水土保持研究

黄河干流实测径流量演变特征及影响因素分析

2025年01月20 00:00

[目的]全面揭示黄河流域径流演变机理,为进一步探讨流域水资源管理和可持续发展提供科学依据。[方法]在函数型数据视角下,利用相平面图、主微分分析方法以及基函数拟合法探究了2002—2022年黄河干流实测径流量的趋势性、突变性、周期性和季节变动特征,并采用函数型聚类方法分析了主要水文站径流量的差异性。同时,利用累积量斜率变化分析法定量计算了气候变化和人类活动对径流变化的影响贡献率,并通过建立多元函数型线性回归模型估计了气候变化和人类活动与径流量之间的响应关系。[结果]实测径流量呈增加趋势,周期性显著,在2004年、2008年、2013年、2017年、2021年发生突变,季节特征明显; 黄河干流12个主要水文站可聚为3类,各水文站不同年代径流量空间分布差异性显著; 降水量、气温、耗水量等气候变化和人类活动显著影响实测径流量。[结论]近20年来黄河干流实测径流量呈增加趋势,各水文站在空间分布上特征明显,实测径流量受气候变化和人类活动的显著影响。

西柳沟流域土壤风蚀时空变化及其对景观格局的响应

2025年01月20 00:00

[目的]探究西柳沟流域土壤风蚀与景观格局的响应关系,为该地区生态修复提供科学依据。[方法]基于气象、土壤、植被覆盖、土地利用等数据,采用修正土壤风蚀模型(RWEQ),计算分析了2005—2020年流域内土壤风蚀量及其影响因子,阐明了流域内土地利用变化特征。[结果](1)2005—2020年,西柳沟流域土壤风蚀量呈先增长后下降趋势,2005年、2010年、2015年、2020年的平均风蚀量分别为36.9,39.4,45.3,39.4 t/(hm²·a),且在空间上总体呈现“北强、南弱”趋势。(2)气象因子值在2015年前后变化显著; 空间上,其值在流域北部低南部高,中部变化较大。(3)流域主要以裸地和低植被覆盖度为主,占总面积79%以上; 土地利用主要以草地为主,占总面积82%以上,草地面积总体呈增加趋势,整体较为破碎,斑块形状向复杂化发展。自2010年起,草地中度、强烈风蚀占比均超过85%。[结论]西柳沟流域风蚀量在长期生态保护修复下略有降低,但在气候变化和人类活动影响下,未来科学实施生态修复依旧是西柳沟流域的重要研究方向。

降雨强度对含碎石坡耕地侵蚀泥沙有机碳组分流失特征的影响

2025年01月20 00:00

[目的]明确含碎石坡耕地有机碳组分在不同雨强和碎石含量下的流失特征,进而为坡耕地有机碳流失的防治提供科学支撑。[方法]以含碎石坡耕地黄棕壤为研究对象,在4种碎石含量(0,10%,20%和30%)下以不同降雨强度(60,90,120 mm/h)进行了人工模拟降雨试验。[结果](1)在侵蚀泥沙中细砂粒含量最高(>50%),中活性有机碳含量最高,在碎石含量为20%时,有机碳流失量最多,且以中活性有机碳流失为主;(2)雨强和各有机碳流失含量呈极显著负相关(p<0.01),碎石含量和非活性有机碳流失含量呈显著正相关(p<0.05);(3)雨强主要通过影响粗砂粒、细砂粒来正向影响活性较高有机碳流失,而碎石含量主要通过影响黏粒来正向影响活性低的有机碳流失,雨强(60.2%)对于侵蚀泥沙和有机碳的流失影响程度大于碎石含量(39.8%)。[结论]雨强和碎石的增加都会加快各有机碳的流失速率和流失量,建议坡耕地进行去碎石化处理并将碎石含量保持在10%以下。

黄土塬区不同土地利用方式土壤水分对次降雨的响应特征

2025年01月20 00:00

[目的]探究土壤水分对次降雨响应过程,揭示该地区不同土地利用方式的土壤水分特征,进而为缺水地区降水利用和农业水资源合理配置提供观测依据。[方法]对2021年黄土塬区苜蓿草地、休闲地、高产农田(正常施肥)和低产农田(长期不施肥)4种土地利用方式的土壤水分进行了定位监测,并分析其对大于30 mm的3次降雨事件响应过程。[结果]随着降雨量的增加,苜蓿草地、休闲地、高产农田和低产农田的降雨入渗和水分再分布深度也呈增大趋势,最大水分入渗深度分别为300,500,500,500 cm。不同土地利用方式土壤含水量具有明显的季节特征,月均土壤含水量呈现先增大后减小的趋势,最小值分别出现在8月、1月、1月和6月,最大值均在10月。雨季后,土壤水分仍处于再分布过程,12月底苜蓿草地、休闲地、高产农田和低产农田水分再分布深度分别达到400,700,800,700 cm; 土壤储水量变化滞后于降雨量,9—10月土壤储水量变化最强烈,苜蓿地、休闲地、高产农田和低产农田土壤储水量增幅分别为390.6,197.5,299.8,157.4 mm。[结论]4种土地利用方式中,亏缺严重的苜蓿草地土壤水分对降雨的响应最为敏感,最大响应深度可达400 cm,土壤储水量变化幅度也最大,水分再分布过程导致其变化滞后于降水量。

暴雨条件下水土保持措施对坡面产流产沙的影响

2025年01月20 00:00

[目的]探究暴雨条件下水土保持措施对坡面产流产沙的影响,可对科学制定高效的水土流失防治措施提供依据。[方法]依托北京密云区石匣小流域水土保持科技示范园的7个径流小区,选取了2010—2021年20场自然暴雨观测数据,运用统计和相关分析等方法探讨了不同水土保持措施对产流产沙和面源污染的影响,并分析了降雨、土壤、植被因子与产流产沙之间的相关性。[结果](1)在2010—2021年研究区年降雨总量相对平缓,但年降雨频率有所增加、暴雨发生次数呈现出上升趋势。(2)在20次暴雨条件样本中,荆条的减流率和减沙率分别为94.13%和99.76%,减流减沙效益优于刺槐+侧柏+鱼鳞坑、玉米+梯田等其他组合。荆条、刺槐+侧柏+鱼鳞坑对面源污染的防治效果较好,污染指标显著低于平均水平。(3)降雨因子、植被因子与径流泥沙的相关性分析显示,平均雨强、I₃₀、I₆₀与径流量呈显著正相关,相关系数分别为0.54,0.73,0.7; 平均雨强、I₆₀与泥沙量呈显著正相关,相关系数分别为0.58,0.5; 植物盖度与径流量、泥沙量明显负相关,相关系数分别为-0.51,-0.58。[结论]综合考虑暴雨条件下的径流泥沙数据,我们认为在保障经济效益的前提下,推荐该地区采用荆条作为优先水土保持措施。

窟野河流域次降雨事件下水沙变化特征及其输移过程

杨晨, 佘冬立, 黄萱 — 2025年01月20 00:00

[目的]深入分析黄土高原粗沙区流域次降雨事件尺度下水沙动态变化特征及其输移过程,为黄土高原粗沙区流域的水沙管理和调控提供重要科学依据。[方法]以黄土高原中游粗沙多沙区窟野河流域为对象,收集2006—2019年间的160场次降雨事件水沙数据。通过运用方差分析、水沙关系曲线、滞后分析等方法,比较位于窟野河及其子流域次降雨事件下产流输沙特征,构建了各流域次降雨事件尺度下水沙关系曲线,分析了水沙滞后关系及滞后指数的空间差异,以揭示次降雨尺度下窟野河流域的水沙输移过程。[结果](1)4个流域径流相关参数无显著差异,但泥沙相关参数差异显著;(2)位于窟野河上游东部的新庙流域水沙相关性强,表征外界人为干扰的参数(a)最大,位于上游西部的王道恒塔流域泥沙浓度低,水沙相关性弱,表征河流本身输沙能力的参数(b)最大;(3)新庙、王道恒塔和温家川3个流域的主要滞后模式为逆时针型,泥沙来源于上游区域,且高含沙降雨事件的滞后系数(HI)平均值多为负; 而神木流域的主要滞后模式为“8”字型,指示泥沙来源相对接近流域出口,且高含沙降雨事件的HI平均值多为正。[结论]窟野河嵌套流域次降雨事件尺度下水沙变化空间差异显著,泥沙输移过程复杂,不同子流域滞后模式揭示了泥沙来源和输移机制的空间异质性。

