷的有效性和植物对磷的吸收;高剂量(160 mg/kg)的磷肥添加使紫花苜蓿的磷吸收效率、磷利用效率均显著降低。[结论] 土壤磷肥与盐分之间存在显著的交互作用,盐分增加加剧植物磷缺乏,适当施用磷肥可提高紫花苜蓿的耐盐性,并提高其在盐渍土壤中的生产力。

    • 李金刚,何平如,陈菁,张娜,杜斌,刘闯,周明强

      2024,38(2):423-436, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2024.02.036

      Abstract:

      [目的] 为探究适宜于干旱、半干旱区番茄大田栽培的灌溉水盐度和盐分组成。[方法] 在宁夏银北灌区开展3年番茄膜下滴灌野外田间试验,设置3种不同盐分浓度(1,2,3 g/L)和5个Na∶Ca摩尔浓度比(1,3,5,7,9)的灌溉水源。[结果] 在较低的灌溉水盐度(1 g/L)下,适当增加灌溉水Na∶Ca摩尔比有利于番茄植株的干物质和氮磷钾素积累;番茄单果重、商品果产量和总产量随灌溉水Na∶Ca摩尔比增加而线性下降,且灌溉水Na∶Ca摩尔比每增加1,番茄商品果产量下降5 761.7~6 036.7 kg/hm2;"高盐度(2,3 g/L)、低Na∶Ca摩尔比(1,3)"的灌溉水较"低盐度、高Na∶Ca摩尔比"的灌溉水,更有利于番茄增产;膜内表层40 cm土壤钠吸附比和表层100 cm土壤积盐量随灌溉水Na∶Ca摩尔比的增加线性增加。[结论] 为在宁夏银北灌区大田栽培番茄生育期内减少积盐并获得相对高产,推荐土壤基质势控制下限-20 kPa下膜下滴灌的适宜灌溉水盐度为2 g/L且Na∶Ca摩尔浓度比为5。

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    • 未来十年珠江流域土地利用多情景模拟及碳储量评估

      兰健

      Abstract:

      [目的]分析珠江流域过去20年以及未来10年土地利用与碳储量的时空变化,以期为该地区的土地利用格局优化和生态系统固碳管理提供参考依据。[方法]文章基于2002年,2012年,2022年3期土地利用数据,分析土地利用类型变化,使用PLUS模型模拟2032年自然发展情景、耕地保护情景和生态保护情景下的土地利用格局,利用InVEST模型评估三种情景下生态系统碳储量的变化情况。[结果]近20年来珠江流域土地类型发生较大变化,耕地向建设用地的单向转化以及耕地与林地间的双向转化是该地土地利用变化的主要特点;同期陆地生态系统碳储量整体呈现下降趋势,降幅为0.52%;2032年碳储量预测显示,生态保护情景下碳储量明显高于耕地保护情景和自然发展情景,分别高出4.84×106t和10.22×106t。[结论]采取有效的生态保护政策可以提高区域碳储量,维系生态系统的健康发展,未来在制定土地利用规划时,决策者应考虑经济发展与生态保护的平衡关系,强化流域生态保护和绿色发展理念,增加土地碳存储功能,助力“双碳”目标的实现和区域可持续发展。

      • 1
    • 降雨条件下风速对迎风坡坡面细沟侵蚀特征的影响

      张文博, 韩玉国, 邱业, 曲芝旭, 吴梦雨

      Abstract:

      [目的]为明确风力作用下迎风坡坡面细沟侵蚀特征。[方法]采用人工模拟风驱雨实验,研究在不同风速条件(0,3,5和7 m/s)下迎风坡坡坡面水沙过程变化规律及细沟形态特征。[结果]与无风坡面相比,迎风坡面产流时间和跌坎出现时间增加20.59%~47.06%和33.10%~137.78%,坡面平均流速减小12.86%~22.53%;产流率和产沙率随风速的增加而显著减少(p<0.05),不同风速条件下迎风坡面产流率变化趋势相近,随着降雨进行产流率逐渐增加,一段时间后保持稳定,不同风速下的阶段性无明显差异。产沙率随降雨历时的延长整体呈现为先迅速增加,然后缓慢下降并趋于稳定,产沙率发生变化的节点与跌坎出现时间基本一致。细沟宽度、深度及其波动程度随着风速的增加而减小;细沟宽度、深度及其波动程度随着风速的增加而减小;细沟宽深比和细沟倾斜度分别为1.4~1.69和13.47~14.76°,均随着风速的增加而增大;不同风速条件下,细沟体积、细沟割裂度和细沟密度分别为4.39~10.27 m3,0.024~0.042,2.03~2.92 m/m2,三者都随风速的增加而减小;[结论]细沟体积、细沟密度和割裂度与坡面侵蚀量均呈极显著的正相关关系,是表征迎风坡坡面细沟形态的优选指标。

      • 1
    • 黄土高原水蚀风蚀交错区生物结皮对灌草生态系统水分耗散的影响

      张旭东, 赵允格, 澹台彧, 刘宁, 鱼舜尧

      Abstract:

      蒸散发是土壤水分损失的主要途径,干旱半干旱地区广泛分布的生物结皮显著影响降水入渗和土壤水分剖面分布,可能会影响生态系统的土壤水分耗散。研究采用原状土柱试验,以裸土为对照,设置灌草(单株灌木-20%盖度草本)、灌草-30%生物结皮和灌草-50%生物结皮3个处理,研究生物结皮对灌草生态系统水分耗散的影响。结果表明,模拟30mm降水12h后,灌草-生物结皮处理0~20 cm土层水分含量较裸土处理平均高出15.4%,较灌草处理平均高出12.8%。与裸土相比,灌草及灌草与不同盖度生物结皮显著增加了土壤水分耗散,其中灌草处理较裸土增加120.3%,灌草-生物结皮较裸土平均增加116.5%。生物结皮降低了灌草生态系统的水分耗散,与灌草处理相比,灌草-生物结皮水分耗散平均降低1.7%,降低程度与生物结皮盖度、时段及土层深度有关。其中,灌草-30%生物结皮和灌草-50%生物结皮处理水分耗散量较灌草处理分别提高5.3%和降低8.7%。生物结皮对灌草生态系统水分耗散的降低作用在雨后1~4天表现明显。生物结皮主要通过减少灌草生态系统的20 cm以下土层水分耗散来降低蒸散发与蒸散速率。与灌草处理相比,灌草-生物结皮的0~20 cm土层水分蒸散损耗提高14.4%,20 cm以下土层水分耗散降低15.5%。本文进一步完善了生物结皮对土壤水分影响的研究,并为提高蒸散发模型预测的精确性提供科学依据。

      • 1
    • 2000-2020年陕西省陆地生态系统NPP时空变化与潜力研究

      汪晓珍, 汪晓珍, 呼海涛, 吴建召, 上官周平, 邓蕾

      Abstract:

      在“双碳”战略实施背景下,准确地评估陆地生态系统固碳现状、速率与潜力,对实现“碳中和”目标意义重大。陕西省横跨三个气候带,南北气候差异大,植被类型丰富。近年来,由于多项生态工程(退耕还林还草、三北防护林等)的实施,陕西省植被覆盖度进一步提升到60.7%,固碳能力巨大。陆地生态系统NPP(植被净初级生产力)是反映植被固碳能力的重要指标,然而,关于陕西省NPP的时空动态变化,以及NPP未来潜力的空间分布鲜有研究。本研究以陕西省陆地生态系统为研究对象,利用CASA模型和邻域相似空间分布法评估了陕西省植被NPP及其潜力的时空分布特征。结果表明:(1)陕西省植被总固碳量在2000年和2020年分别为687 Tg和1020 Tg,增加了333 Tg,增幅分别为48.5%。(2)陕西省NPP呈现南高北低,中间存在最高值或最低值的空间分布态势,平均值在2000年和2020年分别为333.2 g C/m2和494.8 g C /m2,共增加161.6 gC /m2,增加幅度呈现北高南低的分布态势。(3)陕西省生态系统NPP的实际最大潜力为2304 Tg,相比于2020年可增加41.3%,空间分布态势表现为由南到北逐渐降低,且空间分布特征均表现出高度空间自相关特性,但局部差异较大。本研究评估和预测了陕西省区域尺度生态系统NPP时空动态变化及潜力空间分布特征,可为科学评价提升区域碳汇能力提供了一定的评价体系和理论参考。

