摘要:

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摘要:[目的] 陆地生态系统中的碳循环和水循环是陆地生态系统物质和能量循环的核心,也是连接地圈、生物圈和大气层的纽带。森林植被是陆地生态系统的重要组成部分,是表征陆地碳-水循环的重要变量,在维持生物圈和大气圈的动态平衡中发挥着重要作用。目前,对陆地生态系统中碳-水循环的耦合关系和机制缺乏系统的分析和总结。[方法] 从森林植被碳与水过程及其相互作用、植被水分利用和耦合机制的角度,综述了森林植被碳与水循环过程及其相互作用的研究与进展,以及不同空间尺度(叶片到区域/全球尺度)碳-水耦合的定义、方法、进展和展望。[结果] 新兴的技术和方法实现了不同尺度碳水过程的高频观测,WUE等耦合指标体系推动了碳水耦合机制的研究和发展。[结论] 通过系统阐述植被碳水耦合关系的多尺度整合和碳水耦合机理,为系统认识森林碳水耦合机理和水资源管理提供了理论基础,对未来植被经营管理决策具有重要的科学支撑意义。

摘要:[目的] 针对水力侵蚀对土壤碳循环"源汇"效应争议,综述水力侵蚀对土壤有机碳矿化作用和土壤微生物多样性的影响机制,提出未来定量研究的方向与注意事项。[方法] 在提出水力侵蚀对土壤碳循环"源""汇"效应概念和理论的基础上,分析现阶段研究中水力侵蚀对土壤碳循环"源汇"效应争议的核心问题,进而探讨水力侵蚀导致不同种类土壤微生物多样性变化的差异及其作用机制。[结果] 水力侵蚀过程导致土壤有机碳矿化作用形成碳循环中的"源"效应,而沉积过程导致有机碳迁移至低洼处固存形成碳循环中的"汇"效应,微生物的呼吸和分解作用可能解释土壤碳循环中消失的碳"汇"问题;水力侵蚀过程削弱细菌群落结构复杂性,而沉积过程可增加细菌群落结构的复杂性,但侵蚀和沉积过程都可能降低土壤真菌的α多样性和群落结构复杂性;水力侵蚀过程通过影响土壤有机碳含量、植被覆盖度和土壤pH等因素间接影响土壤微生物多样性。[结论] 未来研究应强化不同尺度水力侵蚀过程对土壤碳循环的影响机制、水力侵蚀过程与土壤微生物多样性的相互作用机制及水力侵蚀过程中土壤微生物对碳循环的影响机制相关量化研究。

摘要:[目的] 为探明磷素对含沙水流流体变异特性的影响。[方法] 采用自制双竖管流变仪,研究了磷素对不同浓度含沙水流流体类型、流变参数及流体发生变异的临界阈值的影响。[结果] (1)磷素浓度、泥沙浓度及泥沙理化性质是影响含沙水流发生流体变异的主要因素。在25 ℃下,过磷酸钙浓度每增加0.1 g/cm³,黏滞系数和宾汉极限剪切力分别增加0.48~1.47 mPa·s和3.49~6.84 N/m²。(2)随着磷素和泥沙含量的增大,含磷素的含沙水流由牛顿流体变异为宾汉流体。构建并验证了磷-泥沙水流黏滞系数和宾汉极限剪切力等流变参数的计算模型。(3)给出了磷-泥沙水流流体变异的临界浓度阈值。当磷素浓度从0增加至0.45 g/cm³时,含沙水流的流体变异临界浓度阈值降低49%,说明磷素的存在加速了含沙水流的流体变异。[结论] 磷素的增加使得侵蚀水流更容易由牛顿流体变异为宾汉流体,从而影响侵蚀流内部的能量耗散过程,研究结果为深入认识侵蚀污染水流的输移机制提供了新的科学基础。

摘要:[目的] 为探究长期施肥与耕作对紫色土坡耕地产流产沙的影响。[方法] 试验规定各小区均采用冬小麦-夏玉米轮作的紫色土坡耕地典型种植模式,在15°紫色土坡耕地设置5种处理:顺坡耕作无施肥(CK)、顺坡耕作有机肥与化肥配施(T1)、顺坡耕作单施化肥(T2)、顺坡耕作单施化肥增量(T3)、横坡垄作单施化肥(T4),每种处理重复3次。在2008—2020年,共监测107场侵蚀性降雨事件,分析了不同事件降雨量及施肥耕作处理下径流深、泥沙量、泥沙含量的变化特征。[结果] 不同施肥耕作处理中,单位面积年产流深最大为100.37 mm,最小为4.56 mm。除T2与T3处理径流深差异不显著(p>0.05)外,其余处理间径流深差异显著(p<0.05),且均显著小于CK处理,均值大小依次为CK>T3>T2>T1>T4。除T1与T2处理泥沙量差异不显著(p>0.05)外,其余处理间泥沙量差异显著(p<0.05),且显著小于CK处理,均值大小依次为CK>T3>T2>T1>T4。T1、T2、T3的泥沙含量差异不显著(p>0.05),但均显著小于CK处理(p<0.05)且显著高于T4处理(p>0.05),均值大小依次为CK>T3>T1>T2>T4。各处理下的泥沙含量与降雨量均呈幂函数负相关(p<0.05)。[结论] 顺坡耕作有机肥与化肥配施及横坡垄作对减少紫色土坡耕地地表径流、泥沙的产生贡献较大。

摘要:[目的] 融雪侵蚀是东北黑土区主要土壤侵蚀形式之一,是该区土地退化的重要作用力,融雪径流侵蚀力是计算融雪径流侵蚀量的关键因子,因此研究融雪径流侵蚀力具有重要意义。融雪径流侵蚀力主要受积雪深度、辐射强度及升温速率影响,其主要驱动力包括融雪速率和地表径流作用。[方法] 通过计算近31年日均融雪径流侵蚀力,分析东北黑土区融雪径流侵蚀力时空分布特征,并利用地理探测器辨析各区域融雪径流侵蚀力的主要影响因子。[结果] 3个黑土亚区1990—2020年日均融雪径流侵蚀力均呈现先增大后减小态势,近些年逐步趋于稳定,多年日均融雪径流侵蚀力为0.01 (MJ·mm)/(hm²·h·a);空间上多年日均融雪径流侵蚀力在0~0.21 (MJ·mm)/(hm²·h·a)范围内,基本呈现中间小、四周大规律。融雪径流侵蚀力影响因子空间上表现为积雪深度北部大、南部小,太阳辐射强度呈现由西向东递减,升温速率值从北部向南部递减。通过地探测器辨析融雪径流侵蚀力影响因子作用强弱发现,升温速率对蒙东黑土亚区作用最强,而积雪深度对松嫩黑土亚区及三江黑土亚区作用最强。[结论] 通过分析1990—2020年东北黑土区融雪径流侵蚀力时空特征及其影响因子,对于深化研究区融雪径流侵蚀特征及融雪侵蚀防控具有一定的理论和实践意义。