变化环境下黑河上游径流演变规律分析

宋爱英, 高秉俊, 贺彦 — 2025年01月20 00:00

[目的]河川径流是西北干旱区重要的水资源,辨析其变化特征及影响因素对于认识气候变化背景下的河流水文变化规律具有重要意义。[方法]以黑河上游为研究区域,根据水文站所控制的流域对黑河上游进行分区,基于黑河上游各水文站径流、降水等数据,结合累积距平、Mann-Kendall检验、双累积曲线等方法,探讨气候变化背景下径流演变规律。[结果]1968—2022年黑河上游各分区年径流量变化均呈显著增加趋势,八宝河、野牛沟、区间干流和黑河上游年径流量分别以0.29亿m³/10 a,0.69亿m³/10 a,0.39亿m³/10 a,1.36亿m³/10 a的速率增加,八宝河、野牛沟、区间干流对于黑河上游流域径流量的贡献率分别为28.11%,46.31%,25.58%,野牛沟对流域径流量贡献率最大,区间干流最小; 八宝河、野牛沟、区间干流和黑河上游的年径流量分别在2002年、2006年、1979年和2002年发生了由少到多的突变,年径流量平均值突变后较突变前分别增加41.76%,29.78%,67.49%和29.53%,区间干流突变后较突变前年径流量年际变化大,其他各区年径流量年际差异性变小; 降水和人类活动对八宝河流域径流变化的贡献率分别为63.89%和36.11%,对野牛沟流域径流变化的贡献率分别为55.22%和44.78%,对黑河上游径流量变化的贡献率分别为53.89%和46.51%。[结论]整体来说,气候变化背景下黑河上游的年径流量呈显著增加趋势,降水是径流变化的主要原因。

宁南黄土区中庄小流域土壤密度坡面变化及尺度效应

2025年01月20 00:00

[目的]分析土壤密度在坡面上的变化特征及尺度效应,探讨土壤密度坡面尺度转换路径,为精准监测土壤密度、科学评价土壤功能、指导土壤资源管理提供理论依据。[方法]在宁夏南部半干旱黄土丘陵区中庄小流域,选择3个退耕还林还草后的典型坡面,按坡位从上至下设置了5个样地,调查各样地的植被类型、土地利用、立地条件等,采用环刀法分层测定了200 cm深度的土壤密度。[结果]在东坡、西坡、南坡,土壤密度随土层加深基本表现为线性增加,土层每加深10 cm土壤密度平均增加0.006 2,0.003 6,0.007 5 g/cm³,其原因为植被根系、土壤有机质、压实作用的土层差异。在0—200 cm土层,东坡和南坡土壤密度坡面均值均为1.22 g/cm³,低于西坡(1.26 g/cm³)。3个坡面土壤密度的坡面变化存在差异,东坡、西坡、南坡沿坡变化表现为逐渐增加或先增后减、先升后降、先降后升,整体上为坡面下部大于上部,主要原因包括植被类型、土地利用、人类活动、恢复年限等坡面差异。以离坡顶水平距离增加100 m土壤密度坡面滑动平均值的变化量评价坡面尺度效应, 0—200 cm土层的平均土壤密度坡面尺度效应在东坡为0.032(g/cm³)/100 m,在西坡为0.024(g/cm³)/100 m(离坡顶0—250 m)和-0.007(g/cm³)/100 m(离坡顶250—329 m),在南部为-0.011(g/cm³)/100 m(离坡顶0—140 m)和0.018(g/cm³)/100 m(离坡顶140—368 m)。构建3个坡面不同坡位样地各土层的土壤密度与坡面均值的比值随离坡顶水平距离增加而变化的关系式(R²>0.80,p<0.0001),且基于拟合关系式预测的土壤密度坡面均值的相对误差均小于2.5%,藉此可由任一坡位样地土壤密度测定值准确便捷地估算坡面均值。[结论]半干旱黄土区土壤密度坡面变化和坡位差异明显,且植被类型、人为干扰、土地利用等对土壤密度坡面分布格局影响较大,未来应加强主要作用因子对土壤密度坡面变化及尺度效应的贡献研究。

荒漠灌丛对生物土壤结皮下土壤养分的影响

2025年01月20 00:00

[目的]揭示荒漠灌丛对生物土壤结皮下土壤养分的影响,为干旱沙区荒漠生态系统的修复与管理提供理论基础和科学依据。[方法]采集腾格里沙漠东南缘红卫天然植被区的无灌丛生物土壤结皮(对照地)和白滨藜、柠条、狭叶锦鸡儿、油蒿4种典型灌丛+生物土壤结皮下0—10 cm,10—20 cm和20—30 cm土样,分别测定土壤有机质(SOM)、含水量(SWC)、pH值、全氮(TN)、速效氮(AN)、全磷(TP)、速效磷(AP)、全钾(TK)、速效钾(AK)的含量,通过土壤养分变化表征灌丛与生物土壤结皮互作对荒漠区土壤质量的影响。[结果](1)相较于对照地,灌丛与生物土壤结皮互作影响土壤养分,提高土壤TN,TK,AK,AN,SOM,AP和藻-地衣结皮TP含量,降低藓类结皮TP含量。(2)土层深度变化、灌丛和结皮类型对土壤养分有显著影响,每二者交互都对TP影响不显著,三者间交互除AN和AP外,对其余养分指标都有显著影响(p<0.05)。(3)同土层灌丛+藓类结皮下土壤TN,TP,AK,SOM的含量高于灌丛+藻-地衣结皮。(4)4种灌丛+生物土壤结皮下土壤养分富集于0—10 cm土层,表聚效应明显,灌丛、生物土壤结皮和土层深度三者间互作对土壤养分的富集能力有差异性。[结论]灌丛与生物土壤结皮互作能增加土壤肥力,改良土壤质量,对维持稳定的荒漠生态系统有重要作用。

侵蚀降雨下厨余垃圾施用对滇中烤烟农田生态系统氮磷平衡特征的影响

2025年01月20 00:00

[目的]探究烤烟农田生态系统氮磷平衡特征,阐明施用厨余垃圾堆肥施用量对烤烟农田生态系统氮磷的动态影响,为优化施肥策略、改善生态环境和提升作物生产效率提供科学依据。[方法]以滇中二龙潭小流域烤烟农田生态系统为研究对象,设置8种不同施肥方式,分别为不施肥对照CK、单施化肥NPK(1 t/hm²)、单施厨余垃圾FW(FWL:12 t/hm²,FWM:15 t/hm²,FWH:18 t/hm²)、厨余垃圾配施化肥FW-NPK(FWL-NPK:12 t/hm²+1 t/hm²,FWM-NPK:15 t/hm²+1 t/hm²,FWH-NPK:18 t/hm²+1 t/hm²),研究厨余垃圾对烤烟农田生态系统径流泥沙氮磷流失量、土壤氮磷素残存量、烤烟氮磷素吸收量以及农田烤烟生态系统氮磷平衡的影响。[结果](1)径流泥沙中的TN和TP含量随时间递减。FW相较CK,径流TN流失量减少31.26%～53.84%、TP减少13.44%～45.83%; 泥沙TN减少:6.31%～120.74%、TP减少:5.22%～62.55%。(2)在4个生长时期,FW,FW-NPK和NPK处理均显著提高土壤TN和NO^-₃-N含量; FWH-NPK处理显著提升土壤NH⁺₄-N和TP含量; FW处理显著提升土壤AP含量。植株TN含量总体趋势表现为叶>茎>根,TP含量表现为叶>根>茎,每个器官TN和TP含量均随着FW施入量的增加而增加。(3)各处理径流流失量分别占N,P输入量的19.71%～43.09%,0.88%～2.94%; 泥沙流失量分别占2.51%～5.93%,4.23%～18.64%; 土壤残存量分别占19.83%～55.00%,62.77%～85.45%; 植物吸收量分别占22.79%～35.06%,9.08%～15.65%; 土壤残存量占N,P输入量的主体部分。[结论]FWH处理能够有效维系烤烟农田生态系统N,P平衡,增加植物吸收量和增强土壤N,P固定能力的同时,能够有效降低N,P的流失量,是一种环境友好型施肥方式。

