中国水土保持科学
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2024年 22卷 3期
刊出日期 2024-06-30
1
蒋忠诚, 李振炜, 罗为群, 蓝芙宁, 吴泽燕
西南岩溶区水土漏失研究进展与展望
水土漏失是岩溶区特有的水土流失问题,自21世纪以来才逐步开展研究与防治工作。本文在系统分析把握已有相关研究进展的基础上,阐明西南岩溶地区水土漏失的特点,揭示以岩溶地下河流域为单元开展水土漏失过程系统研究的重要性,总结水土漏失监测评价和影响因素等方面的研究进展。指出目前的水土漏失研究在岩土缝组构刻画、水土漏失关键过程和机制、水土漏失评价模型等方面存在不足。面向西南岩溶区水土漏失防治的国家目标和国际前沿研究方向,提出下一步应开展岩溶关键带水土漏失网络研究、水土漏失关键过程系统研究、以及水土漏失评价模型构建和应用3个重要方向工作。
2024 Vol. 22 (3): 1-11 [
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12
赵万玉, 游勇, 陈晓清, 杨东旭
泥石流停淤工程应用现状与思考
泥石流综合防治体系主要由稳固、拦挡、排导和停淤工程组成,其中停淤工程发挥重要的减灾作用。在查阅国内外泥石流停淤工程相关资料的基础上,对已建的停淤工程开展野外调查,总结停淤工程在设计和运行过程中存在的问题。具体表现在:1)停淤场内缺乏泥石流分流、导流及均衡停淤措施,导致停淤空间未合理利用;2)停淤工程设计仍以经验设计为主,尤其是停淤量以经验估算为主,计算结果与实际停淤量偏差大;3)停淤场内缺乏快速停淤和减速耗能措施,导致结构受损;4)传统停淤挡墙设计未考虑泥石流冲击力;5)停淤场占地面积与人类使用土地之间的矛盾等。基于以上问题,作者提出泥石流停淤工程均衡停淤的理念,并对以后泥石流停淤工程的设计和研究提出停淤空间优化配置、停淤挡墙结构型式和设计参数优化等方面的思考。
2024 Vol. 22 (3): 12-19 [
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20
MUHAMMAD Atif, NIU Jianzhi, MUHAMMAD Haris, MALIK Zoha
巴基斯坦谢胡普拉农业区优先流三维结构及其影响因素
优先流是水通过土壤中特定路径的运动，而不是水在土壤结构里均匀地流动。由于土壤的异质性，例如裂缝、根通道或虫洞，这些优先流动路径经常形成。这种分形图案使理解和描述首选流动路线的行为变得具有挑战性。为了准确地进行水和溶质的输送，需要花费大量时间来理解和描述优先流路的增长和演变。传统模型需要改进来捕捉优先流的复杂和非线性行为。选取4块120m×120m样地，对4块样地进行染料示踪实验，以确认溶质和水的优选流动模式。数据已在 Origin Lab 中进行分析，以创建 3D 图表，并使用 Sketchup-2021 Pro 向每个绘图提供0.50 L亮蓝溶液(5 g/L)。每个地块包含3个垂直的土壤剖面，每个剖面深150m，并且剖面墙经过广泛的刀具准备。将亮蓝留在表面24 h以渗透到土壤表面。结果表明:优先流在压实度最小且大孔隙连续性保持的区域最为突出。相反，压实的影响导致压实区域微孔隙率降低和优先流动模式减弱。亮蓝色在土壤中的最大深度可达15.5m。FCP 的运动取决于不同的因素，如根部、毛孔、裂缝等。亮蓝色在根部可用的地方达到最大深度。在本研究中，通过使用Sketch Pro软件以三维方式显示亮蓝色运动，以便更好地理解它。