摘要:[目的] 为查明桑干河流域的泥沙主要策源地和侵蚀产沙变化。[方法] 选取阳原县高墙乡典型淤地坝沉积泥沙为研究对象,利用复合指纹识别技术,测定沉积泥沙及其源地的土壤粒径、SOC、TN、¹³⁷Cs、低频质量磁化率等9种指纹因子,研究了不同淤积阶段的泥沙策源地及坝控小流域侵蚀产沙演变规律。[结果] (1)沉积泥沙中¹³⁷Cs平均含量较低,与沟壁土壤无显著差异(p>0.05),但极显著小于林草地和耕地的¹³⁷Cs含量(p<0.01),这指示淤地坝沉积泥沙主要来源于沟壁;(2)由于沟壁中大部分¹³⁷Cs含量低于检出限,¹³⁷Cs较好地指示泥沙主要来源沟谷地中的沟壁,但难以用于小流域多种策源地的判别,经Kruskal-Wallis H非参数检验和多元逐步判别分析筛选,确定TN+X_lfb+SOC构成最佳指纹因子组合,有效地判别小流域2006—2017年泥沙源地的平均贡献率为沟壁(82.68%±8.20%)>耕地(15.36%±8.46%)>林草地(1.96%±0.33%);(3)在小流域侵蚀产沙过程中,沟壁长期是主要的泥沙贡献区,林草地对侵蚀性降雨的响应较弱,耕地在极端暴雨发生时其泥沙贡献率显著上升。[结论] ¹³⁷Cs核素示踪技术有效地适用于该区小流域主要泥沙策源地判别,复合指纹技术则可以更好地厘定多元泥沙策源地。沟蚀引起的沟壁崩塌是桑干河流域土壤侵蚀严重的主要原因。

摘要:[目的] 西南喀斯特区土壤侵蚀问题十分突出,严重影响着区域社会经济的可持续发展。而喀斯特流域特征环境因子如何影响土壤侵蚀的直接驱动力—径流侵蚀力,目前尚不十分明晰。[方法] 以西南喀斯特地区的野纪河流域为例,基于流域出口水文站长系列高频实测数据,采用水土评估工具(SWAT)和偏最小二乘模型(PLSR)评估了2005—2020年流域径流侵蚀力的时空演变特征,解析了主要喀斯特环境因子对径流侵蚀力的影响。[结果] 流域多年平均径流侵蚀力为2 326.47 m⁴/(km²·s),并具有较强的空间异质性,2005年径流侵蚀力高值主要分布北部和中部,而2010—2020年,径流侵蚀力高值区逐步向中南部转移。时间上,受益于岩溶区"十一五"以来坡耕地水土流失综合治理、石漠化综合治理等生态修复工程的实施,野纪河流域径流侵蚀力总体上呈降低趋势。岩性、基岩裸露、坡度是影响野纪河流域径流侵蚀力变化的主导控制因子,对径流侵蚀力时空分异的共同解释度达57.7%。[结论] 研究结果可为喀斯特流域水侵蚀导致的水土流失综合防治提供理论参考,有助于制定更加精准和有效的政策和措施,改善喀斯特区生态环境,促进该地区的可持续发展。

摘要:[目的] 为揭示流域土壤侵蚀时空变化特征并开展可持续流域治理工作。[方法] 基于妫水河流域1995—2018年降雨、土壤、数字高程模型及土地利用数据,采用GIS技术与RUSLE模型的方法定量分析妫水河流域土壤侵蚀时空特征,并对流域土壤稳定性进行评价。[结果] (1)1995—2018年,流域内林地和草地面积均呈下降的趋势,2018年林地和草地面积分别为4.41×10⁴,0.84×10⁴ hm²,较1995年分别下降13.52%和10.61%。耕地面积由1995年的3.53×10⁴ hm²增加至2018年的4.07×10⁴ hm²。建筑用地面积逐渐增加,由1995年的0.59×10⁴ hm²增加到2018年的1.90×10⁴ hm²。(2)妫水河流域内土壤侵蚀模数呈波动性变化,由1995年的8.71 t/(hm²·a)降至4.56 t/(hm²·a)后,于2018年升至11.07 t/(hm²·a)。(3)妫水河流域土壤侵蚀强度以微度侵蚀和轻度侵蚀为主,1995—2015年,土壤侵蚀强度逐渐降低并保持稳定,中度及以上土壤侵蚀面积比例由4.95%降至3.05%,2018年后升至7.42%。(4)妫水河流域在研究时段内土壤稳定性降低,不稳定土壤面积升高。[结论] 妫水河流域城市化的进程中,林草覆盖度略有降低;土壤侵蚀强度整体下降,但在后期略有提高;不稳定土壤所占面积较少。研究结果可为妫水河流域综合治理及土地利用规划提供依据。

摘要:[目的] 为了解青海河湟谷地植被时空变化情况,明晰气候变化、土地开发利用及人类活动等因素对植被变化的影响。[方法] 利用2000—2020年MODIS NDVI数据集表征植被变化,基于Theil-Sen Median趋势检验法、偏相关性分析、地理探测器等方法,探究青海河湟谷地NDVI时空变化情况及其与气温、降水、坡度、土壤类型和人类活动等影响因素的关系。[结果] (1)近20年河湟谷地植被NDVI呈波动增长趋势,显著增长区域面积为2.21×10⁴ km²(p＜0.05),占河湟谷地总面积的53.39%;植被NDVI显著下降区域面积为7.04×10² km²(p＜0.05),主要分布在湟水谷地中部,占总面积的1.69%;(2)自然因素上,NDVI与气温、降水呈正相关区域分别占总面积的50.32%,80.14%。植被显著上升的区域主要分布在海拔2 800~3 100 m、坡度15°~20°、坡向为北向的区域。在高程小于3 200 m范围内,植被NDVI变化随高程增加呈现上升趋势,其中显著上升区域占总面积的54.37%。人类活动因素上,NDVI与人口密度、夜间灯光呈正相关区域分别占总面积的50.52%,38.53%。植被NDVI在森林、灌木、草地及建设用地上呈显著向好趋势。(3)综合偏相关性分析与地理探测器对植被NDVI变化归因分析可知,不同土壤类型上植被变化差异明显,年降雨量和人类活动是河湟谷地植被NDVI变化主要影响因素,各影响因素间存在交互作用,呈现相互增强和非线性增强关系。[结论] 研究结果揭示了河湟谷地植被NDVI时空变化特征,明确了自然因素与人为因素对植被NDVI变化的驱动机制,可为未来青海省河湟谷地生态保护、建设规划以及生态工程实施提供理论支撑。

摘要:[目的] 水土流失是鄂西南突出的生态问题,合理评估该区域的土壤侵蚀脆弱性,并探究其驱动机制是采取有效水土保持措施的前提。[方法] 从人地耦合系统视角分析自然和社会经济因素对鄂西南土壤侵蚀的影响,从暴露度、敏感性和适应能力3个方面构建了鄂西南土壤侵蚀脆弱性评价指标体系,并采用综合赋权法确定指标权重。[结果] (1)2010—2020年鄂西南土壤侵蚀脆弱性总体上呈现先降低后升高的趋势,强烈及以上强度的土壤侵蚀脆弱性呈现零星的碎片化分布格局,且主要集中在鄂西南的中南部和东部宜昌市辖区的西部地区;(2)研究区敏感性最高的区域集中在海拔800~1 500 m,敏感性在坡度25°~35°最大,并呈现出向两侧递减的趋势,当坡度＞15°时,较高及以上敏感性面积急剧增加;(3)较高及以上土壤侵蚀脆弱性高于土壤侵蚀强度,较低及以下土壤侵蚀脆弱性低于土壤侵蚀强度,土壤侵蚀脆弱性与土壤侵蚀强度存在协同变化趋势;(4)土壤侵蚀脆弱性的分布格局是多因素协同作用造成的,地理探测器的分析表明坡度、植被覆盖度、教育质量和城镇化率对土壤侵蚀脆弱性的解释力较强。[结论] 未来需要高度重视对坡度>15°地区植被覆盖的保护,并通过提高当地的教育质量,加强水土保持的宣传力度,提升当地居民的水土保持意识。