北方土石山区不同粒径团聚体特征及其对坡面侵蚀过程的影响

2025年01月20 00:00

[目的]探究不同雨型下坡面侵蚀过程,阐明团聚体稳定性特征与坡面侵蚀之间的定量关系,为北方土石山区水土流失治理提供理论依据。[方法]以北方土石山区2种典型褐土(石灰性褐土、黄土性褐土)为研究对象,通过LB法分析了<2 mm,2～3 mm,3～5 mm,5～7 mm,>7 mm粒径团聚体稳定性,并设计总降雨量相同的增强型、减弱型、谷值型、峰值型4种降雨类型,分析了不同雨型下土壤侵蚀过程,并将各粒径团聚体稳定性特征参数K_a替换WEPP模型中的可蚀性因子K_i计算预测值,用Nash-sutcliffe有效性E对比模拟值与实测值,分析了模型适用性。[结果]在LB法3种处理下2种土壤团聚体稳定性大小均表现为快速湿润>湿润振荡>慢速湿润,大粒径范围团聚体稳定性较小粒径范围团聚体低,粒径范围<2 mm及2～3 mm团聚体稳定性最好,且黄土性褐土团聚体稳定性小于石灰性褐土。不同雨型下,谷值型坡面产流产沙总量最大,是峰值型产流产沙量的1.6,1.3倍。同一降雨强度出现在不同阶段,对径流强度和产沙率有显著影响,峰值型和谷值型起始阶段的径流强度和产沙率均大于结束阶段,黄土性褐土径流强度和产沙率均大于石灰性褐土。各团聚体粒径在增强型和减弱型雨型下坡面侵蚀模拟效果较好,在3～5 mm粒径团聚体模拟效果最好,有效性计算值达到0.8以上。[结论]用不同粒径团聚体稳定性表征土壤可蚀性参数模拟效果较好,可为北方土石山区水土保持有效性评价提供参考。

不同围垦年限滨海垦区盐渍土碳库及团聚体稳定性变化特征

路迅, 勾泽清, 王涛, 董天望, 朱倩倩, 左希爱, 徐璐, 李建国 — 2025年01月20 00:00

[目的]探究滨海盐渍土随着围垦年限增加变化特征,为滨海盐渍土治理提供理论依据。[方法]选取江苏省盐城市大丰区不同围垦时期田地,以围垦0 a(Y₁)、20 a左右(Y₂)、40 a左右(Y₃)、60 a左右(Y₄)、100 a左右(Y₅)下滨海表层(0—20 cm)、亚表层(20—40 cm)盐渍土中各有机碳组分、碳库指标、团聚体稳定性指标为研究对象,研究了其随不同围垦时期变化特征及影响因素。[结果](1)表层土壤中各活性有机碳组分及亚表层土壤HLOC(高活性有机碳)、LOC(活性有机碳)基本呈现先增加后降低趋势,拐点在Y₄处,其中亚表层土壤中MLOC(中活性有机碳)未随围垦年限增加而出现显著性变化,LLOC(低活性有机碳)呈现先增加后稳定趋势,拐点在Y₃处。(2)随着围垦年限增加,表层土壤R_0.25(>0.25 mm团聚体含量)、GWD(几何平均直径)与亚表层土壤MWD(平均重量直径)呈现先上升后降低趋势,表层土壤MWD呈现先上升后稳定趋势,拐点均在Y₄处; 亚表层土壤R_0.25,GWD呈现下降—增加—下降趋势,拐点分别在Y₂,Y₄处。(3)相关性分析表明,表层土壤中,RY(围垦年限)对团聚体稳定性指标均起到重要促进作用,除NO^-₃和Ca²⁺外其他离子,EC(电导率),SAR(钠吸附比),UW(容重),pH值均对团聚体稳定性起到重要阻碍作用; 亚表层土壤中,UW,除NO^-₃和Ca²⁺外其他离子,EC,SAR是破坏团聚体稳定性的主要因素。(4)除亚表层土壤中A(碳库活度),AI(碳库活度指数),团聚体稳定性指标是促进表层和亚表层土壤碳库增加的主要影响因素,除NO^-₃和Ca²⁺外其他离子,EC,UW是阻碍碳库增加主要影响因素。[结论]围垦活动降低了土滨海盐渍土表层和亚表层壤盐分离子含量,提高了大团聚体含量、团聚体稳定性、不同活性有机碳组分含量、碳库相关指标,但大于60 a围垦需注意土地退化。

不同雨强、坡度和植被覆盖对密云库区坡地产流及磷流失的影响

2025年01月20 00:00

[目的]磷是造成密云库区水体富营养化的主要因素,探索密云库区坡地产流和磷流失特征,为密云库区水体富营养化污染防控提供数据支撑和理论依据。[方法]采用室内人工模拟降雨试验,研究了在不同降雨强度(40 mm/h,60 mm/h和80 mm/h)、坡度(5°,10°和15°)和不同覆盖条件下(裸地和苜蓿)地表径流和壤中流的产流特征以及磷随径流流失的规律。[结果]不同覆盖条件下地表径流和壤中流初始产流时间随降雨强度和坡度的增大而提前; 不同覆盖条件下地表径流和壤中流产流速率均随降雨强度的增大而增大; 同一降雨强度下,裸地壤中流和苜蓿地表径流产流速率随坡度表现为5°>15°>10°。不同覆盖条件下地表径流和壤中流总磷(TP)流失浓度随降雨强度的增大而增大,同一降雨强度下,两种覆盖条件下地表径流TP流失浓度均在10°坡达到最大,而壤中流TP流失浓度随坡度的增大而增大。不同覆盖条件下地表径流中TP流失量随降雨强度的增大而增大; 同一降雨强度下,裸地地表径流TP流失量随坡度增大而增大,苜蓿条件下随坡度表现出10°>15°>5°的规律; 苜蓿对径流中TP流失具有良好的阻控效果,阻控效率可达61.17%。不同覆盖条件下,TP随地表径流流失占总流失量的53.76%以上,相关性分析表明降雨强度为密云库区坡地产流及磷流失的主要影响因子。[结论]密云库区坡地产流及磷流失受降雨强度、坡度和植被覆盖的影响,降雨强度为主要影响因子,地表径流是磷流失的主要途径。

不同粉碎程度的秸秆还田对红壤理化性质和水流运动特征的影响

2025年01月20 00:00

[目的]阐明不同粉碎程度的秸秆还田对红壤理化性质和水流运动特征的影响,为南方红壤区秸秆还田管理提供参考。[方法]通过室内进行的秸秆还田试验研究了不同破碎程度(粉末状、3～5 cm切碎状和30 cm整根状)的玉米和水稻秸秆还田对红壤有机质和养分含量、团聚体稳定性、容重和水流运动非均匀系数的影响。[结果]3种秸秆还田处理均增大了秸秆还田层和底土层的土壤有机质含量,其中玉米和水稻粉末状秸秆还田处理的还田层土壤有机质含量分别增加了30.84%和41.63%; 秸秆还田处理虽有利于增加土壤中氮、磷、钾等营养元素的含量,但玉米和水稻秸秆还田处理在秸秆腐解初期的土壤铵态氮含量分别降低了21.49%和27.83%、土壤速效磷含量分别降低了17.62%和23.29%,因此秸秆还田时需要配施氮肥和磷肥以缓解秸秆腐解初期土壤氮磷元素不足; 3种秸秆还田处理均增大了秸秆还田层的土壤团聚体平均重量直径、降低了土壤容重,其中玉米和水稻粉末状秸秆还田处理的土壤团聚体平均重量直径分别增加176.19%和200.95%、土壤容重分别降低7.50%和8.33%; 3种秸秆还田处理均增大了灌溉入渗水流运动的非均匀性,其中整根状秸秆还田处理整体和侧面优先流通道弯曲系数分别增大了1.25～2.02倍和5.44～6.05倍。[结论]秸秆的粉碎程度越高,其对还田土壤理化性质的改良越迅速,但同时也增大了土壤水流运动的非均匀性。

耕作措施对红壤坡耕地土壤CO₂排放的影响

2025年01月20 00:00

[目的]探析红壤坡耕地不同耕作措施对土壤二氧化碳(CO₂)排放的影响,为红壤坡耕地绿色低碳耕作模式构建与耕作措施优化提供理论依据。[方法]通过设置横坡垄作(RT)、顺坡垄作(DT)、覆膜耕作(PM)和传统耕作(CT)4种典型耕作措施试验小区,采用结构方程模型探究了土壤理化性状与土壤CO₂排放间的响应关系,并采用综合评价模型定量分析了不同耕作措施的降碳增产综合效益。[结果]RT的土壤有机碳和全氮含量总体较高,可显著增加土壤总孔隙度,降低土壤容重(p<0.05),DT则相反; PM的土壤温度及含水率显著高于其余耕作措施,RT和DT为代表的垄作措施显著高于CT。在作物生育期内,不同耕作措施的土壤CO₂排放通量在60.53～818.90 mg/(m²·h),呈先升高后降低的波动趋势,耕作措施间土壤CO₂累计排放量大小关系为PM>DT>CT>RT,RT可显著减少3.4%～22.4%(p<0.05),而作物生育期间为花粒期>穗期>苗期。降雨侵蚀对红壤坡耕地土壤CO₂排放具有明显“Birch效应”,降雨侵蚀后耕作措施间土壤CO₂排放通量大小关系为DT>PM>CT>RT。红壤坡耕地主要通过调节土壤温度、土壤含水率、全氮和容重来影响土壤CO₂排放通量。[结论]RT对降低土壤CO₂排放及增加作物产量具有积极作用,可优先在南方红壤坡耕地进行推广。

