• 2019年第39卷第16期文章目次
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      2019, 39(16):0-0.

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    • 典型脆弱生态区生态技术评价方法及应用专题导读

      2019, 39(16):5747-5754.

      摘要 (1163) HTML (132) PDF 617.05 K (819) 评论 (0) 收藏

      摘要:全球经济发展和日益增强的人类活动给业已脆弱的生态系统带来了巨大挑战,寻求尊重自然规律、环境友好的生态治理与恢复技术成为实现联合国可持续发展目标的重要组成部分。近年来,国内外科学家和生态治理机构研发出了一系列技术体系和技术模式,对脆弱生态区退化生态系统展开了全面的治理和恢复。然而,缺乏对这些治理技术的评价和优选方法的研发和应用在很大程度上限制了优良技术的筛选和推广应用,造成了资金和人力的浪费和损失。针对这些问题,科技部在2016年启动了国家重点研发计划项目“生态技术评价方法、指标体系与全球生态治理技术评价”,其中重要的任务之一是对生态技术进行梳理、评价和优选。本文旨在对已有的评价方法和指标体系的研究进展进行系统梳理,对生态技术的特征、生态技术评价的基本步骤和原则、生态技术的三阶段评估方法等进行了界定和深入分析,对本专题收录的14篇学术文章所涵盖的评价方法和模型研发、案例应用等进行了介绍,以期为筛选优良技术、提高生态技术应用效果、促进优良技术的输出和引进提供参考。

    • 生态问题的经济社会根源与治理对策——以美国“黑风暴”事件为例

      2019, 39(16):5755-5765. DOI: 10.5846/stxb201811162478

      摘要 (1084) HTML (78) PDF 826.73 K (807) 评论 (0) 收藏

      摘要:我国经济社会发展与生态环境的矛盾愈显突出,而对生态问题产生的经济社会根源认识不足导致无法提出针对性的治理方案,造成生态治理成果的反复,生态事件时有发生。为解决此类问题,以美国"黑风暴"事件为研究案例,深入探讨了生态问题产生的驱动要素,系统地总结了生态治理的有效途径。结果表明:生态问题是经济社会系统内部矛盾的外在表现形式;生态问题本质是人类不当的逐利行为导致经济社会发展不可持续的后果;政府调控手段滞后于经济社会和生态问题的发展是生态环境恶化的客观条件;生态治理技术无法满足经济社会发展对生态治理的需求为生态问题爆发和蔓延提供有利条件。因此,对于生态问题的有效治理,应以缓解经济社会系统矛盾为主线,通过法律、法规手段约束人的不当行为并遏制生态问题的扩大;应采取政策及法律手段保障利益相关者的生存和发展权益;要以政策的引导与支持促进治理技术的研发、应用和推广,推动经济转型,实现经济模式的高效化、绿色化。

    • 生态治理技术评价指标体系

      2019, 39(16):5766-5777. DOI: 10.5846/stxb201811222533

      摘要 (1283) HTML (80) PDF 825.50 K (626) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了对生态治理技术进行更加科学合理的评价,在确定了指标体系构建思路的基础上,根据评价指标的筛选原则,通过对评价指标的理论初选和专家筛选,构建了能够揭示生态治理技术本身属性、相宜性、应用效果、推广潜力等的综合评价指标体系。该指标体系包含目标层和指标层两个层次,目标层为生态治理技术适应效果,指标层分为控制性指标和分类评价指标。控制性指标包含5个一级指标和14个二级指标,适用于所有类型的生态治理技术;分类评价指标为三级指标,共有水土保持技术、荒漠化治理技术、石漠化治理技术和生态恢复技术四个类型的三级指标各29个,针对不同的生态治理技术可以选用合适的三级指标对其进行评价。这样的评价指标体系既可体现区域差异,又可建立公共评价平台,为生态治理技术的评估提供了科学依据和关键技术支撑。

    • 京津风沙源区沙障固沙技术评价指标体系构建

      2019, 39(16):5778-5786. DOI: 10.5846/stxb201811252549

      摘要 (958) HTML (111) PDF 836.39 K (543) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于构成材料、规格形状以及自然风向和地貌形态的多样性,不同沙障固沙技术的固沙效果有较大差异,如何科学客观的筛选沙障固沙技术,是保证沙障固沙技术长期稳定发挥其最大作用的重要基础。针对京津风沙源区沙障固沙技术效果评价问题,建立了沙障固沙技术评价的方法体系,明确了沙障固沙技术评价指标集、评价指标权重以及沙障固沙技术评价面临的问题。在沙障固沙技术与地区自然条件、经济发展水平相协调的前提下,基于文献频次法和层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)从技术成熟度、技术应用难度、技术相宜性、技术效益、技术推广潜力5个方面共筛选出1项判断性指标、4项准则性指标、14项二级指标和25项三级指标指标,构建沙障固沙技术评价指标体系。该指标体系以技术效益为主导,兼顾功能性和应用性综合评价,从而对京津风沙源区沙障固沙技术进行全面评价。

    • 基于评价指标为潜变量背景下的纸坊沟流域水土保持技术评估

      2019, 39(16):5787-5797. DOI: 10.5846/stxb201811222537

      摘要 (793) HTML (68) PDF 872.25 K (486) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于生态技术属性、应用、实施效果以及其特征表现为潜变量的现实,以潜变量为背景,构建了两种情境下的指标体系,在纸坊沟流域对两种情境下的指标体系进行验证,两种情境下的评估结果与均现实相符。水土保持技术选择、应用过程以及技术体系之间的互动关系直接涉及到的是潜变量,为了精确揭示水土保持技术的本质、明确纸坊沟流域水土保持技术应用过程及水土保持技术体系,基于课题"生态技术评价方法、指标与评价模型开发"的相关研究成果以及2018年5月农户调研资料,构建了包括技术成熟度、技术应用难度、技术相宜性、技术效益以及技术推广潜力在内的5个一级指标、技术完整性等在内的14个二级指标的水土保持技术评价指标体系,并对各指标进行解释,得到评判标准。采取一二级指标相互印证的方法对安塞县纸坊沟流域水土保持技术进行评估,结果表明:纸坊沟流域3个阶段水土保持技术综合得分分别为:0.5399(0.5191),0.6724(0.6628),0.7866(0.7748)(括号内为基于二级指标的测算结果)。流域内水土保持技术及其应用综合效果不断提升,动因为:水土保持技术体系不断优化,水土保持技术选择与应用的要素的耦合度不断提升,并与农户理念趋近。

    • 西南岩溶地区石漠化综合治理研究

      2019, 39(16):5798-5808. DOI: 10.5846/stxb201812292838

      摘要 (1070) HTML (87) PDF 834.41 K (1127) 评论 (0) 收藏

      摘要:我国西南岩溶地区石漠化是人地矛盾作用下生态系统退化的过程或结果,石漠化不仅带来水土流失加剧、旱涝灾害频发、生物多样性降低等生态问题,还会带来贫困落后等一系列社会问题。20世纪80年代开始进行的石漠化治理工作已经成为我国西南岩溶地区生态文明建设的重要举措与必由之路,通过近40年来的石漠化治理使得我国西南岩溶地区石漠化问题恶化的趋势开始得到扭转。面向生态文明新时期的建设目标,石漠化脆弱区仍存在人地矛盾难以全面消除、治理成果可持续性亟待提升等问题,石漠化防治需要从多年来石漠化治理研究与实践探索积累中汲取有益于促进人地和谐、提升生态系统可持续性的治理经验与做法。因此,本文以石漠化治理典型区域调研资料与文献资料为数据基础,从石漠化治理目标、技术、措施和模式四个层面梳理石漠化治理经验与做法,归纳总结出石漠化综合治理四点配置原则:(1)以治理目标与预期周期为导向,确立石漠化治理采取的措施;(2)针对解决的关键生态退化问题,结合区域特征遴选石漠化治理技术;(3)针对石漠化退化阶段的差异,确定石漠化治理途径措施;(4)结合石漠化综合治理模式的共性特征,以小流域为基本单元,因地制宜的选择与构建石漠化综合治理模式。以期通过对实践经验的总结为石漠化治理过程中选择具备区位适宜性和机理明晰性的生态技术提供参考。

