• 《水土保持学报》 2023年度优秀审稿专家
  • 《水土保持学报》连续入编《中文核心期刊要目总览》
  • 《水土保持学报》首届青年编委会成立
  • 农业期刊创新发展研讨会暨《水土保持学报》首届青年编委会成立大会顺利召开
  • 《水土保持学报》荣获陕西省“十佳精品期刊”
  • 《水土保持学报》首届青年编委招募
  • 喜报:《水土保持学报》243篇论文入选中国知网高影响力论文榜单
    全选
    显示模式:: |
    2023年第37卷第6期
    • 蒋凯鑫, 莫淑红, 于坤霞, 李占斌

      2023,37(6):1-10, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.001

      Abstract:

      淤地坝是黄土高原地区水土流失治理中行之有效的沟道治理措施,其通过滞洪拦泥淤地的方式在减沙减蚀方面发挥着至关重要的作用。随着流域生态保护的日趋科学合理,有必要对淤地坝在不同阶段的拦沙量进行定量准确分析,以评估其在水土流失治理中真实具体的效益,为黄河流域高质量发展的精准施策提供参考依据。通过查阅国内外淤地坝相关研究,结合野外调查采样、室内上机测试以及后续相关研究经验,系统总结归纳当前淤地坝拦沙量分析的实地调查、地形测绘法、数理归因法、成因分析法、权重系数法、模型模拟法和指纹识别技术7种方法,阐述各方法原理、步骤、适用性、需要解决的问题等,并对未来淤地坝拦沙量分析进行展望,以期能为进一步精准定量分析淤地坝拦沙量提供参考。

    • 郑金德, 潘焰菲, 徐勤学, 方荣杰, 张帅普, 付智勇

      2023,37(6):11-17, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.002

      Abstract:

      为探究桂西北喀斯特区石灰土与红壤坡地幼龄橘园的降雨侵蚀特征,通过室内人工模拟降雨试验,研究3种降雨强度(30,60,90 mm/h)下,石灰土与红壤坡地幼龄橘园的产流产沙特征。结果表明:(1)降雨强度为30,60 mm/h时,红壤橘园的产流总量分别为石灰土橘园的2.46,1.83倍,且红壤橘园主要以地表产流为主,石灰土橘园主要以壤中流产流为主;当降雨强度为90 mm/h时,二者产流总量无显著性差异(p>0.05),均以地表产流为主。(2)石灰土橘园与红壤橘园地表径流强度随降雨强度增大而增大;但随着降雨强度增大,石灰土橘园的壤中流径流强度呈先增大后减小趋势,红壤橘园壤中流径流强度却在减小。(3)降雨强度为60 mm/h时,红壤橘园产沙总量为石灰土橘园的3.74倍,当降雨强度为90 mm/h时,石灰土橘园产沙总量为红壤橘园的2.86倍;在降雨过程中,石灰土橘园产沙量随着降雨历时增大上下波动较为剧烈,红壤橘园产沙量随降雨历时增大波动幅度较小。(4)当降雨强度≥60 mm/h时,石灰土橘园与红壤橘园累积产沙量与累积产流量存在显著线性关系,且降雨强度越大线性关系越明显。研究结果可为喀斯特地区石灰土与红壤坡地幼龄橘园水土流失防治提供参考。

    • 谷方正, 张会兰, 王铃涵, 夏绍钦, 孙虎

      2023,37(6):18-24,33, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.003

      Abstract:

      粗糙度是影响坡面流水动力特性的关键因子,为探究渐变粗糙度影响下坡面流水力特性,采用粒子图像测速技术(particle image velocimetry, PIV)观测并分析3组流量下渐变粗糙床面下坡面流的流速轮廓线、紊动强度、雷诺应力和壁面切应力的变化规律。结果表明:(1)流速随粗糙度增加而减小;拟合无量纲流速得到流速分布对数公式,粗糙度增大与拟合常数A成反比,与积分系数B成正比。(2)渐变地表粗糙度流向紊动强度与光滑床面坡面流变化趋势相似。流向紊动强度随相对水深的增大而减小。随着粗糙度增大,流向紊动强度大小出现非显著性差异。渐变粗糙床面下流向紊动强度符合Nezu经验公式,流量与经验系数成正比。(3)不同流量下,渐变粗糙床面的雷诺应力分布与光滑床面相似。在粗糙度影响下,雷诺应力最大值出现在y/H=0.2~0.4处。随着粗糙度逐渐增加,壁面切应力逐渐增大。综合表明,增加PIV分辨率方法可以适用于坡面流水力特性的研究。探究渐变粗糙度对坡面流的影响,探讨坡面流水动力学特性,为水土保持理论研究提供新思路。

    • 卢超, 马周加态, 李佳辉, 张宽地

      2023,37(6):25-33, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.004

      Abstract:

      为揭示季节性冻融区土壤侵蚀阻力的变化机制,确定影响土壤侵蚀阻力主控因子,通过室内冻融模拟、水槽冲刷和土壤抗剪试验,对黄绵土(SM粉质壤土)、风沙土(WS砂壤土)和黑土(KS黏壤土)侵蚀阻力影响因素进行研究。结果表明:(1)随着冻融循环次数增加,细沟可蚀性值逐渐升高,而临界剪切力降低。经历10次冻融循环后,SM粉质壤土、WS砂壤土和KS黏壤土的细沟可蚀性分别增加76%,63%,11%,临界剪切力分别减小37%,13%,91%。(2)细沟可蚀性随土壤抗剪强度、黏聚力和内摩擦角增大而减小,临界剪切力则呈相反趋势。与内摩擦角相比,黏聚力更适合用来表征土壤侵蚀阻力。采用黏聚力对SM粉质壤土、WS砂壤土和KS黏壤土的细沟可蚀性进行预测,决定系数(R2)分别为0.42,0.78,0.50,平均为0.57;对临界剪切力的预测效果较差,决定系数(R2)分别为0.16,0.14,0.18,平均仅为0.16。(3)根据皮尔逊相关分析结果,基于土壤的初始含水率、冻融循环次数、力学特性以及土壤参数等分别建立细沟可蚀性(R2=0.85)和临界剪切力(R2=0.79)预测模型表明,在季节性冻融区冻融循环作用对土壤侵蚀的影响巨大,结果可为各地区水土保持措施优化和土壤侵蚀防治提供参考。

    • 皋子琪, 吕立群, 马超, 周冠宇, 黄锋, 陶正想, 梁锦杭

      2023,37(6):34-41, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.005

      Abstract:

      为进行泥石流易发性分区及环境因子的敏感性评价,选取降水、高程、坡度、坡向、径流量、岩性、断层、归一化植被指数、土壤侵蚀模数等9个环境因子,基于最大熵(MaxEnt)模型对187个泥石流沟道进行易发性评价。结果表明:导致泥石流易发的主导因素依次是径流量、高程、降水、岩性、断层、坡度、归一化植被指数、土壤侵蚀模数、坡向。依据泥石流灾害易发概率进行易发性分区发现,贡山-福贡段泥石流易发性最强,模型AUC值为0.974,标准差为0.010,模型分析结果与实际结果一致。与研究区山洪沟道9个环境因子进行对比评价发现,泥石流对环境因子的敏感性要比山洪复杂。通过能量分析的方法证明泥石流环境因子的敏感性复杂的原因,表明流域汇水能量对灾害的形成贡献率最大。

    • 于坤霞, 李雪, 徐丙翔, 李占斌, 李鹏, 张国军, 张晓明, 赵阳, 马文涛

      2023,37(6):42-49, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.006

      Abstract:

      为分析气候变化及植被和淤地坝等生态建设措施对径流变化的影响,选取宁夏典型入黄流域清水河和苦水河为研究对象,采用Pettitt突变方法分析研究流域气象水文和生态建设措施等要素的变异点,基于Budyko理论,通过建立水热耦合控制参数与生态建设措施的多元线性回归方程,构建耦合生态建设措施下的降水-径流模型,并对模型进行适用性评估,采用弹性系数法,量化不同生态建设措施对径流变化的贡献率。结果表明:研究流域径流均呈减小趋势,且年径流突变均发生在2000年;水热耦合控制参数与NDVI和淤地坝指数呈显著的正相关关系,引入NDVI和淤地坝指数构建的降水-径流模型模拟值接近实测值;清水河流域生态建设措施实施对径流减少的贡献率高达78.25%,其中,植被和淤地坝对径流减少贡献率分别为23.11%,46.50%,生态建设措施对径流的影响远大于气候变化对径流产生的影响。苦水河流域降水对径流减少贡献率可达47.30%,生态建设措施对苦水河径流减少贡献率为59.57%,植被和淤地坝贡献率分别为18.57%,13.96%,其他生态建设措施对径流减少贡献率为27.04%。生态建设是引起宁夏入黄流域径流变化的主要驱动因素。研究结果可为宁夏生态建设优化布局提供理论支撑。

    • 朱启明, 刘俊娥, 周正朝

      2023,37(6):50-56,64, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.007

      Abstract:

      为揭示黄土高原地区土壤可蚀性(K)的空间分布特征和影响因素,基于EPIC模型、几何平均粒径模型、Torri模型估算黄土高原地区K,并结合地理探测器比较土壤理化性质、海拔、坡度等要素对K空间分布的影响。结果表明:(1)EPIC模型、几何平均粒径模型、Torri模型估算的黄土高原地区K均值分别为0.036,0.034,0.041 。黄土高原以中可蚀性和中高可蚀性的土壤为主,不同模型对K的估算值有显著差异(F=4.460,p<0.01)。(2)黄土高原K有较为显著的空间异质性,东部和西南地区K较高,西北地区K则较低。不同省份的中可蚀性和中高可蚀性面积占比有较大的统计差异。(3)土壤理化性质(砂粒含量、粉粒含量、黏粒含量、碎石含量、容重、酸碱度、阳离子交换量、基本饱和度、交换性盐基、碳酸盐、硫酸盐、可交换性钠盐、导电率)、海拔、坡度、坡向均对K呈现极显著影响(p<0.01)。土壤理化性质对K空间分布的影响强于海拔、坡度、坡向、土地利用因子间交互作用对K的影响大于单个因子。研究结果可为黄土高原土壤水蚀准确防治和土壤改良提供一定的理论依据。

    • 卢昂, 田鹏, 赵广举, 穆兴民, 耿韧, 张舒羽, 杨林, 左巴特

      2023,37(6):57-64, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.008

      Abstract:

      为深入理解黄土高原干旱半干旱地区复杂地貌条件下流域水沙运移规律。基于垂向混合产流机理和运动波方程,构建分布式流域水文模型,耦合流域土壤侵蚀和泥沙输移过程模拟模块,并考虑梯田对水沙过程的影响,建立适用于黄土高原的分布式流域水沙过程模型。选取黄土高原延河支流西川河流域多年实测场次洪水过程的径流泥沙资料,对模型进行率定和验证。径流模拟的纳什效率系数在0.56以上,平均值超过0.70,模拟次洪过程的峰形、峰值、峰现时间与实测过程具有较好的一致性;侵蚀产输沙模拟精度较低,其纳什效率系数均值率定期为0.79,但验证期仅为0.45,模拟结果整体趋势与实测值较一致,但输沙量模拟峰值比实测值偏低。模型可以较精确地模拟黄土高原流域洪水产汇流过程,但输沙量模拟值偏低,一方面由于产汇流模块的误差传递;另一方面,对重力侵蚀考虑不足。因此,未来模型将考虑滑坡、崩塌等重力侵蚀过程,提升模拟精度和效率,为流域水沙过程模拟与流域综合治理提供有效工具。

    • 薛华柱, 金磊, 董国涛, 张浩杰, 李自闯

      2023,37(6):65-73,82, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.009

      Abstract:

      为探究河西走廊地区土壤冻融规律,基于ERA5-LAND逐小时地表温度数据,通过划分不同冻融阶段并结合Mann-Kendall趋势检验及线性回归法,分析河西走廊近40年地表土壤冻融状态变化特征。结果表明:(1)春季过渡期发生天数呈现平原多山区少,总体年均发生天数为65天以上,完全融化期发生天数整体上为北部多于南部,在同一纬度上呈东部多于西部,且发生天数为200天以上的地区不断增加;秋季过渡期年均发生天数最少,为50天左右,完全冻结期发生天数随海拔升高而增加,其中春季过渡期发生天数的空间分布随时间变化较明显。(2)春季过渡期和完全融化期起始日期由北向南逐渐推迟,南北差异最大为90天以上,且不同时期完全融化期起始日期空间分布变化明显。秋季过渡期起始日期与前者相反,由北向南逐渐提前,不同时期空间分布无明显差异。绝大部分地区在12月份进入完全冻结期,高海拔山区在11月份进入完全冻结期。(3)研究区大部分地区春季过渡期起始日期滞后,完全融化期起始日期提前,故春季过渡期发生天数总体以0.2天/年的速率减少,而大部分地区秋季过渡期起始日期滞后,致使完全融化期发生天数以0.3天/年的速率增加。研究区北部完全冻结期发生天数呈增加趋势,而南部祁连山脉一带则呈现减少趋势,完全冻结期起始日期总体以0.03天/年的速率推迟。(4)山地、绿洲和荒漠地区近40年完全融化期发生天数分别以0.393,0.321,0.288天/年的速率增加,起始日期分别以0.134,0.188,0.206天/年的速率提前,完全冻结期发生天数分别以0.353,0.219,0.016天/年的速率减少,起始日期以0.06,0.10,0.01天/年的速率推迟。在全球变暖趋势下,年均气温每升高1 ℃,完全融化期发生天数增加8.1天,起始日期提前4.53天,完全冻结期发生天数减少9.02天,起始日期推迟3.27天。研究结果可为土壤冻融对气候变化响应相关研究提供理论依据。

    • 刘子轩, 高钰淏, 陈家宙, 江宁, 王秋霞

      2023,37(6):74-82, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.010

      Abstract:

      为探究花岗岩红壤细沟形态特殊变化的原因,解释土体构型影响细沟形态发育的机理。设计单一红土层(H)、单一砂土层(S)、上红下砂层状土层(HS)3种土体构型、不同径流量(低径流量3 L/min、高径流量6 L/min)和不同坡度(中坡20°、陡坡40°)的室内模拟细沟冲刷试验。结果表明:H处理下,细沟形态更多向"V"形和"U"形发育;S处理下,细沟沟道发育过程中短暂形成上窄下宽的深宽梯形断面后,完全崩塌;HS处理下,细沟形态能发育为梯形断面,且能继续扩大发育。与H和S相比,HS陡坡(40°)处理下沟岸崩塌更加频繁且单次大质量崩塌更多。HS陡坡(40°)处理下沟岸崩塌发生21次,其中,单次崩塌量>1 kg的占比为63%。HS与H和S相比,雷诺数(Re)和弗罗德数(Fr)的波动更剧烈,更有利于梯形断面形成。与H、S相比,HS沟壁崩塌发生时,上层红土层含水量最低为0.31 cm3/cm3,抗剪强度最高为178 kPa;而下层砂土层含水量较高(0.33 cm3/cm3),抗剪强度最小为54 kPa。上红下砂土层的土体构型是花岗岩红壤细沟沟道形态发育为上窄下宽深宽梯形断面的龛沟重要原因,陡坡和高径流量更有利于细沟内特殊形态的形成和发育,龛沟作为崩岗发育的初始阶段。该结果可为防治崩岗初期发育提供理论依据。

    • 张佐源, 夏彬, 郝旺林, 汪若瑶, 解嫣, 许明祥

      2023,37(6):83-90, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.011

      Abstract:

      以明确自然界中广泛存在的层状结构土壤孔隙分布特征为目的。选黄土高原典型坝地土壤剖面为研究对象,利用CT扫描技术分析耕作层、犁底层、心土层土壤三维结构,探讨层状土孔隙参数随土层结构变化及界面层孔隙特征。结果表明:(1)瘦长型孔隙(孔隙形状系数≤0.2)是各土层土壤孔隙的主要形态。各土层的孔隙参数具有明显差异。耕作层的总孔隙度最高,大孔隙(≥1 mm)分布较多;犁底层孔隙总数量最高,含有较多孤立的小孔隙(≥0.1~0.5 mm)和微小孔隙(≥0.06~0.1 mm),但连通性最差;心土层孔隙参数多数介于耕作层与犁底层之间。(2)坝地剖面层状土壤具有一定厚度的界面层,各孔隙参数均在土层界面位置存在突变点,具有明显分界现象。孔隙特征参数均呈过渡位置渐变、界面位置突变的规律。在界面层,犁底层土壤总孔隙度和连通性与耕作层相比,分别显著下降41.6%,69.8%;心土层在界面层的土壤总孔隙度和连通性与犁底层相比,分别显著增高30.4%,52.3%。(3)孔隙孔径大小与孔隙形态密切相关,大孔隙形态多呈瘦长型,而微小孔隙形状则多呈规则型。(4)土层越深,连通性与总孔隙度、孔隙总数量、孔径分布及孔隙形状的相关性越强。界面层出现改变相邻土层的土壤孔隙质量。人为作用改变耕作层和犁底层的土壤孔隙特征,主要表现在对耕作层翻耕扰动,使得犁底层被动承压,心土层由于受到干扰较小,土壤整体呈现自然状态。研究结果可丰富非均质土壤结构的认识,为从微观层面理解层状土壤孔隙特征及其对土壤水气热传输的可能影响提供科学依据。

    • 李博永, 冯青郁, 贺宏斌, 陈乐, 陈利顶

      2023,37(6):91-96,103, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.012

      Abstract:

      淤地坝现状特征信息的精准提取对于淤地坝运行现状评估十分重要,全面的淤地坝特征信息可为病险坝除险加固提供重要依据,当前淤地坝特征信息提取尚缺乏科学高效的技术。针对此问题,拟提出基于无人机倾斜摄影技术提取淤地坝运行现状特征的方法,以无人机航拍影像为基础数据,生成三维实景模型和高精度DEM,用于淤地坝数目、位置、剩余库容、有效坝高等重要现状信息的提取和测量,进而分析小流域内淤地坝分布、组成结构、坝体信息、淤积程度、坝控流域面积等特征。将此技术应用于陕西省榆林市子洲县蛇家沟小流域,详细提取1座大型坝和3座中型坝的现状特征信息。经过同野外实测数据对比,提取的淤地坝坝体信息相对误差均<3.8%。所识别的大型坝剩余库容不足,处于基本淤满状态,且坝顶明显沉降,在极端降水条件下具有极大的漫顶溃坝风险。坝地耕作面积占小流域面积比例仅为2.17%,仍有坝地尚未开垦利用。研究结果可为小流域淤地坝动态监测与科学管理提供新方法和新思路。

    • 王伟, 余方潜, 卢富运, 马玉莹, 陈杨, 程晓磊

      2023,37(6):97-103, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.013

      Abstract:

      基于薄层水流中的热传递过程,提出测量水流流速的示踪方法,并设计对应的测量系统。在室内试验坡面上,设计不同试验工况(坡度为5°,10°,20°,流量为2,5,8 L/min),以盐示踪法为对照,研究热示踪测量薄层水流流速的可行性及其影响因素。结果表明,测量系统能准确地测得热示踪剂的运移过程;热与盐2种示踪剂测得流速范围为0.408~1.522 m/s,线性拟合斜率为1.006,R2为0.993,表明两者具有显著的线性关系,热示踪法具有较高的可靠性;由于物理属性差异,部分水力工况下示踪剂的释放方式对盐和热的测量结果影响显著,表明此时2种示踪剂测量流速的代表性不同;可采用盐与热联合示踪的方法,取二者测量结果的均值作为薄层水流的平均流速,以提高测量结果的代表性。研究结果可为复杂下垫面、盐渍化和禁用化学成分等特殊坡面上薄层水流流速的准确测量提供新方法和理论参考。薄层水流流速的准确测量对地表水文和土壤侵蚀领域的研究具有重要意义。

    • 潘加朋, 张克存, 安志山, 张宏雪, 薛承杰

      2023,37(6):104-110, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.014

      Abstract:

      为探究3种典型机械防沙工程措施实施后所体现的防护效益,通过风洞模拟试验,以敦煌黑山嘴地区的典型机械防沙工程为参考,对草方格与尼龙网格状沙障及阻沙栅栏的防风、固阻沙效益进行系统的对比分析。结果表明:草方格与尼龙网格状沙障的布设均能有效降低风速,当指示风速为20 m/s时,1.5 cm高度的风速降低率分别达到82.5%与80.9%,同时极大地增加流沙地表粗糙度,显著影响当地的风速变化;此外,两者在不同高度对风速削弱能力差异明显;草方格与尼龙网格状沙障也深刻影响当地风沙流结构,其中草方格沙障的固沙能力主要体现在近地表;阻沙栅栏前后平均输沙率降低44.2%,同时对当地流场结构影响深刻。综合分析可知,草方格与尼龙网格状沙障防风、固沙效益良好,阻沙栅栏阻沙效益显著。研究结果可为当地机械防沙工程建设提供指导,同时对其他地区防沙工程布设予以借鉴。

    • 张洁, 马鹏飞, 吴素利, 李生众, 李敏, 朱永华, 邢英英

      2023,37(6):111-118, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.015

      Abstract:

      为探明玉米节水增粮的浅埋滴灌灌溉模式,于2021年在内蒙古通辽市开展田间种植试验。按作物各生育期设置低水(W1=125.4 mm)、中水(W2=153.6 mm)、高水(W3=166.8 mm)不同定额灌水水平,以滴灌100%水量为对照(CK=179.8 mm),分析不同处理下土壤水分变化特征及对作物耗水量、水分利用率及植株生长的影响。结果表明:0-60 cm耕作土层土壤含水率随灌水量增加而变化明显;随着生育期的推进,在拔节期至灌浆期,土壤含水量均呈下降趋势。玉米作物耗水量整体存在差异,表现为CK>W3>W2>W1。玉米生长特征变化趋势差异较大,W2处理的株高、茎粗和叶面积指数最高;各生育期玉米耗水量总体变化呈波动变化趋势,在拔节期-抽雄期达到峰值。玉米产量不随灌水量增大而增加,处理W2玉米产量最高,较CK处理增产5.65 %,且水分利用率最大,为3.48 kg/m3。在进一步优化节水技术之前,浅埋滴灌W2处理为灌水最佳方案。研究结果可为我国半干旱地区玉米节水灌溉提供参考。

    • 陈上茂, 郭澎, 邓博, 卫磊嘉, 马泽, 陈丹, 毕利东

      2023,37(6):119-125, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.016

      Abstract:

      为研究外源添加物对土壤干缩裂缝特征的影响,选取水田、旱田、林地3种土地利用方式,添加生石灰(1 g/kg)、黄腐酸(10 g/kg)、鱼塘底泥(250 g/kg)、生物炭(15 g/kg)4种外源添加物,进行土壤干燥收缩试验。结果表明:除生石灰外,不同土壤外源添加物处理下各用地类型土壤干燥收缩裂缝特征变化趋势非常一致,裂缝面密度、长密度、平均宽度均呈现耕作层水田>旱田>林地、犁底层水田>林地>旱田。生石灰对土壤干燥收缩裂缝特征无显著影响;黄腐酸使土壤干缩裂缝面密度、裂缝平均宽度增加,但对土壤干缩裂缝长密度无显著影响;鱼塘底泥使土壤裂缝面密度、长密度增加,但对干缩裂缝平均宽度无影响;生物炭使土壤裂缝面密度、裂缝平均宽度降低,但使裂缝长密度增加。相对于空白对照,不同外源添加物对于土壤裂缝面密度影响程度表现为耕作层鱼塘底泥>生物炭>黄腐酸>生石灰、犁底层黄腐酸>鱼塘底泥>生物炭>生石灰;对于裂缝长密度影响程度表现为耕作层生物炭>鱼塘底泥>生石灰>黄腐酸、犁底层生物炭>鱼塘底泥>黄腐酸>生石灰。外源添加物对土壤裂缝特征产生重要影响,生石灰对于土壤裂缝发育影响不显著,黄腐酸、鱼塘底泥促进土壤裂缝发育,生物炭可以抑制土壤裂缝的发育。研究结果可为农业生产中使用改良土壤剂改良土壤理化性质提供参考。

    • 赵奕博, 于洋, 孙保平

      2023,37(6):126-133,144, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.017

      Abstract:

      为了解生态系统服务供需匹配、供需时空变化趋势及其影响因素。以山西省产水服务为切入点,基于1990年、2000年、2010年和2020年自然地理和社会统计数据,利用地理统计分析和InVEST模型,分析其供需时空变化特征。结果表明:(1)在产水服务供需时空格局方面,山西省产水服务供给与需求总量在30年呈增加趋势。山西东南地区(晋中市、长治市、晋城市)是主要的产水服务供给区;而产水服务需求较大的地区主要为太原、大同、长治和阳泉市区。(2)在产水服务供需匹配方面,1990-2000年产水服务供给不足的区域面积由1.82%急剧增加至16.80%,而在2010-2020年由16.95%急剧减少至5.34%,供需空间匹配状况有所好转。(3)通过空间自相关分析,山西省产水服务供给和需求之间存在明显空间不匹配。研究结果为全面梳理山西省生态系统服务供需匹配特征提供理论支撑。

    • 尹豪杰, 王荣荣, 蒋桂英, 车子强, 陈天鹏, 胡家杰, 郭柔谷, 庞甜甜, 雷琪琪

      2023,37(6):134-144, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.018

      Abstract:

      为探究不同生育时期土壤干旱对不同抗旱性小麦品种光合生理特性和产量的影响,以抗旱性弱品种"新春22号(XC22)"和抗旱性强品种"新春6号(XC6)"为试验材料,在土柱栽培和大田条件下,分别设置常规灌溉(CK)、分蘖期轻度干旱(W1)、分蘖期中度干旱(W2)、拔节期轻度干旱(M1)和拔节期中度干旱(M2)5种处理,研究小麦叶片叶面积指数(LAI)、叶绿素含量、气体交换参数和叶绿素荧光参数及地上部干物质积累、穗重与产量的变化。结果表明:抗旱性弱品种"XC22"受水分胁迫影响更大,复水后恢复能力较弱,仅W1处理能恢复到与CK相等水平。同"XC22"相比,抗旱性强品种"XC6"在M1处理后,"补偿效应"表现更加明显,RuBPC酶活性、气体交换参数与叶绿素荧光参数均能在复水后快速恢复至CK水平,较其他处理恢复能力更强,乳熟期其净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)与叶绿素荧光参数的暗适应下最大荧光产量(Fm)、光适应下最大荧光产量(Fm')、PSⅡ实际光合量子产量(ΦPSⅡ)、光化学淬灭系数(qp)较CK分别显著提高11.39%,7.50%,7.38%和7.86%,6.78%,17.24%,2.48%。轻度干旱处理并未减少小麦干物质积累和产量,反而有助于穗重的增加,且"XC6"在M1处理下,干物质积累、穗重与产量均显著高于CK。光合参数与产量的相关与通径分析表明,产量与Pn、Gs、Fm、Fm'、qp呈极显著正相关,且Pn在产量形成中的促进作用更大。春小麦花后光合生理特性的恢复与保持受拔节期水分胁迫影响更显著。在新疆滴灌模式下,生育前期轻度干旱胁迫,有利于抗旱性强品种小麦复水后光合性能改善,增加地上部干物质积累,促进光合产物向生殖器官的转运,有利于产量形成。

    • 吕浩, 王兴, 宋乃平, 陈娟, 张艺斐, 吴旭东, 余殿, 杨新国, 王磊, 陈林

      2023,37(6):145-152, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.019

      Abstract:

      为明晰荒漠草原典型植物群落土壤水分对极端干旱降水的响应。以4类典型植物群落(蒙古冰草、苦豆子、短花针茅、芨芨草)为研究对象,于2020-2021年分别监测4类植物群落0-120 cm土壤含水量,探讨其土壤水分在消耗期、恢复期和稳定期的动态特征及对降水的响应。结果表明:土壤水分消耗期,土壤含水量为4.56%~7.87%,呈亏缺状态,并且随着极端干旱持续从土壤浅层0-40 cm向深层80-120 cm演变;土壤水分恢复期,较为集中的Ⅴ级降水(单次>20 mm)能够恢复深层80-120 cm土壤水分,随着极端干旱持续,4类植物群落土壤水分的恢复主要呈现在浅层0-40 cm;土壤水分稳定期,随着极端干旱持续4类植物群落各层土壤含水量均<10%。综合比较4类植物群落,短花针茅群落土壤含水量在各时期相对较高,且浅层和深层土壤水分恢复具有同步性,可在水分限制区域植被恢复保育具有一定参考价值。

    • 骆丕昭, 王云琦, 李通, 祁子寒, 何相昌, 李克文

      2023,37(6):153-160, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.020

      Abstract:

      为研究自然边坡其强度特性随含水率的变化规律。通过设计不同体积含水率(20%,27%,35%,40%,45%)和2种含根量(RAR=0.1%,0.3%)的重塑土进行不固结不排水三轴试验,以研究含水率对土体破坏方式、抗剪强度和初始切线模量的影响。结果表明:(1)试样破坏模式多为剪切变形和剪胀变形,在含水率为20%,27%时,出现明显剪切贯穿面破裂带,其余含水率下表现为剪胀变形;(2)含水率对根土复合体抗剪强度主要体现在黏聚力上,含水率从20%升至45%时,2种含根量的根土复合体黏聚力分别降低67%,72%;含水率低于35%时,可用对数关系表示,随含水率升高,黏聚力明显降低;含水率达到35%以上时,可用线性关系表示,黏聚力下降速度减缓;含根量增加,抗剪强度提高;(3)不同含根量和围压下根土复合体初始切线模量与含水率关系可以用线性关系拟合,含水率从20%升至45%时,2种含根量的根土复合体初始切线模量平均分别降低43%和47%。综合考虑土体弹塑性和植物因素对土体位移或变形的影响,可提高边坡稳定性计算精度。研究结果可为植物边坡以及水土保持植被建设治理提供科学参考,丰富根系固土领域的科学理论。

    • 万志纲, 丁文广, 蒲晓婷, 吴岩松, 王亦悦

      2023,37(6):161-169, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.021

      Abstract:

      为准确表征祁连山国家公园产水量时空差异性,探究产水量影响因素和驱动机制。基于降水量、参考作物蒸散量、土壤深度、根系深度和土地利用类型等参数,利用InVEST模型可视化祁连山国家公园1990-2018年产水量时空格局,使用地理探测器并结合情景模拟方法,评估和量化气候、土地利用、植被、地形等因子对祁连山国家公园产水量空间异质性和产水量变化的影响。结果表明:(1)1990-2018年研究区产水量以0.56×108 m3/a的速度显著增加,在空间上呈自西向东递增趋势;(2)耕地和林地产水深度最大,未利用土地和草地是研究区产水量的主要贡献者,且产水深度高值区位于3 200~4 600 m高海拔处;(3)降水量是产水量空间异质性的第一驱动因素,与实际蒸散量以及土地利用类型的交互作用占主导地位;(4)1990-2018年,气候变化是产水量变化的主要驱动因子,对总产水量影响为正向作用,其次为土地利用变化,主要影响产水量变化的空间分布,对总产水量影响不大。研究成果可进一步为祁连山国家公园水资源管理和可持续发展提供基础理论依据。

    • 杨舒雅, 史海滨, 苗庆丰, 刘伟, 赵毅, 闫妍, 边利强, 赵伟

      2023,37(6):170-179, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.022

      Abstract:

      为探究河套灌区沈乌灌域在深度节水改造前后地下水环境的演变规律,针对地下水埋深、矿化度以及二者关系,通过区域布井、定位长期监测方式,采用经典地统计学理论,分析地下水埋深和矿化度的时空变化规律。结果表明:(1)深度节水改造后,沈乌灌域地下水埋深呈增大趋势,平均地下水埋深由节水改造前1.83 m增大到节水改造后3.36 m,增长率为83.9%。灌域中心和南部埋深偏大,局部产生漏斗,最大埋深至9.37 m,灌域北部埋深变化为0.6 m以下。(2)节水改造工程实施,使地下水矿化度显著增高,由节水改造前的1 296 mg/L增长为节水改造后的2 634 mg/L,增长103.47%。沈乌灌域地下水矿化度在东南、西北地区表现较高,而在中部地区则表现较低,随着节水改造工程的实施,淡水面积逐渐减少,微咸水面积逐渐增大。(3)研究区内地下水埋深和矿化度的变化呈指数关系,地下水矿化度随着地下水埋深的增大而减小,二者的决定系数为0.170 8。从空间上看,地下水埋深较小的地区,对应地下水矿化度大,地下水埋深大的区域对应矿化度小,摸清灌区地下水水位和水质变化规律,为土壤盐渍化防治提供科学依据。