此外，本研究揭示压实和随后的恢复过程如何影响土壤对水流和地表径流的敏感性。全面的 3D 表示，这项研究提供了对水流通道的形成和演化的深入理解。根据本研究发现的水流模式，在没有压实作用的较高位置，大孔隙连续性得以保留，择流最强。由于压实作用，微孔隙度下降，且越下侧越弱。该研究可以更好地理解水流通道的创建和演化。该研究增强对优先流及其在自然和农业生态系统中养分和水循环中的作用的了解。从这项研究中获得的见解可以为制定改进的农业用地管理策略提供信息，促进可持续和高效的水资源管理。
2024 Vol. 22 (3): 20-27 [
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28
任秋菊, 孙艺函, 魏玉杰, 陈新, 王佳鑫, 刘凌志, 张光辉, 蔡崇法
不同频度和强度的干湿循环对花岗岩红壤固结强度的影响
南方频繁干湿交替环境是影响土体结构强度演化的重要因素。为系统探究干湿循环频度和强度对赣州花岗岩红壤固结强度的影响,本研究通过进行不同强度和频度干湿循环条件下的快速固结试验,确定干湿循环效应对固结强度变化的影响机制。结果表明:1)孔隙比随着荷载压力的增大呈现先快速减小后趋于平稳趋势,干湿循环加剧花岗岩红壤的压缩变形;2)土壤瞬时沉降量和主固结沉降量均随着干湿循环频度和强度作用增强而逐渐增加;3)花岗岩红壤干湿循环后的压缩系数在0.8~1.0之间,呈现高压缩性,且随着频度的增加压缩系数逐渐增大,7次循环后缓慢增加并趋于稳定;干湿循环频度和强度增加条件下固结系数均呈现连续下降趋势,使土体强度降低;4)干湿循环频度对固结系数和压缩系数变化作用最为显著(
F
=4 102.71,
P
< 0.001;
F
=508.40,
P
< 0.001)。研究结果说明季节性降雨干旱引发的干湿循环效应显著影响土体的固结强度,加剧岩土体失稳崩塌的风险。
2024 Vol. 22 (3): 28-35 [
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36
白玉, 和继军, 孙莉英, 田磊, 蔡强国, 王铭微
2种典型黄土坡面侵蚀特征分析及物理意义解释
研究土壤性质对侵蚀特征的影响可为深刻理解土壤侵蚀机理,以及优化评估模型参数提供重要理论支持。基于此,本研究采用室内模拟降雨试验,在90 mm/h降雨强度及4个坡度(5°、7.5°、10°和15°)条件下,分析黄土丘陵沟壑区2种典型黄土的侵蚀特征,并结合数学关系和物理意义对其侵蚀机制进行解释。结果表明:1)相对于土壤A,土壤B产流快,径流量高,更易发育细沟,侵蚀也更严重,土壤B的总径流量和总侵蚀量分别是土壤A的1.26~1.51倍和3.74~57倍。2)总体来看产流初始阶段侵蚀量、片蚀量和细沟侵蚀阶段侵蚀量均随坡度而增加,片蚀阶段土壤B的含沙量是土壤A的1.09~4.47倍,细沟侵蚀阶段前者是后者2.01倍。土壤B在细沟侵蚀阶段的侵蚀量可达总侵蚀量的98%以上,平均含沙量是片蚀阶段的7.09~32.39倍,相应情况下土壤A分别是96%和10.49倍。3)2种土壤的产沙量与含沙量的关系可用
y=ax+b
表示,经过优化处理,线性关系的
R
2
可达0.98及以上,斜率
a
可用以表征径流的侵蚀能力,截距
b
用来表征可搬运物质类型及丰富程度。本研究对于深入理解土壤质地在坡面侵蚀中的作用,以及为生态保护提供理论支持具有重要的理论与实践意义。
2024 Vol. 22 (3): 36-45 [
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46