    • 黄土高原典型区水土保持技术评估与需求分析——以安塞为例

      2019, 39(16):5809-5819. DOI: 10.5846/stxb201812312852

      摘要 (871) HTML (62) PDF 8.73 M (517) 评论 (0) 收藏

      摘要:黄土高原是我国乃至全球水土流失治理的重点地区,经过40多年的治理,积累了种类多样的水土保持技术,对遏制和缓解水土流失和生态退化起到了良好作用。目前由于缺乏对具体治理需求的考量,从而影响水土保持技术效果的发挥,故技术评估和需求分析是选择适宜可行生态治理技术的重要环节。选择安塞纸坊沟流域和南沟流域的4个自然村为研究区,通过实地调研、利益相关者问卷调查和地理空间分析,旨在辨识并评估现有水土保持技术,识别技术需求,构建指标体系分析其立地适宜性和社会-经济可行性。研究结果表明,农户主要应用3类12项技术,工程类和生物类技术应用居多,生物类中地埂植物带和农业类技术应用较少;目前应用的水土保持技术整体效果较好,专家认为12项技术中工程类的梯田和淤地坝、生物类的地埂植物带综合表现最好,农户对梯田和水平沟、鱼鳞坑整地等坡面治理技术的效果评分高于专家,对淤地坝、谷坊等沟道治理技术以及集雨水窖和保护性耕作技术的效果评分低于专家,农户更关注技术的经济效益;技术存在的问题表现在梯田和治沟造地配套措施不完善,淤地坝、谷坊和水窖缺少修缮维护;识别出的技术需求分为3类,即新技术、改良技术和配套技术;纸坊沟流域的两个村立地条件更适宜人工造林种草,南沟流域的两个村更适宜天然封育,由社会-经济可行性分析可知,峙崾崄农户需要更多梯田种植果树及其配套技术,纸坊沟需要更多梯田种植作物或大棚蔬菜瓜果,大南沟需要造地后的配套技术,杏树窑需要造地种植作物及道路等配套基础设施。该研究是对黄土高原水土保持技术进行评估和需求分析的重要尝试,为生态治理决策提供参考。

    • 水土保持技术对农业产业-资源系统的耦合路径分析

      2019, 39(16):5820-5828. DOI: 10.5846/stxb201811202513

      摘要 (822) HTML (126) PDF 1.13 M (545) 评论 (0) 收藏

      摘要:水土保持技术通过对农业产业-资源系统的作用过程影响系统的耦合效果,这一过程及效果成为农户选择水土保持技术的关键点。为此,运用结构方程模型,以典型流域-县南沟流域为对象,通过对2017年130户农户调研资料的分析,揭示其作用过程和耦合路径,结果表明:水土保持技术与生态环境、农业资源、农业产业形成了一个新的耦合系统,水土保持技术对生态环境的改良和农业资源量的增加具有促进作用,对农业产业的发展具有抑制作用。但其(现阶段)作用强度较弱,(水土保持技术对三者的路径系数分别为0.13、0.08、-0.02);这是由于县南沟流域基本完成了规模化治理,故水土保持技术对农业产业-资源系统的影响的弱强度是基于水土流失治理及治理措施有效发挥基础之上的弱强度,同时隐含了现有的水土保持技术体系已不能完全满足新时代背景下生态文明建设与经济发展的需求,需要围绕水土保持内涵经营过程,以生态功能的提升为主线,筛选、集成、研发水土保持技术,形成可适化水土保持技术体系。

    • 中国水土流失研究热点区的空间分布制图

      2019, 39(16):5829-5835. DOI: 10.5846/stxb201812292847

      摘要 (1153) HTML (93) PDF 5.33 M (724) 评论 (0) 收藏

      摘要:中国是世界上水土流失最为严重的国家之一。准确掌握既有水土流失研究的空间分布格局是一项基础性工作。以中国知网学术期刊数据库作为数据源,应用自然语言处理方法,对1980-2017年中国水土流失研究地区进行了地名信息提取及研究热点建模;继而应用RUSLE模型模拟,得到全国土壤侵蚀强度的空间分布;在上述研究基础上,对研究热点地区与侵蚀强度之间的空间耦合关系进行了对比分析。结果表明:(1)1980年以来,中国水土流失研究热点区主要分布在黄土高原及贵州高原,涉及陕西、宁夏、内蒙古、甘肃、贵州以及黑龙江等省区;中等及以上热度的县(区、市)共171个,占全国国土总面积的5.33%。(2)RUSLE模型模拟表明,严重的土壤侵蚀主要分布在黄土高原及云贵高原,涉及陕西、宁夏、甘肃、山西、贵州、云南、四川等省区;侵蚀模数大于20 t hm-2 a-1的县(区、市)共251个,占全国国土总面积的7.04%。(3)研究热点地图与水土流失强度模型模拟地图之间存在空间差异。对特定空间耦合模式的分析有助于判断科研资源配置的合理性。

    • 三北工程黄土高原丘陵沟壑区森林降温增湿效果研究

      2019, 39(16):5836-5846. DOI: 10.5846/stxb201812282830

      摘要 (1002) HTML (87) PDF 8.20 M (518) 评论 (0) 收藏

      摘要:生态系统可通过植被蒸腾与土壤蒸发作用调节区域温度与湿度。三北工程黄土高原丘陵沟壑区属于干旱和半干旱区,森林降温增湿功能有助于改善区域生存环境。在分析研究区森林覆被变化基础上,利用Penman-Monteith公式模拟了森林实际蒸散量,研究了森林增湿与降温效果。研究结果显示:(1)1980-2015年研究区森林面积增加了2.25%,主要来自荒草地、耕地和荒漠;(2)1980-2015年研究区森林6-9月实际蒸散总量为1.19×1010-1.40×1010 t/a,平均实际蒸散量为219-257 mm,可使区域6-9月绝对湿度每日增加0.47-0.55 g/m3,相对湿度每日增加2.87%-3.32%;(3)森林通过蒸散作用吸热量为29.15×1015-34.26×1015 kJ/a,单位面积蒸散吸热量为53.72×108-63.13×108 kJ hm-2 a-1,通过蒸散吸热日降温量为0.92-1.08℃/d;(4)研究区森林蒸散量在1980-2010年逐渐增加,但在2015年明显下降,这主要是由降水减少导致;森林面积较大的山西和陕西森林蒸散降温增湿效果较好。通过对比相同年份不同土地覆被发现,森林实际蒸散量显著高于其他土地覆被类型。因此,未来研究区可在水资源承载能力范围内适当增加森林面积,充分发挥森林调节区域气候的作用。