    • 钟建军, 李林, 魏识广, 申楷慧, 周景钢, 温智峰, 赵毅, 杨欣恬

      2023,37(6):180-186,193, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.023

      Abstract:

      以探明漓江流域喀斯特森林土壤的碳氮磷储量分布为目的,为保护漓江流域脆弱的喀斯特生态系统提供理论依据。在漓江上中下游各流域段的典型喀斯特森林共设置20 m×20 m的15块天然林样方,对森林植被进行每木检尺调查,采用五点采集法采集0-20,20-40 cm土层土壤,分析土壤碳氮磷储量空间分布情况及驱动因子作用途径,量化各类生物和非生物因子对区域喀斯特森林土壤养分储量分布格局形成的作用贡献。结果表明:(1)漓江流域喀斯特森林土壤碳氮磷储量平均分布表现为上游>下游>中游,在漓江流域喀斯特森林土壤中碳、氮、磷储量分别为55.8~192.0,3.1~14.8,6.0~12.0 kg/m2。在同一流域土壤中,0-20 cm土层碳氮含量均显著高于同流域20-40 cm土层,磷元素在漓江流域不同深度土层中未表现出显著差异。(2)碳储量与C/P、N/P、森林物种多样性Shannon-Wiener指数和Simpson指数均呈现出显著正相关关系;氮储量与C/P、N/P、Shannon-Wiener指数和Simpson指数均呈现显著正相关关系,与C/N呈现显著负相关关系;磷储量与C/N呈现显著负相关关系,与森林物种多样性不存在显著相关关系。(3)漓江流域喀斯特森林土壤化学计量特征是驱动土壤碳氮磷储量分布的直接驱动因子,且深层土壤化学计量特征是最重要的直接驱动因子,其次森林物种多样性对于土壤养分的固定和输入起到重要作用,直接影响并驱动土壤碳氮储量分布格局,磷储量不受森林植被状况的影响。漓江流域喀斯特森林土壤中,化学计量特征与森林植物多样性对土壤碳氮磷储量起到重要影响,提倡通过提升漓江流域森林物种多样性,改善流域森林土壤蓄水保肥功能,以此保护漓江流域脆弱的喀斯特森林生态系统。

    • 蒋瑶钰, 王彬, 陈祖明, 王文刚

      2023,37(6):187-193, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.024

      Abstract:

      为量化分析典型黑土农耕地在冻结过程中的剖面水热耦合特征,以东北典型黑土区耕层土壤为研究对象,通过室内单土柱模拟试验,并结合COMSOL Multiphysics模型PDE模块,实现黑土冻结过程中温度场与水分场的耦合求解。结果表明:(1)COMSOL模型可实现黑土剖面冻结过程的水热耦合分析,温度场(R2=0.83,RMSE=0.91 ℃)与水分场拟合效果(R2=0.88,RMSE=0.02 cm/cm3)均较好,可满足拟合精度需要;(2)黑土农耕地剖面温度的变化速率呈先快速冷却后缓慢趋于稳定的变化趋势,且越接近冷端,土壤温度下降至稳定阶段的速率越快;(3)黑土农耕地剖面水分场在冻结过程中呈明显的水分重分布现象,且在冻结峰面呈现暖端聚集速率快而冷端反之的冰晶聚集现象。研究结果可为黑土冻结水热运移规律分析提供技术支持,并为黑土冻融-水力复合侵蚀机理研究和剖面水热动态模拟提供理论基础。

    • 祁迷, 王飞, 滑永春, 王铭媛

      2023,37(6):194-200, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.025

      Abstract:

      为实现内蒙古自治区的"双碳"目标。根据内蒙古自治区2000年、2010年和2020年土地利用数据(LULC),按照内蒙古自治区"十四五"政策规划,建立自然发展、耕地保护与生态保护3种情景,利用PLUS模型对内蒙古自治区2030年土地利用空间分布进行预测分析,并用InVEST模型对内蒙古自治区不同开发情景下碳储量的变化进行分析。结果表明:(1)2000-2020年间内蒙古地区林地与建设用地面积均有增加,耕地、水域、草地与未利用地面积均呈减少态势,且转移方向上主要表现为耕地转为建设用地。(2)自然发展状态下,草地、耕地、水域及未利用地呈下降趋势,林地及建设用地呈上升趋势;在生态保护状态下,林地、草地和水域面积均比自然开发情景有所增加;耕地保护情景下,耕地面积相较于自然发展情景呈扩张趋势,扩张面积达4.69×104 hm2。(3)2000年、2010年、2020年内蒙古地区碳储量分别达到1.371 7×1010,1.370 9×1010,1.370 6×1010 t,呈逐年减少趋势。2030年自然发展、耕地保护、生态保护3种情景下总碳储量分别为1.370 1×1010,1.370 6×1010,1.371 9×1010 t,耕地保护和生态保护相比较自然发展情景下碳储量更多,表明保护措施的实施,可有效地控制碳储量下降。实施耕地保护和生态保护政策以控制耕地扩展为建设用地和未利用地,改善土地利用结构有助于延缓区域碳储量流失。

    • 葛茂泉, 王纯, 许宏达, 杨发峻, 吴梓炜, 林少颖, 张永勋, 李先德, 王维奇

      2023,37(6):201-208, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.026

      Abstract:

      以福建省福鼎市白琳镇(BL)、点头镇(DT)、磻溪镇(PX)、管阳镇(GY)和太姥山镇(TMS)的茶园土壤为研究对象,研究其团聚体组成及稳定性,各粒级团聚体有机碳含量、固碳贡献率及有机碳红外光谱,旨在从团聚体尺度揭示茶园土壤有机碳分布及其分子结构特征。结果表明:(1)不同采样地土壤团聚体组成存在差别,但随土层加深,大团聚体(0.25~2 mm)和微团聚体(0.053~0.25 mm)含量均减少,而粉-黏粒团聚体(<0.053 mm)含量增大;(2)随土层加深,所有采样地平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)减小,分形维数(D)增大,团聚体结构稳定性降低;(3)各粒级团聚体有机碳含量随土层加深而减小,固碳贡献率主要受团聚体含量的影响,大团聚体固碳贡献率相对更大;(4)各粒级团聚体有机碳均主要来源于多糖碳或脂肪碳,0-15 cm土层土壤粉-黏粒团聚体比大团聚体和微团聚体有机碳更稳定,15-30 cm土层各级团聚体均比0-15 cm土层对应粒级团聚体有机碳更稳定。研究成果可为茶园土壤有机碳的科学管理提供理论参考。

    • 杨发峻, 王维奇, 吴梓炜, 许宏达, 葛茂泉, 林少颖, 李先德, 张永勋, 吴传惠

      2023,37(6):209-218, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.027

      Abstract:

      为研究茶园土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)、钾(K)含量及其生态化学计量比对土壤微生物群落结构的影响,以福建省福鼎市茶叶主产地茶园为研究对象,系统测定和分析土壤养分与计量比,分析其对细菌群落特征的影响。结果表明:(1)茶园土壤C、N、P、K含量均值分别为18.39,1.96,0.91,15.57 g/kg,土壤C∶N、C∶P、C∶K、N∶P、N∶K、P∶K均值分别为9.24,30.96,1.24,3.32,0.13,22.39;(2)土壤中的优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Actinobacteria)、放线菌门(Acidobacteria);优势菌属为Paludibaculum、分枝杆菌属(Mycobacterium)、慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium),不同茶园土壤中细菌群落组成及结构相似,但细菌多样性指数差异显著(p<0.05);(3)属水平上茶园土壤细菌与养分及其计量比的相关性分析结果显示,K与热脱硫弧菌属(Thermodesulfovibrio)、盖氏菌属(Gaiella)呈显著正相关(p<0.01),P与梭菌属(Clostridium)、罗思河小杆菌属(Rhodanobacter)、地杆菌属(Geobacter)呈显著正相关(p<0.01),而N与假单胞菌属(Pseudomonas)呈显著负相关(p<0.01),K与北孢里菌属(Kitasatospora)、苯基杆菌属(Phenylobacterium)呈显著负相关(p<0.01);土壤C∶N、C∶P、N∶P、P∶K与西索恩氏菌属(Chthoniobacter)、网团菌属(Dictyobacter)、伯克霍尔德菌属(Paraburkholderia)、芽孢杆菌属(Bacillus)呈显著正相关(p<0.05),与慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、Vicinamibacter、盖氏菌属(Gaiella)、假单胞菌属(Pseudomonas)等呈显著负相关(p<0.001);(4)功能预测结果显示,茶园细菌的预测功能中以代谢活动为主的功能居多,对茶园土壤养分循环以及通过代谢活动提高土壤固碳效率有着积极作用。研究结果对基于养分管理的茶园土壤微生物多样性功能研究具有指导意义。

    • 冯国平, 田国行

      2023,37(6):219-227, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.028

      Abstract:

      土地覆盖变化是引起陆地生态系统碳源/汇变化的重要原因,研究土地利用转型与碳源/汇关系对优化区域土地利用规划,实现可持续发展与"双碳"目标具有重要意义。运用空间分析技术对碳源/汇的时空变化进行分析,通过预设3种未来发展情景对驻马店市未来碳源/汇变化进行预测。结果表明:(1)驻马店市净碳排放量由2005年的268.13×104 t增加到2020年的578.04×104 t,增加309.91×104 t,呈现逐年增加趋势。(2)驻马店市土地利用转型表现为碳储量减少的过程主要为耕地转为建设用地和林地转为耕地,碳储量增加主要为耕地转为林地、建设用地转为水域。(3)通过灰色模型以及PLUS模型预测驻马店市未来土地利用及碳源/汇的时空变化,预测结果为驻马店市未来净碳排放量持续上升,但在耕地保护情景下上升趋势明显减缓。在保护耕地基础上,驻马店市在未来土地规划中,要控制建设用地向生态用地的扩张,加快农业技术改革,实现低碳循环发展。

    • 陈磊, 张卓栋, 李业桐

      2023,37(6):228-237, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.029

      Abstract:

      喀斯特坡面伴随有大量直径>25 cm的块石出露,为探明块石出露对土壤理化性质的影响,以坡面4个块石出露的农地和1个对照组为研究对象,分析土壤理化性质空间变异特征。结果表明:(1)在块石出露的农地中,土壤容重、黏粒、粉粒和砂粒的变化分别为0.87~1.42 g/cm3,25.70%~41.80%,38.11%~51.60%,13.76%~27.54%,土壤容重、黏粒和粉粒空间变异性均为弱且高于对照组,砂粒空间变异性为中等且低于对照组。(2)土壤全碳、全氮、全磷、全钾变化分别为9.82~23.13,0.94~2.15,0.65~2.93,7.38~20.35 g/kg,土壤有效磷、速效钾的变化分别为1.44~2.63,7.35~106.02 mg/kg,空间变异性均为中等且高于对照组。(3)土壤容重、黏粒、粉粒与其他土壤理化性质的之间的关系总体上呈负相关,且相关性在块石出露的农地中比对照组更显著。砂粒与黏粒之间呈显著负相关,与其他土壤化学性质之间的关系总体上呈正相关。(4)块石出露数量、出露坡度、出露比率和出露高度,对土壤理化性质的影响具有复杂性,土壤理化性质的空间变异随块石出露特征不同而存在差异性。研究结果有助于深入理解喀斯特坡面块石出露对侵蚀过程和机制的影响,为土壤侵蚀和水土保持工作提供科学借鉴。

    • 赵娜, 李瑞东, 王小利, 段建军, 郑钦文, 李明瑞

      2023,37(6):238-245, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.030

      Abstract:

      为探究不同温度条件下添加碳酸钙对活性有机碳组分及微生物群落组成的影响,以贵州典型黄壤土为研究对象,采用同位素标记法,设置6个处理(培养温度分别为15,25,35 ℃下添加碳酸钙和不添加碳酸钙),通过分析不同温度下碳酸钙添加对土壤活性有机碳、微生物群落组成的影响,揭示外源碳在土壤活性碳库中的分配规律,以期为贵州典型黄壤有机碳固存和改良提供理论依据。结果表明:各温度下添加碳酸钙显著增加土壤DOC和MBC含量(p<0.01),添加碳酸钙各处理土壤DOC含量在培养第5天均达到最大值,相较于不添加碳酸钙处理,添加碳酸钙处理土壤DOC含量在15,25,35 ℃下分别显著提高83.41%,80.37%,90.41%;添加碳酸钙处理温度对土壤DOC、MBC具有显著影响(p<0.05),在培养的第15,60天,土壤DOC和MBC含量均在不同温度下达到显著性差异,土壤DOC含量大小依次为35,15,25 ℃,土壤MBC含量多少依次为15,25,35 ℃。同位素标记发现,在培养第1和第5天,13C-DOC,13C-MBC含量在15,25,35 ℃下达到峰值,且13C-DOC对土壤总DOC贡献率分别为16.85%,21.20%和15.22%,13C-MBC对土壤总MBC的贡献率分别11.95%,10.49%和17.18%。添加碳酸钙各处理均显著提高土壤pH。高通量测序发现,在培养第60天,外源碳酸钙输入对细菌群落组成相对丰度及群落结构具有显著影响,但对真菌群落组成影响较小。添加碳酸钙处理提高变形菌门相对丰度,降低绿弯菌门相对丰度。相关分析表明,土壤pH与优势菌门变形菌门(Proteobacteria)、担子菌门(Basidiomycota)呈显著正相关,与绿弯菌门(Chloroflexi)、子囊菌门(Ascomycota)呈显著负相关;绿弯菌门与土壤DOC呈显著负相关,放线菌门与土壤MBC、13C-DOC及担子菌门与DOC、13C-MBC、13C-DOC呈显著正相关。综上表明,外源碳酸钙对土壤活性有机碳的影响大于温度,外源碳酸钙增加土壤pH、DOC和MBC含量,改变土壤微生物群落组成丰度。因此,碳酸钙添加是黄壤有机碳固存和改良的有效措施。

    • 于雯霏, 王佩佩, 刘俊娥, 周正朝, 游犇

      2023,37(6):246-254, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.031

      Abstract:

      为探究植被根系作用下不同粒径团聚体内碳组分含量的相对变化及其主要影响因素,以黄土高原地区自然生长的直根系植物铁杆蒿(Artemisia gmelinii Web.)和须根系植物长芒草(Stipa bungeana Trin.)典型植被为研究对象,以退耕1年撂荒地为对照样地(CK),测定各粒径团聚体质量占比及其土壤有机碳(SOC)、颗粒态有机碳(POC)、矿物结合态有机碳(MAOC)含量,分析土壤基本理化性质和根系特征参数与不同粒径团聚体碳组分特征间的相互关系。结果表明:(1)与撂荒地相比,铁杆蒿和长芒草样地均显著提高POC和MAOC含量,POC含量变化幅度均大于MAOC。铁杆蒿和长芒草样地显著提高各粒径团聚体碳组分含量,>0.25 mm大团聚体中POC和MAOC含量增幅较微团聚体更大,分别为7.44~8.26倍和3.76~4.37倍。(2)大团聚体有机碳含量与POC、MAOC均为极显著相关,小团聚体有机碳含量与POC显著相关,微团聚体有机碳含量与MAOC显著相关。团聚体对POC的包裹和对MAOC的结合作用共同存在,同时二者以不同的影响方式作用于团聚体有机碳变化,继而影响土壤总有机碳,其中,小团聚体有机碳含量是最主要的影响因素。(3)土壤团聚体碳组分与植被根系参数显著相关,根表面积密度(RSAD)和根生物量密度(RWD)是影响团聚体碳组分的主要因素,其解释方差分别为50.5%,17.0%。通过碳组分对各粒径土壤团聚体有机碳的影响,植物根系能够有效提升土壤有机碳含量并改善土壤质量。该研究结果为黄土高原地区土壤固碳与植被恢复提供参考。

    • 李丹丹, 彭懿, 冯固, 张林

      2023,37(6):255-261, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.032

      Abstract:

      为提高高肥力土壤磷素安全可持续利用,探究高肥力土壤碳磷比特征。选取洱海流域3种典型作物类型(粮食作物-玉米、地方特色高值经济作物-烤烟和高值高投入作物-蔬菜)作为研究对象,采集27个样点土壤,测定土壤碳磷含量并计算碳磷比。结果表明:(1)土壤有机碳(SOC)含量为31.91 g/kg,种植不同作物类型土壤SOC含量无显著差异;(2)土壤有效态无机磷(NaHCO3提取态无机磷,简称NaHCO3-Pi)含量为156.7 mg/kg,有效态有机磷(NaHCO3提取态有机磷,简称NaHCO3-Po)含量为63.43 mg/kg,种植不同作物类型的土壤有效态无机磷/有机磷含量(NaHCO3-Pi/NaHCO3-Po)无显著差异,均表现为蔬菜地>烤烟地>玉米地;(3)洱海流域农田土壤C/NaHCO3-Pi比为321.42,C/NaHCO3-Po比为1 138.25,土壤C/NaHCO3-Pi比显著低于全国和西南地区,种植不同作物类型土壤中,蔬菜地碳磷比(C/NaHCO3-Pi)显著低于玉米地。综上所述,洱海流域土壤碳磷含量较高,尤其磷含量高,造成土壤碳磷比显著降低,投入高的蔬菜地碳磷比显著低于玉米地,影响土壤微生物对磷的转化,同时也带来磷污染问题。因此,可通过调控碳磷比实现高肥力土壤中磷素的安全可持续利用,添加高碳磷比物料以提高土壤碳磷比,增加微生物对土壤磷的固持,将土壤磷储存在微生物磷库中,减少土壤磷素向水体的流失。

    • 邓米林, 叶桂萍, 胥超, 宛颂, 贺纪正, 林永新

      2023,37(6):262-267, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.033

      Abstract:

      为揭示亚热带森林土壤N2O排放对林分类型和氮添加的响应特征,选取位于福建省三明市的中亚热带米槠次生林、杉木人工林和马尾松人工林土壤为研究对象,分别设置无氮添加(N0 mg/kg)、低氮添加(N10 mg/kg)、中氮添加(N25 mg/kg)和高氮添加(N50 mg/kg)4个氮添加水平,进行微宇宙培养试验,测定土壤N2O排放。结果表明:与无氮添加处理相比,氮添加整体上降低3种林分土壤pH,增加土壤NH4+-N和NO3--N含量。无氮添加处理中杉木人工林和马尾松人工林土壤N2O累积排放量分别为9.67和9.62 mg/kg,显著高于米槠次生林土壤N2O累积排放量6.81 mg/kg。低氮添加处理中杉木人工林和马尾松人工林土壤N2O累积排放量显著高于米槠次生林。但在中氮和高氮添加处理中,3种林分土壤N2O累积排放量均无显著性差异。不同氮添加处理均促进3种林分土壤N2O排放,低氮添加对次生林土壤N2O排放影响的效应值为0.01,显著低于杉木人工林和马尾松人工林土壤的效应值0.45。但中氮和高氮添加对次生林土壤N2O排放影响效应值显著高于2种人工林,次生林土壤N2O排放更易受中氮和高氮添加刺激。N2O累计排放量与土壤NH4+-N和NO3--N含量呈极显著正相关(p<0.01),但与pH无显著相关关系,表明氮添加背景下,氮素有效性是控制森林土壤N2O排放的主要因素。综上,人工林土壤N2O排放高于次生林,但次生林土壤N2O排放对中氮和高氮添加更敏感。

    • 宋淑钧, 崔小茹, 陈其鲜, 陈雄, 杨荣

      2023,37(6):268-275, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.034

      Abstract:

      研究土壤微量元素对绿肥休耕的响应,为大面积区域农田土壤养分管理和农业生产提供参考。基于陇中旱区3年多点位监测数据,选择土壤有效铁、有效锰、有效铜、有效锌、有效钼和有效硼等6项指标,对比分析休耕种植绿肥前后土壤微量元素差异。结果表明:(1)与基础土壤相比,休耕3年后土壤有效锰、有效铜和有效锌含量分别显著增加18.8%,22.5%,14.3%(p<0.05);有效铁和有效硼含量均显著降低(p<0.05),有效钼无显著变化。(2)回归分析表明,有效铁、有效锰和有效铜的变化幅度与休耕前微量元素基础含量均呈负线性关系,而有效锌和有效钼均呈负对数关系(p<0.05),且对有效锰、有效铜、有效锌和有效钼的基础含量分别小于8.0,0.9,0.3,0.06 mg/kg的农田土壤有显著提高效果;有效铁、有效锰和有效铜变化幅度与休耕前土壤有机质和全氮基础养分含量之间均呈显著负线性关系(p<0.05);有效铁、有效锰、有效铜和有效锌变化幅度与休耕前土壤pH之间均呈显著正线性关系(p<0.05)。(3)进一步对休耕后土壤微量元素和常量元素相关分析表明,休耕后有效铁、有效锰和有效锌均与土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾存在显著正相关关系;除有效钼,其他5种微量元素与土壤pH之间均呈显著负相关。综上所述,休耕种植绿肥可不同程度地提高陇中旱农区土壤有效锰、有效铜和有效锌含量,尤其可显著改善土壤缺锰状况,且该模式对土壤养分基础含量较低和偏碱性土壤提高微量元素含量效果更显著。