退耕还林工程对陕西省气候的影响及其驱动机制

2025年01月20 00:00

[目的]研究陕西省植被恢复对区域气候的影响及其驱动机制,能够为深入认识西北地区气候变化对植被恢复的响应机制提供理论依据。[方法]基于陕西省气象站点实测数据和卫星遥感数据,采用观测资料减去再分析法(OMR)和土地利用转移矩阵等方法,对比分析了陕西省不同地形下垫面退耕还林(草)工程实施前后(1980—1999年和2000—2017年)降水和气温的年际变化差异,讨论了植被恢复对气候反馈效应的驱动机制。[结果]退耕还林(草)工程实施后,陕西省年降水量增加,平均气温和最高气温增温趋势减缓。植被覆盖度增加引起的地表蒸散发和潜热通量变化是造成该区年降水增加和增温减缓的主要驱动因子,但其对年降水量和气温的影响因地形下垫面的不同而存在差异。[结论]植被恢复主要通过调控地表蒸散发和潜热通量影响陕西省气候变化,并且其对气候的影响因地形下垫面的不同而存在差异。

宁南黄土丘陵区人工柠条林与苜蓿地土壤水分特征

2025年01月20 00:00

[目的]探究柠条与苜蓿土壤水分特征,阐明宁南山区人工植被对土壤水分的影响,进而为生态环境高质量发展提供科学依据。[方法]采用土壤水分自动监测系统对宁夏固原彭阳县人工种植柠条林地(20 a)与紫花苜蓿地(18 a)0—200 cm土层生长季土壤水分进行了长期定位监测。[结果](1)人工柠条林地与苜蓿地土壤含水量差异显著(p<0.05),0—200 cm土层柠条林地土壤含水量平均值大于苜蓿地,苜蓿地土壤含水量下降幅度大于柠条林地;(2)柠条林地0—200 cm土层土壤含水量先增大后减小再增大,苜蓿地整体呈现“S”形;(3)人工柠条林地与苜蓿地分别在60—200 cm土层和40—200 cm土层土壤水分垂直变异系数趋于稳定,柠条林地在30—40 cm土层土壤水分变异系数大于苜蓿地;(4)人工柠条林地0—200 cm土层平均土壤储水量较苜蓿地显著提高(p<0.05),5月7日—6月7日和6月26日—7月9日人工柠条林地平均土壤储水量高于苜蓿地;(5)人工柠条林地与苜蓿地0—200 cm土层土壤含水量对降雨的响应最深层为人工柠条林地40 cm土层、苜蓿地30 cm土层,人工柠条林地0—30 cm土层土壤含水量对降雨的响应速度大于苜蓿地。[结论]苜蓿地0—200 cm土层平均土壤含水量相较于人工柠条林地较低,且40—200 cm土层土壤含水量受降水补给有限,易造成水分亏缺。

翻斗式径流泥沙半自动监测设备的误差及校准分析

2025年01月20 00:00

[目的]分析翻斗式径流泥沙半自动监测设备在野外实际应用下的误差规律,构建径流量和泥沙量校准模型,为径流泥沙半自动监测设备的应用提供依据。[方法]采用天然降雨径流泥沙监测数据,对翻斗式径流泥沙半自动监测设备的径流量和泥沙量测量值的误差进行分析,基于人工模拟径流冲刷试验初步构建了径流量和泥沙量的校准函数,结合自然降雨试验数据构建了7个径流小区径流泥沙半自动监测设备的径流量和泥沙量校准模型,并验证校准模型的可行性。[结果](1)翻斗式径流泥沙半自动监测设备得到的径流量和泥沙量与实测值存在一定误差,次降雨条件下各径流小区径流量和泥沙量相对误差分别介于0.03%～139.52%和0.32%～346.19%,且误差均随径流量和泥沙量的增大而减小; 年尺度上径流量和泥沙量的误差分别介于2.23%～45.03%和-10.38%～103.26%,径流量的自动测量数据总体偏大,而泥沙量没有明显规律,但半自动监测设备次降雨尺度监测结果的误差大于年尺度的误差。(2)翻斗式径流泥沙半自动监测设备的监测数据可以用线性函数方程进行校准,通过径流模型、泥沙模型校准后,径流量和泥沙量均方根误差均大幅下降,相对误差分别介于-0.01%～0.68%和0.00%～3.52%,能够达到径流泥沙监测数据误差均小于5%的相关要求。[结论]虽然径流泥沙半自动监测设备的使用对加快水土流失监测自动化进程、提升数据获取效率具有重要意义,但设备安装后需要进行进一步校准,采用自然降雨真实径流数据建立的校准模型,校准结果更佳。

国土空间规划背景下黄河流域水生态空间格局演变特征及其影响因素

2025年01月20 00:00

[目的]科学认知黄河流域上、中、下游水生态空间格局演化特征及影响因素,促进水资源用途管制客体向国土空间规划体系治理系统的融入,推动黄河流域生态保护和高质量发展。[方法]采用空间转移矩阵、最优地理探测器等量化模型分析黄河流域上、中、下游水生态空间格局演变的区域差异,剖析了水生态空间格局演变路径并揭示其内在影响因素。[结果](1)黄河流域水生态空间规模为2.76万km²,仅占流域国土总面积的2.28%,上、中、下游水生态空间规模占比为22:2:3,研究期内规模性扩张了4 989.90 km²,上游地区增长规模最大,下游地区增长幅度最剧烈。(2)上游地区水生态空间主要与其他生态空间发生交叉转换,引起水生态空间大规模扩张,其次是与农业空间交互转换造成水生态空间小规模流失; 中游地区水生态空间主要与农业空间发生交叉转换,其次是其他生态空间,引起水生态空间小规模扩张; 下游地区农业空间向水生态空间的转换引起水生态空间大规模扩张的同时水生态空间也规模性转换为城镇空间。(3)上游地区水生态空间规模性扩张核心影响因素是水资源“液态化”的水文循环过程,流失则是主要由第一、三产业发展诉求驱动; 中游地区水生态空间格局演变整体表现为政府财政所主导的适配地区自然地理条件、社会经济发展的水资源调配过程; 下游地区则是水生态空间伴随城镇化进程在农业地区和城镇地区的转移。[结论]黄河流域上、中、下游水生态空间格局演变特征、路径和影响因素差异显著,需要根据各区域水资源保护利用的发展定位,建立起共同治理、协同发展的流域协作体系。

黄土地区沟谷型泥流单沟及区域预警

陈龙, 余斌 — 2025年01月20 00:00

[目的]提出黄土地区沟谷型泥流的单沟及区域预警模型,为黄土地区泥流预警提供参考。[方法]通过收集文献资料,对泥流形成的降雨条件、地形条件、地质条件数据进行了分析,采用通用泥石流预警方法演变的泥流预警模型对黄土部分地区泥流进行了单沟及区域预警,并与基于临界降雨强度的预警方法对比。[结果]单沟预警中,泥流预警模型对黄土地区47次泥流事件进行预警的成功率约90%; 区域预警中,泥流预警模型对西峰区、镇原县及延安市进行预警的成功率接近100%; 利用综合降雨临界值对黄土地区泥流进行简便降雨预警的成功率约90%。[结论]采用泥流预警模型对黄土地区泥流进行单沟及区域预警相比于其他研究中基于临界降雨强度的预警方法考虑因素更全面,有更高的准确率,预警结果更细致。