    • 三北防护林体系建设工程区森林水源涵养格局变化研究

      2019, 39(16):5847-5856. DOI: 10.5846/stxb201901030020

      摘要 (968) HTML (83) PDF 7.79 M (557) 评论 (0) 收藏

      摘要:三北防护林体系水源涵养功能是三北地区生态环境状况的重要指示器,然而,三北防护林体系水源涵养研究仍较缺乏。动态评估三北防护林体系建设工程区(三北工程区)森林水源涵养功能及其影响因素,对科学认识、保护和调控三北防护林体系森林水源涵养,制定三北工程植被建设与保护决策具有重要意义。以三北工程区森林为研究对象,通过收集和分析相关数据,在植被分区的基础上,分析三北工程区森林水源涵养时空格局与变化特征,对比研究各区不同森林类型水源涵养功能差异,揭示各区森林水源涵养功能与地形及森林状况与质量的定量关系。结果表明:(1)三北工程区森林水源涵养功能持续增强,单位面积水源涵养量从1990年的73.92mm增加到2015年的75.14mm,空间格局呈东高西低、南高北低态势。(2)森林水源涵养功能在植被分区和森林类型间差异显著,森林植被区是三北工程区森林水源涵养的主体;针阔混交林是三北工程区水源涵养功能最强的森林类型。(3)三北工程区森林水源涵养受其地形、状况与质量的影响显著,除个别植被区外,各区森林水源涵养量随坡度、覆盖度和NPP增加而增大,随生物量增加而降低,这是区域植被适应及滥砍滥伐、毁林开垦、植被建设与保护等人为干扰共同作用的结果。因此,可通过调整与优化林分结构,调控区域森林水源涵养功能。

    • 防风固沙型重点生态功能区防风固沙服务的评估与受益区识别

      2019, 39(16):5857-5873. DOI: 10.5846/stxb201901040042

      摘要 (1403) HTML (99) PDF 36.90 M (804) 评论 (0) 收藏

      摘要:防风固沙型重点生态功能区是我国主要的防沙屏障带,对保障全国的生态环境安全具有重要意义。基于RWEQ模型评估了防风固沙型重点生态功能区防风固沙服务的空间格局,利用HYSPLIT模型模拟了防风固沙型重点生态功能区防风固沙服务的空间流动路径,从生态系统服务流动的角度建立了防风固沙型重点生态功能区及其防风固沙服务受益区之间的时空联系。研究表明,2010年防风固沙型重点生态功能区的防风固沙总量为5.55×1012 kg,受益区总面积为32.16×106 km2,涉及防风固沙服务流动路径755条。受益区主要位于中国的西北、华北、东北的广大区域,朝鲜半岛,日本,俄罗斯远东地区和北太平洋的广大海域,其中中国境内的受益区占比24.12%,受益草地面积最大,受益建设用地占中国建设用地总面积的比例最高,受益效益更为明显。在空间分布上,防风固沙服务流动效益以各防风固沙型重点生态功能区为中心呈现明显的圈层式递减特征。防风固沙型重点生态功能区的防风固沙服务流动对下风向受益区的生产生活具有重要的保障作用,研究能够为防风固沙型重点生态功能区的区域间生态补偿政策制定提供科学的参考依据,从而进一步提升防风固沙型重点生态功能区的屏障作用,保障国家生态安全。

    • 呼伦贝尔草原草甸生态功能区建设效益评价

      2019, 39(16):5874-5884. DOI: 10.5846/stxb201812302851

      摘要 (883) HTML (89) PDF 3.19 M (575) 评论 (0) 收藏

      摘要:生态工程费用效益评价是对生态工程实施有效性及合理性的评估。基于费用效益理论,分析了呼伦贝尔草原草甸生态功能区建设费用投入情况,在区分气候与人类活动因素对生态效益变化的贡献率的基础上,采用遥感和统计数据从生态、经济和社会三个方面评价了该功能区的综合效益,计算功能区建设工程的效益-费用比,综合评估了呼伦贝尔草原草甸生态功能区建设的经济性。结果表明:(1)2010-2014年该功能区重点生态功能区相关领域建设总投入为84.31亿元,其中重点生态功能区建设投入为1.18亿元,占总投入的1.40%;(2)利用残差趋势分析法计算出人类活动因素对研究区产生生态效益变化的贡献率为37.25%,2011-2015年该功能区重点生态功能区建设产生的生态效益为12458.13万元;(3)2011-2015年该功能区重点生态功能区建设产生的经济效益和社会效益分别为4877.74万元和2804.85万元;(4)呼伦贝尔草原草甸生态功能区建设的工程效益-费用比为1.71,效益高于费用,证明该工程具有一定的经济性。研究将为国家重点生态功能区工程的不断完善以及加快推进实现国家重点生态功能区的功能定位提供一定的科学支撑。

    • 不同生态恢复措施对草地样带食物消费的影响——以锡林郭勒盟为例

      2019, 39(16):5885-5896. DOI: 10.5846/stxb201812312854

      摘要 (755) HTML (88) PDF 4.31 M (459) 评论 (0) 收藏

      摘要:生态工程的实施对区域居民生产生活产生了重要影响。以锡林郭勒草地样带为例,利用2017年8月-2018年7月农牧户食物跟踪调查数据、农牧户问卷调查数据、生态恢复措施数据,结合土地利用数据和社会经济数据等,重点分析了不同生态恢复措施对锡林郭勒草地样带农牧户食物消费的影响。研究结果显示:(1)锡林郭勒草地样带生态恢复措施沿样带自北向南实施力度逐渐变弱,草地恢复措施由以草畜平衡、休牧和禁牧为主向休牧和围栏封育为主转变,草地恢复措施中对人类活动的限制也随之由弱变强;(2)沿草地样带自北向南居民食物消费形成了三种模式,在食物消费数量和消费结构上呈显出由牧区特征向农区特征的转变,即人均食物消费量沿样带递减,食物消费由肉蛋奶和蔬菜水果为主向粮食和蔬菜水果为主转变;(3)食物消费模式受到草地供给、收入及其结构、文化习俗和职业分布等生态、经济和社会多方面因素的影响。研究为实现区域生态、经济和社会的协调发展相关政策的制定提供参考。

    • 基于CLUE-S模型的县域生产-生活-生态空间冲突动态模拟及特征分析

      2019, 39(16):5897-5908. DOI: 10.5846/stxb201901070059

      摘要 (1054) HTML (95) PDF 9.37 M (653) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着经济、社会发展速度不断加快,多功能空间之间的竞争不断增强,国土空间的协调与稳定受到严重影响。因此,模拟生产、生活和生态空间(简称"三生"空间)冲突格局,并分析其演变特征,对于科学利用国土空间,实现区域发展格局优化有着重要意义。以昌黎县为研究区,以2005和2015年土地利用现状数据为基础,采用CLUE-S模型预测研究区2025年土地利用格局;基于土地利用主导功能和次要功能将国土空间划分为生活生产空间、生产生态空间、生态生产空间及生态空间,依据景观生态指数构建空间冲突测度模型,测算昌黎县2005-2025年三期"三生"空间冲突变化趋势。结果表明:①2005-2025年昌黎县以生产生态空间为主。2015年末,生活生产空间、生产生态空间大量占用生态生产空间和生态空间,尤其是河流附近,空间转换更加显著;到2025年,各空间类型转变较少,但生活生产空间转入量仍相对较大。②2005-2025年昌黎县空间冲突水平呈上升趋势,到2025年,空间冲突逐渐以较强空间冲突为主。这主要是由于生产生态空间、生活生产空间不断向外扩张。随着城镇化、产业发展速度的加快,生活生产空间、生产生态空间向外扩张强度逐渐增大,生态生产空间、生态空间将面临威胁。

    • 设计生态系统绩效研究专题导读

      2019, 39(16):5909-5910.