李泮营, 衣强, 顾治家, 吴雨珂, 李梦露, 杨翠, 季可可
河南省降雨侵蚀力的时空变化特征分析
为探究河南省长时间序列降雨侵蚀力的时空格局与变化趋势,基于河南省1981—2020年90个气象站点的逐日降雨资料,利用日降雨侵蚀力计算模型,通过莫兰指数、趋势系数和Mann-Kendall检验,分析半月、季节和年降雨侵蚀力的空间分布与趋势变化。结果表明:河南省多年平均降雨侵蚀力在1 696~6 106 MJ· mm/(hm
2
· h)之间,呈现出自东南向西北递减的趋势。春季、夏季和冬季降雨侵蚀力也呈现相似的分布特点,而秋季降雨侵蚀力的南北分异则更为明显。全年和季节降雨侵蚀力均呈现显著的集聚性,降雨侵蚀力高—高聚集区主要集中于河南省南部地区,发生降雨侵蚀的风险较高。降雨侵蚀力年内分布不均,年际间波动较大,但变化并不显著。降雨侵蚀力主要集中于夏季,且绝大多数年份的夏季降雨侵蚀力呈增长趋势。桐柏—大别山山地丘陵区、豫西黄土丘陵区、河南省东部黄泛区都面临着较高的降雨侵蚀风险。研究结果可为河南省水土流失动态监测、水土保持规划以及土壤侵蚀防治提供科学依据。
2024 Vol. 22 (3): 46-55 [
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程虎, 李蒙, 杨劭, 张乃畅, 李厚峰
水陆交错带护坡植物固土抗蚀能力比较分析
植物固土能力是生态护岸技术的关键影响因素,但对水陆交错带条件下的生态护坡植物固土能力的定量评估缺乏研究。选择耐旱耐淹且根系发达的芦竹、芦苇和风车草为研究对象,采用原位剪切试验和抗冲实验测定植物的抗剪切强度和土壤抗冲刷系数,对其固土能力进行综合比较,评价不同湿地植物的固土能力差别及其关键影响因子。结果表明:1)芦竹、芦苇和风车草均可显著提高土壤的抗剪强度和抗冲性能,抗剪强度增幅分别为111.80%、77.43%和99.17%,抗冲性能增幅分别为299.40%、140.21%和183.79%;2)芦竹的茎横截面积比例、根系生物量、根系密度和单位枝数的根数都显著大于芦苇和风车草;3)植物根系的平均直径、总体积和总数量与土体抗剪切强度正相关,根系生物量、根系密度、单位枝数根数、样方内植物茎横截面积比例与抗冲系数正相关。适生植物可显著提高水陆交错带土体的抗蚀能力,芦竹耐旱抗涝并具有较强的固土能力,可作为河岸、湖岸和库岸以及消落带等水陆交错带生态护坡的优选物种。
2024 Vol. 22 (3): 56-63 [
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曹婧, 陈怡平, 毋俊华, 张晶, 陈静书
治沟造地工程对小流域氮磷面源污染的综合治理效应
治沟造地工程可缓解黄土高原耕地资源紧张、人地矛盾等问题,对小流域水土流失也有很好的防治效果,但该工程对小流域水土流失型非点源污染的综合治理效应尚不明确。选取延安地区典型未治理流域与治沟造地流域、典型新造地和坡耕地、生态拦截坝作为研究对象,采集并测定土样氮磷质量分数和水样氮磷质量浓度。结果表明:连年耕作新造地耕作层土壤氮磷质量分数显著高于传统坡耕地(
P
< 0.05),且新造地氮下渗率高于坡耕地;生态拦截坝对水体中总氮、总磷、硝氮和氨氮质量浓度总削减率分别达到44.3%、94.8%、91.2%和46.9%;未治理流域产流量是经治沟造地工程治理后流域产流量的29倍;小流域不同时期水体总磷、总氮、氨氮和硝氮质量浓度大小排序均为枯水期>全年期>丰水期,治沟造地工程对流域水体氮磷质量浓度削减率排序为总磷>总氮>氨氮>硝氮;治沟造地对流域总氮拦截量最大,其次为硝氮。总体上,治沟造地工程能够在“源头”和“过程”对氮磷面源污染物进行双重阻截。