不同材料覆盖对高寒矿区扰动界面土壤蒸发特性的影响

2025年01月20 00:00

[目的]探讨不同无机材料的透水性和地表覆盖对土壤蒸发的影响,以期为解决冻土区因矿产资源开采所造成的水分下渗困难、蒸散量增加等问题提供一定理论依据。[方法]以8种无机材料为研究对象,分析了其微观结构及反射特性等基本物理性质; 设置了3种降雨强度条件,研究材料在不同使用厚度下的透水性能; 开展蒸发试验,探究了不同材料覆盖对土壤水分蒸发特性的影响。[结果](1)材料间的干湿容重、总孔隙度、通气孔隙度、持水孔隙度及反射率差异极显著(p<0.01),其中玻璃轻石J₁、玻璃轻石J₂及陶粒3种材料通气性和持水性较适中;(2)在透水性能方面,火山石、麦饭石、陶粒、玻璃轻石J₁及玻璃轻石J₂性能较优,且材料透水性与雨强、使用厚度分别呈极显著正相关和负相关关系(p<0.01);(3)在蒸发抑制性能方面,玻璃轻石J₁、玻璃轻石J₂、陶粒、火山石及膨胀珍珠岩可显著降低土壤累积蒸发量(p<0.05)。[结论]不同材料之间物理特性(微观结构、反射率等)差异明显,玻璃轻石J₁、玻璃轻石J₂及陶粒3种覆盖材料较其他材料能更好地抑制土壤蒸发的发生,可为高寒矿区冻土层近自然重构提供物质基础。

吉兰泰荒漠绿洲过渡带土壤生态化学计量特征及养分恢复状况研究

2025年01月20 00:00

[目的]探究不同下垫面土壤养分及其生态化学计量的变化特征,阐明植被演替与土壤性状之间的耦合关系,进而为该区域的植被恢复提供理论依据。[方法]基于野外取样与室内实验相结合的方法,以吉兰泰荒漠绿洲过渡带4种下垫面(流动沙地、半固定沙地、固定沙地和防护林地)为研究对象,分析了0—30 cm浅层土壤容重(BD)、土壤含水量(SM)、有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量及其生态化学计量特征,从而揭示不同下垫面土壤养分含量和生态化学计量比分布特征以及与土壤环境因子之间的关系。[结果](1)吉兰泰荒漠绿洲过渡带不同下垫面土壤指标均符合正态分布(p>0.05)。从变异系数来看,BD和土壤孔隙度(STP)属于弱变异性,其余指标属于强变异性。(2)除TP和BD外,其他指标大小均表现为:防护林地>固定沙地>流动沙地>半固定沙地,说明绿洲化过程有利于土壤养分蓄积;(3)各下垫面土壤C:N,C:P和N:P随土层深度变化各异。不同下垫面C:N,C:P和N:P分别介于2.94～70.00,6.89～240.95,0.64～23.22。(4)不同下垫面土壤养分恢复指数表现为:防护林地>固定沙地>半固定沙地。[结论]人工植被建植更有利于土壤养分蓄积,研究结果为荒漠绿洲过渡带植被恢复和保护提供基础资料。

休眠期前后樟子松树干液流变化特征及其对环境因子的响应

2025年01月20 00:00

[目的]探究毛乌素沙地樟子松不同时期耗水量规律,阐明其对多种环境因子的响应关系,揭示樟子松树干液流速率由生长期向休眠期的变化过程。[方法]2023年9月1日—12月21日利用热扩散探针技术连续监测樟子松液流变化,同步测量了大气温度、太阳辐射以及饱和水汽压亏缺等多个环境因子。[结果](1)在整个观测期内随休眠季来临大气温度、太阳辐射、饱和水汽压差均呈现出逐渐降低的显著性季节变化趋势。(2)在日尺度上11月4日前樟子松树干液流存在显著的昼高夜低的单峰曲线,4日之后其液流昼夜变化没有明显的规律,故定义2023年该试验地樟子松林于11月4日开始进入休眠期。(3)在休眠前期樟子松液流日积累过程呈现“S”型,胸径不同液流日积累总量存在显著差异。(4)在休眠前期和休眠期内樟子松对环境因子的响应程度不同,进入休眠期后其树干液流较为稳定,影响液流速率的因素明显减少。[结论]毛乌素地区樟子松树干液流在11月初开始进入休眠期,休眠前期树干液流主要受大气温度、空气相对湿度以及饱和水汽压差的影响,其树干液流速率呈现显著的“先升高后降低”趋势,随休眠期来临影响树干液流的因素显著减少,液流变化趋势趋于稳定。

黄河源区4种不同禁牧条件对草地根-土复合体力学特征的影响

2025年01月20 00:00

[目的]探讨黄河源区高寒环境禁牧条件对原生草地和退化草地根-土复合体力学强度影响,阐明禁牧对植被恢复的作用,为黄河源区草地恢复以及地质灾害防治提供理论参考。[方法]选取黄河源河南县地区未禁牧、禁牧期1 a、禁牧期4 a、禁牧期10 a这4种工况下的草地作为研究对象,通过直剪试验得到复合体黏聚力和内摩擦角,环刀称重法得到密度,烘干法得到含水率,采用SPSS软件分析了不同禁牧期草地植物根径、土体密度、土体含水率、含根量与根-土复合体黏聚力之间的相关关系。[结果](1)根-土复合体黏聚力与含水率之间呈显著负相关关系(p<0.05),未禁牧草地植物根径与根-土复合体黏聚力之间呈现极显著正相关关系(R=0.68,p<0.01),根数与根-土复合体黏聚力之间呈极显著正相关关系(R=0.85,p<0.01); 1 a禁牧期土体密度与根-土复合体黏聚力c值之间呈显著正相关关系(R=0.56,p<0.05)。(2)随着禁牧年限增加,原生与退化草地土体平均黏聚力c值呈增大的变化趋势,其中10 a禁牧期原生草地黏聚力c值较未禁牧原生草地平均黏聚力增加幅度为6.39%; 10 a禁牧期退化草地黏聚力c值较未禁牧平均黏聚力增加幅度为8.16%。[结论]实施禁牧提高黄河源区草地根-土复合体黏聚力,有利于防治黄河源区草地退化及水土流失。

干旱半干旱地区气象干旱到农业干旱的传播阈值研究

2025年01月20 00:00

[目的]探究不同类型的干旱传播顺序与传播阈值,为干旱监测、预测与早期预警提供科学依据。[方法]以东北亚干旱半干旱区为研究区,采用标准化干旱指数(SPEI)表征气象干旱,采用标准化土壤湿度指数(SSMI)和标准化归一化植被指数(SNDVI)从土壤水和植被角度表征了农业干旱,利用游程理论识别干旱事件及其特征并进行干旱事件匹配,基于Copula函数确定了干旱传播阈值。[结果](1)1982—2014年研究区域干旱呈现加剧趋势,气象干旱和土壤干旱加剧趋势大于植被干旱;(2)气象干旱到土壤干旱的传播率和平均传播时间大于植被干旱,传播次序为气象干旱传播到植被干旱再到土壤干旱;(3)干旱传播阈值随干旱等级的增大而增大,该地区气象干旱到土壤干旱的传播阈值小于植被干旱。[结论]东北亚干旱半干旱区因气象干旱引发的农业干旱威胁粮食安全与生态安全,土壤与植被之间的干旱传播规律与传播阈值存在差异,应因地制宜地制定生态防护及修复措施。

基于日尺度SPEI的黄土高原干旱时空变化特征及影响因素分析

2025年01月20 00:00

[目的]探究黄土高原地区气象干旱的时空变化特征及其影响因素,以期为该地区的干旱监测、旱作农业粮食生产、水资源管理及生态恢复建设提供科学支撑。[方法]基于黄土高原地区119个站点1957—2019年逐日气象资料,使用FAO Penman-Monteith公式计算了日尺度潜在蒸散发及标准化降水蒸散指数(SPEI),并采用Theil-Sen Median斜率估计和Mann-Kendall趋势分析,探讨了干旱天数、干旱事件发生次数和强度的分布特征及变化趋势。同时,使用皮尔逊相关系数分析气象因子与干旱指标的关系,并结合土地利用类型转移矩阵探讨了人类活动对气象干旱的影响。[结果](1)日尺度SPEI在识别干旱天数、干旱事件发生次数和强度方面比月尺度SPEI更为精确;(2)1957—2019年黄土高原西北地区干旱事件发生次数增加,大部分区域干旱强度呈现不断增加的趋势,不同类型干旱的天数有所降低;(3)黄土高原东南部和西北部地区存在明显的变干趋势,而北部和南部地区则呈现出湿润化趋势;(4)气象因子与干旱指标之间存在中等相关关系,土地利用/地表覆盖对黄土高原地区的气象干旱产生了一定程度的影响。[结论]黄土高原地区的气象干旱受气候因素和人类活动的双重影响,其时空变化特征复杂。研究结果为该地区的干旱监测与管理提供了重要的科学依据。