摘要:[目的] 在滑坡易发性评价中,滑坡预测模型的选取和优化对运算过程的高效性和预测结果的准确性至关重要。针对现有单目标遗传优化算法(genetic algorithm,GA)易陷入早熟、局部搜索能力差、全局优化速度慢等问题,拟提出一种新的优化算法框架,将多目标遗传算法中的经典算法—带精英选择策略的非支配排序算法(the nondominated sorting genetic algorithm with an elite strategy,NSGA-Ⅱ)与常用机器学习模型[随机森林(random forest,RF)、支持向量机(support vector machine,SVM)]相结合,进行滑坡易发性预测。与单目标优化不同的是,NSGA-Ⅱ算法可同时进行特征选择和超参数优化,并使预测模型同时实现最优准确度、召回率、精密度和AUC(area under curve,AUC)。[方法] 以三峡库区重庆段为研究区,从模型精度评价、滑坡灾害易发性分区图、分区统计3个方面对4种优化模型(RF-GA、SVM-GA、RF-NSGA-II、SVM-NSGA-II)进行对比分析。[结果] NSGA-II较GA优化效果更明显,在模型评价和滑坡易发性分区方面,RF-NSGA-II模型具有更高的预测性能,4项评价值分别为80.91%,81.89%,80.07%,88.60%,证明NSGA-II优化算法的有效性;极低至极高危险区面积占比依次为23.06%,22.46%,22.96%,19.99%,11.53%,验证了RF-NSGA-II模型的可靠性。由RF-NSGA-II模型预测得到的易发性图表明,高和极高易发性区集中在研究区北部,且由东向西呈带状分布。[结论] 研究采取的基于多目标选择的RF-NSGA-II模型,为滑坡易发性评价中机器学习模型调优提供新思路。

摘要:[目的] 秦岭—大巴山地(秦巴山地)是我国重要的南北地理—生态过渡带主体,对秦巴山地的土壤侵蚀研究将有助于该区域的生态保护和水土资源管理。[方法] 基于RUSLE模型计算秦巴山地的土壤侵蚀模数,并量化分析了该区域的土壤侵蚀的时空分布格局。[结果] (1)2000—2020年秦巴山地的微度侵蚀面积呈上升趋势,轻度侵蚀及其以上等级的土壤侵蚀面积均呈下降趋势;从空间来看,秦巴山地东北和西南部的土壤侵蚀等级较高,中间较低;(2)秦巴山地的土壤侵蚀相对集中在500~1 500 m、坡度15°~25°区域内;(3)秦巴山地发生土壤侵蚀最主要的土地利用类型为林地,耕地、林地的微度侵蚀以及草地的微度、剧烈侵蚀面积呈上升趋势;(4)秦巴山地土壤侵蚀主要分布在陕西、四川和甘肃,且甘肃和四川的剧烈侵蚀呈上升趋势。[结论] 2000—2020年秦巴山地的侵蚀面积和强度呈"双下降"的态势,其整体侵蚀状况好转,但侵蚀分布存在明显空间差异。

摘要:[目的] 综合考虑梯田土壤性质、梯田形态及降雨雨型的差异,构建梯田蓄水保水效益的估算方法及框架。[方法] 运用土壤水库计算模型与入渗模型,探讨蓄满产流和超渗产流模式下梯田土壤水分的预测方法;基于Richards方程,分析不同田坎边界的土壤水分入渗二维分异。在此基础上,进一步对前峰型、均匀型、后峰型、阶梯型4种降雨雨型下产生的单一产流模式或2种产流模式均存在时土壤水分运动进行情景分析。[结果] (1)提出梯田蓄水效益分布式估算方法,计算单个梯田田块土壤最大蓄水容量(W_M);(2)对不同田坎类型的梯田而言,浆砌石坎梯田防侧渗效果最好,土坎梯田防侧渗效果最差,且孔隙大、密度小、修筑时间短的新土坎梯田比修筑时间长的土坎梯田在发生侧渗时损失水分更多;(3)得出不同雨型下蓄满产流的临界时间(t)。[结论] 该估算方法可大幅度降低对野外设施、设备的依赖程度,降低投入成本,借助野外调查采样,基于模型模拟估算梯田蓄水效益。此外,该方法可根据单个梯田田块蓄水效益分布式计算数据,在区域尺度上估算梯田蓄水保水效益,以期为不同区域梯田的蓄水效益估算提供参考。

摘要:[目的] 黄河流域是我国重要的生态保护屏障,但其生态环境脆弱,研究黄河流域植被变化与产水服务之间的关系,为其生态建设和高质量发展提供保障。[方法] 基于NDVI数据和InVEST模型,采用趋势分析和相关分析方法,将植被变化与水源供给服务相结合,对2001—2020年黄河流域NDVI与产水服务的时序变化和空间特征进行分析,研究NDVI与产水服务的趋势变化和相互关系。[结果] (1)黄河流域NDVI与产水深度均呈现增加趋势,增速分别为0.05 /10,18.215 mm/10 a,NDVI以明显增长为主,产水深度则以不明显增长为主,此外,流域产水量也不断增长。(2)NDVI与产水深度联系紧密,二者在时间上呈显著正相关,相关系数为0.75(p<0.01),空间上表现出东北正相关-西南负相关的空间分化。(3)较高植被覆盖度下产水深度增加速率最高,不同植被覆盖度下NDVI与产水深度均以正相关为主,但随着植被覆盖度增多,NDVI与产水深度的负相关比例不断增加,表明目前各类植被覆盖度下NDVI对产水的影响均是积极的,但随着植被覆盖度增加,其对产水深度的消极影响也不断增加。[结论] 黄河流域NDVI与产水服务近年来都呈现增长态势且密切相关,目前的植被恢复对产水依然表现出积极作用,但要注意过度植被恢复对植被生长产生消极影响,适度的植被恢复对黄河流域的产水服务有益。

摘要:[目的] 水土资源是城市发展的重要生产要素,是探索黄河中游城市群水土资源利用过程中的关键因素,对科学促进黄河中游城市群经济快速发展具有重要意义。[方法] 以黄河中游三大城市群为例,通过运用LMDI加法模型对2010—2019年黄河中游三大城市群分别构建影响水资源消耗量变化及城市建设用地数量变化的因素分解模型,计算并比较不同驱动因素的效应值。[结果] (1)水资源利用效率提高和产业结构的优化能够抑制水资源消耗量的增加,而经济规模和人口规模扩大则促进其增加。(2)产业规模、经济规模及人口规模扩大对建设用地扩张存在推动作用,而城市建设用地消耗强度对建设用地扩张具有抑制作用。(3)对于水资源利用量变化,黄河中游不同城市之间产业结构优化水平存在较大差距;对于城市建设用地变化,三大城市群总效应值比较结果为关中平原城市群>中原城市群>晋中城市群。[结论] 基于区域差异和时间差异角度探讨黄河中游城市群水土资源利用的影响因素,有助于丰富水土资源可持续利用的相关研究,为黄河中游城市群的可持续发展提供理论指导。