      • 1
    • 青海省生态修复关键区识别及修复分区划分

      马泽钰, 肖列, 李鹏

      Abstract:

      [目的]基于“整体保护、系统修复、综合治理”治理思路识别生态修复优先空间抑制生态退化,是区域社会-经济协调发展、筑牢生态安全屏障和推进生态文明建设的重要举措。[方法]本文以青海省为研究区,通过土地利用强度、土地利用重心迁移反映城市化进程,定量评估2005—2020年7项生态系统服务、生态敏感性和生境退化度,提出基于“生态系统服务簇-生态敏感性-生境退化度”识别生态修复优先空间,将内部缺陷和外界胁迫相结合,划定5类生态修复优先区并提出相应修复策略。[结果] 青海省2005—2020年产水深度分别为125.1 mm、106.9 mm、80.0 mm、135.4 mm,水源涵养深度稳定在15 mm左右。粮食产量由1.42 t/hm2提升至2.02 t/hm2,防风固沙能力由2.42 t/hm2提升至4.59 t/hm2,土壤保持能力由85.9 t/hm2下降至65.3 t/hm2;青海省生态系统服务簇可划分为态宜居和谐簇、水土耦合协调簇、生态源地保育簇、自然生态修复簇、防风固沙功能簇5类。基于双变量自相关识别生态恢复优先点结果可知,青海省主要为关键生态恢复点和自然生态恢复点,面积分别占5.26%和2.55%,其中关键生态恢复点和生态宜居簇增加区域在空间上分布基本吻合。[结论]青海省生态修复优先区集中在生态环境脆弱的西北荒漠地区、高海拔山区、水源地和河流沿岸及人类活动较频繁的河湟谷地和天峻县、兴海-玛多-曲麻莱县一带。

      • 1
    • 重庆石漠化和非石漠化区植被绿度时空变化特征

      李慧, 魏兴萍, 蔡云丽, 陈诗蝶, 李良鑫

      Abstract:

      研究重庆岩溶石漠化和非石漠化地区植被绿度时空变化特征及其对土地利用类型的响应有利于指导岩溶地区植被生态恢复。本文基于植被叶面积指数(LAI)及土地利用类型数据,采用趋势分析和Hurest指数分析石漠化和非石漠化地区植被绿度的时空演变特征,利用土地利用转移矩阵定量分析土地利用变化对植被绿度的影响。结果表明:(1)石漠化和非石漠化地区的植被绿度整体呈增加趋势,分别在2007年和2012年达到最大绿度,绿度值为1.36和1.69,年均增速为0.014和0.012。(2)石漠化和非石漠化地区植被绿度动态变化趋向良好,改善趋势面积占比为86.84%和87.04%,反持续改善趋势面积占比分别为52.82%和80.29%,是未来植被绿度主要的变化趋势。(3)石漠化和非石漠化地区主要的土地利用类型是林地和耕地,且林地转化的耕地是植被绿度退化的主要发生区,耕地、灌木和草地转化的林地是植被绿度改善的主要发生区。(4)高LAI的土地利用类型转化为较低LAI土地利用类型导致LAI减小,降低植被绿度,较低LAI土地利用类型转化为高LAI土地利用类型,导致LAI增加。石漠化和非石漠化地区林地LAI转出总量减少最多为1.19×104和4 442.18,转入总量增加最多为1.50×104和1.71×104;建设用地、水域和裸地面积较小,对LAI总量的影响不明显。研究结果有助于揭示生态脆弱区植被绿度的变化特征及对土地利用变化的响应机制,可以为重庆市岩溶地区石漠化治理、生态安全和经济可持续发展提供科学依据。

      • 1
    • 基于UAV-SfM方法的黄土高原砒砂岩区侵蚀监测算法比较

      刘益麟, 李豆, 李朋飞, 胡晋飞, 白晓, 严露, 丹杨

      Abstract:

      复杂地形及沟谷陡坡的土壤侵蚀监测一直是土壤侵蚀监测的难点。基于无人机的动态恢复结构(Unmanned Aerial Vehicle – Structure from Motion,UAV-SfM)的三维点云重建技术可高效的获取大范围地形数据,并以其成本低廉、简单便携等优点已成为地表变化过程监测重要数据来源之一。针对UAV-SfM地形变化监测算法缺乏深入的比较研究,限制了其在土壤侵蚀、泥沙输移过程研究中的应用。为比较地形变化监测算法在黄土高原砒砂岩区的适用性,以皇甫川流域特拉沟一支沟为研究对象,采用无人机摄影测量技术获取2022年7月至2023年3月影像,结合SfM生成三维点云数据,比较分析了(Digital Elevation Model of Difference (DoD)、Cloud to Cloud(C2C)、Cloud to Mesh(C2M)、Multiscale Model to Model Cloud Comparison(M3C2))等四种算法的侵蚀产沙监测精度,并分析了点云密度变化对各方法精度的影响。研究表明:(1)四种常用算法在空间上都能监测到大幅度地表变化。四种方法中,以M3C2算法的结果最优,线性拟合结果最好(R2=0.953,p<0.01)且综合误差最小(MAE=0.0161m,MRE=3.37%,RMSE=0.0194m),C2M算法其次,DoD算法再次,而C2C算法结果最差。(2)通过比较,DoD算法仅适用于平坦区域的快速检测,坡度陡峭的区域监测侵蚀沉积量存在高估的现象。(3)M3C2和C2C算法对点云密度变化敏感,而C2M和DoD受点云密度变化影响较小。本研究结果可为黄土高原砒砂岩地区基于UAV-SfM的侵蚀产沙监测方法的选择提供参考。

      • 1
    • 花岗岩红壤坡地沟头高度对沟床跌穴发育过程的影响

      王建羽, 林哲, 廖达兰, 邓羽松

      Abstract:

      沟床跌穴发育是溯源侵蚀的关键过程。为明确沟头高度对沟床跌穴发育过程和动力机制的影响,研究探讨了花岗岩红壤坡地不同沟头高度(25 cm、50 cm、75 cm、100 cm和125 cm)下沟床跌穴发育过程及动力机制。结果表明:(1)随着沟头高度的增加,流经沟床部分水流的雷诺数、径流剪切力、径流功率和射流参数:触底流速、射流剪切应力、瞬时动能、跌穴径流能耗均表现为增加的趋势。(2)红土层冲刷后以形成“V”型的小跌穴为主,随着流量的增加跌穴形态逐渐增大,但难以形成面积较大的跌穴。而砂土层在冲刷过程中,沟床跌穴发育较为明显,当流量增大到120 L/min后,沟床破碎化程度逐渐剧烈,跌穴轮廓逐渐清晰,横截面积增大。(3)研究通过横截面积来表征跌穴的侵蚀程度,利用随机森林算法和沙普利值构建模型并表征各参数的关系。红土层沟床径流的弗罗德数、径流功率、水平出射动能、雷诺数与横截面积呈负相关;砂土层沟床径流的弗罗德数和跌穴径流能耗与横截面积呈负相关。随机森林算法可用于沟床跌穴侵蚀程度的预测(LCCC=1.02,R2adjusted=0.876和0.868)。研究可为揭示沟头溯源侵蚀机理和沟蚀防治提供理论依据。

      • 1
    • 岩层倾向对喀斯特槽谷区不同土地利用类型土壤分离能力的影响

      蒋莉沙, 甘凤玲, 谭晓红, 石海龙, 赵烜, 蒲俊兵

      Abstract:

      摘要:[目的]探索岩层倾向对喀斯特槽谷区土壤分离能力的影响机制,为喀斯特槽谷区预防和治理水土流失提供参考意见,[方法]以重庆市青木关岩溶槽谷区顺/逆层坡为研究对象,通过水槽冲刷实验,分析不同土地利用类型在顺/逆层坡的土壤分离能力差异,并探讨土壤理化性质对土壤分离能力的影响。[结果] (1)顺/逆层坡土壤分离能力均与土壤有机质含量、>0.25 mm水稳性团聚体含量和全氮呈显著负相关关系(P<0.05),其中,逆层坡有机质含量、>0.25 mm水稳性团聚体含量和全氮大于顺层坡。(2)4种土地利用方式下的土壤分离能力均为顺层坡高于逆层坡。此外,草地的土壤分离能力综合得分在顺/逆层坡均低于辣椒地、玉米地和裸地。 (3)根据多元逐步回归分析结果,基于有机质含量和>0.25 mm水稳性团聚体含量建立的顺/逆层坡土壤分离能力预测模型的决定系数R2分别为0.77和0.85,能有效预测土壤分离能力。[结论]综上所述,草地的土壤分离能力在顺/逆层坡均为最小。因此,为预防喀斯特槽谷区水土流失以及促进生态恢复,应合理进行耕种,并且适当增加草地的覆盖面积,提高土壤抗侵蚀能力。

      • 1
    • 黑色岩系成壤过程中镉和硒的形态转变与迁移特征研究

      任白琳, 麻万诸, 章明奎

      Abstract:

      黑色岩系含有高量的镉和硒,在风化成土过程中岩石镉和硒的形态转变和释放可对周围生态环境产生影响。本研究在浙西北选择了下寒武统荷塘组地层的黑色岩系分布区,通过沿地形不同部位(丘陵上坡、丘陵中坡、丘陵下坡、丘间谷底和河谷阶地)采集土壤剖面分层土样,探讨了黑色岩系风化成土及其风化物迁移过程中镉和硒的数量与形态转变规律。结果表明,从母岩经母质至土壤,土壤总镉和总硒均呈现下降的趋势。黑色岩系风化物镉和硒的损失随沿丘陵坡地向下迁移搬运距离增加而增加,其中由坡积物演变为洪积物的过程中镉和硒的损失大于由残积物演变为坡积物的损失。从风化物中流失的镉和硒可以流水扩散方式对下流河流冲积物发育表土镉和硒含量产生影响,但影响程度随距离增加而减小。随着风化物搬运距离的增加和土壤的演变,发生了碳酸盐结合态镉和残留态镉向水溶性镉、交换性镉、有机质结合态镉、氧化物结合态镉转变,残留态硒逐渐活化转变为交换性硒、有机质结合态硒、氧化物结合态硒。研究还表明,土壤水溶性镉、交换性镉(硒)、有机质结合态镉(硒)呈现向地表增加的趋势;硒的有机富集及表土富集现象比镉更为明显。研究认为,黑色岩系风化不仅可通过残留方式直接影响其分布区土壤镉与硒的含量,也可通过流水扩散方式影响周边地区土壤镉和硒的含量。

      • 1
    • 典型水蚀区坡耕地黑土质量的空间分异特征及影响因素

      李林源, 彭新华, 钱芮, 王建茜, 杜豪, 高磊

      Abstract:

      [目的]为了明确侵蚀-侵蚀在黑土坡耕地土壤质量空间分异格局中的塑造作用,[方法]本研究以东北典型水蚀区坡耕地为研究对象,利用110个样点的土壤属性,采用基于最小数据集的土壤质量指数(SQI)指标,评价了坡面尺度土壤质量的空间分异特征,并利用广义线性模型(GLM)明确了坡度、坡位、土层深度等因子对土壤质量的贡献。[结果]结果表明:(1)坡耕地土壤养分的含量和空间特征在耕作层和亚表层之间表现出相反规律。对于大部分养分指标,耕作层的含量显著高于亚表层,但是,其空间异质性以及土壤养分含量之间的相关性低于亚表层(p<0.05);(2)侵蚀沉积作用影响坡耕地土壤质量的空间分布特征。SQI在强烈侵蚀的坡中显著低于轻度侵蚀的坡上和沉积区的坡下(p<0.05),与坡上相比,坡中的SQI在耕层和亚表层分别降低了26.2%和31.6%,沉积作用并一定提高强烈侵蚀坡耕地沉积区的土壤质量,坡下和坡上耕作层的土壤质量无显著差异(p>0.05);(3)土层深度、坡位和坡度是坡耕地SQI变异的主要影响因素。GLM结果显示,对于同一个土壤层次,坡度、坡位及其交互作用对SQI变异的解释度达95%,其中,坡位和坡度的解释度分别为68%和22%;考虑土壤深度因素,在0—40 cm范围内,土壤深度、坡位和坡度对SQI变异的解释度分别为39%、31%和10%。[结论]本研究采用SQI和GLM相结合的方法,明确了侵蚀-沉积过程在坡耕地黑土质量空间分异中的塑造作用,研究成果可为典型水蚀区侵蚀退化黑土地质量评价和管理提供技术支撑。

      • 1
    • 变化环境下渭河流域土壤水储量模拟及影响因素分析

      于坤霞, 闫泽云, 李梦楠, 李占斌, 李鹏, 赵阳, 贾路

      Abstract:

      随着气候变化和人类活动影响加剧,流域气候和下垫面条件发生改变,准确模拟土壤水分变化过程并分析其影响因素对于地区的水资源管理和植被建设具有重要意义。本研究以黄土高原地区渭河流域为研究对象,基于ABCD水文模型,采用EFAST法分析模型参数敏感性,构建常参数和时变参数模型,比较不同参数模型的径流深和土壤水储量模拟精度,探讨气候变化和植被恢复对渭河流域土壤水储量变化的影响,明确土壤水储量变化的主导因素。结果表明:①土壤水层补给地下水的比例参数c最为敏感,地下水储放系数d、流域实际蒸散发量与土壤蓄水量之和的上限参数b次之,表征土壤完全饱和前径流的倾向性参数a最不敏感;②与ABCD常参数模型相比,时变参数模型将率定期径流深模拟结果的NSE、KGE、R2分别提高了19%、10%、19%,验证期的NSE、KGE、R2分别提高了7%、7%、9%,时变参数模型显著改善了径流深模拟效果;③基于时变参数模型模拟的渭河流域土壤水储量与ERA5-Land●0~100cm土壤水储量的相关关系最强,二者的变化过程基本相同;④不同影响因素对渭河流域土壤水储量变化的影响程度由强到弱依次为潜在蒸散发>降水>NDVI。研究成果为该地区水资源规划和管理、植被建设提供科学依据,也为其他类似地区的土壤水储量研究提供参考。

      • 1
    • 黑龙滩水库消落带植被恢复模式对土壤水稳性团聚体组成及其稳定性的影响

      白芹菲, 王艳琪, 鲍玉海, 贺秀斌, 罗鹏, 韦杰

      Abstract:

      [目的]为了阐明水库消落带不同植被恢复模式对土壤水稳性团聚体组成及其稳定性的影响,[方法]以川中丘陵区黑龙滩水库消落带人工恢复与自然恢复植被下的土壤为研究对象,利用湿筛法测定分析了土壤水稳性团聚体组成特征及其稳定性指标。[结果]消落带土壤>0.25 mm水稳性大团聚体含量与未淹水对照相比降低了4.21%,其中,自然恢复植被下土壤水稳性大团聚体含量较对照下降了12.27%,人工恢复植被下大团聚体含量较对照增加了3.84%;不同植被恢复模式下土壤水稳性团聚体组成差异显著(p<0.05),人工恢复植被下土壤大团聚体含量(69.48%)显著高于自然恢复模式(43.20%);消落带土壤水稳性团聚体稳定性随水位高程增加而升高,团聚体稳定性指标>0.25 mm水稳性团聚体含量(R0.25)、平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)值人工恢复模式下均大于自然恢复模式,团聚体分形维数(D)、土壤可蚀性因子(K)与团聚体破坏率(PAD)值人工恢复模式小于自然恢复模式,结果表明人工恢复模式下土壤水稳性团聚体稳定性、土壤抗蚀性高于自然恢复模式。[结论]黑龙滩水库消落带在淹水后土壤团聚体稳定性下降,但人工恢复模式能有效改善土壤团粒结构,研究结果可为黑龙滩水库消落带土壤结构稳定性评价及植被恢复提供科学依据。

      • 1
    • 希拉穆仁草原不同放牧强度植被群落特征对土壤团聚体的影响

      王艺颖, 陈新闯, 董智, 郭建英, 陈阳, 安淳淳, 李欣, 李质瑊

      Abstract:

      [目的]植被群落是影响土壤团聚体的重要因素,然而针对放牧压力下植被群落的改变对土壤团聚体的影响程度仍不明晰。[方法]以希拉穆仁荒漠草原控制放牧试验区为研究对象,采用野外调查、室内分析相结合的方法,分析了轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)、重度放牧(HG)和禁牧(CK)下植被群落特征和土壤团聚体特征及二者的关系,揭示了植物群落变化对土壤团聚体的影响。[结果](1)植物群落物种数随放牧强度的增加而增加,LG的群落Shamnon-Wiener多样性指数(H")和Simpson优势度指数(D)显著低于其他放牧强度(P<0.05)。地上生物量随放牧强度的增加而降低,HG的地上生物量显著低于其他放牧强度(P<0.05)。不同放牧强度下地下生物量差异显著,且不同土层的地下生物量均以LG最高。(2)平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)的变化趋势与大团聚体含量一致,在0-5 cm和5-10 cm土层表现为随放牧强度的增加先增加后降低再增加(LG最高、MG最低)。(3)群落Shamnon-Wiener多样性指数(H")、Pielous均匀度指数(J")、地上生物量、容重、有机碳和全氮含量是影响大团聚体含量、MWD和GMD的显著性因子(P<0.05)。[结论]研究结果可以为希拉穆仁草原合理放牧以及生态恢复工作提供理论支撑和科学依据。

      • 1
    • 绿肥覆盖柑橘园土壤分离能力对集中流水动力学参数的响应

      张峰玮, 王小燕, 陈展鹏, 陈方鑫

      Abstract:

      [目的]探究三峡库区典型坡地橘园绿肥覆盖土壤分离能力与集中水流水力学特性间的关系,为进一步明晰典型坡地橘园陆上流在土壤侵蚀过程中的水力学特性提供数据支撑。[方法]通过集中流冲刷试验,分析在不同坡度(10°~25°)与流量(18~126L/min)组合的梯度水动力条件下,裸坡与绿肥(白花三叶、早熟禾以及野豌豆)覆盖地的土壤分离量,探讨绿肥覆盖下的土壤分离能力与水流动力参数(水流剪切力、水流功率)、流态流型参数(雷诺数、弗汝德数)、阻力参数(Darcy-Weisbach阻力系数、曼宁系数)的定量关系并建立相应的数学模型。[结果]绿肥覆盖能显著降低土壤分离能力(P < 0.01);裸坡与绿肥覆盖地的土壤分离能力均与水流动力和流态流型参数呈幂函数正相关(P < 0.05),与水流阻力参数呈幂函数负相关(P < 0.05);水流剪切力对土壤分离能力的预测效果好于水流功率;雷诺数预测土壤分离能力的效果比弗汝德数好;Darcy-Weisbach阻力系数的预测效果好于曼宁系数。[结论]总体比较,水流剪切力预测土壤分离能力的效果最好,精度最高(决定系数为0.957,纳什效率系数为0.963)。

      • 1
    • 放牧强度对荒漠草原土壤微生物群落特征的影响

      张蒙蒙, 徐国策, 张铁钢, 方康, 拓梦瑶, 万顺, 王斌

      Abstract:

      摘要:[目的]研究土壤微生物群落对放牧强度变化的响应机理可以为荒漠草原生态保护和修复提供科学的理论和技术支撑。[方法]以内蒙古荒漠草原为研究对象,研究不同放牧强度(未放牧、轻度放牧、中度放牧和高度放牧)对不同土壤深度(0—20 cm,20—40 cm)土壤理化性质和土壤微生物群落组成及多样性的影响,分析了土壤理化性质与土壤微生物群落之间的交互作用。[结果]结果表明:相比于未放牧,中度放牧显著降低了0—20 cm深度土壤全氮(TN)含量和土壤有机碳(TOC)含量 (p<0.05),分别降低了17.99%和19.23%,土壤容重(SBD)最大值出现在重度放牧条件下。20—40 cm深度土壤理化性质在不同放牧强度下并无显著差异(p>0.05)。此外,放牧降低了0—20 cm深度土壤中细菌群落的丰度和多样性,增加了20—40 cm深度土壤细菌中群落的丰度与多样性。轻度和中度放牧条件下,0—20 cm深度土壤真菌群落的丰度与多样性均有所增加,放牧对20—40 cm深度土壤真菌群落的丰度与多样性无显著影响(p>0.05)。[结论]Mantel分析表明,荒漠草原土壤全氮是影响草原土壤细菌丰度随放牧强度变化的主要因素。研究成果对揭示土壤微生物在荒漠草原生态系统中的生态敏感性与实现荒漠草原的可持续管理具有一定科学指导意义。

      • 1
    • [1]减氮条件下基于AquaCrop模型的北疆膜下滴灌棉花水氮制度优化

      汪思佳, 王春霞, 张景瑞, 杨跃发

      Abstract:

      [目的]减施氮肥条件下为优化膜下滴灌棉花灌水施氮制度。[方法]采样大田试验与AquaCrop模型相结合开展研究。[结果]试验结果表明,W2Nck(灌水量减少10%配正常施氮量)或W1Nck(灌水量增加10%配正常施氮量)处理棉花产量最高,为5.496 t·hm2和5.126 t·hm2,W2N1(灌水量减少10%配施氮量减少30%)或W1N1(灌水量增加10%配施氮量减少30%)处理棉花产量最低,为3.933×103kg·hm2和3.625×103kg·hm2,水氮胁迫共同作用下对棉花产量有消极影响;与单一措施相比,正常施氮水平下,增加或减少灌水量可使棉花达到增产效应;适当减少灌水量或增加施氮量更有利于增加水分利用效率和减少土壤中的氮素残留。通过两年试验数据对AquaCrop模型模型进行率定校准,利用校准后参数进行减氮条件下300~600mm灌溉定额下棉花产量、水氮利用率的模型模拟。AquaCrop模型模拟结果表明,田间各处理下冠层覆盖度评价指标R2>0.936,NRMSE<14.03%,ENS>0.94;生物量评价指标R2>0.947,NRMSE<40.58,ENS>0.72,产量评价指标R2>0.91,NRMSE<4.29%,ENS>0.85;水分利用效率评价指标R2>0.87,NRMSE<4.22%,ENS>0.81,表明AquaCrop模型对棉田水氮处理有较好的适用性。[结论]240种施氮灌水组合的模型模拟,结合产量、水分利用效率和氮肥偏生产力指标分析,减氮10%,灌溉定额360mm的组合可作为一种水氮高效利用下,达到稳产和减少经济成本的优选方案。北疆膜下滴灌棉花稳产的前提下,对棉花灌水施氮制度进行优化,可作为干旱区棉花种植过程中提升水氮利用效率的参考依据。

      • 1
    • 追肥减施下加气对番茄生长及土壤酶活性的影响

      李金刚, 陈菁, 何平如, 孙浩, 周明强, 刘闯, 丁思羽

      Abstract:

      [目的]为探究化肥减施条件下加气对作物生长特性和根层土壤特征的影响。[方法]通过开展连续2年田间试验,以宁夏银北灌区大田栽培番茄为研究对象,设置4组微纳米加气比例(0%、5%、10%、15%)和3个追肥(尿素-重过磷酸钙-硫酸钾)水平(180-400-480 kg/hm2、135-300-360 kg/hm2、90-200-240 kg/hm2)。[结果]在相同追肥水平下,植株的干物质和营养元素(氮、磷、钾)积累量随加气比例的增加而增加,提高加气比例有利于番茄开花坐果期根系的磷素积累和果实膨大期番茄的钾素积累;在相同追肥水平下提高加气比例5%~15%对应番茄产量增加14%~44.2%;在相同加气比例下相对传统施肥模式适当降低追肥水平(-25%)对应番茄产量增加0.4%~9.1%;提高加气比例和追肥水平有利于在番茄开花坐果期和果实膨大期显著提高土壤相关酶(过氧化氢酶、碱性磷酸酶和脲酶)的活性,相同追肥水平下提高加气比例5%~15%对应土壤相关酶活性提高27.5%~122.9%。[结论]在宁夏银北灌区地埋滴灌条件下,为促进植株生长、稳定番茄产量和提高土壤酶活性,适宜的“尿素-重过磷酸钙-硫酸钾”追施水平为180-400-480 kg/hm2(相对传统追肥定额减施25%),适宜的微纳米加气比例为10%。