黔桂地区20年间植被时空变化及其对地理环境的响应

2025年01月20 00:00

[目的]研究黔桂地区植被时空变化及其对地理环境的响应,为区域生态恢复工程效益评估和进一步恢复提供科学参考。[方法]基于NDVI数据,结合植被本底值和变化趋势,将区域植被分为9种状态类型; 利用均一化面积指数分析不同状态类型植被对岩性、地貌、土壤和地形位指数等地理特征的响应。[结果](1)2001—2020年NDVI年均值波动增加,平均趋势率为1.8×10^-3/a,恢复趋势、退化趋势和稳定状态的植被面积分别占30.8%,9.1%和60.1%;(2)稳定型植被在低、中、高覆盖植被中面积占比逐渐降低,而退化型和恢复型的面积占比均依次增加;(3)纯碳酸盐岩上高覆盖植被均一化面积指数低于均值、低覆盖植被高于均值,而碎屑岩正好相反;(4)植被对红壤和水稻土的响应与本底覆盖度相关;(5)低覆盖稳定型植被在岩溶峡谷区集中分布,峰丛洼地的高覆盖植被优势明显;(6)低覆盖植被与地形位的响应关系明显,中覆盖植被受地形位影响较小。[结论]黔桂地区植被总体呈改善趋势,不同植被状态类型空间分布不均,赤红壤和岩溶峡谷上的植被相对稳定,黄壤区和峰林平原的高覆盖植被单向退化较为明显,高覆盖和低覆盖植被分别集中分布于地形位中值和低值区。

基于电路理论的岷江流域生态安全格局构建研究

杨艳萍, 干晓宇, 吴潇 — 2025年01月20 00:00

[目的]精准提取各生态空间要素,构建生态安全格局,维持流域生态系统的健康稳定及生态环境保护的可持续发展。[方法]以岷江流域为研究区,评估其生态系统服务重要性以筛选生态源地,通过地质灾害敏感性评价修正土地利用基本阻力面,并基于电路理论,量化识别廊道、夹点、障碍点等生态空间要素,构建生态安全格局。[结果](1)面积阈值设定为7 km²时,筛选出生态源地77个,面积占比为30.77%,关键生态源地主要在“龙门—邛崃山脉”及其以北的岷山中南段雪宝顶等林地区,以及岷江中下游的部分耕地和林地。(2)生态廊道共176条,总长度2 072.96 km,关键生态廊道总长度占比为21.32%,集中在岷江中游; 生态夹点共719处,总面积1 578.5 km²; 生态障碍点163处,总面积2 410 km²。(3)构建“四区两带一廊”的岷江流域生态安全格局,并以岷江乡为例,探索了岷江流域“全流域—局域单元”生态空间协同修复路径。[结论]生态修复时要考虑多尺度格局的衔接与融合,实行系统性、差异化的生态空间分区治理,提升生态景观连通性及生境质量,促进物质流通。

喀斯特山地城市生态敏感性综合评价及其时空演变特征

2025年01月20 00:00

[目的]揭示2000—2020年贵阳市生态敏感性及时空演变特征,丰富生态敏感性的系统研究框架,为贵阳市的“生态立市”和生态文明城市建设提供科学依据。[方法]根据贵阳市喀斯特生态环境问题及强省会城市发展战略需求,选取水土流失敏感性、石漠化敏感性、生物多样性敏感性和人为干扰敏感性4个维度构建了综合生态敏感性评价体系,并运用GIS技术和空间自相关分析揭示了其时空演变特征。[结果](1)贵阳市综合生态敏感性以轻度敏感为主,轻度敏感区面积占比由2000年的65.19%上升至2020年的75.65%,总体呈上升趋势,而中度及以上等级敏感区面积占比下降,贵阳市生态环境有所改善;(2)贵阳市中度及以上等级敏感区大部分位于花溪区东南和西南部、开阳县东部和东北部、息烽县中部、修文县和清镇市的西部,且分布范围呈波动缩小的趋势,其他地区敏感性相对较低;(3)研究时间段内,贵阳市各维度敏感性程度不同且变化不同步,石漠化敏感性程度高且呈降低趋势,水土流失敏感性程度较高且敏感性变化大,人为干扰敏感性总体呈上升趋势,生物多样性敏感性低且变化相对缓慢;(4)贵阳市2000—2020年5个年份综合生态敏感性的全局Moran's I指数依次是0.737,0.799,0.773,0.733,0.680,生态敏感性在空间上呈正相关关系且相关性有所减弱。分布特征以高—高聚集和低—低聚集为主,但聚集程度在减弱,生态敏感性的空间分布有向离散化方向发展的趋势。[结论]贵阳市生态敏感性总体以轻度敏感为主且面积占比呈上升趋势,中度及以上等级敏感区面积占比下降,说明贵阳市生态环境还保持较好状态且中度及以上等级敏感区的生态环境有所改善。

基于水土保持的长汀县农业生态经济耦合系统演变过程

2025年01月20 00:00

[目的]揭示水土流失治理下长汀县农业生态系统和经济系统的耦合规律及演变过程,以期为进一步促进长汀县水土保持高质量发展提供科学依据。[方法]利用1992—2022年长汀县统计年鉴及土地覆盖栅格数据,依据农业生态经济系统演变过程构建了该区域农业生态经济系统的评价指标体系,运用耦合度模型对长汀县农业生态经济耦合系统的演变过程进行了研究。[结果](1)1992—2022年长汀县农业生态系统和农业经济系统综合指数整体上均呈上升趋势;(2)1992—2022年长汀县农业生态经济系统耦合度在10°～270°,系统从衰退耦合过渡到不协调耦合,再到协调耦合、不协调耦合,整个耦合状态演变呈S型曲线;(3)1992—2022年长汀县农业生态经济耦合系统先后经历再生发展、极限发展、协调发展、极限发展的演变阶段。其中1992—2000年处于再生发展阶段,2001—2002年、2017—2022年处于极限发展阶段,2003—2016年处于协调发展阶段。[结论]根据耦合度发展趋势可以看出,通过优化农业生态和经济措施,系统可以突破不协调耦合朝着协调方向发展,甚至最终进入到良好或优越的协调发展演变阶段。

FAST宁静区生态脆弱性时空演变及情景模拟

2025年01月20 00:00

[目的]揭示FAST宁静区2000—2020年的生态脆弱性时空变化特征,为维护该区域的生态安全提供科学参考。[方法]基于FAST宁静区生态本底特征,从“敏感性—恢复力—压力度”角度构建生态脆弱性评价体系,运用AHP-熵权法和GIS技术等对FAST宁静区2000—2020年生态脆弱性时空演变及未来预设情景进行了量化分析。[结果](1)研究区脆弱性以中度脆弱为主,轻度、中度、重度脆弱区合计占75%左右,微度和极度脆弱区合计只占约25%。(2)20年间研究区生态脆弱性整体下降,高强度生态脆弱区主要向较低等级转化,前10 a生态脆弱性略有上升,而后10 a生态脆弱性明显降低,研究区生态环境整体呈改善的趋势。(3)从FAST圈层(核心区、中间区、边远区)动态变化看,核心区的生态得到较好的改善,恶化区面积占比由前10 a的19.57%降至7.12%,而稳定区和低度改善区的面积在上升,由前10 a的79.88%增至92.50%; 中间区和边远区变化趋于稳定,中间区稳定区和低度改善区面积占比由68.36%增至87.10%,而边远区稳定区占比由40.78%增至59.50%,但边远区局部存有恶化风险。(4)基于生态优先保护和乡村振兴需求两种情景模拟,2030年FAST宁静区的生态脆弱性整体指数分别下降5.91%和2.22%,前者生态保护效果较优,但后者更好地兼顾生态保护和乡村发展需要,综合考虑建议推荐乡村振兴发展模式。[结论]研究时段内,FAST宁静区生态脆弱性整体降低,核心区生态环境改善明显,中间区、边远区后10 a相比前10 a整体生态在缓慢转好。

黄河流域特色乡村空间格局特征及主控因素分析

吴佳倚, 储建国, 展婧馨 — 2025年01月20 00:00

[目的]精准刻画黄河流域特色乡村资源空间格局,揭示其影响因素,为区域特色乡村集群化开发和协同利用提供科学参考。[方法]以黄河流域传统村落、民族村寨、旅游重点村、历史文化名村和森林乡村5类国家级乡村为研究对象,采用最近邻指数、核密度估计、标准差椭圆等方法对特色乡村的空间分布方向、密度、特征进行分析,并运用地理探测器解析其影响因素。[结果](1)黄河流域特色乡村嵌套交错,整体呈“东南密集,西北稀疏”的空间格局。(2)各类特色乡村空间异质性显著。传统村落高密度分布区表现为“一核多点”式空间特征,即以晋为“核”,“多点”分别为豫、鲁、青、晋陕交界等地; 森林乡村呈“带状”集聚在豫鲁全境、陕南、晋西一带; 民族村寨主要分布在青、宁、蒙等少数民族聚居地; 乡村旅游重点村高密度区呈多核心状,散布在黄河流域的中东部; 历史文化名村主要簇拥在晋中和晋南地区。(3)不同类型特色乡村的主控因子存在明显差异。[结论]黄河流域特色乡村的空间分异特征是多种因素共同作用的结果。地形地貌、气候、水文等自然环境因素是基础因素,人口、交通、经济发展水平等社会经济因素是主导因素,生态环境因素是直接影响因素。