摘要:[目的] 在陕西3大地理单元中,秦巴山区土壤侵蚀强度仅次于黄土高原。明晰秦岭南北夏季昼晴夜雨强度与气候变暖的响应关系,对区域土壤侵蚀防治具有重要的意义。[方法] 基于1970—2020年逐日降水数据,辅以BG分割法、经验正交函数和Lasso回归等方法,对秦岭南北地区夏季昼晴夜雨强度时空变化特征及其影响因素进行分析。[结果] 1970—2020年,秦岭南北夏季昼晴夜雨强度呈现显著增加趋势。空间上,秦岭南北夏季昼晴夜雨强度主导模态为全区一致增强。其中,1 000 m以下的谷地和平原区,是夏季昼晴夜雨强度变化的敏感区。在影响因素上,秦岭南坡、汉江谷地夏季昼晴夜雨强度变化与气象因子相关性高于关中平原。其中,秦岭南坡夏季昼晴夜雨强度主导气象因子为日照时间,而汉江谷地则受日照时间和平均风速的共同影响。[结论] 2003年后秦岭南北夏季昼晴夜雨强度存在突变增强。以白天高温、夜间强降水为侵蚀形态的降水类型,将成为秦岭南北水土保持防治的重点。

摘要:[目的] 探究水电开发对局地气候的影响,是预防和减轻水电开发可能带来的负面效应,实现能源的可持续发展与环境保护的重要保障。[方法] 选取金沙江中游的龙开口、观音岩及下游的溪洛渡、向家坝4个典型水电站,运用气候倾向率、M-K趋势检验和小波分析等方法,定量分析了中下游水电局地气温、降水在蓄水前后的月、季、年变化及在水电开发中的突变情况和周期性特征。[结果] (1)蓄水后,水电站对河谷内最高温起抑制作用,最低温起抬升作用;夏季和秋季,下游水电站发挥了降温作用,月平均气温2,6,7,9,10,11月下降显著,而中游水电站调温作用不明显,仅7月平均气温略有下降。(2)蓄水后,各季节降水量均有增加,在4,8,9月增加显著,增幅为0.71~27.95 mm。(3)气温、降水与水电开发相关,中下游水电站的气温、降水在开发中和蓄水后发生不同时间的突变。(4)气温和降水在小波变化周期上呈现相似的特征,蓄水后,局地降水呈现出更显著的周期性,并且具有一定稳定性。[结论] 不同时间尺度上,水电开发在不同河段上影响局地气温和降水的程度不同,受到地理位置、周边环境及蓄水时长的多重因素制约。

摘要:[目的] 识别灾害的敏感性是防灾减灾的重要前提,复合灾害系统敏感性评估是复合灾害系统风险评估的重要组成部分。[方法] 首先根据暴雨—滑坡灾害链特征构建复合灾害系统敏感性评估指标体系,进而采用卷积神经网络(CNN)和参数最优地理探测器—层次分析法耦合模型(OPGD-AHP)对粤港澳大湾区的暴雨—滑坡灾害链敏感性进行评估。通过对暴雨和滑坡单灾种的敏感性分析,分别得到粤港澳大湾区暴雨和滑坡的敏感性分级图,并由统计分析得出暴雨诱发滑坡的阈值及其转换概率,以此对暴雨-滑坡灾害链敏感性进行分析,最终得到粤港澳大湾区暴雨—滑坡灾害链敏感性分级图。[结果] (1)粤港澳地区暴雨-滑坡灾害链高敏感区域主要分布在广宁县、怀集县等西北部地区和惠阳区、惠东县等东部地区;(2)次高敏感性和中敏感性区域主要分布在封开、德庆、从化、龙门、博罗等区域;(3)低敏感区和次低敏感区主要分布在南海、荔湾、禅城、顺德、南沙、番禺、三水、白云等中部地区。[结论] 研究结果可为粤港澳大湾区的防灾减灾、增强灾害链风险抵抗力和恢复力提供科学依据和技术支持。

摘要:[目的] 为探明气候变化背景下低温对三角梅生理生化表现及其对低温胁迫的内在适应机制。[方法] 以具有强、中、弱耐寒能力的宫粉、热火、百变三角梅为材料,采用室内盆栽试验,低温处理7,14,21天,研究不同耐寒型三角梅光合系统和抗氧化体系在各周期下对低温胁迫的响应情况。[结果] (1)低温处理期间,各品种初始荧光(F₀)均有所上升,其中宫粉三角梅变化最为显著,较第0天增长60.2%,最大荧光(F_m)、PSII有效光化学电子产量(F_v/F_m)以及光合相对电子传递速率(ETR)则迅速降低,并于第21天时达到最低水平。三角梅的光化学猝灭系数(qP)均随着低温胁迫加剧而下跌,而热火三角梅与宫粉三角梅的非光化学猝灭系数(qN)大幅提高。(2)低温胁迫后各品种三角梅SOD、POD、CAT酶活性均显著下降,并随着胁迫时间的延长而加剧,即低温对三角梅抗氧化酶活性产生严重抑制,其中宫粉三角梅的SOD、POD、CAT酶活性均高于其余2个品种,可见宫粉具有强抗寒能力。(3)在AsA-GSH循环体系中,低温下各三角梅叶AsA含量与DHA含量均明显增加,21天时3个品种三角梅的GR活性分别较0天上升180.91%,175.97%,112.37%,且宫粉三角梅在21天时AsA/DHA比率、APX活性与DHAR活性显著提升。[结论] 低温通过影响PSⅡ光化学反应中心而抑制植株的生长,三角梅可通过开启光合系统保护机制减少光抑制,此外还积累渗透调节物质,启动抗氧化系统产生应激调节作用,以清除自身体内快速增生的ROS减轻低温伤害。

摘要:[目的] 深入研究黄河流域不同时间尺度的气象干旱对植被的时空响应特征,为生态保护、水资源管理和气候变化适应性提供宝贵信息,能够减轻干旱引发的环境和经济问题。[方法] 基于黄河流域1982—2020年的标准化降水蒸散指数SPEI和归一化植被指数NDVI,采用逐像元线性回归模型、Sen’s趋势分析和Mann-Kendall检验等方法研究黄河流域不同时间尺度气象干旱的时空分布特征及其对植被影响。[结果] (1)1982—2020年黄河流域呈不显著的变干趋势,不同时间尺度SPEI变化趋势为负值的区域主要集中在黄河流域的西部龙羊峡至兰州区域、黄河流域的南部及河套平原周围区域。(2)黄河流域多年平均植被覆盖度的空间分布特征呈南高北低、由东南向西北递减的趋势,研究区内植被覆盖度呈显著增加的区域(61.94%)大于植被覆盖度呈显著减少的区域(5.43%)。(3)黄河流域大部分地区干旱状况与植被状态呈正相关,流域内呈显著正相关区域主要集中在黄河流域西北部和最北端区域,说明这些区域的植被受干旱的影响最为严重。(4)草地和耕地对6个月时间尺度的干旱响应最强,林地和未利用地较其他土地类型更易受长期干旱影响。4种地貌类型都容易受到中长期缺水的影响,其中丘陵地区的植被最易受干旱影响。[结论] 研究结果为黄河流域防灾减灾及生态环境建设提供有效的科学依据,为黄河流域的生态保护、水资源管理和气候变化适应性提供重要的信息,有助于制定更加精准的政策和措施,以减轻干旱对环境和经济带来的潜在影响,促进可持续发展。