    • 高浩诚, 牧仁, 焦婷, 陈鑫, 马淑敏, 张霞

      2023,37(6):276-282, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.035

      Abstract:

      为探究不同氮素添加水平对高寒生态条件下垂穗披碱草地土壤理化性质及速效养分的影响,选取天祝高山草原试验站2龄垂穗披碱草人工草地开展氮素添加试验。采用单因子试验设计,参照中国氮沉降分布格局确定试验地氮素添加剂量,设置对照N0(不施氮)、N1(12 kg/hm2)、N2(24 kg/hm2)、N3(48 kg/hm2)和N4(96 kg/hm2)5个氮素添加水平,每个处理4次重复。于2021年7月初和8月初2次施肥,9月份采集各处理根际、非根际土壤样品进行测定。结果表明:施氮水平对根际土碱解氮含量以及非根际土容重产生极显著影响(p<0.01),对根际土有机质及速效磷含量产生显著影响(p<0.05)。根际土中,随施氮水平上升,土壤含水量呈上升趋势;土壤pH缓慢下降,N4处理最低;N3处理下,根际土碱解氮、速效磷及速效钾较对照组分别显著提高8.92%,44.38%,16.00%(p<0.05);土壤有机质含量显著高于对照组(p<0.05);非根际土中,随施氮水平上升,土壤碱解氮及速效磷含量先上升后下降,N3处理达峰值(p<0.05);土壤pH呈先上升后下降趋势;土壤有机质含量则在N4水平处达峰值(p<0.05)。同一施氮水平下,除N3水平外,根际土含水量、速效磷及速效钾含量低于非根际土;根际土pH、有机质含量及土壤碱解氮含量均高于非根际土。灰色关联度综合分析表明,N3与N4处理分别对根际与非根际土理化性质及速效养分影响最大。

    • 宣美林, 廖姝, 岳楷, 吴福忠, 吴秋霞, 朱晶晶, 倪祥银

      2023,37(6):283-289,297, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.036

      Abstract:

      为分析不同林龄亚热带常绿阔叶次生林和杉木(Cunninghamia lanceolata)种植对土壤氮淋溶的影响,采用土柱微宇宙原位培养,分别比较9年生和45年生次生林(以米槠Castanopsis carlesii为建群种)之间、米槠和杉木人工林(均为9年生)之间的土壤总氮、硝态氮和铵态氮浓度及通量。结果表明:(1)4种类型森林土壤总氮和硝态氮浓度均表现为45年生次生林>9年生次生林>杉木人工林>米槠人工林;铵态氮浓度则为45年生次生林>杉木人工林>9年生次生林>米槠人工林。(2)4种类型森林土壤总氮和硝态氮的淋溶通量在整个试验期表现为9年生次生林>45年生次生林>杉木人工林>米槠人工林;5-8月4种类型森林土壤氨态氮淋溶通量差异较大,但大体上表现为杉木人工林>45年生次生林>9年生次生林>米槠人工林。(3)9年生和45年生次生林、米槠人工林、杉木人工林土壤总氮年淋溶量分别为14.24,13.27,7.26,10.97,硝态氮年淋溶量分别为10.88,9.97,5.35,8.44,铵态氮年淋溶量分别为1.97,2.18,1.59,2.26 。综上所述,随着亚热带常绿阔叶次生林的林龄增长,土壤总氮和硝态氮的淋溶损失量降低;与地带性树种米槠相比,人工种植杉木加速土壤氮的淋溶损失。

    • 吴瑾, 刘窑军, 郑涵, 王茜, 李奇, 谢文斌, 覃玥, 段剑, 李忠武

      2023,37(6):290-297, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.037

      Abstract:

      为研究梯壁稳定性与植被演替之间的关系,选取不同植被恢复年限(2年、5年、10年、30年)和不同植被演替阶段(裸地、苔藓、苔草、苔草灌)的梯壁为研究对象,采集表层(0-5 cm)和亚表层(5-20 cm)土壤样品,分析恢复年限和演替阶段对梯壁土壤团聚体及其赋存有机碳的影响。结果表明:土壤大团聚体(>0.25 mm)含量随演替阶段增加不断提高,相同演替阶段恢复年限越久大团聚体占比越高,30年苔草灌阶段大团聚体占比达91.63%;土壤平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)在0-5,5-20 cm土层均表现出随恢复时间增加逐渐增加趋势,30年土壤MWD和GMD分别为1.07~1.41,0.88~1.17 mm,在不同演替阶段表现为苔草灌>苔草>苔藓>裸地;土壤有机碳含量与大团聚体显著相关(r=0.83,p<0.001),表明植被演替与种植年限对于梯壁土壤固碳有积极影响。植被演替和植被恢复时长可以改善梯壁土壤结构,提高梯壁土壤团聚体稳定性和抗蚀性。研究结果可为优化梯田开发提供理论参考。

    • 陈东凯, 骆汉, 谢永生, 吕佼容

      2023,37(6):298-304, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.038

      Abstract:

      为提高土壤水肥利用效率,探索适宜渭北地区苹果园发展的聚水阻渗措施。通过大田试验,以矮砧密植苹果园为研究对象,分析不同聚水阻渗措施对土壤水分、硝态氮和果树细根的影响。结果表明:在垂直方向,防渗层、起垄+防渗层、起垄+覆膜+防渗层处理均可有效提高0-40 cm土层土壤含水量、硝态氮含量和细根根长密度,其中,起垄+防渗层和起垄+覆膜+防渗层处理土壤含水量和细根根长密度高于防渗层处理,硝态氮含量则低于防渗层处理。在50-100 cm土层,3种处理措施均降低土壤硝态氮含量,有效缓解硝态氮淋溶累积。在水平方向上,起垄+防渗层和起垄+覆膜+防渗层处理使定植带内(树下、株间)土壤含水量与根长密度平均分别提高15.1%,5.0%,硝态氮含量降低8.6%,防渗层与清耕处理相比无显著差异。在施肥沟内(中间点),3种处理措施使土壤水分含量和细根根长密度增加,土壤硝态氮含量降低,以起垄+覆膜+防渗层处理效果最好,使土壤含水量和细根根长密度分别增加48.6%,48.3%,硝态氮含量降低17.4%。在所有处理措施中,起垄+覆膜+加防渗层处理对果园土壤环境和果树根系的调控效果最佳,研究结果为渭北地区矮砧密植苹果园聚水阻渗技术措施的应用和推广提供参考。

    • 王鑫, 王若水, 陈梨, 王莉莎, 熊常, 张萌, 代厚帅, 张彦勤

      2023,37(6):305-314,324, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.039

      Abstract:

      为探究不同滴灌带布设方式对果农间作系统土壤酚酸类物质、酶活性和微生物分布特性影响,初步探明间作滴灌条件下,土壤酚酸类物质与土壤生物因子的相互关系。以晋西黄土区典型的苹果-大豆间作系统为研究对象,设置3种(L1、L2、L3)滴灌带间距,分析不同水分分布下土壤酚酸类物质、酶活性和微生物数量的空间分布变化,并在相关性基础上利用逐步回归模型,分析3个土壤因子之间的相互关系。结果表明:除苯甲酸和间苯三酚外,滴灌带间距对酚酸类物质分布影响显著(p<0.05),除过氧化氢酶外,滴灌带间距对酶活性、微生物数量分布有显著影响(p<0.05)。在垂直方向上,不同滴灌带布设方式使酚酸更多地分布在深层土壤,微生物数量和部分酶活性在L1、L2处理中随土层加深而先减后增;在水平方向上,不同滴灌带布设方式对土壤酚酸类物质、细菌和真菌分布影响与间作对照处理一致,随距树距离增加而增加。滴灌条件下,除对羟基苯甲酸外,酚酸类物质受脲酶、过氧化氢酶和放线菌的抑制作用显著,间作处理土壤酚酸总量较单作有所减少。L1处理土壤酶活性、微生物总量最高,L2处理土壤酚酸类物质累积量最低。其中L2处理在酚酸累积量最低的基础上,土壤酶活性也处于较高水平,因此,建议在果农间作系统中采用隔行大豆布设滴灌带模式,改善土壤微生态环境的同时可缓解化感物质的抑制作用。

    • 宋颖, 高明秀, 徐帻欣, 赵景辉

      2023,37(6):315-324, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.040

      Abstract:

      为明晰土壤盐渍化多维空间分布特征、水盐耦合关系,以环渤海平原的山东部分为研究区,通过野外实测和室内分析获取数据,基于经典统计方法对土壤水盐特征进行描述性统计分析;利用GIS软件分析土壤含盐量、含水量的二维空间分布,GMS软件可视化分析土壤盐渍化三维空间分异特征;构建土壤水盐耦合协调模型,定量分析不同因素对水盐耦合协调度的影响程度。结果表明:(1)研究区土壤含盐量中位数为2.08 g/kg,以中度盐渍土为主,土壤含盐量整体呈自上而下逐渐增大趋势,表层土壤含水量均值为15.38%,全区域较缺水;(2)二维空间上,土壤含水量<20%的面积为17 519.48 km2,共占86.64%;表层(0-20 cm)土壤含盐量以轻度盐渍土为主,面积为10 051.87 km2,占总面积49.71%。土壤含水量、土壤含盐量均呈自南向北增加趋势;三维空间上,土体盐渍化分布类型以均质型、底聚型为主,局部存在表聚、两端集聚类型,土体盐渍化分布特征复杂;(3)东营区以北区域水盐耦合度多>0.66,以南区域(除平度、莱州市外)耦合度多为0.40~0.66,形成以东营区为界,以北区域水盐相互作用强度整体大于以南区域的空间格局;(4)南部以低度协调、中度协调为主,北部则以较高协调、高度协调为主,高程、平均温度、平均降雨量、NDVI对水盐耦合协调度影响最强,其相关系数分别为0.26,0.25,0.25,0.21。研究结果可为环渤海平原区域盐渍土资源合理开发利用提供理论依据。

    • 孔芊芊, 朱连勇, 朱珠, 罗奇, 张磊, 姚宝林

      2023,37(6):325-332, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.041

      Abstract:

      为探究不同生物炭添加对盐渍化土壤盐分及离子淋洗效果的影响。采用室内土柱模拟试验,在土壤表层(0-10 cm)添加比例为0.5%的猪粪(PMB)、棉秆(CSB)和玉米秸秆(MSB)生物炭,淋洗过程分为急降(P1)、缓降(P2)和稳定(P3)3个阶段,通过测定淋洗速率、流量、累积浸出阴阳离子浓度、土壤剖面含水率和土壤剩余可溶性离子的含量来探究不同生物炭对南疆盐渍土盐分离子的淋洗效果。结果表明:与未添加生物炭处理(CK)相比,生物炭的施用能提高各阶段淋洗液的流量和淋洗速率,在电导率快速下降阶段CSB处理流量提高20%,PMB处理淋洗速率提高29%,MSB处理最先使EC值降低到5 mS/cm,但对离子的去除能力提升较小。生物炭的施用对各阶段离子淋出先后顺序有一定影响,即促进Ca2+、Na+、SO42-和Cl-淋出,抑制K+淋出。淋洗结束时,生物炭均能显著降低土壤残余含盐量。CSB处理可提高表层土壤保水能力,使得钠吸附比(SAR)始终保持较低水平且对土壤中残余阴离子洗脱效果最好。表明CSB处理是一种非常有潜力的土壤改良剂。研究结果可为南疆盐渍化土壤改良提供理论参考。