      • 1
    • 多源土地利用产品在黄土丘陵沟壑区的精度评估

      陈乐, 卫伟

      Abstract:

      多源土地利用产品精度评估对于获取可靠地表信息、支持土地规划和管理、促进区域生态保护与高质量发展等至关重要。然而,现有的土地利用产品能否准确刻画复杂地形或破碎生境(如黄土丘陵沟壑区)的地表覆盖特征尚未可知。本研究以黄河二级支流关川河流域(Guanchuan River Basin)为例,基于高精度GCLUCC土地利用数据,从空间分布、面积一致性和空间一致性三个方面评估了空间分辨率为10米和30米的6种土地利用产品(WorldCover 10 m、ESRI 10m、GLC_FCS30-2020、GlobleLand30、CNLUCC和CLCD)在黄土丘陵沟壑区的准确性。GCLUCC是基于GF-2(0.8m)、DEM(5m)和6400个野外采样点,借助面向对象法和人工目视解译获得,整体精度大于95%。评估结果显示:(i)在分类特征方面,大部分产品均能提取主要的土地类别,但提取效率和准确度存在明显差异,特别是在梯田、林地和建设用地等地类的空间分布上;(ii)在面积一致性上,各产品与GCLUCC在各地类的面积上均存在显著差异。例如,部分产品的草地面积是GCLUCC的2倍以上,而林地和水域面积仅占GCLUCC的0.13%-12.11%和1.41%-11.27%。(iii)在整体精度上,GlobleLand30和WorldCover 10m展现了相对较高的精度,分别达到58.21%和50.19%。而CLCD和CNLUCC的准确性相对较低,其中林地与草地、梯田与草地以及建设用地与梯田之间的分类混淆显著。(iv)各产品间以及与实际地表间的空间误差显著,特别是对乔木、灌木、裸地和水体的分类准确性存在重大挑战。综上所述,当前土地利用产品在精确描述黄土丘陵沟壑区的地表覆盖特征方面仍存在明显的挑战。未来的产品开发应更多地考虑地形和地理特征,并加强对特定土地利用类型,如乔木、灌木、裸地和水体的识别,以增强数据的准确性和决策的可靠性。

      • 1
    • 三峡库区降雨特征和林草覆被格局对坡面水沙产出的影响

      宋民欣, 吕希恒, 韩陈, 唐强, 贺秀斌

      Abstract:

      [目的]三峡库区是长江上游重要生态屏障和国家级水土流失重点治理区。重大生态修复工程的实施,植被建设成效明显,而恢复植被的调水保土效应缺乏原位观测定量研究;人地矛盾突出和乡村产业发展对林下土地资源优化利用提出了新需求,其对林地水源涵养和水土保持功能的影响尚不明晰。[方法]以三峡库区典型退耕林地为研究对象,设置林下全坡草本覆盖格局(QF)、上坡裸地+下坡草本覆盖格局(XF)、等高横坡草本条带覆盖格局(TF)、全坡无草本覆盖格局(WF)4种林草覆被的径流小区,开展24场侵蚀性降雨事件的坡面产流产沙野外观测,辨识降雨特征和林草覆被格局对坡面产水产沙的影响。[结果]结果表明:(1)24场侵蚀性降雨分为A雨型(雨量小、强度较大、历时短)、B雨型(雨量大、强度大、历时短)和C雨型(雨量小、强度小、历时长)3类。A雨型发生频率最高,为45.83%,B雨型累积降雨量最大,占总降雨量的63.44%。(2)4种林草覆被格局的累积径流深和累积侵蚀量总体呈现QF

      • 1
    • 1990—2020年滇中城市群耕地非农化时空变化特征及驱动机制分析

      杨玉钱, 彭双云, 吕铭皓, 陈晓弟, 郭秀

      Abstract:

      [目的]通过分析滇中城市群30年来耕地非农化的演变路径、时空变化特征及驱动机制,为滇中城市群耕地资源的保护及精准管理提供理论依据。[方法]基于滇中城市群土地利用数据和统计年鉴数据,运用重心迁移模型、变化轨迹模型、空间自相关分析、主成分分析等方法揭示1990—2020年滇中城市群耕地非农化过程、空间分布特征及主要驱动因素。[结果]结果表明:(1)从时间上看,滇中城市群耕地非农化面积呈现出波动下降的趋势,在2000年前后受政策、经济和城市化影响变化最剧烈。从空间上看,耕地非农化集中分布于滇中城市群的中部、东部、东南部和东北部地区。(2)30年来,滇中城市群耕地非农化在空间分布上趋于均衡,区域间耕地非农化差异变小,空间格局趋于稳定,总体上表现出向西南部迁移的趋势。(3)滇中城市群耕地主要转出为林地和草地,少部分转化为建设用地,耕地非农化主要发生在滇中城市群的中部、北部和东南部、西北部的局部区域。(4)滇中城市群耕地非农化存在显著的空间聚集效应,以高-高聚集和低-低聚集为主,高-高聚集主要分布在中部、北部和东南部,低-低集聚主要分布在西北部、西部和西南部。(5)滇中城市群耕地非农化受社会经济和自然条件共同影响。社会经济中的国有固定产投资、农业人口和城市化率是耕地非农化扩张最主要的驱动因素,而自然因素年均降水量和年均气温在耕地非农化空间分布和扩张过程起着关键性的作用。[结论]研究结果揭示了30年来滇中城市群耕地非农化的时空变化特征、演变路径及驱动机制。对合理利用和保护耕地资源,保障云南省粮食安全具有重要作用,在一定程度上可以为滇中城市群的耕地保护和耕地布局优化提供决策参考。

      • 1
    • 1985-2021年青藏高原典型湖泊水文特征及关键影响因素分析

      张嘉琪, 张会兰

      Abstract:

      青藏高原的湖泊是气候变化的重要指示器,其扩张或缩减亦对青藏高原自然环境产生重要影响。选取位于青藏高原不同气候子区的三个典型湖泊(青海湖、羊卓雍错、乌兰乌拉湖),采用遥感监测手段,研究三个典型湖泊1985-2021年间水文特征的时空变化规律,揭示关键气候因子的作用,并进一步探讨冰川和冻土对典型湖泊的影响。结果表明:研究期间,青海湖的面积和水位呈显著上升趋势,面积增长238.68km2,水位增长1.32m,空间上则呈现出向东西方向扩张的趋势;羊卓雍错湖泊的面积呈先波动上升后减少的趋势,分别减少16.316km2和3.25米,在空间上整体呈现由四周向中心的萎缩态势;乌兰乌拉湖的面积和水位呈显著上升趋势,分别增长125.575km2和8.12米,扩张区域主要集中在南部。分析关键气候因子发现,降水量变化是影响青海湖和羊湖面积变化的关键因素,且面积变化和降水量具有滞后性;而乌兰乌拉湖水位上升的主要原因是气温升高引起冻土的季节融化。探索青藏高原湖泊面积的变化,对深入研究全球气候变化及地表水资源评估具有重要指导意义。

      • 1
    • 有机肥等氮替代化肥对春玉米生长、产量和水肥利用效率的影响

      陈梦茹, 邢英英, 解云霞, 刘栩柠, 邵雅婷, 王秀康, 李珊珊, 赵天盛, 卢杰

      Abstract:

      为探究不同施氮量下有机肥等氮替代化肥对陕北旱区春玉米生长、产量和水肥利用效率的影响,采用多元回归分析和三维拟合模型,以期建立陕北地区春玉米种植最佳氮肥管理模式。本试验设置3个施氮水平(N1:240 kg/hm2、N2:180 kg/hm2和N3:120 kg/hm2)和5个有机肥等氮替代比例(R0:100%化肥氮、R12.5:12.5%有机肥氮+87.5%化肥氮、R25:25%有机肥氮+75%化肥氮、R37.5:37.5%有机肥氮+62.5%化肥氮和R50:50%有机肥氮+50%化肥氮),共15个处理。在春玉米主要生育期测定春玉米生长和产量及产量构成要素,计算生育期耗水量(ET)、水分利用效率(WUE)、氮肥偏生产力(NPFP)和经济效益。研究结果表明,Logistic函数对春玉米干物质累积量具有较高的拟合度,R12.5处理可推迟干物质快速积累期的起点、终点和最大值出现的时间,N2处理可提升干物质累积量的日最大增长速率。施氮量和替代比例对春玉米干物质累积量、产量及构成要素、ET、NPFP和经济效益有显著影响(P<0.05),两者交互作用对穗长、穗粗和ET的影响显著(P<0.05)。N2处理的平均干物质累积量、产量、ET、净收入分别比N1和N3处理高5.58%和15.80%、4.25%和16.76%、4.96%和3.41%、8.76%和29.42%。R25处理可显著提升干物质累积量、产量及构成要素、ET、WUE、NPFP、净收入和产投比。随着施氮量的增加,WUE持续上升,而NPFP持续降低。处理N2R25的干物质累积量和ET最高,处理N2R37.5的产量、净收入和产投比最高。春玉米产量与干物质累积量、ET、WUE、净收入和产投比呈显著正相关关系。综合考虑春玉米干物质累积量、产量、WUE和净收入,优化氮肥管理方案,得到在施氮量和替代比例区间分别为160~230 kg/hm2和8~38%时,优化区间所得到的NPFP在66.68~93.98 kg/kg,春玉米干物质累积量、产量、WUE和净收入均可达到最优值的95%以上。

      • 1
    • 秦巴山地极端气候变化特征及其对植被动态的影响

      陈超男, 王丽园, 朱文博, 朱连奇, 董庆栋, 李艳红, 任涵

      Abstract:

      全球变暖引起的极端气候变化对植被产生了重大影响,然而,秦巴山地极端气候事件的时空变化及其对植被的影响尚不清楚。基于秦巴山地及其周边115个气象站逐日气象资料(1960~2020年)及MODIS NDVI数据集(2020~2020年),分析了秦巴山地NDVI的时空变化特征及其对19个极端气候指数的响应,并利用地理探测器定量评估了极端气候指数对NDVI的影响。结果表明:①2000~2020年秦巴山地大部分区域NDVI呈显著增加趋势(80.34%),少数区域呈显著下降区域(1.09%),年际变化速率约为0.03/10a;②1960~2020年秦巴山地经历了显著增温,夜间增温幅度大于白天,极端气温事件变化幅度较大的区域主要集中在西秦岭;极端降水事件呈微弱变化,具有明显的空间分异,研究区西南部极端降水强度增加,东部极端降水强度降低,极端降水频率增加;③极端降水事件是影响西秦岭地区NDVI的主要因素,而极端气温事件是影响秦岭和大巴山地区NDVI的主要因素;极端气候事件对NDVI的影响不是独立的,极端气候指数之间的相互作用以双因子或非线性的方式增强了单因子对NDVI的影响。研究结果可为应对全球气候变化下秦巴山地植被保护与恢复提供科学依据。

      • 1
    • 吉林省西部盐碱地综合开发多情景模拟与水资源效应

      李文博, 姜博文, 王晶滢

      Abstract:

      [目的]盐碱地综合开发利用是提高农业生产力、践行大食物观的必然选择。但受限于开发利用模式单一、耗水压力较大,亟待探索多元化治理模式并依据其水资源效应开展优化调控。[方法]以吉林省西部地区为研究区,采用FLUS模型预测2030年盐碱地资源在自然发展、粮食安全、粮饲综合开发和生态安全4种情景下的开发利用格局,并对不同情景下的产水量变化进行评估。[结果](1)2000—2020年研究区开发利用盐碱地1 540.18 km2,主要被恢复为草地或开垦为耕地,但其中旱地次生退化风险较高。(2)不同情景下盐碱地开发均以耕地利用为主。粮食安全情景下水田和旱地开垦面积分别占67.48%与4.23%。相较于自然发展情景,粮饲综合开发情景下盐碱地恢复为草地的面积增加60.76 km2,生态安全情景下生态用地规模显著提高。(3)至2030年,4种发展情景下研究区产水量均较基期有所下降,其中生态安全情景下降幅度最大,达到3.71×108 m3。相比之下,粮饲综合开发情景充分保障粮食和饲草生产,同时缓和盐碱地治理所导致的水资源压力。[结论]松嫩平原盐碱地开发利用应充分考虑粮饲综合开发模式,统筹粮食和饲草供应、协调粮食和生态安全,以大食物观引领国土空间生态修复和退化土地的开发利用。

      • 1
    • 黑土区土壤氮磷转化及玉米生长的调控:基于田间试验

      巩品祥, 付 强, 李天霄, 侯仁杰, 李 茉, 石国新

      Abstract:

      [目的]为探究不同耕作模式和生物炭施加量对黑土区农田土壤氮磷转化和玉米生长发育的影响。[方法]本文通过野外大田试验,设置10种不同处理:深耕+0t/hm2生物炭(DCK)、深耕+3t/hm2生物炭(D3)、深耕+6t/hm2生物炭(D6)、深耕+9t/hm2生物炭(D9)、深耕+12t/hm2生物炭(D12)、浅耕+0t/hm2生物炭(SCK)、浅耕+3t/hm2生物炭(S3)、浅耕+6t/hm2生物炭(S6)、浅耕+9t/hm2生物炭(S9)、浅耕+12t/hm2生物炭(S12),探究了不同耕作模式和生物炭施加量对土壤氮磷组分、酶活性以及玉米生理特性的综合影响。[结果]研究结果表明:(1)深耕和浅耕配合施加生物炭可以有效改善土壤结构,提高团聚体几何平均直径,降低破坏百分比,且深耕处理效果优于浅耕处理;(2)施加生物炭提高了土壤氮磷组分、脲酶活性以及碱性磷酸酶活性,施加9t/hm2生物炭效果最好,且深耕更为显著;(3)深耕处理下生物炭施加量达到9t/hm2,提高了叶片的全氮、全磷含量和谷氨酰胺合成酶活性,降低了酸性磷酸酶活性;(4)深耕条件下施加9t/hm2生物炭的玉米的产量达到17.37t/hm2,相比于CK组提高了28.9%。[结论]深耕处理并施加9t/hm2生物炭对于黑土区农田养分环境和作物生长提供了参考意义。

      • 1
    • 京津风沙源生态系统服务时空分布及冷热点分析

      常瑨予, 武志涛, 李琪, 梁寒雪, 杜自强, 雷添杰, 孙斌

      Abstract:

      为评估京津风沙源区实施生态工程后的生态效益及生态影响,本文基于京津风沙源区2000—2017年的遥感、气象、土壤、土地利用等数据,利用CASA(Carnegie-Ames-Stanford approach)模型、InVEST(Integrated valuation of ecosystem services and trade offs)模型、RWEQ(Revised wind erosion equation)模型和RUSLE(Revised Universal Soil Loss Equation)模型分别估算产水量、土壤保持、固碳和防风固沙服务,采用Getis-Ord Gi*统计指数方法,识别京津风沙源区生态系统服务冷热点区域。结果显示:(1)2000—2017年各项生态系统服务功能均呈现上升趋势,4项生态系统服务功能的高值区集中在研究区的东南部,低值区集中在研究区的西北部。(2)2000—2017年四项生态系统服务均在京津风沙源西南部的鄂尔多斯高原沙化土地治理区出现了明显的热点面积增加;固碳服务热点区域面积显著增加,其中浑善达克—科尔沁沙地沙化土地治理区和坝上高原及华北北部丘陵山地水源涵养治理区的冷点区域向热点区域转化;产水服务冷热点面积占比没有明显变化,热点区主要集中在研究区南部坝上高原及华北北部丘陵山地水源涵养治理区,冷点区分布较为零散;防风固沙服务冷点区域面积增加;土壤保持服务冷热点区域面积占比很小且变化不大,区域土壤保持供给能力比较平均。(3)多重生态系统服务结果显示研究区东南部区域能够提供两项及以上的高值生态系统服务功能,属于重点生态系统服务功能供给区,约占整个研究区15.5%。(4)2000—2017年林地的4项生态系统服务热点面积占比较高,草地和林地的固碳服务功能热点面积显著增加,林地可提供较高的综合生态系统服务功能。京津风沙源治理工程的实施使得区域内总体生态系统服务功能提升,研究结果可为评估京津风沙源治理工程恢复成效提供一定科学数据,最终实现京津地区生态环境的可持续发展。