摘要:[目的] 碳补偿机制是实现双碳目标和社会环境公平的重要途经。[方法] 在测算2010—2020年碳收支基础上,建立碳补偿模型核算碳补偿空间转移额度。[结果] (1)研究期间全省碳排放总量年平均递增率为2.51%,除佛山、东莞、清远外其余城市的碳排放均不同程度增加,空间上呈现以广州为中心的"核心-外围"的格局。广东省2010—2020年碳吸收总量呈现缓慢下降趋势,空间格局趋于稳定,总体呈现北高南低的特点。(2)研究期间碳补偿支付区范围变大,面积占比由55.22%扩大至60.49 %,支付区主要分布净碳排放较多的惠州及净碳排放少但碳排放效率低的云浮、阳江等,受偿区主要分为2类,一类是净碳排放量少的河源、汕尾等地;另一类是碳排放多但碳排放效率高的深圳、广州、东莞等。(3)惠州需支付碳补偿额度居于首位,深圳获得碳补偿额度最多,各市跨区域碳补偿额度占区域GDP的比例在0.017%~0.095%波动,跨区域碳补偿具有可操作性。[结论] 为实现广东省区域间的低碳协同发展,未来应建立以政府为主导的区域横向碳补偿制度,并实施以低碳为导向的差异化的低碳优化策略,这对区域协调和低碳发展具有重要的现实意义。

摘要:[目的] 区域碳储量与土地利用密切相关。在"双碳"目标下,从碳储量视角开展重点区域土地利用变化预测研究,对协调与优化区域土地利用格局、提高区域生态系统未来固碳潜力具有重要参考价值。[方法] 以川西高原为研究区,以2000年、2010年和2020年土地利用为数据源,预测不同情景下2030年土地利用,结合修正的土地利用碳密度数据和InVEST模型估算区域碳储量变化。[结果] (1)从各地类相对研究区的面积占比变化看,2000—2020年草地从65.20%逐步缩减到63.65%,林地从31.73%不断扩张到32.92%,未利用地先减后增且净增0.57%,水域和耕地先增后减均净减0.11%,湿地持续增加,共净增0.07%;研究区2000年、2010年、2020年碳储量分别为24.26×10⁸,24.29×10⁸,24.27×10⁸ t,呈先增后减趋势。(2)与2020年相比,2030年自然发展情景下碳储量减少3.19×10⁵ t,在耕地保护情景、生态保护情景、耕地生态联合保护情景下将分别固碳4.29×10⁶,9.72×10⁶,9.60×10⁶ t。[结论] 扭转未利用地的扩张趋势,在保持耕地面积的基础上继续稳步推行生态保护政策,提高川西高原陆地生态系统固碳潜力并助力其成为重要"碳汇"区域应成为川西高原国土空间规划和管控的关注重点。

摘要:[目的] 优化国土空间开发格局和统筹协调"三生"空间格局配置,是实现未来可持续发展的重点任务和根本途径。[方法] 以云南省土地利用为基础,结合自然和社会发展因素,采用MOP-PLUS耦合模型模拟2030年经济优先、生态优先和协同发展3种情景下"三生"空间及效应变化。[结果] (1)3种情景下经济效益分别增长40.29%,32.10%,34.79%,生态效益分别减少0.89%,0(未变),0.06%,生境质量均值分别下降0.78%,0.38%,0.43%,空间冲突强度均值分别增长2.79%,下降1.21%,下降2.32%;(2)3种情景生活空间均呈上升、生态空间呈下降趋势,生产空间仅在经济优先情景有较小增长;均存在生活空间侵占生产空间、生产空间再掠夺生态空间的情况,生活空间扩张呈中心向四周蚕食趋势;(3)不同发展情景下均伴随一定程度的生境质量下降,通过优化空间布局可平衡空间冲突;相较于其他情景,协同发展情景经济效益增幅适中,生境质量变化幅度相对均衡,空间冲突强度下降最多,符合兼顾生态保护、经济发展、社会进步的多重目标。[结论] 形成的模拟-效应-优化的反馈调控机制,可与不同尺度、不同目标结合开展土地利用变化模拟与效应分析,为国土空间配置提供决策依据。

摘要:[目的] 基于经济社会发展转型视角,探究长江中游地区土地利用变化的总体特征、过程特征和轨迹特征。 [方法] 通过分析变化幅度、变化速度和地学信息图谱等特征。[结果] (1)2000—2018年,长江中游地区经济社会发展可划分为"由初级产品生产阶段II期向工业化中期转型,城镇化缓慢发展与人口严重外流期"和"由工业化中期向工业化后期转型,城镇化稳步发展与人口持续回流期"2大阶段。(2)就变化总体特征而言,以耕地面积持续减少,水域和建设用地面积持续增加,林地、草地、湿地面积明显减少,未利用地面积保持相对稳定为主。(3)就变化过程特征而言,2000—2010年以耕地和林地相互转化,耕地向建设用地和水域转化,以及水域向湿地转化为主;2010—2018年以耕地和建设用地相互转化,林地向建设用地和耕地转化,以及湿地向水域转化为主。(4)就变化轨迹特征而言,以前期变化型为主,后期变化型和反复变化型次之,持续变化型所占比例较小。[结论] 长江中游地区土地利用变化阶段性特征明显,主要表现为不同经济社会转型过程中由区域内不同土地利用类型转化规模与方向所导致的土地利用数量与空间结构变化。

摘要:[目的] 丝绸之路经济带促进沿线各个国家和地区城市经济的快速发展,引起土地利用的深刻变化,研究该区域土地利用所引起的碳储量变化,对优化土地利用格局、实现双碳目标具有重要意义。[方法] 通过耦合PLUS-InVEST模型评估与预测21世纪海上丝绸之路中国沿线5个省市1980—2030年的土地利用碳储量情况,模拟多情景下土地利用碳储量时空特征,探究土地利用对碳储量影响。[结果] 50年间区域的耕地显著减少,建设用地显著增加,林地能够实现基本的动态平衡;50年间该区域的碳储量流失量巨大且流失速度不断加剧,碳储量减少区域主要位于南部粤港澳大湾区、北部上海、杭州地区和沿海岸线;通过现状与多情景分析,未来碳储量减少主要受耕地流失、建设用地激增的影响;在生态保护情景碳储量有所增加、维持建设用地水平的耕地保护情境下,碳储量大量减少。自然变化情景同经济加速发展情景碳储流失量相当。[结论] 通过研究碳储量与情景模拟相结合,可知研究区现处于经济加速发展状态,碳储量流失加剧是由于耕地流失与城市化的进程加速,减缓碳储量流失的关键因素是林地总量动态平衡;基于区域现状与发展地位,应在现有经济发展现状下,严格保障耕地和林地保有量,集约利用现有建设用地,对草地等生态用地提质,以维护区域生态碳储量水平。通过研究为实现海上丝绸之路经济与生态发展协调提供参考。

摘要:[目的] 探究山东半岛与黄河几字弯两大区域的土地生态安全水平差异,为实现黄河流域生态保护与高质量发展,推动"共同抓好大保护,协同推进大治理"战略提供现实依据。[方法] 运用熵值法、核密度估计、马尔科夫链与障碍因子模型等方法,对黄河流域两大区域的土地生态安全进行动态评价。[结果] (1)在水平变化上,两大区域的土地生态安全增速均呈"倒U"形态势,山东半岛的土地生态安全水平明显高于黄河几字弯,但黄河几字弯的增长速度更快。(2)在时间上,两大区域土地生态安全均呈现"单核"演变特征,山东半岛区域差异有扩大态势,几字弯区域差异则有缩小态势。在空间上,两大区域均呈现出"东中部高—西部低"的空间分布态势。(3)动态演化特征上,两大区域土地生态安全等级演变具有"路径依赖"与"自身锁定"效应。(4)山东半岛土地生态安全受人均耕地面积、地均化肥农药施用量等影响;黄河几字弯土地生态安全受景观破碎度、森林覆盖率等影响。[结论] 未来山东半岛与黄河几字弯既要根据区域优势分类施策,也要从流域全局出发,协同提升黄河流域土地生态安全水平。