2024 Vol. 22 (3): 64-71 [
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马晓妮, 任宗萍, 李占斌, 李斌斌, 谢梦瑶
黄河流域头道拐—龙门区间极端降水时空分布特征及其对径流的影响
全球气候变化背景下极端降水事件频发,研究理解极端降水时空变化特征,明确径流过程的变化规律及影响机制对半干旱-半湿润区水土保持决策具有重要意义。基于头道拐—龙门区间1960—2021年37个气象站点资料以及头道拐、龙门水文站资料,分析区间极端降水时空分布特征以及径流动态变化特征,并使用PLSR模型分析极端降水事件同径流之间的关系。结果表明:1)近60多年来,除持续干旱时间、持续降水时间、最大1日降水量、最大5日降水量之外其余各极端降水指数均呈上升趋势,区间极端降水强度指数上升趋势总体高于极端降水频率指数;2)头道拐—龙门区间多年平均径流量为39.8亿m
3
,自20世纪60年代以来平均变化趋势为0.947亿m
3
/a。随时间的推移径流量呈显著减少态势,以1979年为界,区间年径流量从61.9亿m
3
下降到29.3亿m
3
;3)基于突变前各极端降水指数同区间年径流深所构建的PLSR模型累计解释了年径流总方差的88.4%,年降水总量、强降水总量、极端强降水总量是影响头道拐—龙门区间径流变化的最重要变量,同时进一步定量化分离极端降水和人类活动对区间径流的影响,其中极端降水对于径流变化的贡献率为10.6%。
2024 Vol. 22 (3): 72-81 [
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张敏, 钱多, 张咏, 李鑫豪, 刘鹏, 赵洪贤, 刘新月, 徐清风, 查天山
北京地区黄栌树干液流变化的环境驱动机制
为探究北京主要造林树种黄栌树干液流在季节与昼夜尺度上的环境调控机制,为人工林经营管理提供科学支持,以蟒山国家森林公园主要造林树种黄栌(
Cotinus coggygria
)为研究对象,在2021年生长季(4—9月),采用热扩散技术对黄栌树干液流速率进行原位连续观测,并同步观测环境要素如空气温度(
T
a
)、相对湿度(
R
H
)、光合有效辐射(PAR)和土壤体积含水量(VWC),通过回归与通径分析方法探究环境因子对树干液流的驱动机制。主要研究结果:黄栌生长季累积蒸腾量为90 mm。昼夜尺度液流速率(
J
s
)主要受PAR调控,呈正相关关系(
R
2
=0.93),二者到达峰值的时间存在0.5 h的时滞。季节尺度,日平均液流速率(
J
d
s
)主要受蒸气压差(VPD)调控,VPD对液流速率的调控阈值为1.5 kPa:当VPD < 1.5 kPa时,VPD直接驱动液流变化,呈正线性相关关系(
R
2
=0.94);当VPD > 1.5 kPa时其对液流速率的调控作用减弱,气孔导度(
g
s
)对液流速率的调控作用增强,且
g
s
随VPD的上升呈指数型下降(
R
2
=0.88)。在生长旺期(6—8月),
J
d
s
随
T
a
、VPD、PAR的上升而上升,但与VWC间没有明显关系。研究发现黄栌具有低耗水性,昼夜尺度液流主要受光合有效辐射限制,季节尺度液流速率主要受蒸汽压差调控,黄栌可通过调节气孔导度适应大气干旱,为北京营造水源涵养林、水土保持林树种选择提供科学依据。
2024 Vol. 22 (3): 82-92 [