      • 1
    • 黄土丘陵区典型土地利用类型土壤-微生物量及其生态化学计量特征

      胡斯乐, 白晓雄, 董立国, 许浩, 安钰, 万海霞, 韩新生, 王月玲, 李妍, 郭永忠, 余旋

      Abstract:

      [目的]为探讨黄土丘陵区“上退下推”典型生态治理模式对土壤-微生物量C、N、P及其生态化学计量比的影响。[方法]以宁夏黄土丘陵区典型土地利用类型(人工林地、梯田和川道地)为研究对象,研究土壤-微生物量C、N、P含量对土地利用变化的响应,并分析其生态化学计量比、微生物熵(qMBC、qMBN、qMBP)以及化学计量不平衡性(C:Nimb、C:Pimb、N:Pimb)之间的关系。[结果](1)3种典型土地利用类型下,人工林地土壤SOC、C:P、N:P高于梯田和川道地,而农耕用地(梯田和川道地)土壤TP含量则高于人工林地。(2)土壤微生物量C、N、P的含量范围分别为51.56~133.19,7.97~21.98,4.63~12.81 mg/kg。其中,土壤微生物量C、N、P均表现为人工林地>梯田>川道地;微生物量C、N、P的比值以及C:Nimb、C:Pimb、N:Pimb在各土地利用类型间无显著差异,具有一定的内稳性特征。(3)3种典型土地利用类型对微生物熵具有显著影响,qMBC表现为梯田地>人工林地>川道地,而qMBN和qMBP均表现为人工林地>梯田>川道地。通过RDA和蒙特卡洛置换检验,得出微生物量C:P(R2=0.75,p<0.01)和C:Pimb(R2=0.74,p<0.01)是影响土壤微生物熵变化的关键因素。[结论]综上所述,“上退下推”典型生态治理模式引起了土壤C、P以及微生物量C、N、P含量的显著变化,典型土地利用类型下土壤-微生物量C、N、P及其化学计量比主要受到P元素的影响。

      • 1
    • 毛乌素沙地不同植被恢复类型的土壤碳水效应

      王德富, 董凌勃, 李澳, 邓蕾, 于志静

      Abstract:

      植被恢复是改善生态环境脆弱区最有效的措施之一。毛乌素沙地大规模的植被恢复显著影响了区域的土壤碳水循环,探究土壤有机碳和水分对植被恢复的响应,对于该区恢复生态系统的可持续发展具有重要意义。本研究以毛乌素沙地自然恢复草地以及沙蒿、沙柳、沙蒿×沙柳(灌灌混交)、樟子松、沙柳×樟子松(乔灌混交)为研究对象,并以裸沙地为对照,研究不同植被恢复类型对0-5 m土壤剖面碳、水的影响。结果表明:(1)植被恢复增加了土壤有机碳含量,沙柳×樟子松、樟子松、草地、沙蒿×沙柳、沙柳、沙蒿依次降低,0-20 cm且显著高于深层,表现为表聚效应,随着土壤深度的增加,各植被类型的有机碳含量逐渐降低。沙蒿、沙柳、沙蒿×沙柳在80-220 cm范围内表现为碳损失。(2)不同植被恢复类型在深层均存在不同程度的水分亏缺,主要集中在1-3 m,具体亏缺程度为沙柳×樟子松>樟子松>沙蒿×沙柳>沙柳>草地>沙蒿。(3)根系是影响土壤有机碳含量和水分消耗的主要因素。土壤有机碳含量与土壤含水量在0-5 m范围内负相关,植被固存有机碳以消耗深层土壤水分为代价,沙柳×樟子松固定同等单位量的碳消耗的水分最少。因此,从土壤固碳和保水两个角度同时考虑,沙柳×樟子松在毛乌素沙地的植被恢复中具有较好的恢复效果。

      • 1
    • 基于InVEST-PLUS模型的陕西省水源涵养量估算及预测

      周苹苹, 罗艺, 刘正佳, 宋小燕, 吴浩, 张诗梅, 李文嘉, 李思豪, 宋松柏

      Abstract:

      耦合InVEST模型和PLUS模型,本文计算了陕西省2000-2020年水源涵养量,并预测了未来2030年土地利用变化下的水源涵养量。结果表明:陕西省2000-2020年平均水源涵养量为132.25mm,空间分布特征为水源涵养量由北向南逐渐增强。从植被类型来看,林地是陕西省水源涵养量的主体,年平均水源涵养量为199.55×108m3,从行政区来看,安康市(308.96mm)水源涵养量最大。2030年陕西省水源涵养总量为285.16×108m3,相比2020年降低8.68×108m3。

      • 1
    • 基于梯度提升树模型的坡耕地土壤水蚀模拟与分析

      李潼亮

      Abstract:

      由于人为干预强烈,坡耕地土壤侵蚀特征变化复杂多样,现有传统的侵蚀预报模型对其预测能力较差,而近年兴起的机器学习方法具备快速且高精度的预测能力。其中,梯度提升树模型(Gradient Boosting Decision Tree,GBDT)具备定量分析自变量影响力的功能,相对于其它机器学习模型具有明显的优势。本研究旨在利用黄土高原子洲地区坡耕地小区的1959-1969年间产流产沙观测数据,并精细化表征影响因子,运用梯度提升树模型对侵蚀量和径流深的变化及其影响因素的影响能力进行分析。数据集中次降雨侵蚀量(0-122.72 t/km2)、径流深(0.02-17.20 mm)、降雨历时(2-1410 min)及平均雨强(0.02-4.63mm)的变异系数都大于1,且多数变量呈右偏态。在相同训练集和测试集划分情况下,对次降雨土壤侵蚀量预测精度(R2=0.81)略优于径流深预测模型(R2=0.80),但次侵蚀量模型的层数(8层)大于径流深预测模型(5层),表明侵蚀机理相较径流机理更为复杂;受到特征提取的限制,在次侵蚀量与径流深较小时预测结果不理想,未来研究应当通过引入更多自变量组合方式寻找更多相关变量以提高地侵蚀事件的预测。产流和产沙的主要影响变量存在差异,降水本身特征对产流过程起主要作用,侵蚀产沙过程中主要受到降水与地形相关自变量的共同影响。本研究基于数据驱动,为揭示黄土高原坡耕地侵蚀机理提供参考,并为区域坡耕地土壤侵蚀防治提供科学依据。

      • 1
    • 柔性植被对地表径流水力特性及侵蚀的影响

      蔡泽康[], 王健, 陈俞池, 王晨沣, 封瑞坤

      Abstract:

      柔性植被的近地表覆盖对减少径流和侵蚀产量以及调节地表径流水力特性影响的研究较少,本文以流体力学和水力学基本理论为依据,通过5个覆盖度、5个坡度和3个流量组合条件下的室内放水试验,系统研究了柔性植被覆盖条件下的侵蚀规律以及水动力学特征。结果表明:(1)侵蚀量分布随坡度增加呈先上升后下降的趋势,流量在高坡度下对侵蚀过程的影响更为显著;(2)随着柔性植被覆盖度增加,以50%覆盖度为分界线,侵蚀量先降低后增加;(3)平均流速v随覆盖度的增加而减小,下降趋势随覆盖度增加由急变缓,Fr值变化趋势与平均流速相似;阻力系数f与覆盖度呈线性正相关,随坡度升高,阻力系数值逐渐降低;而雷诺数Re对土壤侵蚀的影响比Fr、v和f更敏感。(4)随植被覆盖度的增加,形态剪切力增大(颗粒剪切力减小),形态剪切力在总剪应力的变化中起决定性作用,总剪切力与植被覆盖度呈正相关。研究可为坡面流植被侵蚀规律奠定了一定的理论基础,促进明渠水力学理论在坡面水流方面的扩展。