摘要:[目的] 从社会、经济、生态环境3个方面评价区域土地利用效益及其耦合关系有利于实现土地资源的合理配置及优化用地结构。[方法] 以四川省21个地市州为研究对象,利用熵权TOPSIS法和耦合协调度模型,构建了2010—2020年四川省土地利用效益的综合评价体系,并基于GIS技术,分析了土地利用的社会、经济、生态环境效益及其耦合协调关系的时空演变特征。[结果] (1)四川省各地市州的土地利用综合效益整体上呈上升趋势,空间上具有"西北高东南低"的空间格局;土地利用的经济、生态环境效益整体上具有上升趋势,分别表现为 "西高东低"和"中东部高西部低"的空间格局;土地利用社会效益整体上呈下降趋势,具有"中部高两翼低"的空间格局;三大效益在空间均具有较显著的聚集特征。(2)四川省各地市州的土地利用耦合协调等级为4个,总体协调水平不高,以勉强协调为主,其次是濒临失调,具有"中间高两翼低"的空间格局,且耦合等级相同的城市聚集度较高,土地利用效益耦合协调等级在空间分布上需进一步改善。(3)影响四川省地利用效益大小的因子依次为社会>经济>社会经济>社会生态>生态环境效益系统;土地利用效益耦合协调关系主要受社会、经济效益单一因子影响,其次是社会经济复合因素,最后是社会生态复合因素的影响。[结论] 四川省各地市州的土地利用综合效益整体上呈上升趋势,区域差异显著,总体的耦合协调水平处于较低等级,且耦合等级相同的城市聚集度较高,在今后的发展中应该调控城镇化的无序扩张,注重城市基础公共服务等设施的建设,增加城市环境建设投入,促进四川省土地经济效益-社会效益-生态环境效益间的协调发展,以期为提升四川省土地利用综合效益提供参考。

摘要:[目的] 生态用地在维持生态平衡和支撑经济发展方面发挥着重要作用。研究滇中城市群生态用地的时空演变特征和驱动机制对优化生态安全格局、推进云南生态文明建设、筑牢国家西南生态安全屏障具有重要现实意义。[方法] 利用Google Earth Engine(GEE)云平台对滇中城市群1990—2020年生态用地进行识别的基础上,采用变化轨迹分析、热点分析和地理探测器对滇中城市群生态用地时空变化轨迹和驱动机制进行了探索。[结果] (1)滇中城市群生态用地变化以非生态用地与林地互换为主,并集中发生在林地和非生态用地的过渡地带,而生态用地内部之间(林地和草地)的转换主要发生在研究区北部和南部的山地区域。(2)生态用地变化以低频次变化为主,高频次较少,频次变化在元江干热河谷、金沙江干热河谷区域、滇东滇东南喀斯特地带表现出明显的聚集效应。(3)耕地面积变化是影响滇中城市群生态用地变化的主要驱动力,社会经济因素对生态用地的影响力显著高于自然因素,在自然环境、耕地扩张、生态修复政策等多重驱动下,多因子交互作用对生态用地变化更具解释力。[结论] 滇中城市群生态用地破碎,自然环境的改变和人类活动的日益增强极易导致生态用地发生变化,亟需分区域合理制定生态保护措施,筑牢国家西南生态安全屏障。

摘要:[目的] 为揭示窟野河流域径流对土地利用变化的响应,并预测未来径流变化。[方法] 以窟野河流域为研究区,基于SWAT和PLUS模型,通过2000年、2005年、2010年、2015年、2020年和预测得到的自然发展情景下2025年、2030年7期土地利用数据,定量分析径流在不同土地利用情景下的变化。[结果] (1)SWAT模型率定期和验证期的R²和NS均＞0.7;PLUS模型总体精度为0.877 4,Kappa系数为0.802 1,2个模型在窟野河流域适用性较好;(2)2000—2020年,窟野河流域林地、建设用地面积分别增加102.92,600.90 km²,耕地、草地、水域和未利用地分别减少277.15,366.25,40.44,19.98 km²;(3)窟野河流域年平均径流深整体呈现"上游低,下游高,西部低,东部高"的空间分布格局;(4)在保证其他输入数据不变的情况下,改变土地利用数据,情景分析结果表明,林地、草地面积减少会促进径流,建设用地面积增加同样会促进径流;(5)自然发展情景下,2025年和2030年窟野河流域土地利用空间分布格局未发生显著变化,仍以耕地和草地为主,年平均径流量较2020年分别增加3.21%,5.00%。[结论] 土地利用与径流变化关系密切,情景分析角度下,林地、草地对径流起抑制作用,建设用地对径流起促进作用。未来自然发展情景下,随土地利用变化,径流呈增加态势,研究结果可为窟野河流域的土地利用结构优化和水土资源的合理规划提供科学依据。

摘要:[目的] 科学构建长江中游城市群生态网络,为跨区域生态保护和协同治理提供科学依据。[方法] 遵循"源地识别—阻力面构建—廊道提取"框架构建多时点生态网络,基于网络属性和人类活动进行网络评价。[结果] (1)研究区生态源地面积由2000年的2.67×10⁴ km²下降到2020年的2.29×10⁴ km²,主要分布在湖北省西北部山区、江西、湖南交界处的山脉及鄱阳湖流域等地区。生态廊道数量由69条下降为42条,总长度由1.53×10⁴ km下降到1.16×10⁴ km。研究区内生态阻力逐渐上升,网络重心由湖北省转移至湖南省,形态上由"三横两纵"的条带式分布转变为集中组团式分布。生态网络全局集程度、网络连通性均在减弱,总体上呈现结构收缩、功能减弱的变化趋势。网络周围5,15 km范围受人类活动影响最为明显。(2)在网络优化中,基于生态网络与交通网络交汇识别102个断裂点,基于源地间距离设置17个踏脚石。在生态网络5,15 km的范围设立"核心保护带"和"生态控制带",总长1 505 km。[结论] 在协同治理中,省级层面上湖北、江西两省应当完善流域跨省生态补偿机制,湖南、江西两省应当强化协同机制实施中的司法保障;市级层面上针对管理重点实行差别化管控,通过规划潜在生态廊道推进市域层面协同治理。优化后的生态网络集程度由0.22提升至0.30,有效提升区域间生态连通性。

摘要:[目的] 三峡水库蓄水运行后消落带生境破碎斑块化加剧,极端生境胁迫严重损害植被的结构和功能。厘清三峡水库消落带生境状况,提出适宜性植被恢复对策,重建河流受损廊道综合生态功能,对构建区域生态安全格局和保障长江流域水资源安全具有重要意义。[方法] 针对三峡水库消落带植被退化与生态功能受损的突出问题,系统解析了消落带生境特征及其对植被生长的影响,围绕水库河岸受损廊道生态修复重大需求,探讨面向消落带微生境构建与植被格局功能优化的三峡水库消落带植被恢复模式。[结果] 三峡水库消落带生境状况受水库运行形成的独特水位节律、出露期植被生长季气候条件、土壤侵蚀与泥沙沉积过程、土壤环境等多生境因子协同影响,呈现高度空间异质性特征。水位变动形成的淹没时长、出露时令、淹水强度是影响植株繁衍、生长的首要因素;土壤侵蚀、泥沙掩埋、土壤水养条件等影响植被生长状况。[结论] 三峡水库消落带植被恢复需综合考虑水位节律、立地条件与物种形态-功能性状,选育优质抗逆物种,注重土壤基质保育,突出植被格局的分区优化配置。重建消落带综合生态功能,为水库消落带生态治理提供理论支撑和科学依据。