生态输水对台特玛湖生态改善情况分析评价

张建国, 曹雪峰, 李晶晶 — 2025年01月20 00:00

[目的]评价台特玛湖生态输水后受影响区域的生态环境改善状况,为区域植被建设、遏制水土流失、修复湖泊生态等提供支撑。[方法]基于全国水土流失动态监测成果,对比分析台特玛湖生态输水前(1998年)和现状年(2022年)流域土地利用变化及对应的水土流失变化情况。[结果]与生态输水前相比,台特玛湖受水影响区沙地面积减少454.79 km²,减幅70.79%; 植被面积增加了304.30 km²,增幅100.24%。植被覆盖度由生态输水前的14.83%增加到22.26%; 台特玛湖生态输水影响区域水土流失面积减少437.51 km²,为254.60 km²,占土地总面积的25.18%,均为轻度侵蚀。水土流失面积减少437.51 km²。[结论]生态输水后,台特玛湖生态环境明显好转,区域的土地利用由以沙地为主的单一结构向多样结构转变,植被覆盖度明显提升。

中国传统村落的多尺度时空格局特征及影响因素

2025年01月20 00:00

[目的]探究传统村落省市县不同尺度时空分异特征,并解析其空间分布差异的影响因素,进而为传统村落开发与保护提供理论基础和实践指导。[方法]以6批次共8 155个中国传统村落为研究对象,运用数理统计、空间分析等方法揭示了传统村落多尺度时空格局演变特征,并采用单因子探测和多因子交互探讨了其空间分布的影响因素。[结果](1)传统村落数量呈线性上升,多集中在胡焕庸线以东,南多北少,东南多西北少,整体布局呈三角形,演变趋势呈反“6”字型。(2)基于县域单元的省市域传统村落泰尔指数差异性明显,各省市之间传统村落分布存在较大差异,高值区集中于胡焕庸线以东;(3)传统村落空间分布主要受到距河流距离、交通通达距离、森林覆盖率、人口密度、坡度影响,且其因子间交互作用表现为双因子增强和非线性增强,不存在独立及减弱的关系。[结论]中国传统村落数量不断增多,整体以胡焕庸线为界呈南多北少的空间分布格局,且受河流、交通、人口等多重因素影响。

地形地貌视角下黄土高原植被GPP模拟及空间分异研究

2025年01月20 00:00

[目的]揭示在地势起伏影响下植被GPP时空格局特征,进而深入分析地形地貌与植被GPP之间的相互作用机制,为植被碳通量模拟以及空间分异性研究提供新的视角。[方法]采用机器学习模型,基于宏观地形因子构建植被GPP模拟模型。通过谱模型提取6个典型地貌样区的植被GPP空间谱,并运用定性和定量分析方法研究了其空间异质性。[结果]XGBoost模型的模拟精度较好,且引入宏观地形因子特征组模型的决定系数(R²)相较于经典特征组提升11.26%,与微观地形因子特征组相比提高了0.94%,同时均方根误差(RMSE)分别降低了21.27%和2.27%。2003—2023年,黄土高原植被GPP整体上升了19.12%,呈现出东南高西北低的空间分布特征。区域内6种典型样区的GPP在不同地形条件下表现出明显的地形分异性,且普遍随着地形崎岖度的增加,呈现先降后升的波动变化趋势。[结论]地形因子在植被GPP的模拟中起到了关键作用,且宏观地形因子比微观地形因子更能揭示地形起伏对GPP的影响。

西南地区城镇化与生态韧性耦合协调关系研究

2025年01月20 00:00

[目的]分析西南地区城镇化与生态韧性的耦合协调关系,以此促进区域经济社会可持续发展和生态系统保护。[方法]以西南地区为研究对象,运用熵值法、耦合协调度模型、地理探测器等分析了2011—2021年西南地区城镇化与生态韧性的耦合协调关系及其驱动因素。[结果](1)城镇化水平从研究初期的0.168增长到研究末期的0.326,整体呈现持续向好发展,低水平和较低水平城市数量较多。生态韧性水平从2011年的0.158上升至2021年的0.260,以较低水平和中等水平城市为主,具有典型的空间集聚性和非均衡性特征。(2)耦合协调水平持续改善,整体呈现北高南低的空间格局,初期以轻度失调为主,至2021年演变为勉强协调为主。(3)驱动因素方面,产业结构(Ind)对二者的耦合协调水平具有较强驱动作用,均值达到0.746,自然地理条件(Geo)的驱动作用则相对较弱,均值仅为0.144。[结论]西南地区城镇化与生态韧性耦合协调水平不断提高,从失调逐渐走向协调发展,并受到产业结构(Ind)、科技创新能力(Tec)、经济发展水平(Eco)等多因素的综合影响。

重庆“四山”生态环境状况时空特征与障碍因子分析

2025年01月20 00:00

[目的]重庆“四山”地区是重庆重点生态功能区,开展重庆“四山”生态环境状况和障碍因子研究,对进一步保护和合理利用四山资源具有重要指导意义。[方法]基于DEM、土地利用类型、植被覆盖率和地下水水位监测站等数据基础,采用AHP-PCA熵权组合模型、空间自相关分析和障碍度模型等方法,分析了重庆四山地区生态环境质量时空变化特征,探讨了不同聚集模式下的生态环境质量变化趋势,量化了各影响因子对四山生态环境质量影响的障碍度。[结果](1)2014—2021年重庆四山地区生态环境质量状况较好,整体以改善趋势为主(面积占比36.24%); 局部出现恶化趋势(面积占比24.20%),主要分布在人类活动频繁的槽谷地带。(2)研究区不同等级生态环境质量发生转移,生态环境质量极差和优的区域具有一定稳定性,分别有59.36%和73.22%的区域未发生变化; 生态环境质量差、一般和良的区域流动性相对较大,发生转移的面积占比分别为63.69%,54.09%和43.65%。不同山脉中,明月山生态环境质量稳定性较高,中梁山生态环境质量改善趋势最小,缙云山生态环境质量存在恶化的风险较其他山脉更大。(3)聚类和异常值分析结果显示:四山生态环境质量的高值区域和低值区域具有显著的空间聚集特征(p<0.01),高—低模式下生态环境质量面临进一步恶化的可能,低—高模式下,反映出生态环境可能存在潜在受损状态。(4)重庆四山地区影响生态环境的各因子中地下水水位障碍度最大,其次为植被覆盖率、生物丰度和城镇开发强度; 障碍度变化较大的为隧道建设密度、地下水水位和地表水体丰度,其中隧道建设密度障碍度增加,地下水水位和地表水体丰度障碍度降低。[结论]四山地区生态环境状况向好发展,局部生态环境质量较差,隧道建设密度对生态环境的影响增加。

川西高原生态系统服务功能权衡协同关系及其归因分析

2025年01月20 00:00

[目的]分析川西高原3种关键生态系统服务的权衡协同关系,揭示自然因素的影响机制,进而为川西高原的可持续发展提供科学支撑。[方法]基于InVEST模型评估并分析了川西高原2000年、2005年、2010年、2015年、2020年水源涵养、土壤保持和碳存储3种生态系统服务功能及其时空分布特征,利用双变量Moran's I指数分析了川西高原生态系统服务功能间的权衡协同关系,使用冗余分析揭示了各生态系统服务功能的影响因素。[结果]川西高原多年平均水源涵养量为249.24 mm,土壤保持量为226.18 t/hm²,碳存储量为118.56 t/hm²。土壤保持和水源涵养功能之间以及水源涵养和碳存储功能之间的协同关系呈增强趋势,土壤保持和碳存储功能之间的协同关系保持稳定。[结论]2000—2020年,协同关系是川西高原水源涵养、土壤保持和碳存储功能之间的主导关系,水源涵养主要受降水和气温影响,土壤保持主要受林地、灌木和降水影响,碳存储主要受林地和灌木影响。