      • 1
    • 连续性与间歇性降雨下土壤入渗与结皮的关系

      刘志强, 张晓茹, 焦钒栩, 李光录

      Abstract:

      为探究连续性和间歇性降雨条件下土壤结皮与入渗性能之间的变化关系,选取三种典型耕作层黄土,通过室内模拟降雨试验,分析不同降雨条件下土壤结皮强度和黏结力与入渗性能的关系。结果表明:(1)入渗性能随连续性降雨历时以及间歇性降雨场次的增加而减小;同等降雨历时和降雨强度下,间歇性降雨的减渗效应高于连续性降雨。(2)土壤结皮强度和黏结力随连续性降雨历时和间歇性降雨场次的增加而增加;褐土和黒垆土的入渗性能与结皮强度和黏结力呈显著线性相关(P<0.05),连续性降雨历时越长、间歇性降雨场次的越多,土壤结皮强度、黏结力以及减渗效应越大;沙壤土的入渗性能与结皮强度和黏结力则呈显著的非线性相关(P<0.05)。(3)结皮的MWD和GMD越小,入渗性能越差,减渗效应越大;而且关联度分析结果显示间歇性降雨对入渗性能的影响较高。研究可为黄土高原防治水土流失,有效利用水资源提供参考依据。

      • 1
    • 基于SD-PLUS耦合模型的陕西省土地利用变化及碳储量多情景预测研究

      李倩, 王成军, 冯涛, 杜传甲, 张炳林

      Abstract:

      不同土地利用方式对区域生态系统碳储量有显著的影响。本文以陕西省为研究对象,利用SD-PLUS耦合模型,采用国际耦合模式比较计划第6阶段(CMIP6)提出的耦合共享社会经济路线和代表性浓度路线(SSP-RCP)情景,对2030年陕西省的土地利用变化进行预测,然后利用InVEST模型模拟的未来不同情景下陕西省碳储量及其空间分布。结果表明:(1)构建的SD模型进行历史检验,其误差小于5%,PLUS模型模拟的2020年土地利用Kappa指数为0.86,模型精度和可靠性总体符合要求;(2)三种情景下,未来建设用地面积均增加,增长速率从低到高的情景分别为:SSP126、SSP245、SSP585;在所有情景下,林地面积均增加,水域面积均保持稳定;草地面积在SSP126情景下有小幅度增加,其他情景下减少;耕地面积三种情景下均减少;(3)三种情景下陕西省碳储量均减少,其中关中平原建设用地的扩张占用了大量的耕地是造成陕西省碳储量下降的主要原因。在SSP126情景下,建设用地扩张所占用的生态用地面积最小,碳储量损失最少,该情景同时考虑了社会经济发展及生态保护的需要,可以为未来陕西省国土资源保护和高质量发展提供一个参考模式。

      • 1
    • 西南地区植被NPP对多尺度气象干旱的响应研究

      靖娟利, 孙佳荟, 赵婷, 付宝苇

      Abstract:

      [目的]进入21世纪以来西南地区极端干旱事件频发,对植被生长产生了严重的负面影响,研究植被对不同时间尺度干旱的响应机理具有重要意义。[方法]基于西南地区2001-2019年的NPP数据和1-24月连续尺度的SPEI数据,采用相关分析法、最大值合成法及显著性检验等方法探究西南地区不同地貌类型植被NPP对多尺度SPEI的响应特征,并分析不同植被类型NPP对多尺度SPEI响应的差异性。[结果](1)在年际、季节及生长季尺度,植被 NPP与1-24月尺度SPEI的响应均以1-3月尺度占主导,表明植被NPP对短期干旱变化具有较好的响应,不同地貌分区响应时间表现出差异性。(2)空间上植被NPP与1-24月尺度SPEI的最大相关系数呈明显的异质性和季节性差异。年际相关性表现出从东南–西北呈显著正相关–显著负相关的变化趋势;季节相关性表现为夏季均以显著负相关占主导,春季、秋季和冬季均以显著正相关占主导,表明西南地区的夏季温度高且湿润,使植被生长受限;生长季正、负相关关系的区域面积比例相差不大,且呈显著正相关面积最大的地区为广西丘陵,呈显著负相关面积最大的地区为横断山地。(3)不同植被类型NPP对1-24月尺度SPEI的响应具有一定差异,尽管草地、灌丛、林地对SPEI的响应特征基本相似,但所有植被类型NPP在夏季随SPEI尺度的缩短呈负相关趋势越强烈。这表明,在夏季高温干旱条件下,各种植被类型都更容易受到干旱的影响。[结论]研究结果为西南地区生态系统的保护和修复提供了有效的科学支撑,同时为防灾减灾以及应对气候变化提供了重要的理论依据,有助于制定更具针对性的政策和措施,推动西南地区的可持续发展。

      • 1
    • 近30年皖西大别山土壤侵蚀时空变化及其对景观格局的响应

      田昌园, 张红丽, 汪军红, 李嘉宁, 张艺, 查同刚

      Abstract:

      [目的]皖西大别山区是安徽省内长江流域和淮河流域重要的生态过渡区,对该区域的景观格局与土壤侵蚀及其关系进行研究,有助于为该区域的景观格局调控和水土流失治理提供参考。[方法]借助RULSE模型计算皖西大别山区近30年土壤侵蚀模数,借助景观指数对其景观格局的变化进行描述,并使用偏最小二乘回归(PLSR)探究该区域景观指数对土壤侵蚀的影响关系。[结果]近30年土壤侵蚀模数呈现先减少,后增加的趋势;土壤侵蚀较严重地区主要集中在中西部和南部山区;大部分地区土壤侵蚀强度主要为微度和轻度,且各类土地利用类型的侵蚀强度有明显差别,表现为草地>耕地>林地;土地利用类型以及景观格局总体较稳定,景观格局变化主要表现为景观破碎化的降低,景观异质性和连接性的提高;香农多样性指数(SHDI)、边界密度指数(ED)、相似邻近百分比(PLADJ)、景观形状指数(LSI)4个指数对皖西大别山区具有显著解释意义,且表现为香农多样性指数(SHDI)、边界密度指数(ED)、景观形状指数(LSI)对土壤侵蚀起显著正向作用,相似邻近百分比(PLADJ)对土壤侵蚀起显著负向作用。[结论]在皖西大别山区,景观破碎化的提高以及景观连通度的降低会显著促进土壤侵蚀。

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    • 基于土地利用变化的长江中游地区生态系统服务供需平衡研究

      张超正, 孙小宇, 邓陈宁, 陈丹玲, 靳亚亚

      Abstract:

      [目的]选择长江中游地区作为研究对象和2000—2018年作为研究时段,以期揭示生态系统服务供需平衡的时空特征,并进一步探究土地利用变化对生态系统服务供需平衡的双重效应及其影响机理。[方法]生态系统服务供需量化矩阵和土地利用变化生态贡献率模型。[结果](1)研究期间,长江中游地区生态系统服务供需平衡状况不断恶化,主要原因是由建设用地大规模扩张和耕地、林地大面积缩减带来的生态系统服务供给能力减少和消费需求增加造成的;(2)长江中游地区不同类型生态系统服务供给间的关系在时间尺度上由权衡转为协同,需求和供给平衡间的协同关系在时间尺度上进一步增强,但不同类型生态系统服务供给、需求和供需平衡间的权衡或协同性质及其程度在空间尺度上却存在高度异质;(3)长江中游地区土地利用变化对生态系统服务供需平衡存在改善和恶化双重效应,且恶化效应显著大于改善效应,但引起生态系统服务及其分项服务供需改善和恶化的土地利用变化类型具有时序异质性。[结论]明确土地利用变化和生态系统服务供需平衡的定性和定量关系,有助于通过合理调控土地利用类型转化来实现区域生态环境改善。

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主  编:刘宝元
创刊时间:1987年
主管单位:中国科学院
主办单位:中国科学院水利部水土保持研究所
中国土壤学会
出版单位:《水土保持学报》编辑部
联系电话:029-87012707
029-87010802
地  址:陕西省杨凌区西农路26号《水土保持学报》编辑部
邮政编码:712100
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