摘要:[目的] 十大孔兑是黄河几字湾的重要组成部分,生态环境敏感脆弱,开展其土地利用变化与驱动力分析对黄河流域高质量发展具有重要生态意义。[方法] 对十大孔兑基于1986年、2000年、2010年、2020年4期遥感影像,运用ArcMap 10.8空间分析法和主成分分析法系统分析其土地利用变化情况及驱动因素。[结果] 林地、建设用地、耕地呈逐期扩张趋势,未利用地、草地、水域呈逐期缩减趋势,截至2020年林地成为占地面积最大地类,面积达6 308.43 km²,占总面积的59.99%。2010—2020年综合动态度最高,达1.59 %,表明土地利用变化在2010—2020年变化最为剧烈。平原区地势平坦,耕地和建设用地在此扩张明显;风沙区在生态治理政策与工程作用下,未利用地向林草地转变,在风沙区东部尤为明显,而在风沙区中部则小比例转变为光伏发电建设用地;丘陵区主要由未利用地转变为林地,由于区域工矿业发达,丘陵区东南部极小部分林地转变为城乡工矿建设用地;水域在孔兑内部共减少75.81 km²,而耕地除北部平原区扩张外,在孔兑沿岸增加明显。土地利用变化主要受社会经济、农业生产力、地势、政策驱动变化。[结论] 近35年来,十大孔兑土地利用变化较大,整体生态向好的方向发展较为明显。该研究结果可为决策部门制定黄河流域生态保护政策提供科学参考。

摘要:[目的] 为探索拉萨河下游湿地土壤的养分特征和肥力状况。[方法] 选取甘曲湿地、巴嘎雪湿地、拉鲁湿地和茶巴朗湿地4个代表性区域的土壤为研究对象,共采集69份土壤样本,测定样品的pH、总氮(TN)、总磷(TP)、总钾(TK)、全盐、电导率、氧化还原电位(redox potential)、阳离子交换量(CEC)和有机质(OM)值,并利用改进内梅罗综合指数法对湿地土壤肥力进行全面的评价。[结果] (1)研究区土壤的pH范围为5.77~7.78,均值为6.62,呈中性;有机质和总氮的相关性强,分布特征相似,含量分别为61.82,3.13 g/kg,均为很丰富的状态,属于一级水平;总磷和总钾含量分别为0.75,18.05 g/kg,为适中的状态,属于三级水平;全盐含量为0.92 g/kg,电导率为2.97 mS/m,整体来看,研究区土壤具有较强的保肥能力。(2)湿地土壤综合肥力系数(P)顺序为茶巴朗湿地(2.01)>巴嘎雪湿地(1.95)>拉鲁湿地(1.93) > 甘曲湿地(1.86),均属于肥沃等级,影响湿地土壤综合肥力的指标是总钾,因各自然湿地形成条件相似,土壤综合肥力系数无显著差异。[结论] 研究结果明晰了拉萨河下游湿地土壤养分现状,为实现研究区湿地资源的可持续利用提供科学依据。

摘要:[目的] 综合评价北京山区不同植被恢复类型土壤质量,并进一步确定影响土壤质量的关键因素,为该地区植被恢复与重建提供数据支撑。[方法] 以立地条件相近的侧柏纯林、油松纯林、侧柏油松混交林、侧柏针阔混交林、油松针阔混交林、落叶阔叶混交林和无林地(对照)为研究对象,测定14个土壤理化指标作为土壤质量评价的总数据集(TDS),采用主成分分析法(PCA)和Pearson相关性分析建立土壤质量最小数据集(MDS),利用线性(L)和非线性(NL)2种评分方法计算土壤质量指数(SQI)和一般线性模型(GLM)确定影响土壤质量的关键因素。[结果] 植被恢复后相较于无林地,土壤容重、砂粒含量下降,而有机质、全氮、全钾、速效氮、速效钾等土壤养分含量增加。筛选出的研究区土壤质量评价MDS指标为全氮、砂粒、全钾、pH、有效含水量。4种方法(SQI-LT、SQI-NLT、SQI-LM、SQI-NLM)下,不同植被恢复类型的SQI值排序均为落叶阔叶混交林＞侧柏针阔混交林＞油松纯林＞油松针阔混交林＞侧柏油松混交林＞侧柏纯林＞无林地,植被恢复后土壤质量显著提升。SQI-NLM的土壤质量评价方法在北京山区具有更好的适用性。相较于无林地,其他植被恢复类型的SQI-NLM分别提高64%,48%,45%,36%,33%,27%。GLM模型解释了土壤质量指数总变异的85.24%,植被类型对土壤质量指数的解释比例最大(45.09%)。[结论] 选择适宜的植被恢复类型是改善区域土壤质量的关键。未来实施植被恢复时,树种选择上优先考虑阔叶树种。造林配置方式的选择应取决于树种而定,如侧柏纯林中引入本土阔叶树种形成侧柏针阔混交林或选择油松纯林是最佳造林模式。

摘要:[目的] 为探寻大兴安岭重度火烧迹地植被恢复后不同林龄落叶松人工林下土壤团聚体养分含量与分布的变化。[方法] 以大兴安岭1987年发生特大森林火灾形成的重度火烧迹地上分别在1989年、2000年、2010年种植的落叶松人工林(11,21,32年)作为研究对象,通过测定土壤团聚体各粒级有机碳、全氮、全磷、碱解氮、速效磷和速效钾的含量,开展土壤团聚体养分分布特征研究。[结果] (1)在重度火烧迹地上不同林龄的落叶松人工林中,土壤各粒级团聚体有机碳、全氮、全磷、碱解氮和速效钾的含量均随着粒径的减小逐渐上升,＜0.5 mm粒级含量最大。(2)随着落叶松人工林林龄的增长,土壤各粒级团聚体有机碳、全氮、全磷、碱解氮和速效磷含量均逐渐上升。32年落叶松人工林土壤团聚体有机碳、全氮、全磷、碱解氮和速效磷含量相较于11年落叶松人工林分别显著增加77.35%~130.24%,77.61%~143.36%,105.84%~147.98%,94.58%~155.96%,206.98%~537.09%(p＜0.05)。21年落叶松人工林土壤各粒级团聚体有机碳含量高于11年落叶松人工林,但二者无明显差异。(3)土壤各粒级团聚体有机碳与全氮和碱解氮极显著相关(p＜0.01),土壤有机碳和碱解氮含量与＜0.25 mm粒级含量相关性最强,全氮、全磷、速效磷和速效钾与＞0.25 mm粒级含量极显著相关(p＜0.01)。[结论] 落叶松人工林土壤团聚体养分呈表聚现象。大兴安岭重度火烧迹地上种植的落叶松人工林,随着林龄的增大土壤团聚体养分含量增加,种植32年的落叶松人工林显著提升土壤团聚体的养分含量,研究结果可为大兴安岭重度火烧迹地人工植被恢复工作提供科学依据。