      摘要 (814) HTML (94) PDF 757.62 K (595) 评论 (0) 收藏

      摘要:面对全球,特别是中国大范围的生态与环境问题,设计生态学应运而生:通过人工设计生态关系,修复、重建甚至创造基于自然的生态系统,已经成为当下生态文明和美丽中国建设的关键途径。人类有关生态科学的研究成果、古老文明的生态智慧积累和当代人对美好生活的向往是设计生态的三大灵感源泉,使设计的生态具有基于自然的、以综合生态系统服务为导向的、科学和艺术完美结合的特质。本专栏发表了对若干人工设计生态系统的绩效研究,研究结果已经给设计生态学在解决中国当下生态与环境问题的前景带来希望,尤其在城乡大规模生态修复方面显示出广泛的应用前景。设计生态学必将成为生态文明时代的一门崭新而极富挑战的新学科。

    • 水生态空间红线概念、划定方法及实证研究

      2019, 39(16):5911-5921. DOI: 10.5846/stxb201812052663

      摘要 (1331) HTML (81) PDF 8.15 M (832) 评论 (0) 收藏

      摘要:我国面临着多方面、复杂的水生态问题:洪涝、干旱、水质污染、水生生境丧失以及人水关系日益疏远等等。解决这些问题,不能依赖单一目标的灰色工程方法,而必须从维护和保育水生态系统的完整性出发,来系统地解决问题。为此,如何定义一个相对完整的水生态系统的边界、划定维护其安全和健康的底线,即水生态空间红线,是用生态方法综合解决水问题的基础性的工作。研究提出了以保护水生态系统的综合生态服务为核心的水生态空间红线概念;提出了以水生态安全格局构建为基础的水生态空间红线划定方法和"水生态问题分析-水生态过程模拟和评价-水生态安全等级划分-水生态安全格局判定-水生态空间红线的划定"技术流程,分别划定水资源供给保护、水文调节保护、水生命支持和水文化保护四种类型的水生态保护空间红线,在此基础上,整合为综合的水生态空间红线,它呈现为对水生态过程具有关键意义的点、线、面和空间联系所构成的空间格局,并以雁栖湖流域为例进行了实证研究。

    • 北运河流域雨洪“源-汇”景观时空演变

      2019, 39(16):5922-5931. DOI: 10.5846/stxb201903070435

      摘要 (828) HTML (108) PDF 4.30 M (506) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,海绵城市建设热潮涌现,这一强调雨洪弹性的领域却极度缺乏对于宏观水平过程的探究,未能系统理解雨洪过程的转变动态。由此,引入用以分析各类型生态过程及景观格局的重要理论——"源-汇"景观理论,以北运河流域洪涝过程的内在作用机制为例,着重强调与探求雨洪过程中"源"景观与"汇"景观的相对性与动态性。研究选取关键的景观因子指标,利用最小累积阻力模型测算雨洪径流动力值与地表景观阻力值,从而分析"源-汇"景观的动态演变特征,结果表明:北运河流域中,作为初始径流"源"的区域集中于蟒山山地以及百望山及阳台山山地,易成为山体径流的源头;在北运河流域范围内,自然排水条件下,产生径流的"源"景观类型比例大小排序为:林地 > 公建用地 > 道路 > 工业及设施用地 > 居住用地 > 荒地 > 绿地 > 农田;在5年一遇的重现期状态下,建设用地雨水消纳能力良好,10年以上重现期下其"源"作用偏强。非建设用地中的林用地在5年一遇重现期下"源"作用已很强,农用地一直有很强的"汇"作用。城市绿地在20年一遇的降雨下已有20%变成"源",其消纳雨水能力有待进一步的观察与实验;在北京城区内涝积水点体现出西多东少、北多南少的特征,径流过程随降雨强度的增大,以由西向东、由北向南的趋势扩散。北京城内洪涝灾害的成因多有缘于山体径流,需尽早探寻合理的手段与对策解决高山林地的径流问题。

    • 暴雨和缓冲带特征对城市滨水缓冲带雨洪消减与水质净化效果的影响机制

      2019, 39(16):5932-5942. DOI: 10.5846/stxb201902230337

      摘要 (703) HTML (83) PDF 2.10 M (709) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过设置多组实验,模拟不同暴雨径流及缓冲带条件,对城市滨水缓冲带在不同暴雨雨型、历时、重现期、缓冲带坡度、植被覆盖度、初期冲刷等条件下的径流削减和水质净化作用进行研究。得出在不同实验条件下,滨水缓冲带的雨量动态径流系数结果在0.29-0.55之间。分析实验结果发现缓冲带对峰型靠前、历时较短、重现期短的暴雨径流削减效果更好,同时更平缓与植被覆盖度更高的缓冲带对径流的削减效果更佳。模拟实验显示,径流中不同污染物去除率范围分别为:SS为66.41%-90.29%、TN为44.48%-64.90%、NH3-N为32.72%-63.68%、TP为89.83%-95.04%、COD为34.32%-66.23%。缓冲带的径流水质净化效果在应对不同暴雨雨型时未显示明显规律,而缓冲带对中高浓度径流污染物削减率更高能够应对较强的初期冲刷效应。同时更平缓与植被覆盖度更高缓冲带,即表流流速更缓慢时,显示出更好的径流净化效果。

    • 不同设计参数对雨水湿地水量水质的调控规律

      2019, 39(16):5943-5954. DOI: 10.5846/stxb201812052664

      摘要 (839) HTML (99) PDF 5.96 M (504) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于前置塘+二阶表流湿地组合的雨水湿地系统的室内降雨径流模拟实验数据,研究了不同降雨重现期、不同常水位、不同湿地出水口高度、不同湿地级数以及不同污染负荷等设计参数对湿地水量水质调控效果的影响规律,研究结果表明:前置塘+二阶湿地组合的雨水湿地系统通过截留、缓冲和存储作用,对不同降雨径流条件下的产流时间、流量、径流削减率具有多重调控作用,延长了污染物在流域内部的滞留时间,减少了污染负荷的输出,对降雨径流过程中污染物总量具有较好的截留效果。并随设计参数的变化有明显的变化规律。随着降雨重现期的增加,湿地出水口高度的降低,湿地常水位的增加,以及湿地级数的减少,湿地出流量增加,产流时间提前,出流持续时间延长,径流削减率降低。从场次降雨污染物平均浓度(EMC)削减率上看,降雨过程中,雨水湿地仅对SS削减比较明显,削减率达70%-80%,对其他污染物浓度的削减效果不明显。从场次降雨污染物总量削减率来看,雨水湿地对降雨径流污染物具有较好的截留效果,并随着降雨重现期减少、湿地出水口高度增加、湿地常水位降低,呈逐渐增加趋势。

    • 基于燕尾洲生态护堤模式的金华江流域防洪效应研究

      2019, 39(16):5955-5966. DOI: 10.5846/stxb201812052667

      摘要 (875) HTML (98) PDF 9.11 M (477) 评论 (0) 收藏

      摘要:气候变化背景下,洪水灾害发生频率增加,在全球范围内造成了破坏性影响。以金华江流域为研究区,以燕尾洲公园生态护堤设计模式为典型,探究不同生态护堤模式替代水泥堤防产生的流域防洪效应。研究利用SWAT模型,模拟不同设计形式和面积比例的生态护堤,在金华江流域洪水过程的流量调控、洪峰削减与水位调节3个方面所产生的效应。研究发现,随着流域范围内更多的水泥堤防被生态护堤所取代,洪水过程线变得更为平缓,年最大一日洪峰削减率最高可达63%,燕尾洲公园生态护堤模式较水泥堤防有良好的洪水削减作用。燕尾洲公园水位调控效果表明,公园生态护堤能够成功抵御模拟年份内所有场次洪水,且能够有效避免河道的硬化和白化,具有较强的推广应用价值。

    • 城市湿地公园生物多样性设计与评估——以六盘水明湖国家湿地公园为例

      2019, 39(16):5967-5977. DOI: 10.5846/stxb201812052666

      摘要 (1195) HTML (91) PDF 12.20 M (986) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于中国城市化进程加快,湿地公园中的生物多样性也随之受到影响,科学合理的设计和评估生物多样性对城市中同类型的湿地公园建设或维护有着重要的参考价值。研究选取基于人工设计的贵州省六盘水明湖国家湿地公园为例,从生境多样性与物种多样性两个方面对生物多样性进行评估。得出以下结论:(1)公园生境单元类型较丰富,公园中面状、现状要素饱和度指数都超50%,生境多样性状况良好。(2)公园建成5年后场地内乔灌木植物的种类明显增多,其中丁香、香樟、蜡梅、榆树等植物成为新的优势种群,表现在园区的西部、南部与东部;草本水生植物种类也明显增多,优势种群结构并没有发生太大改变,集中表现在园区的西南部、南部与中部。(3)影响生物多样性变化的两大因素一是优势群落的自然演替恢复速度效果明显,二是人为干扰严重的地区生物多样性减少。