    • 李娟, 张永福, 余婷婷, 闫瑞齐

      2023,37(6):333-340, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.042

      Abstract:

      为及时全面地监测阿克苏地区生态环境质量的时空变化,基于谷歌地球引擎(GEE)平台,利用MODIS多光谱传感器2005年、2010年、2015年、2020年的遥感数据构建遥感生态指数(RSEI),运用Moran指数、地理探测器等方法探究阿克苏地区生态环境质量时空演变及影响因素检测。结果表明:(1)2005-2020年阿克苏地区RSEI由0.24增至0.27,生态环境质量呈波动上升趋势,RSEI高值区主要分布于阿克苏地区北缘以及中部绿洲区,低值区主要分布于沙漠、戈壁等地。(2)2005-2020年,RSEI全局Moran指数为0.80~0.87,表明阿克苏地区RSEI呈较强的正相关;其聚集分布以高-高(H-H)和低-低(L-L)分布为主。(3)各因子对空间异质解释力(q值)在2005-2020年存在不同程度变化,土地利用和降水为关键影响因素。同时,相比单因子,交互探测的影响力均大于单一因子的作用强度。研究结果可为当地生态环境保护提供数据支撑及方法借鉴。

    • 晋一然, 澹腾辉, 唐琪, 华丽, 郭忠录

      2023,37(6):341-349, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.043

      Abstract:

      东北黑土带是我国重要的商品粮生产基地,土壤质量退化、水土流失等问题直接影响生态与粮食供给安全,为明晰东北黑土带土地利用变化特征及评价生态敏感性,以2000年、2005年、2010年、2015年、2020年东北黑土带5期土地利用数据为基础,采用转移矩阵、地理探测器、综合生态风险评价等方法,研究景观格局及生态风险变化趋势。结果表明:(1)2000-2020年,研究区未利用地面积增加1 035.7km2,水域面积减少975.8 km2,土地利用变化最明显,耕地是阶段性变化较为剧烈的土地利用方式;(2)不同自然因子对研究区土地利用方式的解释力存在显著差异,气温是土地利用方式变化的主导因素,风速与高程、气温、蒸发量、地温、气压、相对湿度、日照时间的交互作用对土地利用方式变化具有显著的协同增强作用;(3)随时间推移,研究区生态敏感性整体改善,高度敏感区域减少,轻度敏感区域增加,并且出现生态敏感高值区向北移动、低值区向南移动趋势,研究区生态敏感性高值区的形成可能与以风蚀为主的侵蚀作用有关。宏观尺度景观格局变化分析与生态风险评价对区域生态环境保护政策制定及实施具有重要意义。

    • 胡涛, 宋籽霖, 谷洁, 王小娟, 孙一凡, 江澜, 张艺冉, 陈志辉, 刘玉成

      2023,37(6):350-357, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.044

      Abstract:

      为研究牛粪厌氧发酵沼渣中多重耐药细菌的环境污染风险,选用畜禽养殖中常用的5种抗生素(红霉素、氨苄青霉素、金霉素、链霉素、环丙沙星)对牛粪沼渣中可培养抗生素抗性细菌进行筛选。结果表明:多重耐药细菌的比例高达76.5%,其中,抗5种和4种抗生素的细菌分别有11,21株。所有多重耐药细菌均对氨苄青霉素具有抗性,抗红霉素、金霉素和链霉素的细菌分别占总多重耐药细菌数的92.0%,89.3%,61.3%。通过细菌16S rRNA测序鉴定,32株具有4种以上抗性的细菌分别属于福氏志贺氏菌、摩根氏菌和假中间苍白杆菌,均为重要的临床致病菌。使用全基因组测序对7株典型多重耐药细菌携带的抗性基因进行分析,共检测出28种抗生素抗性基因,对应9种抗生素抗性类型。通过分析抗性基因及插入序列所在位点信息发现,多重耐药细菌普遍携带含有抗性基因和插入序列共存的质粒,表明抗性基因具有高度的可移动性和较强的传播风险。综上所述,牛粪沼渣中含有大量的多重耐药细菌,可视作抗生素抗性基因的储存库,应重视沼渣农业资源化利用过程中的环境风险监测与评估。

    • 王红红, 董志刚, 张义凡, 付会芳

      2023,37(6):358-367, DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.06.045

      Abstract:

      为更好地认识和了解《水土保持学报》,基于中国知网全文数据库及查阅期刊文献数据,利用文献计量法研究分析《水土保持学报》2011-2022年的载文情况,了解其载文特点、发展态势和办刊质量,为《水土保持学报》的建设和发展提供参考。结果表明:2011-2022年《水土保持学报》共发表论文3 948篇,年载文量总体呈上升趋势;学科主要为农业基础科学和农艺学;论文基金比呈阶梯状增加趋势,且基金项目发文主要为国家自然科学基金资助,平均占比达73.26%;论文作者地区分布广泛,主要来自全国31个省(直辖市、自治区),且多为农林类高等院校和科研院所;期刊总被引频次逐年增长,影响因子和篇均被引频次也均呈逐年增长趋势,处于农业基础科学学科Q1区。《水土保持学报》影响力总体呈逐年上升趋势;稿件来源除本校作者外,还应积极吸引校外作者投稿。研究结果一定程度上揭示了水土保持行业研究热点和发展趋势,亦可为读者和相关研究提供科学参考。

    全选
    显示模式:: |
    • 黄河流域近40年土地利用/覆被时空变化特征

      廖美玉, 方秀琴, 蒋心远, 朱求安, 金佳鑫, 颜亦琪, 任立良

      Abstract:

      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。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。结果表明:(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、1993—2001、2002—2012、2013—2021,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。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。

      • 1
    • 东北地区冻融循环对切沟沟岸崩塌作用及其影响因素探究

      贾晨阳, 张科利

      Abstract:

      切沟侵蚀是导致土地退化的重要因素之一。在我国东北黑土区,切沟侵蚀更为严重,且深受冻融作用影响。然而,有关冻融循环对切沟侵蚀评价的研究很少。由于沟壁崩塌是切沟侵蚀对冻融循环的主要响应,所以,可以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。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两种类型:块状崩塌和松散堆积。在每一个崩塌点,测量两种堆积体的形态参数:包括崩塌土壤的体积、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。结果表明:(1)三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/y。两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,崩塌量会迅速增加。(3)切沟崩塌量也与沟壁土壤的剪切力和硬度等紧密相关。研究结果为定量评价冻融循环对切沟侵蚀贡献提供了数据支撑。

      • 1
    • 等高反坡台阶整地对不同耕作系统根土微生态的影响

      鲁连欣, 王克勤, 段旭, 李珠宇, 赵洋毅, 王帅兵

      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]综上所述,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,提高了土壤微生物数量、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。以期为坡耕地作物种植、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。

      • 1
    • 基于土地利用变化的黄河上游四川段生态系统服务价值评价

      许诺瑾, 丁兵兵, 余新晓, 贾国栋

      Abstract:

      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。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。结果表明:(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元、2.51×1010和3.92×1010,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93.9%和72.9%,其次是湿地和林地;(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,四项之和占总价值比例均超过58.5%。黄河上游四川段土地利用变化会影响区域生态系统服务价值的变化,其中草地影响最显著,其次是湿地和林地。研究表明20年间生态治理成果逐渐增强,生态环境不断变好。

      • 1
    • 秦巴山区国土空间格局演变特征及驱动力分析

      尹 力, 魏 伟, 薄立明, 张轲, 夏俊楠

      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”两个维度切入,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。

      • 1
    • 作物旱后复水补偿效应产生的源-库-流的响应及机制

      李涛涛, 刘溢健, 王仕稳, 殷俐娜, 邓西平

      Abstract:

      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,同时经过干旱胁迫作物对干旱胁迫的耐受性会有所提高;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,在旱区作物生产中利用旱后复水补偿效应可以有效提作物产量和水分利用效率。“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。基于当前的研究进展,本文从“源库”关系总结了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,而库端往往表现为库活性增加。复水后补偿效应产生过程中,在源端气孔打开、光合恢复、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1-FEH w3基因介导酶的活性在旱后复水补偿效应的源库的响应过程中起着至关重要的作用。本文通从源库关系角度对旱后复水补偿效应产生机制进行了深入的总结和分析,为理解作物旱后复水补偿效应产生的机制以及旱区作物水分高效利用提供理论依据。

      • 1
    • 氮磷添加对常绿阔叶林土壤团聚体有机碳及其与磷组分相关的影响

      贺凌云, 陈伏生, 郑志宇, 刘俏, 王晟楠, 王方超

      Abstract:

      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以及碳与磷之间的关系的影响,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+N0,0 kg P ha-1 a -1+0 kg N ha-1 a -1)、氮添加(P0+N100,0 kg P ha-1 a -1+100 kg N ha-1 a -1)、磷输入(P50+N0,50 kg P ha-1 a -1+0 kg N ha-1 a -1)以及氮磷同时输入(P50+N100,50 kg P ha-1 a -1+100 kg N ha-1 a -1),3个重复,共计12个样地。于2021年8月采集样地0-10 cm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以及有机碳(SOC)含量。研究结果表明:(1)P0(无P输入下,0 kg P ha-1 a -1)处理下,氮添加显著增加大团聚体占比,减少黏、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、粉粒中易分解态磷组分(LP)和难分解态磷组分(RP)含量。(2)P50(有P输入下)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与难分解态磷呈现正相关关系;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、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。总之,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,该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。

      • 1
    • 草原干涸湖床地表粒度特征及其对沙尘释放的影响

      李思瑶, 蒙仲举, 祁帅

      Abstract:

      [目的]为探究干涸湖盆典型地表风蚀过程以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、沙化地表),分析从湖心到湖岸近地表土壤粒度分布特征、风速廓线以及输沙规律等,[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、粉粒为主;(2)干涸盐湖从湖心到湖岸风速整体呈降低的趋势,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 > 0.9);(3)破碎地表上的输沙量最大,约是结皮地表的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 = 0.8),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在6~9 Φ,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。

      • 1
    • 菇渣有机肥配施脱硫石膏对黄河三角洲盐碱土活性有机碳及其敏感性的影响

      李传福, 徐家林, 明玉飞, 高舒, 吕欣, 杨宇轩, 李永强, 焦树英

      Abstract:

      摘要:[目的]黄河三角洲土壤盐碱化问题严重制约当地土壤资源高效利用和农业可持续发展,施用改良剂是盐碱土质量改善的有效措施。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)共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以及阳离子交换量(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,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有效率和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。