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93
王军川, 逄红, 王瑞霞, 马国栋, 靳磊, 张萍
基于GEE和Canoco的沙丘移动速率及其内外控制因子贡献率分析
环境因子控制沙丘移动速率的研究多集中于定性分析和一对一定量分析层面。基于高分辨率遥感影像分析2008—2021年间宁夏白芨滩流动沙丘在7个时段的移动速率,利用GEE获取研究区各时段的多个环境因子数值,再采用Canoco的冗余分析揭示各环境因子对沙丘移动速率的贡献率。结果表明:1)2008—2021年间,流动沙丘脊线数逐步减少而脊线平均长度递增,沙丘在移动中发生合并,沙丘移动速率分5个阶段稳步下降,每个阶段的降速在0.22~0.28 m/a间,13 a间共下降约1 m/a;2)内控因子沙丘高度和宽度与移动速率均呈极显著线性负相关关系,缺陷密度与其呈极显著线性正相关关系(
P
< 0.01);外控因子合成输沙势(RDP)、植被覆盖度、累积降水量、平均地温(LST)、平均气温对沙丘移动的贡献率分别为78.7%、6.7%、3.9%、2.7%和2.6%,RDP是控制白芨滩流动沙丘近13年来移动速率的主要外因,但对比2个时段发现季节性冻结期内LST是控制沙丘移动的另一关键因子。
2024 Vol. 22 (3): 93-99 [
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方迎潮, 张垚, 葛华, 孔志岗, 蒋毅, 赵飞
风化残积砂土相对密实度及含水率对抗剪强度的影响
全风化花岗岩回填土的抗剪强度受其含水率与相对密实度的影响。优化回填土含水率与相对密实度来提高土体抗剪强度是实现中缅油气管道龙陵段管道作业边坡坡面侵蚀治理的手段之一。以管沟回填的全风化花岗岩回填土为研究对象,通过室内直剪试验和人工降雨模型试验,研究该类土体抗剪强度参数随着含水率和干密度的变化规律以及其抗冲刷能力。结果显示:1)干密度为1.30 g/cm
3
的土样的最佳含水率为15%,此时其黏聚力和内摩擦角分别为20.33 kPa和34.59°,当土体含水率增加至25%时,其黏聚力降低至3.63 kPa,内摩擦角减小到32.42°;2)通过击实方式将土体的相对密实度从0.06提高至0.83,土体的黏聚力和内摩擦角分别提高53%和18%,相对密实度为0.50时,对土体抗剪强度参数的改善效果最佳;3)人工模拟降雨实验结果显示,坡面侵蚀模数与土体的抗剪强度有关,尤其与内聚力呈负相关关系。综上,相同含水率条件下,提高土体的相对密实度,能有效改善土体的抗侵蚀能力。
2024 Vol. 22 (3): 100-108 [
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109
张巍, 杨海龙, 张颂扬, 杨鹏辉, 杨思远
聚氨酯用作煤矸石固化材料综合性能研究
针对青海木里矿区露天煤矿风化煤矸石堆场边坡发生优先流现象导致土壤破坏、水土流失以及边坡不稳定等生态环境问题,选用高分子材料聚氨酯作为固化剂,通过固结表层风化煤矸石,达到固化坡面,降低坡面入渗率目的。针对聚氨酯固化煤矸石实际效果及关键影响因素研究尚不充分问题,本研究开展45组不同配比煤矸石—聚氨酯固化试件的单轴压缩试验,60组不同工况煤矸石—聚氨酯固化坡面的人工降雨试验,研究煤矸石—聚氨酯复合材料的主要力学性能、渗透性和技术经济,运用层次分析法对不同配合比进行综合评价,揭示其关键影响因素,筛选最优配比方案。结果表明:1)聚氨酯浓度对提高固化试件的抗压强度贡献最大,而弹性模量主要受煤矸石粒径大小的影响;2)固化煤矸石坡面的平均产流率与聚氨酯浓度成正比,与煤矸石密度成正比,与粒径成反比;平均产沙率与粒径、密度和聚氨酯浓度均成反比;稳定入渗率与粒径成正比,密度与聚氨酯浓度成反比,与密度成反比;3)综合评价45组煤矸石—聚氨酯固化方案,其中最优方案为煤矸石粒径0~0.5 mm、密度1.55 g/cm