    • 宜昌运河公园多塘型城市绿地水质水量调控效果及运行研究

      2019, 39(16):5978-5987. DOI: 10.5846/stxb201812052657

      摘要 (896) HTML (85) PDF 3.58 M (687) 评论 (0) 收藏

      摘要:对建成运行多年的宜昌运河公园中的多塘进行了监测,分析了它的水量水质的调控效果并结合现场观察和访谈总结了公园管理运行中的经验。主要结论有:1)多塘通过蓄滞和释放达到削减洪峰和延迟洪峰的效果,串联形式的多塘形成了多级的调蓄作用。2)多塘对高浓度污染物有较好的削减作用,污染物浓度较低时削减作用不明显;从沿程去除效果来看,多塘前半部分污染物去除率高,后半部分去除率低或为负;在停止运行状态下,蓄积在塘中的水体24 h后污染物含量会增加。3)公园经过长时间的运行和使用,最初的设计目标出现了简化、丢失和改变的情况,但这也使景观变得丰富和多样。

    • 城市湿地公园使用者评价的影响因素及其行为偏好——以宜昌运河公园为例

      2019, 39(16):5988-6000. DOI: 10.5846/stxb201812062670

      摘要 (1036) HTML (94) PDF 11.29 M (496) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市湿地公园是城市水环境保护和市民活动的共同载体。如何达到保护城市水环境和满足使用者社会需求的平衡是本研究的关键问题。以景观绩效评价为基础,对宜昌运河公园的社会绩效进行了详细量化,并在调查结果上分析研究了影响城市湿地公园使用者评价的原因,以及在城市湿地公园内使用者的行为偏好和季节变化下使用者满意度和行为模式的变化情况,并提出了设计建议。结果表明,城市湿地公园的水环境治理目标与城市居民的公园服务需求是统一的。但是在公园生态和社会效益之间还是存在着冲突关系,如湿地面积和活动空间面积的权衡,消减河流污染物和维持公园水景质量的权衡以及湿地生境冬季景观效果不佳降低使用者满意度的情况。

    • 城市湿地公园建成后综合效绩评估——以广州大观湿地为例

      2019, 39(16):6001-6016. DOI: 10.5846/stxb201812042645

      摘要 (1134) HTML (88) PDF 19.99 M (542) 评论 (0) 收藏

      摘要:以广州大观湿地公园为研究对象,在建立了综合指标评价体系的基础上,通过水质监测、问卷调研、植被样方调查等方法,对大观湿地公园的生态绩效和社会绩效进行评估,并为未来的湿地公园设计提供指导。评估结果显示:湿地公园初步达到了生态和社会效益兼顾的目标。公园内生境类型多样,植物种类达32科54属66种,Shannon-Wiener指数分析表明,草本植物多样性丰富,乔木层由于人工种植原因多样性较差。公园的串联式坑塘系统具有显著的污染物净化效果,可以明显降低汇流区的氮素含量,但其水质净化效果并未达到最大化。公园建成后吸引了大量周边居民的来访,整体满意度较高,但由于有外界污水持续混入上游坑塘,导致游客对上游坑塘水质的评价较差。在以上分析基础上,提出对未来的城市湿地公园设计的指导建议。

    • 校园再生水回用人工湿地景观绩效评价及优化设计——以辽宁公安司法管理干部学院为例

      2019, 39(16):6017-6028. DOI: 10.5846/stxb201904020640

      摘要 (924) HTML (61) PDF 18.74 M (518) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计生态是相对于自然的生态而言的人工设计的生命与自然环境相互作用的系统,其是解决当代生态问题的新范式。从环境、社会、经济3个方面对辽宁公安司法管理干部学院人工湿地的设计生态的景观绩效进行了评价,主要得到以下结论:(1)人工湿地能对回用再生水产生一定的净化作用。再生水经过人工湿地后,TP、TN、NH3-N、COD、SS分别减少74.9%、6.66%、61%、41.18%和64.71%,但整体水质类别保持不变。湿地基质土壤中TN、TP的含量与湿地水体有密切关系,再生水回用于人工湿地可以提高湿地基质中的土壤肥力。湿地周边植物生境类型为落叶阔叶林、灌木丛、草丛、浅水沼泽,其结构、优势种、下层植物差异明显。植物群落地域特征十分明显,整体多样性较为丰富,共计22科,37属,37种。(2)人工湿地景观为校园师生提供了较好的游憩、社交和视觉景观服务,超过80%的使用者对其总体评价在"满意"以上。同时,人工湿地运行、维护成本低,约每年可节约用水成本6.7万元。(3)以提供生态系统服务为目标的景观在设计初期,应当全面考虑运行中的地域独特性,提高设计绩效的预见度。

    • 迁安三里河滨水缓冲带雨水径流及污染物消减效果与设计优化

      2019, 39(16):6029-6039. DOI: 10.5846/stxb201812062671

      摘要 (746) HTML (100) PDF 4.09 M (471) 评论 (0) 收藏

      摘要:滨水缓冲带在入河雨水径流消减及水质净化方面起着关键作用。以迁安三里河滨水缓冲带为研究对象,利用SCS-CN模型、地表径流人工模拟以及水体样品实地采集等方法,揭示了缓冲带的雨水径流消减及水质净化效果,并分析了地表特征对其的影响。研究结果:(1)对雨水径流的消减率可超过80%。前期土壤含水量越低、坡长越长、坡度越小,消减量越大。灌木比草坪、花卉、铺装的消减量大。(2)植被带对TP、TN、NH3-N、COD和SS的消减率可分别达到85.35%、13.41%、68.32%、87.76%和98.5%。径流时长为60 min比30 min的水质净化效果好。草坪、花卉、高草、灌木对污染物的消减率高,砾石的消减率低。坡度从10°降低到5°,消减率可提升50%以上。坡长的增加对净化作用增加不显著。

    • 面向城市可持续发展的自然解决途径(NBSs)研究进展

      2019, 39(16):6040-6050. DOI: 10.5846/stxb201812042648

      摘要 (955) HTML (84) PDF 9.56 M (567) 评论 (0) 收藏

      摘要:自然解决途径(NBSs)是近几年生态学应用研究的热点,其理念是综合考虑经济、环境和社会效益,引入自然生态系统服务功能用来修复、恢复甚至提升城市生态基础设施水平,进而解决城市面临的可持续发展挑战。自然解决途径的提出为生态设计注入了新鲜的血液,提供了新的视野和技术方法。基于VOSviewer文献计量分析软件对城市自然解决途径研究的热点关键词、主要研究国家、机构以及全球分布进行了综合分析。结果发现:(1)2015年至2018年有关城市NBSs的研究论文逐渐增多,覆盖6大洲(欧洲、北美洲、亚洲、南美洲、大洋洲、非洲),多数案例是对已有实施工程中采用的可以归纳为自然解决途径的某些方法或者经验的总结凝练;(2)与城市NBSs相关研究热点从高到低主要涉及生态系统服务、绿色基础设施、气候变化、人群健康与福祉;(3)城市自然解决途径研究的主要力量主要聚集在欧洲,目前中国对于NBSs研究仍处于初期起步阶段。将有助于促进自然解决途径研究及实践在中国的发展,同时为城市生态设计和可持续发展提供新视野和新技术。