长三角城市群生态安全的时空演变及影响因素

李瑞发, 崔旺来 — 2025年01月20 00:00

[目的]探究长三角城市群生态安全的变化状况,阐明长三角城市群生态安全的影响机制,进而为长三角城市群生态安全的调控和管理提供科学支撑。[方法]构建“健康-风险-服务”框架对2005—2020年长三角城市群的生态安全状况进行综合评价,并利用地理探测器和地理加权回归模型对其影响因素的相对重要性及空间异质性进行了深入探讨。[结果](1)2005—2020年长三角城市群的生态安全状况逐步改善,综合生态安全指数从0.528上升至0.568; 空间上总体呈西高东低的格局,莫兰指数从0.292变化为0.322,区域间的空间相关性有所加强。(2)归一化植被指数是影响长三角城市群生态安全的主导因素,影响程度高达0.753,因素间交互作用比单一因素作用的影响程度更强。(3)各因素对长三角城市群生态安全的影响存在空间异质性,自然因素和景观因素对西南地区的影响较大,人类因素的影响集中于中部平原及东部沿海地区。[结论]长三角城市群生态安全水平呈整体向好态势,各城市间存在显著的空间效应,生态治理时需关注污染源防治、国土规划利用以及跨区域共保联治等方面,助力绿色美丽长三角建设。

滇中高原湖区乡村聚落空间演化及驱动因素

王绍邦, 李志英, 龙晔, 杨柳, 丁晓焰 — 2025年01月20 00:00

[目的]探析滇中高原湖区乡村聚落空间格局演化机理,以期为区域乡村发展和空间治理提供参考。[方法]运用基于Ripley's K函数确定带宽的核密度估计、Voronoi图变异系数、景观指数、热点分析等方法,分析了1995—2020年乡村聚落空间格局演化特征,进而运用最优参数地理探测器分析了其驱动因素。[结果](1)滇中高原湖区乡村聚落空间格局总体上呈现“数量增加—用地扩张—局部收缩”的演化特征;(2)地形是湖区乡村聚落空间分布的主导因素,社会经济多因子复合作用持续驱动聚落空间演化,形成与城镇化进程相关联的阶段性特征;(3)城镇化中后期,各湖泊区域乡村聚落空间分异愈发增强,集聚与收缩现象并存。[结论]乡村振兴背景下,需结合各湖泊区域发展趋势引导乡村功能专业化转型,加强乡村建设用地集约利用、耕地保护和生态修复,探索人口收缩区域的村庄布局和用地优化。

西藏雅砻河流域生态系统服务价值地形梯度分异及驱动因素

2025年01月20 00:00

[目的]分析雅砻河流域生态系统服务价值的变化,为流域生态文明建设提供科学依据。[方法]基于高精度土地利用数据,运用地形梯度分级、标准差椭圆和地理探测器,探究了近20年流域生态系统服务价值(Ecosystem service value,ESV)的时空演变和地形梯度分异特征。[结果](1)草地是流域主要的土地利用类型,占比达92.45%。研究期内林地、灌木和草地面积有所减少,其他类型有所增加;(2)流域ESV在研究期间增长了0.13%(0.16亿元),ESV在空间上呈现出东南部高西北部低的特征。随着海拔、坡度和地形起伏度的抬升,ESV呈先增后降的分布规律,坡向梯度呈阴坡高于阳坡的特征。(3)流域ESV的标准差椭圆和重心在研究期内逐渐向西南方向移动,并趋于聚集。ESV的空间分异主要受自然和经济因子的影响,其中年均地温是主导因子(q=0.24),任意因子交互均增强了其分异性。[结论]依据雅砻河流域ESV的时空和地形分布特征,采取因地制宜的生态保护措施,促进流域生态环境的可持续发展。

降雨—径流对水土环境中微塑料的赋存特征及迁移机制的研究进展

2025年01月20 00:00

[目的]揭示水土环境中降雨—径流微塑料的赋存特征和迁移规律,阐明微塑料在降雨—径流过程中的迁移机制,解析微塑料对水土环境以及生物的危害,分析目前的研究不足及方向,为水土环境微塑料污染管控提供理论支持和科学指导,并为系统开展降雨—径流中微塑料的环境行为研究提供理论支撑。[方法]基于国内外有关降雨—径流对水土环境中微塑料环境行为影响的文献资料,利用VOS viewer软件进行关键词可视化分析,并对降雨—径流中微塑料的来源,水土环境中微塑料的赋存特征,降雨—径流中微塑料在水环境中的迁移机制及其影响因素进行归纳分析。[结果](1)水土环境中微塑料的形状主要以纤维和碎片为主,其赋存特征受到自身密度、粒径等的影响,不同水土环境中降雨特征及污染源的不同,导致微塑料的赋存特征存在一定差异;(2)降雨—径流中的微塑料主要来源于地面和大气微塑料;(3)水环境中微塑料的迁移主要受重力、水动力、降雨量等因素的影响,具有很高的运移性,易随降雨—径流迁移;(4)土壤中微塑料的迁移受降雨、生物扰动、微塑料自身性质和土壤理化性质(有机质、孔隙率、电导率和pH值)等因素的影响,其中降雨强度、时间、频次对微塑料在土壤中迁移的深度、浓度影响较大。[结论]降雨会冲走悬浮在大气中的微塑料,降低人类摄入的风险性,但微塑料会通过降雨—径流进入水土环境中增加潜在的环境风险。目前,微塑料在降雨—径流中的迁移研究正处于起步阶段,仍需深入研究揭示其具体机制和影响因素。

水土保持研究

黄河干流实测径流量演变特征及影响因素分析

西柳沟流域土壤风蚀时空变化及其对景观格局的响应

降雨强度对含碎石坡耕地侵蚀泥沙有机碳组分流失特征的影响

黄土塬区不同土地利用方式土壤水分对次降雨的响应特征

暴雨条件下水土保持措施对坡面产流产沙的影响

窟野河流域次降雨事件下水沙变化特征及其输移过程

变化环境下黑河上游径流演变规律分析

宁南黄土区中庄小流域土壤密度坡面变化及尺度效应

荒漠灌丛对生物土壤结皮下土壤养分的影响

侵蚀降雨下厨余垃圾施用对滇中烤烟农田生态系统氮磷平衡特征的影响

北方土石山区不同粒径团聚体特征及其对坡面侵蚀过程的影响

不同围垦年限滨海垦区盐渍土碳库及团聚体稳定性变化特征

不同雨强、坡度和植被覆盖对密云库区坡地产流及磷流失的影响

不同粉碎程度的秸秆还田对红壤理化性质和水流运动特征的影响

耕作措施对红壤坡耕地土壤CO2排放的影响

退耕还林工程对陕西省气候的影响及其驱动机制

宁南黄土丘陵区人工柠条林与苜蓿地土壤水分特征

翻斗式径流泥沙半自动监测设备的误差及校准分析

国土空间规划背景下黄河流域水生态空间格局演变特征及其影响因素

黄土地区沟谷型泥流单沟及区域预警

不同材料覆盖对高寒矿区扰动界面土壤蒸发特性的影响

吉兰泰荒漠绿洲过渡带土壤生态化学计量特征及养分恢复状况研究

休眠期前后樟子松树干液流变化特征及其对环境因子的响应

黄河源区4种不同禁牧条件对草地根-土复合体力学特征的影响

干旱半干旱地区气象干旱到农业干旱的传播阈值研究

基于日尺度SPEI的黄土高原干旱时空变化特征及影响因素分析

黔桂地区20年间植被时空变化及其对地理环境的响应

基于电路理论的岷江流域生态安全格局构建研究

喀斯特山地城市生态敏感性综合评价及其时空演变特征

基于水土保持的长汀县农业生态经济耦合系统演变过程

FAST宁静区生态脆弱性时空演变及情景模拟

黄河流域特色乡村空间格局特征及主控因素分析

生态输水对台特玛湖生态改善情况分析评价

中国传统村落的多尺度时空格局特征及影响因素

地形地貌视角下黄土高原植被GPP模拟及空间分异研究

西南地区城镇化与生态韧性耦合协调关系研究

重庆“四山”生态环境状况时空特征与障碍因子分析

川西高原生态系统服务功能权衡协同关系及其归因分析

长三角城市群生态安全的时空演变及影响因素

滇中高原湖区乡村聚落空间演化及驱动因素

西藏雅砻河流域生态系统服务价值地形梯度分异及驱动因素

降雨—径流对水土环境中微塑料的赋存特征及迁移机制的研究进展

耕作措施对红壤坡耕地土壤CO₂排放的影响