3
,聚氨酯浓度3.5%,该煤矸石—聚氨酯固化方案能够大幅提升坡面的抗压强度,并有效降低入渗性能,同时保持较好的经济性(约17元/m
2
)。研究结果可为木里煤矿生态修复工程提供重要技术参考。
2024 Vol. 22 (3): 109-119 [
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120
孔令健, 张琳, 王颖南, 张明, 史兴萍, 黄占斌
高寒矿区蛇纹石渣土配制及其改良种植基质的试验——以青海威斯特铜矿为例
针对青藏高原高寒矿区“客土”资源缺乏、土壤结构质量差和植被建造困难等问题,研究蛇纹石渣土与当地原土配制和改良,为植被建造提供种植基质。以青海威斯特铜矿为例,通过土壤模拟、盆栽种植和田间小区试验方法,对矿区蛇纹石渣土与当地原土进行种植基质配制,并通过改良试验确定种植基质的改良方案。蛇纹石渣土与原土不同比例配制极大影响基质的理化性能。蛇纹石渣土与原土配制比例6颐4时,种植基质土壤密度、pH和土壤电导率分别与纯蛇纹石渣土对照(CK)降低2.20%、7.95%和19.88%,土壤毛管孔隙度、田间持水量,以及有效磷、速效钾、全氮和水解性氮的质量分数分别显著增加15.12%、7.02%、75.23%、328.88%、117.65%和32.38%,达到绿化基质基本要求;盆栽种植表明,蛇纹石渣土与原土配制比例6颐4时,单种植披碱草和混种6种草籽等牧草的出苗数较对照CK提高10.34%和25%,披碱草株高、地上生物量、地下生物量分别较对照CK提高7.25%、87.00%和246.95%;田间小区种植试验表明,蛇纹石渣土与原土配制比例为6颐4且添加TG改良剂1 kg/m
2
、KM 3005保水剂12 g/m
2
和羊板粪3.12 kg/m
2
时,羊板粪和TG改良剂梯度试验出苗株高和生物量分别较对照提高38.30%和200.43%、21.43%和358.02%,并得到工程示范应用。蛇纹石渣土与原土按照6颐4配制并通过TG改良剂、保水剂和羊板粪改良后,能达到矿区生态修复的植物种植的基质要求,试验结果对促进青海高寒矿区的生态修复具有重要参考。
2024 Vol. 22 (3): 120-128 [
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赵仲鹤, 涂盼盼, 陈欢, 邹炎, 宋慧平, 冯政君
生态毯不同上层承载材料对土壤水分及植物生长的影响
生态毯是一种使用便捷的边坡修复材料,但因承载材料的限制,实际应用中植被恢复效果差。为提高生态毯的性能,比较纤维纸、薄无纺布、厚无纺布、针织布4种不同上层承载材料对边坡植物生长状况、水分入渗率以及土壤含水率等指标的作用差异。结果表明:种植30 d后,植物生长指标表现为针织布组>薄无纺布组>纤维纸组>厚无纺布组;坡面水分入渗量表现为针织布组(0.52 L)>纤维纸组(0.47 L)>薄无纺布(0.44 L)>厚无纺布(0.41L);24 h内土壤含水率降低率表现为厚无纺布组(12.7%)<薄无纺布组(16.2%)<针织布组(17.2%)<纤维纸组(28.4%)。针织布在水分入渗、减少蒸发方面表现良好,也不会阻碍植物出苗,植被恢复情况最佳,是一种较为理想的上层承载材料,可以替代传统的无纺布,改善生态毯的性能。