    • 基于“风感”的紧凑型城市开放空间风环境实测和CFD模拟比对研究

      2019, 39(16):6051-6057. DOI: 10.5846/stxb201901140117

      摘要 (798) HTML (83) PDF 9.93 M (607) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市开放空间的风场不仅影响微环境的"风感"舒适度还影响宏观尺度的城市气候。从景感生态学的角度出发,首先阐述"风感"的定义,总结了街道峡谷空间风场的基本规律和特点。运用Kestrel NK4500手持气象站对城市开放空间的风环境进行实测,采用CFD(Computational Fluid Dynamics)模拟软件Fluent 14.0对不含绿地的同一空间进行风环境模拟,通过两者的数据比对来研究紧凑型城市开放空间内绿地对行人高度风场的实际干扰程度。结果发现,紧凑型城市开放空间的"风感"受建筑和绿地空间布局的共同影响。当建筑高于绿地时,风场受建筑的控制;当林带高于建筑时,林带对风环境的影响程度受其疏密度影响。疏密度较高的常绿林带对风向和风速影响很大,而疏密度较低的林带会影响风速,对风向影响不大。影响风速的主要因素是空间围合所形成的空气域,相比实体、多孔介质,空气域对风的阻力要小的多。如铺装、草坪上方的通风廊道是影响行人高度层通风、导风的关键因素。紧凑型空间内的绿地在行人高度应保持通畅以保证通风,并通过建立平面和竖向上的通风、导风廊道体系,促进空气循环。

    • 喀斯特槽谷区生态退化与修复专题导读

      2019, 39(16):6058-6060.

      摘要 (760) HTML (77) PDF 783.52 K (552) 评论 (0) 收藏

      摘要:在国家重点研发计划项目——“喀斯特槽谷区土地石漠化过程及综合治理技术研发与示范(2016YFC0502300)”的支持下,经过项目组全体成员三年的共同努力,在喀斯特槽谷区生态退化与修复方面取得了一些重要进展。主要有:(1)2000—2015年槽谷区土壤侵蚀总量逐年减少,年平均侵蚀模数逐年降低,槽谷区植被覆盖明显提高;(2)拉巴豆地埂篱根土复合体不仅能有效提高喀斯特土壤的粒径大小和增强土体的抗剪/冲性能,并且能够利用大气N2合成植物生长所需的氮肥,从而提高土壤肥力,可望实现石漠化治理中生态效应和经济效应的双赢;(3)喀斯特槽谷区隧道建设改变了地下水流场并降低了地下水位,进而降低了土壤微生物丰度和多样性,而增加了适应干旱的微生物种群,并导致土壤质量的降低;隧道建设加速了坡面产流和土壤流失,加剧了土地石漠化,从而导致生态退化;(4)随着槽谷区退化生态系统的恢复,生态系统的生态服务功能得到提升。

    • 喀斯特槽谷区土壤侵蚀时空演变及未来情景模拟

      2019, 39(16):6061-6071. DOI: 10.5846/stxb201903300618

      摘要 (920) HTML (88) PDF 2.25 M (519) 评论 (0) 收藏

      摘要:以中国南方喀斯特槽谷区为研究对象,基于改进的喀斯特地区土壤侵蚀算法,定量分析了槽谷区土壤侵蚀时空演变特征,并利用CA-Markov模型对土壤侵蚀状况的未来情景进行预测。结果表明:(1)喀斯特槽谷区2000-2015年土壤侵蚀总量由61.86×107 t/a减少至2.97×107 t/a,区域年平均侵蚀模数由21.61 t hm-2 a-1降低至1.04 t hm-2 a-1,轻度及轻度以下侵蚀等级的面积增加了76.13×105 hm2,重度及重度以上侵蚀面积减少了46.90×105 hm2,侵蚀状况明显减轻;(2)不同地貌类型之间的土壤侵蚀状况存在一定差异,平原地区侵蚀模数最小,盆地地区侵蚀模数最大,达到平原地区侵蚀模数的近4倍;(3)2000-2015年间,槽谷区轻度及轻度以上侵蚀等级都逐渐向微度侵蚀等级转移,土壤侵蚀等级由高等级向低等级转移率达到了98%以上,总体呈现出好转的趋势;(4)基于CA-Markov模型模拟槽谷区2020年土壤侵蚀等级的未来演变趋势,其总体Kappa系数达到了0.9788,一致性最佳;(5)到2020年,槽谷区土壤侵蚀等级基本为微度和轻度侵蚀,土壤侵蚀状况将进一步改善。本研究的结果可为喀斯特槽谷区当前土壤侵蚀治理成效的评价以及未来的防治提供理论和数据方面的参考。

    • 中梁山岩溶槽谷区不同土地利用方式坡地产流规律

      2019, 39(16):6072-6082. DOI: 10.5846/stxb201812132723

      摘要 (850) HTML (91) PDF 7.85 M (409) 评论 (0) 收藏

      摘要:坡地产流是造成岩溶区水土流失的主要驱动力,研究典型岩溶槽谷区坡地产流规律,对岩溶区防治水土流失、合理利用地下水资源具有重要理论意义。在重庆市中梁山龙凤和龙车槽谷选取不同土地利用方式的4个标准径流小区,对降水、地表径流、壤中流、裂隙流和土壤含水率进行了同步监测,探讨了坡地产流特征。结果表明:(1)4个不同土地利用方式的径流小区,坡地总产流量从大到小依次为:耕地(3696.9L)> 果园地(3657.2L)> 竹林地(2922.9L)> 林地(2211.1L),总径流系数(3.1%-5.2%)远低于非岩溶区(约20%);(2)4个径流小区的产流形式主要为地表径流,壤中流和裂隙流产生滞后于地表径流;(3)降水因子、前期土壤含水率共同影响地表径流,但降水因子对地表径流的影响远大于前期土壤含水率。降水因子中,15min最大雨强是影响耕地、果园地的地表径流的主要因素,降水量是影响林地、竹林地的地表径流的主要因素;前期土壤含水率对耕地、林地、果园地地表径流影响较大,对竹林地地表径流影响较小。

    • 典型小流域喀斯特石漠化演变特征及其关键表征因子与驱动因素

      2019, 39(16):6083-6097. DOI: 10.5846/stxb201902170278

      摘要 (1209) HTML (97) PDF 31.00 M (563) 评论 (0) 收藏

      摘要:中国西南喀斯特区域土地石漠化生态灾难已经严重制约了经济和社会的发展,而对石漠化进行治理,其空间分布信息的准确提取是必不可少的。针对现有石漠化信息提取技术存在不可能发生喀斯特石漠化(Impossible to develop karst rocky desertification,IKRD)范围提取不准确,关于石漠化的时空演变分析较少及其驱动因子、表征因子繁杂等问题,本文以典型喀斯特流域后寨河流域为研究对象,基于高精度影像识别提取IKRD范围,利用植被覆盖度、岩石裸露率对研究区域准确提取石漠化信息,揭示该区域不同石漠化等级的时空演变规律,同时探明石漠化分布与地表反照率、坡度的相关性。研究结果表明:(1)2005年至2010年后寨河流域石漠化程度整体在恶化,在后寨河流域西南部分和中部极少区域石漠化程度有所减轻,其余区域基本未发生变化,而在2010年至2015年后寨河流域石漠化程度大部分区域都呈减轻状态,而且石漠化程度减轻强度较大,在南侧大部分区域石漠化程度都呈减轻状态,且强度较大。(2)2005年至2010年后寨河流域石漠化程度减轻、未发生变化以及加重的面积分别为4.23 km2、25.736 km2、20.81 km2,各部分面积占比分别为8.3%、50.7%、41%。(3)2010年至2015年后寨河流域石漠化程度减轻、未发生变化以及加重的面积分别为31.87 km2、16.57 km2、6.85 km2,各部分面积占比分别为57.6%、30%、12.4%。(4)石漠化区域的坡度、地表反照率主要集中在2°-22°、0.12-0.21之间,而且随着坡度值的增加,潜在石漠化、重度石漠化面积占比增高,轻度石漠化和中度石漠化面积占比降低,随着地表反照率增加潜在石漠化、轻度石漠化面积占比增高,重度石漠化面积占比降低。综上所述,在2005年至2015年间,后寨河流域石漠化演变因贵州省2008年至2010年开始实施退耕还林还草等石漠化综合治理工程而呈现先恶化,后减轻的状态,同时通过对该区域石漠化分布与地表反照率、坡度的相关分析发现,地表反照率和坡度可以作为石漠化研究的辅助表征因子和驱动因子。