      • 1
    • 尕海湿地区沼泽草甸土壤碳氮组分对增温施氮的响应

      卢朝阳, 马维伟

      Abstract:

      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,以尕海湿地区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,用以模拟未来气候变暖及氮沉降实验,分别设置对照(CK)、增温(W)、施氮(N)和增温施氮(WN)4种处理。在实验进行一年半后对土壤碳氮组分含量进行了测定。结果显示: 1)开顶箱增温装置提高0~15 cm 土层平均温度0.53 ℃,显著降低了0~10 cm土层含水量(SMC)和pH,以及土壤全氮(TN)、微生物量氮(MBN)、铵态氮(NH4+-N)、有机碳(SOC)及可溶性有机碳(DOC)含量,却显著提高了硝态氮(NO3--N)含量。2)施氮显著降低了NH4+-N、SOC和10~20 cm土层微生物生物量碳(MBC)及DOC含量,但增加了土壤TN、MBN和NO3--N含量。3)增温施氮显著增加了土壤SMC、TN、NO3--N和MBC含量,显著降低了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现正相关性。结果说明,模拟增温施氮缓解了尕海湿地植物生长的温度和氮的限制,促进了TN的积累,对土壤微生物量碳氮组分影响较大,导致土壤微生物碳氮组分及分布特征发生转换。

      • 1
    • 侵蚀性降雨对黑土坡耕地土壤侵蚀特征的影响

      丁贵惠, 任忠政, 胡伟, 陈渊, 张兴义

      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,并探讨了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]对于所有雨型事件,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。

      • 1
    • 露天煤矿区不同生态措施对紫穗槐水分利用特征的影响

      毕银丽, 高学江, 柯增鸣

      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)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,增加了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。

      • 1
    • 根土复合体力学效应及其模型构建研究进展与展望

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

      Abstract:

      植物根系和土体的自身特性以及相互作用是生态护坡的关键。该文采用文献分析法和对比分析法,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的原理、优缺点以及适用范围。研究结果表明:(1)根土复合体是基于根土之间力学耦合效应关系下的一个复合稳定整体,根系在土体中交叉缠绕,起到类似纤维的加固作用;(2)根土之间力学关系实质上是根土复合体土力、水力和复合力学特性相互作用的一个结果,土力特性侧重于研究植物根系特征对土体的影响,水力特性侧重于研究土体中水分运动以及持水能力对土体结构、土体理化性质和根系特征的影响,复合特性侧重于通过土体自身特性对植物根系特征以及结构有直接影响,从而通过三者的相互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的研究较土力和水力学模型略少,土力学模型侧重于通过试验和公式来研究根系与土壤特性之间的关系以此来量化根系的增强,而水力特性模型则是通过数值模拟来量化水力特性参数,两者都是根据参数间的对比来衡量固土效果。但复合力学同时涉及土力特性和水力特性,考虑全面,应是未来重点研究的方向。今后在开展冻融循环、干湿交替、干热循环对不同地区根土相互作用的影响、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。该文可为生态脆弱区的植被恢复、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。

      • 1
    • 初始含水率和降雨能量对黑土团聚体溅蚀特征的影响

      张转敏, 王 彬, 饶 伟, 王文刚

      Abstract:

      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。结果表明[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了15.37~20.70倍(<0.25 mm)、52.30~417.60倍(0.25~1 mm)、51.58~359.36倍(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现象,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。

      • 1
    • 黄河中游多沙粗沙区土壤侵蚀时空变化及动态驱动力分析

      张卓佩, 牛健植, 樊登星, 苗禹博, 杜州, 杨智勇

      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。

      • 1
    • 基于PLUS-InVEST模型的福建省土地利用变化与碳储量评估

      黄韬, 程颖

      Abstract:

      福建省森林覆盖率高达66.8%,是我国森林覆盖率排名第一的省份。[目的]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]本文基于PLUS模型和InVEST模型碳储量模块,揭示了2000—2020年全省碳储量时空变化特征和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种情景预测了2020—2030年福建省碳储量时空变化。[结果]研究表明,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,呈现逐年下降的趋势。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了1.47×107 t,增加了0.17×107 t,减少了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,林地面积扩张了1 900.87 km2,林地碳储量增长2.08 ×107 t,这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]因此,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。

      • 1
    • 干热河谷冲沟系统土壤团聚体对优先路径的影响

      李珠宇, 李志成, 徐贵迁, 段旭, 张广贺, 赵洋毅

      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了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。

      • 1
    • 模拟降雨条件下坡度和降雨强度对桂南崩积体侵蚀产沙的影响

      常志勇

      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,研究了不同坡度(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,崩积体侵蚀防治中应做好坡面排水措施。

      • 1
    • 不同厚度降解地膜对坡耕地溶解态氮磷流失的影响

      王凯丽, 张含玉, 方怒放, 刘前进, 李靖江

      Abstract:

      坡耕地养分流失可导致土地退化,引起非点源污染。降解地膜既具有普通地膜优点,又易于降解,被广泛用于耕地种植,但其对养分流失的影响机理尚不清楚。为探究降解地膜覆盖对径流及溶解态氮磷流失的影响,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。结果表明:(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、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)在五个覆膜处理中,BF4处理的NO3--N、PO43--P流失量最高,而BF3处理的NH4+-N流失量最高。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。

      • 1
    • 基于高分七号卫星DEM的坡度坡长计算精度评价

      赵云龙, 符素华

      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会影响到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。

      • 1
    • 积雪变化对东北农田黑土盐基离子及有效硅铝含量的影响

      王子龙, 滕怀淏, 姜秋香, 刘传兴, 单家珣, 王 凯

      Abstract:

      东北地区是我国积雪分布范围最大的积雪稳定区,气候变暖对积雪沉积深度的改变可能对冬季东北黑土区土壤的冻结状态构成影响,使土壤理化环境进一步发生变化,从而改变生长季节土壤盐基离子及有效硅铝对作物的有效性。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的季节性含量变化特征,研究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值、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。研究结果表明,积雪深度的降低改变了季节性雪被覆盖下黑土的水热分布状态,使0-30cm土壤温度显著下降,而土壤平均含水率则呈现出增长趋势。积雪深度降低引起的HCO3-含量减小使各组土壤平均pH值分别变化-0.06、-0.04、-0.02、0.01,土壤的碱性降低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 g/kg、1.09 g/kg、1.32 g/kg、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值与有机质含量降低,造成土壤对有效硅的吸附量降低,同时促进低活性铝向高活性铝转化,最终使土壤有效硅与腐殖酸铝(Al-HA)的含量显著减少,而交换态铝(Ex-Al)、单聚体羟基铝(Hy-Al)与酸溶无机铝(Col-Al)含量显著升高,盐基离子通过与TOC及pH的相互作用关系间接对有效硅铝构成潜在影响。

      • 1
    • 峰丛洼地岩溶裂隙水土漏失过程室内模拟试验

      李娟, 邵明, 李法虎, 赵晗

      Abstract:

      水土漏失控制是喀斯特地区石漠化防治的关键,但漏失机理及其影响因素尚不明确。通过室内模拟试验,研究了水压力、岩溶裂隙宽度和土壤粒径组成对峰丛洼地水土漏失过程的影响。结果表明,在上覆土层被击穿后,水漏失速率迅速增大后逐渐趋于稳定,而土壤漏失速率则急剧增大至峰值后减小并趋于其稳定值。水土漏失量随水压力或裂隙宽度增大而增大。粒组缺失土壤的团聚体粒径大小和裂隙宽度对水漏失无显著影响,而土壤漏失量则随团聚体粒径增大而减小。小团聚体粒组的土壤漏失量随裂隙宽度增大而减小,而大团聚体粒组的土壤漏失量则随之增大。水压力和裂隙宽度越大、土壤团聚体粒径越小或粒组缺失的土壤,土层越易被击穿。土层被击穿后的水土漏失速率及其漏失量显著大于未击穿土层。研究结果为揭示喀斯特地区水土漏失机理提供了一定的理论基础。

      • 1
    • 降雨、汇流和坡度对黑土浅沟坡面侵蚀影响的试验研究

      耿华杰, 郑粉莉, 赵录友, 王伦, 赵婷, 秦琪珊, 安小兵

      Abstract:

      [目的]研究降雨、汇流和坡度对浅沟侵蚀的影响,可为黑土区坡面侵蚀治理提供科学依据。[方法]通过室内模拟降雨和汇流试验,设计2个降雨强度(50和100 mm/h)和2个坡度(3°和7°),并在4种降雨强度和坡度组合下设置了5个依次增加的汇流强度(15、30、45、60、75 L/min);分析了降雨、汇流和坡度及其交互作用对浅沟坡面侵蚀的影响,明确了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和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,汇流强度增加加剧了坡度对坡面侵蚀的作用,而减弱了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,浅沟侵蚀量占坡面侵蚀量的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关系最好。

      • 1
    • 冻融条件下藻结皮覆盖对土壤结构的影响

      钟志强, 曹文华, 马波, 曾建辉, 张秀梅

      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]本研究使用正交实验对冻融条件下藻结皮覆盖对土壤结构的影响进行了探讨,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。

      • 1
    • RUSLE模型对黄土高原退耕植被恢复坡面土壤侵蚀的模拟效果分析

      廖俊, 焦菊英, 严增, 李建军

      Abstract:

      为了探究RUSLE模型在黄土高原退耕植被恢复坡面土壤侵蚀模拟的效果,本研究基于陕北安塞区坊塌小流域内10个径流小区于2016-2022年的降雨产流产沙监测资料,通过RUSLE模型各因子不同常用算法之间的变换组合,模拟了144种因子组合式下各退耕植被恢复坡面的土壤侵蚀量,并采用纳什效率系数NSE和均方根误差RMSE来作为评价模型有效性的判断指标。结果表明:利用RUSLE模型144种因子组合进行土壤侵蚀模拟,退耕植被恢复坡面的NSE系数范围为-38.47~ 0.19,均方根误差RMSE的范围为1.92~12.65 t/(hm2·a),RUSLE模型在退耕植被恢复坡面上的模拟效果较差,现有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,需要对RUSLE模型各因子进一步改进。

      • 1
    • 喀斯特槽谷区顺/逆层坡不同土地利用类型的土壤质量评价及其障碍因子探析

      石海龙, 张林星, 甘凤玲, 蒲俊兵, 苟俊菲, 刘涓

      Abstract:

      不同岩层倾向会影响喀斯特槽谷区侵蚀坡面的水土流/漏失和土壤微生物,从而导致侵蚀坡面的顺/逆层坡面土壤质量差异较大,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,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。结果表明: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,全磷。2)通过非线性土壤质量评价方法可知,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。综上可知,适当增加草地和乔木林的覆盖更能提高喀斯特槽谷区土壤质量,该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。

      • 1
    全选
    显示模式:: |
    全选
    显示模式:: |
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
Email:stbcxb@nwsuaf.edu.cn
提交
论文检索