2024 Vol. 22 (3): 129-135 [
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蔡俊顺, 王京学, 肖辉杰, 辛智鸣, 王百田, 李俊然
乌兰布和荒漠绿洲风沙特性及防护林防护效应
农田防护林在保持水土及土壤风蚀防控方面发挥着重要作用。为了探究真实大气环境下绿洲防护林体系的防风阻沙效益,以乌兰布和荒漠绿洲防护林为研究对象,利用位于荒漠绿洲过渡带和绿洲的近地面沙尘观测塔监测的2019—2020年不同高度处的风速、风向和沙尘数据,分析荒漠绿洲过渡带和绿洲的风沙分布统计特性。结果表明:荒漠绿洲过渡带和绿洲主导风向为东北和西南方向,2区域内平均风速均随观测高度增加逐渐增大;从荒漠绿洲过渡带至绿洲,受防护林体系的影响,平均风速整体减弱,≥4~8 m/s的中风速和≥8 m/s的高风速样本比例平均减少约8.8%和7.8%;荒漠绿洲过渡带和绿洲月最大平均风速多出现在夏秋2季以及春季末,且月最大平均风速与平均风速均值呈线性关系;2区域沙通量随着高度的增加逐渐减少,受防护林带影响同观测高度水平沙通量和垂直沙通量分别减少65%和36%;输沙方向整体朝东和东南偏东方向,该方向在绿洲受观测高度影响较小,在荒漠绿洲过渡带不同高度输沙方向会产生差异,输沙势从荒漠绿洲过渡带至绿洲总体降低。防护林体系对区域范围内的风沙活动影响明显,能够减轻风蚀所带来的水土流失,对绿洲可持续发展具有重要价值。
2024 Vol. 22 (3): 136-145 [
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146
张月欣, 麻云霞, 马秀枝, 李钢铁, 张博
接种4种丛枝菌根真菌对榆树幼苗抗旱性的影响
干旱造成植物根系吸水困难,导致植物生长倒退。丛枝菌根(arbusular mycorrhiza,AM)真菌能够与寄主植物根系形成互惠共同体,改善寄主植物的生长发育状况。选用摩西斗管囊霉、幼套近明球囊霉、根内根孢囊霉及其三者混合菌种为试验菌剂,以盆栽榆树幼苗为供试材料,通过人工控水的方法设置3种水分梯度:正常供水、中度干旱、重度干旱。研究在干旱胁迫下4种AM真菌对榆树幼苗抗旱性的影响,结果表明:1)在不同水分条件下,与未接种对照植株相比,接种AM真菌均不同程度的增加了榆树幼苗的株高、根冠比和菌根依赖性,降低菌根侵染率;2)在3种水分条件下,与对照植株相比,接种AM真菌均不同程度的降低榆树幼苗丙二醛含量,提高了榆树幼苗过氧化氢酶、过氧化物酶、过氧化物歧化酶活性;3)随着水分供应量的减少,榆树幼苗的净光合速率、蒸腾速率、叶片气孔导度逐渐降低,胞间CO
2
浓度逐渐升高;4)菌根榆树幼苗耐旱能力均强于非菌根幼苗,其耐旱能力从强到弱依次为混合菌剂>幼套近明球囊霉>根内球囊霉>摩西球囊霉> CK。
2024 Vol. 22 (3): 146-153 [
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朱鹏飞, 白慧, 吴秀芹, 张克斌
广西石漠化与城镇化耦合协调的时空异质性