    • 渝东南近100年石笋灰度变化及气候环境意义

      2019, 39(16):6098-6106. DOI: 10.5846/stxb201811232546

      摘要 (819) HTML (80) PDF 7.64 M (449) 评论 (0) 收藏

      摘要:以采自重庆市酉阳自治县天坑洞的石笋TK22-1为研究对象,利用230Th测年、210Pb测年和石笋纹层等计年法建立了近100年来高分辨率、精确定年的石笋灰度序列,并与器测气象资料对比,重建了渝东南近100年的气候环境变化历史,进一步明确石笋灰度指示的气候环境意义。研究结果显示,石笋TK22-1灰度值与当地年平均温度呈显著的正相关关系,与年平均湿度、降雨天数呈显著的反相关关系,这表明温度和湿度等气候条件是驱动石笋灰度值变化的主要因素。渝东南岩溶槽谷区属于生态环境脆弱区,薄层土壤对降水的储存能力较弱,水分是主导土壤湿度变化的主要因素之一。当降水量和地表湿度较大时,雨水在土壤中滞留时间较少、下渗速度加快,水岩作用减弱,土壤水中溶解的有机质和杂质浓度降低,最终在石笋表面结晶出较为纯净的方解石矿物,进而使石笋灰度值降低;反之亦然。当温度较高时地表蒸发量较大,地表及土壤中湿度较小,水在土壤和石灰岩地层中滞留时间长,土壤中有机质和CO2的释放量增加,洞穴滴水中有机质和杂质浓度升高,导致石笋中方解石结构疏松、杂质较多,石笋灰度值较高;反之亦然。重庆东南岩溶槽谷区近100年期间的干旱事件与石笋TK22-1灰度序列有较好的对应关系,干旱事件发生的年代对应着石笋灰度峰值,即当地降水减少,发生伏旱时,石笋灰度值升高,进一步表明土壤湿度和水岩作用是影响石笋灰度值变化的主要因素。

    • 岩层倾向对南方喀斯特地区坡耕地土壤理化性质的影响

      2019, 39(16):6107-6113. DOI: 10.5846/stxb201811262569

      摘要 (1209) HTML (76) PDF 860.48 K (511) 评论 (0) 收藏

      摘要:岩层倾向与不同坡向组合形成了顺向坡和逆向坡的地貌差异,进而影响了土壤中非生物资源的分布。喀斯特地区由于特殊的地质构造,顺向坡和逆向坡分布普遍。以重庆市酉阳县泔溪镇喀斯特槽谷坡耕地为研究区域,研究岩层倾向对喀斯特地区坡耕地土壤理化性质的影响。研究结果表明,顺向坡表层和下层土壤的自然含水量、饱和含水量、总孔隙度、毛管孔隙度均显著高于逆向坡相应层位,非毛管孔隙度、容重显著低于逆向坡相应层位。顺向坡土壤的sa(SiO2/Al2O3)、saf(SiO2/(Al2O3+Fe2O3))值显著高于逆向坡,顺向坡淋溶发育程度高于逆向坡。顺向坡土壤表层和下层的有机质、速效钾及碱解氮含量均显著高于逆向坡表层和下层相应含量,而pH值和有效磷含量是逆向坡含量较高。顺向坡下层土壤pH值和水分含量低于表层,而逆向坡下层土壤pH值和水分含量高于表层。综上结果表明,当岩层倾向与坡向相同时,更有利于水分的入渗和保持,促进土壤的淋溶与发育。

    • 喀斯特坡地拉巴豆地埂篱根及根-土复合体力学特性

      2019, 39(16):6114-6125. DOI: 10.5846/stxb201901100085

      摘要 (715) HTML (78) PDF 3.88 M (436) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探索地埂篱在喀斯特坡地水土保持中的价值,在重庆市酉阳县喀斯特顺层坡种植拉巴豆地埂篱,通过对根系灰度扫描、化学成分(木质素、纤维素、半纤维素)测定,单根抗拉试验和根-土复合体抗剪/冲试验,分析拉巴豆地埂篱根及根-土复合体的力学特性及影响因素。结果表明:(1)拉巴豆根系全根指标根长、根表面积、根体积、根重均表现为中坡 > 下坡 > 上坡,优势径级为0.0<d≤1.0 mm径级。全根根系纤维素的平均含量较木质素、半纤维素高,且与根系直径呈显著负相关。(2)根系平均极限抗拉力6.77 N、平均抗拉强度29.57 MPa。极限抗拉力与木质素含量呈对数函数正相关、与木质素/纤维素(木纤比)呈线性正相关,抗拉强度与纤维素含量、木纤比分别为对数函数正相关和负相关。(3)上坡位抗剪土样的根体积密度、根重密度和木纤比显著大于中、下坡;而抗冲土样的根体积密度、根重密度、纤维素和半纤维素含量则中坡较优,但不显著。(4)根系能有效提高土体抗剪性能,根-土复合体的内摩擦角与粘聚力均较对照裸地高,但仅上坡粘聚力存在显著性差异(较对照增大45.67%)。内摩擦角和抗冲指数均中坡、下坡较优,粘聚力最优值位于上坡位。根-土复合体的力学特性主要受根体积、根重、根表面积密度和纤维素的影响。综上,拉巴豆根及根-土复合体的力学特性主要贡献径级为0.0<d≤1.0 mm径级,中、下坡细根量大且根-土复合体抗冲性能表现较优,上坡根-土复合体抗剪切能力最强,但抗冲性能较弱。在推广拉巴豆地埂篱时,尽量种植于地势较低缓的中、下坡,更能凸显水土保持效益。

    • 隧道工程对喀斯特槽谷区坡面产流及土壤侵蚀的影响

      2019, 39(16):6126-6135. DOI: 10.5846/stxb201812052655

      摘要 (851) HTML (85) PDF 4.34 M (456) 评论 (0) 收藏

      摘要:隧道工程导致地下水系统被破坏,但由此可能带来的土壤侵蚀却很少被涉猎。在重庆观音峡背斜隧道密集影响区和非隧道影响区的两个相邻小流域建立径流小区,基于高分辨率水文数据结合δD-H2O、δ18O-H2O同位素,对比两径流小区坡面、壤中产流规律和地表侵蚀产沙特征。结果表明,观测年内隧道影响区坡面产流对降雨响应更快,地表径流系数0.027,侵蚀模数16.68 t km-2 a-1;非隧道影响区地表径流系数0.013,侵蚀模数7.73 t km-2 a-1。相反,隧道影响区产生的壤中流产流系数仅为非隧道影响区的31%。对一场强降雨监测发现,两径流小区坡面流中δD-H2O、δ18O-H2O相似,但壤中流中却差异较大。用氢氧同位素混合模型分析得出隧道影响区坡面流、壤中流中降雨贡献率均大于非隧道影响区,侵蚀能力更强。这与土壤含水率减小和土壤结构的差异有关:隧道影响区土壤中粘粒的含量高于非隧道影响区,且出现上粘下松的异常土壤结构,使土壤下渗能力降低,地表径流增加。较小的土壤含水率与土壤粒径也有利于土壤搬运。研究为隧道工程导致的喀斯特区水土流失研究提供了基础数据,为喀斯特区水土流失防治和石漠化治理研究提供了新视角。