摘要:[目的] 构建适应渭北黄土高原人工林资源与生态服务功能特点的人工林生态效益评价方法,阐明不同类型人工林建设对该地区东部、中部、西部生态环境的影响,为准确量化与科学评估不同类型、不同区域人工林的生态服务功能,优化林分结构、制定人工林生态补偿强度标准及准确计量评估人工林碳汇,将"绿色颜值"转化为"生态价值"提供理论依据。[方法] 在构建渭北黄土高原生态林、生态经济林、经济林有效面积计算模型的基础上,采用典型区域调查、测定与森林二类调查资料和计量参数等收集相结合的方法,计算分析了3种不同类型,东部、中部、西部不同区域人工林涵养水源、固碳释氧、保育土壤和净化大气的生态效益。[结果] (1)渭北黄土高原不同类型人工林的生态效益为生态林＞经济林＞生态经济林;生态效益中涵养水源价值量最高,保育土壤与固碳释氧效益次之,净化大气的价值量最低。(2)人工林单位面积生态效益为经济林＞生态林＞生态经济林。(3)不同区域人工林生态效益为中部＞东部＞西部。[结论] 生态林和经济林在生态效益中发挥着重要作用,提高它们所占比重能显著提高人工林的生态效益。为提高西部人工林生态效益,生态林应加强疏林改造、未成林抚育和灌木林封育;同时适度发展经济林,方可有效提升西部乃至整个渭北黄土高原人工林的生态效益。

摘要:[目的] 针对双排高立式尼龙网阻沙障与草方格固沙障联合应用,开展风洞试验研究,以优化联合沙障中尼龙网阻沙障孔隙度配置及探究各孔隙度下联合沙障的防沙效益。[方法] 基于风洞模拟试验数据,开展不同孔隙度(40%,45%,55%)联合沙障,在不同风速下的风速流场、空气动力学粗糙度、摩阻风速、输沙率随高度和阻沙率方面的变化特征研究。[结果] (1)相同风速下尼龙网阻沙障孔隙度40%时,联合沙障弱风区面积最大;(2)随着尼龙网阻沙障孔隙度的增大,空气动力学粗糙度和摩阻风速减小,相同风速和相同位置时,40%孔隙度下联合沙障空气动力学粗糙度和摩阻风速值最大;(3)风速增加地表输沙率也增加,联合沙障内部与背风侧输沙率随高度增加呈指数型递减,输沙主要集中在0~12 cm高度内;(4)风速大小与沙障阻沙率呈现负相关变化;阻沙率与孔隙度之间也呈负相关关系,孔隙度为40%的联合沙障具有较高阻沙率;双排高立式尼龙网阻沙措施与草方格固沙措施联合之间还存在阻沙率叠加。[结论] 40%孔隙度的双排高立式尼龙网和草方格的阻固联合可以实现较优的配置与防沙效益。

摘要:[目的] 微咸水灌溉是缓解农业用水紧张、保障粮食生产的重要途径之一,但灌溉水中的可溶性盐会导致土壤盐分累积,进而影响作物生长,寻求适宜的灌溉水盐分浓度是咸水、微咸水资源得到安全利用的有利保障。[方法] 研究采用遮雨盆栽试验种植冬小麦,以去离子水为对照(CK),添加氯化盐形成不同浓度的微咸水处理,灌溉水电导率(EC_w)分别为:0.26(CK),3.00(S1),5.26(S2),7.07(S3),9.24(S4) dS/m,研究土壤水盐分布和冬小麦生长、光合生理及产量形成的响应。[结果] 不同浓度微咸水灌溉下土壤含水率、土壤含盐量随盐分浓度的增加而增大。当灌溉水电导率为9.24 dS/m时,土壤含水率分别比CK高5.43%(0—10 cm),4.21%(10—20 cm),4.98%(20—40 cm);冬小麦收获后CK及S1-S4处理下0—40 cm土层土壤饱和浸提液电导率(ECe)分别为0.66,4.89,7.88,9.34,10.16 dS/m;与CK相比,灌溉水电导率为3.00,5.26 dS/m时,冬小麦生长、光合生理指标、产量无显著差异,而为7.07,9.24 dS/m时显著降低,当灌溉水电导率为9.24 dS/m时,冬小麦净光合速率、最大株高、最大叶面积、成熟期地上部干物质量、根系干物质量及产量相比CK分别降低71.00%,2.81%,15.33%,15.55%,47.25%,27.53%。利用FAO分段函数拟合计算得冬小麦灌溉微咸水电导率阈值为5.82 dS/m,超过该值,每增加1 dS/m,冬小麦相对产量下降8.80%。[结论] 综上所述,灌溉水盐分浓度越高,对土壤水盐分布及冬小麦生长的影响越大,5.82 dS/m为冬小麦的灌溉微咸水电导率阈值。综合考虑冬小麦生长、光合生理指标及土壤理化性质,建议使用微咸水灌溉冬小麦时,EC_w不宜超过5.82 dS/m。该研究结果可为微咸水安全利用提供理论支撑。

摘要:[目的] 荒漠戈壁因降水量少、蒸发量大等环境因素胁迫,植被稀疏,水土流失严重。探索适宜的土壤改良方法,以提升其保水性、持水性,对于荒漠化防治及戈壁生态农业发展十分重要。[方法] 以无椰糠基质组别T0(风沙土∶有机肥∶人造泥炭=7∶3∶1)为对照,对理化性质较好的3组配比椰糠型生态保育基质(风沙土∶椰糠∶有机肥∶人造泥炭=3.5∶3.5∶3∶1或3∶4∶3∶1或2∶5∶3∶1,依次为T1、T2、T3)进行水力-入渗特性试验;利用离心机法测定基质水分与吸力的关系,探究该基质的水力特性;再通过室内定水头土柱入渗试验分析基质的入渗特征;并以测定的各项指标为基础,结合坐标综合评定法进行配比寻优。[结果] T1、T2、T3组别较之T0组别,田间持水量分别增加10.22%,12.13%,14.99%,全有效水含量分别增加8.10%,8.81%,12.83%;在吸力水头的对数值P_f=1.8~3.8阶段(基质吸力对数值),各组别比水容量均值大小为T3>T2>T1>T0;根据灰色关联分析,入渗能力大小为T3>T2>T0>T1。[结论] 适宜比例椰糠混掺改变基质的有效水含量和孔隙分布比,显著提升基质的保水持水能力。从理化性质、水力及入渗特性角度综合来看,T3配比最优。

摘要:[目的] 黄土高原是中国一个伟大的地理单元,对国家粮食安全和生态安全具有重要的战略意义。通过长期的坡度治理、流域综合治理、植树造林等多种措施,黄土高原地区的生态环境已经得到显著改善,但仍然面临着局部地区植被恢复配置的合理性不足、全流域统筹不协调、平衡经济发展与生态保护等方面的挑战。在国家双碳目标的指引下,黄土高原生态系统及农业可持续发展的未来方向和目标应当是支持碳中和目标实现、建立环境适宜性的植被群落、推进生态系统统筹社会经济系统的发展实现发展方式绿色转型。[方法] 通过文献计量学工具CiteSpace对1992—2023年发表的黄土高原土壤调控原理与应用研究相关文献进行可视化分析,重点针对该研究领域的核心研究力量、研究热点与研究趋势。[结果] (1)从发文量的嬗变来看,整体呈上升趋势,在2001年后爆发式增长;(2)从发文机构来看,西北农林科技大学在该领域的发文量最高,为2 157篇;(3)从作者的合作关系来看,邵明安和刘国彬是该领域的核心带头人,发文量分别为141,117篇,由他们构成的合作网络已经非常成熟;(4)从该领域的研究热点和发展趋势来看,主要研究热点集中在土壤水分、产量、旱地、土壤侵蚀、土壤养分和植被恢复等方面,未来微观主题趋势将集中在产量、坡位和施氮量上,而未来宏观趋势将探索生态—经济—社会系统耦合协调发展的新模式。[结论] 基于可视化分析后的结果,对黄土高原土壤调控原理与应用研究领域提出了合作研究、研究热点和未来重点发展方向3个方面的展望。