石漠化是西南喀斯特地区的典型生态环境问题。如何正确认识石漠化与城镇化的耦合关系,是制订石漠化治理政策和指导城镇可持续发展的必要条件。基于Google Earth Engine调用Landsat影像构建石漠化程度评价模型并计算综合石漠化指数。利用熵值法与线性加权法计算综合城镇化指数,借助耦合协调度模型探究2000—2020年石漠化与城镇化耦合协调度演化的时空特征。结果表明:1)石漠化程度呈下降趋势,但区域差异明显,重度和极重度石漠化集中分布在中部和西南部地区。城镇化水平快速发展,东部地区的城镇化水平高于西部地区;2)石漠化与城镇化的耦合协调度不断提高,从2000年的“不协调发展,城镇化滞后”逐步过渡到2020年的“转型发展,石漠化滞后”;3)城镇化水平提升越快的县(区),其石漠化治理效果越明显,相应的耦合协调度越高。研究结果可为当地政府制订可持续发展的城镇化方案、更好地处理城镇化与生态环境保护的关系提供参考。
2024 Vol. 22 (3): 154-161 [
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王谦, 解英超, 李明蔚, 李强, 陈景玲, 寇渊博
基于能量平衡原理的栓皮栎幼苗土壤水分胁迫指数下基线研究
旨为精准确定在充分供水状态下栓皮栎幼苗的叶气温差与大气饱和水汽压差(VPD)的线性回归关系,从而对前人得出的CWSI (crop water stress index)经验模型进行优化。在河南农业大学林学院科研基地盆栽栓皮栎幼苗,用干湿参考面法,测定气温、太阳辐射、叶气温差、大气饱和水汽压差,通过能量平衡原理理论分析和计算,确定栓皮栎幼苗的CWSI模型合理的上、下基线。结果表明:1)干参考面条件下,栓皮栎幼苗的叶气温差同太阳辐射为显著正相关关系,可以确定CWSI经验模型中的上基线为一直线:∆
t
干
=0.007
Q
+1.621;2)在湿参考面下,栓皮栎幼苗的叶气温差∆
t
湿
同大气饱和水汽压差(VPD)
V
为负相关关系,直线回归关系显著,得到CWSI经验模型中优化后的下基线:∆
t
湿
=1.218
V
+1.987;3)用所得上下基线优化CWSI模型计算栓皮栎幼苗CWSI值,与土壤水分的线性关系显著;4)能量平衡方程的热量收支计算方法可以更准确确定叶气温差与VPD的关系,进而优化CWSI模型。
2024 Vol. 22 (3): 162-168 [
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张育萱, 王云琦, 王玉杰, 杨凤, 朱君琳, 郑永林, 李满意, 孟祥江, 薛兰兰
缙云山4种植物幼苗氮磷含量及生态化学计量特征对模拟酸雨的响应
为研究酸雨对植物幼苗氮(N)、磷(P)含量及生态化学计量特征,探讨植物养分及其化学计量之间的关系及对酸雨的响应。以1年生杉木、马尾松、香樟和毛竹幼苗为研究对象,于2021年5月在重庆缙云山,设置pH值7.0(对照)、4.5、3.5和2.5共4个处理,分别记为CK、pH4.5、pH3.5和pH2.5,进行为期4个月的原位模拟酸雨喷洒试验,分析不同植物幼苗N、P含量及其化学计量比。结果表明:不同浓度酸雨下,杉木、马尾松、香樟和毛竹4种植物叶的N、P含量大于根和茎;不同树种和不同器官的N含量对酸雨淋溶的响应不同,杉木和香樟幼苗的根和叶N含量对酸雨处理响应敏感系数高于茎。在pH3.5和pH4.5时,杉木和马尾松为N限制,毛竹在pH3.5时为N限制,而香樟在pH3.5和pH4.5时为P限制,不同酸雨浓度对植物各器官N:P计量特征存在不同影响,影响植物幼苗N、P含量平衡;杉木、马尾松、香樟和毛竹根N、P含量之间呈正相关,N、P含量表现出一定的比例组成和协调关系。不同植物对于酸雨处理的响应不同,植物营养元素含量及其在各个器官间的分配与植物自身形态结构特点和外界环境变化特征有关。
2024 Vol. 22 (3): 169-178 [
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