    • 中梁山岩溶槽谷区荒草地土壤微生物群落对隧道建设的响应

      2019, 39(16):6136-6145. DOI: 10.5846/stxb201811262560

      摘要 (759) HTML (79) PDF 5.94 M (459) 评论 (0) 收藏

      摘要:隧道工程建设给地方交通和经济发展带来便利的同时,也造成地下水漏失和地下水文流场改变,可能引起土壤微环境和土壤微生物群落的改变,进而严重影响上覆区域生态系统平衡。以重庆市中梁山岩溶槽谷为例,选取隧道影响区和无隧道影响区典型荒草地,通过16S rDNA高通量测序对比微生物群落结构差异,研究微生物群落多样性对土壤pH、含水率和土壤养分变化的响应。结果表明:隧道影响区Alpha多样性反映的土壤微生物总丰度和多样性大于无隧道影响区,Beta多样性反映的土壤微生物群落结构存在显著差异;Wilcoxon检验说明norank_o__iii1-15、norank_c__Gemmatimonadetesnorank_o__MND1是隧道影响区土壤中显著增加的微生物物种,其相对丰度为无隧道影响区土壤的2倍以上;RDA分析表明土壤pH和含水率是驱动土壤微生物群落结构变化的主要因素。隧道建设使其影响区内土壤水分垂直漏失比无隧道影响区更严重,土壤含水率下降,导致pH上升、土壤养分下降,利于土壤中norank_o__iii1-15、norank_c__Gemmatimonadetesnorank_o__MND1等适应低含水率、高pH、贫营养环境的优势菌群生长繁殖。

    • 典型岩溶槽谷区土壤CO2浓度变化对隧道建设的响应——以重庆市中梁山岩溶槽谷为例

      2019, 39(16):6146-6157. DOI: 10.5846/stxb201811182500

      摘要 (846) HTML (88) PDF 6.33 M (517) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解重庆市中梁山岩溶槽谷区隧道建设对土壤CO2浓度变化特征的影响,于2017年12月1日至2018年11月25日对中梁山岩溶槽谷区的隧道影响区和非隧道影响区典型的白蜡树林(FC)和于2017年3月22日-2018年1月18日对耕地(CU)、灌丛(SH)、竹林(BA)下土壤CO2浓度及其相关的环境因子进行研究,探讨了隧道影响和非隧道影响的岩溶区土壤CO2浓度变化规律及其影响因子。研究表明:隧道影响区(A区)土壤CO2浓度低于非隧道影响区(B区),A区A-CU、A-SH、A-BA和A-FC土壤CO2浓度的平均值分别为4479.26、6053.10、8152.70 mg/m3和17162.47 mg/m3,B区B-CU、B-SH、B-BA和B-FC分别为6244.67、6647.01、9422.94 mg/m3和18396.09 mg/m3。但隧道影响区和非隧道影响区的土壤CO2浓度具有相同的垂直和季节变化趋势,在垂直方向上,土壤CO2浓度随土壤深度的增加而增加,在季节变化上,雨季(夏季和秋季)土壤CO2浓度大于旱季(冬季和春季)。经相关分析发现土壤温度是影响土壤CO2浓度变化的主控因子,土壤CO2浓度随土壤温度的升高而升高,降水较多时土壤含水率过高,会抑制土壤CO2的生产,同时,土壤理化性质也对土壤CO2浓度具有一定的影响。隧道影响区土壤CO2浓度的变化受外界环境变化的影响大。

    • 气候变化及生态恢复对喀斯特槽谷碳酸盐岩风化碳汇的影响评估

      2019, 39(16):6158-6172. DOI: 10.5846/stxb201903260581

      摘要 (971) HTML (96) PDF 9.05 M (798) 评论 (0) 收藏

      摘要:评估气候变化及生态恢复对碳酸盐岩风化碳汇(CS)的复合影响机制是当前喀斯特生态系统碳循环及气候变化研究领域的一个重要任务。基于碳酸盐岩热力学溶蚀模型估算了1992-2017年中国西南喀斯特槽谷碳酸盐岩风化碳汇通量(CSF),利用Lindeman-Merenda-Gold模型定量评估了气候及生态恢复因子对槽谷CSF的相对贡献率。研究结果表明:(1)槽谷整体年均温及年降雨量均处于持续升高的趋势,增速分别为0.06℃/a及12 mm/a,进入21世纪之后,增速均有一定程度的放缓,年蒸散发在21世纪以前为增加的状态,2000年以后整体表现为减少的趋势;(2)槽谷植被覆盖度增加速率为0.004/a,其增加区域的面积占比达到了95.07%,槽谷生态系统恢复效果显著;(3)槽谷的年均CSF约为9.42 t C km-2 a-1,研究期间处于增加的状态,其年均增长速率约为0.2 t C km-2 a-1,CSF增加区域的面积占比约为89.28%;(4)槽谷CSF受到气候因素(降雨、蒸散发、温度)及生态恢复2方面的影响,其中降雨、温度及生态恢复反馈因子FVC与CSF呈正相关关系,ET与CSF呈负相关关系,降雨对于研究区CSF的贡献率最大,达到了70.36%;(5)本研究揭示了气候变化及生态恢复对岩石风化过程的复合影响机制。

    • 重庆市近郊大气无机氮、硫沉降特征及其来源分析

      2019, 39(16):6173-6185. DOI: 10.5846/stxb201811152472

      摘要 (635) HTML (73) PDF 4.77 M (518) 评论 (0) 收藏

      摘要:以重庆市近郊中梁山槽谷为研究区,利用气象站和沉降仪获取2017年5月-2018年4月的大气无机氮、硫沉降数据和降水δ15N-NO3-、δ18O-NO3-和δ34S-SO42-、δ18O-SO42-数据,通过离子浓度比值、同位素值和气团后向轨迹探讨了研究区大气中氮、硫沉降变化特征及其来源。结果表明:(1)大气DIN总沉降量为19.99 kg/hm2,干、湿沉降量分别占11%和89%;大气S总沉降量为32.62 kg/hm2,干、湿沉降量分别占13%和87%。大气氮、硫湿沉降量与降水量均呈正相关(n=12,P < 0.01),氮、硫干湿沉降量具有明显的季节差异。(2)降水NH4+-N/NO3--N比值介于0.45-2.2之间,雨季(5-10月)NH4+-N/NO3--N>1,旱季(11-次年4月)NH4+-N/NO3--N<1,表明雨季氮主要来源于农业源,旱季来源于工业和交通源;降水NO3-/SO42-比值介于0.1-1.25之间,平均值为0.63,表明硫来源以固定污染源(燃煤)为主。(3)大气降水δ15N-NO3-、δ18O-NO3-值分别为-3.8‰-3.9‰(平均值为0.4‰±2.6‰)和58.7‰-98.7‰(平均值为76.1‰±14.3‰),夏季偏负,冬季偏正;降水δ34S-SO42-和δ18O-SO42-变化范围分别为1.3‰-3.2‰(平均值为2.3‰±1‰)和5.3‰-8.5‰(平均值为7.1‰±1.6‰),大气降水中NO3-和SO42-主要来源于当地的化石燃料燃烧,同时受到周边污染物的远距离传输影响。(4)气团后向轨迹表明影响研究区氮、硫干湿沉降来源的主要因素是东亚季风,北东-南西走向的川东平行岭谷大地貌格局加剧了季风的影响。

主编:傅伯杰

创刊:1981

国际标准刊号:ISSN 1000-0933

国内统一刊号:CN 11-2031/Q

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