山地学报

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徐凌星, 杨德伟, 刘丹丹, 林浩曦

2020, 38(04): 483-494. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000527

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当前,全球气候变化与人类活动正在影响和改变着高寒脆弱的青藏高原生态系统。本文以生态系统服务为切入点,通过构建服务供需关系测度模型,并运用相关分析、热点探测等空间分析手段,揭示1995—2015年间青藏高原生态系统服务供给分布、需求分布和供需关系的时空特征。结果表明:(1)高原生态系统服务供给水平自东南向西北方向减少,一直到西北边缘再急剧上升。2005年前,供给变化以稳定和上升为主,2005后,供给变化以波动和下降为主。(2)高原西北边缘、东缘、南部的中心城镇为生态系统服务需求高水平地区,高原北部、腹地及藏东南地区为服务需求低值区。高原北部和腹地的需求水平保持稳定,东部需求水平上升明显。(3)高原南部为典型的服务供需盈余区,高原东缘和西北边缘为典型的服务供需赤字区,高原北部和腹地集中分布着服务供需相对均衡区,在时间变化上表现出供需赤字区域略有缩减、供需盈余面积下降的特征。研究可为地球"第三极"的生态系统管理和可持续发展规划决策提供理论参考。

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祁连山区风速和风向时空变化特征

付建新, 曹广超, 郭文炯

2020, 38(04): 495-506. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000528

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分析山地的风速和风向,对认识山地地区的气候变化和合理利用风力资源具有重要的意义。本文基于祁连山区11个气象站点的平均风速、最大风速和最大风速的风向数据,利用多种数学方法和ArcGIS空间分析法对风速和风向的时空变化分布规律作了探讨。结果表明:(1)祁连山区春季的平均风速和最大风速是年内风速变化的峰值区,其中中段和东段的最大风速出现在冬季。(2)全区的平均风速和最大风速年变化整体均呈下降趋势,下降率分别为-0.07和-1.56 m·s~(-1)·(10a)~(-1)。(3)1970—1979年风力资源最丰富;年际和季节(冬季除外)平均风速的突变均发生在1993年,东段和中段的平均风速均在1990—1999年发生突变,全区和各个区段平均风速的周期均为22a。(4)祁连山区平均风速自西向东呈递减趋势。(5)最大风速的风向以西南风为主,而东段则以偏东南风为主。

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流域源区溪流CO_2的来源与扩散过程研究综述

廖佩琳, 高全洲, 李琦, 杨茜茜, 孙渝雯

2020, 38(04): 507-519. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000529

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江河水系的源头多由规模小但数量多的溪流构成。溪流是源区生态系统向下游进行碳输出的开端,同时也存在水体CO_2向大气扩散的过程。溪流CO_2扩散通量(F_(CO_2))取决于水体二氧化碳分压(pCO_2)、水-气界面因湍流而产生的CO_2扩散速率(k_(CO_2))及溪流水域面积等方面,可以直接测量也可以通过经验公式及模型估算。溪流pCO_2受外源输入和内源产生两个过程的制约。外源CO_2是由壤中流和地下水向溪流注入的溶解无机碳(DIC)转化而来,内源主要指水体有机质分解产生的CO_2。水-气界面k_(CO_2)主要受到与河床坡度、粗糙度及流量变化密切相关的水流湍流程度的影响。源区溪流F_(CO_2)在时间上表现为暖湿季节>干冷季节、夜间>白天、洪水期>非洪水期;全球空间尺度呈现自热带向寒温带递减;特定溪流内自地下水排泄区向下游递减。目前,关于源区溪流CO_2来源与扩散的研究逐渐增多,但是在溪流CO_2各种内外来源贡献量与贡献比例的估算、源区生态系统中各地理要素对溪流外源碳输入过程的控制、溪流水-气界面F_(CO_2)估算模型及山区溪流k_(CO_2)和CO_2扩散过程等方面还有待深入研究。

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1982—2016年广西NDVI时空变化及其影响因素

韦小茶, 周秋文, 张继, 唐欣, 彭正, 林丽, 杨江州

2020, 38(04): 520-531. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000530

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植被变化及其与驱动因素的关系研究是开展大规模植被恢复效益评估以及进一步生态建设的重要基础,而目前对喀斯特地区植被时空变化及其影响因素的认识仍不明晰。以广西为例,基于NDVI、气温、降雨和DEM数据,利用最大值合成、线性趋势分析、统计降尺度和偏相关分析法,对1982—2016年广西NDVI时空变化及其影响因素进行分析。结果表明:(1)1982—2016年广西多年平均NDVI为0.53,年NDVI呈波动增长趋势,变化率为0.013/10a。广西植被覆盖呈南部、东部向中部、西部和西北部递减的空间分异特征,非喀斯特区的植被覆盖高于峰丛洼地和峰林平原区,高海拔地区的植被覆盖低于低海拔地区,高植被覆盖主要分布在坡度为0°～10°、>40°的南坡和东南坡;(2)非喀斯特区的NDVI增加趋势明显,峰林平原的NDVI出现下降趋势。随着坡度的增加,植被改善越明显。不同坡度和坡向的植被覆盖变化存在差异,但植被改善区所占面积比例均大于退化区;(3)广西多年平均气温为20℃,变化率为0.255℃/10a,呈南向北递减的空间分布特征。多年平均降雨量为1508 mm,变化率为22.43 mm/10a,呈南部、东部向西北部递减的空间分布特征。NDVI、降雨量和气温在不同季节均表现为:夏季>春季>秋季>冬季;(4)NDVI受气温的影响程度强于降雨,尤其与冬季气温具有较强的正相关关系,与夏季降雨具有不显著的负相关关系。峰丛洼地的NDVI与降雨呈明显的负相关,峰林平原的NDVI与气温呈明显的正相关。研究结果为喀斯特地区生态环境建设和植被恢复提供理论基础和科学依据。

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灾害干扰受损森林土壤的碳、氮、磷初期恢复特征与变异性

余杭, 罗清虎, 李松阳, 林勇明, 王道杰

2020, 38(04): 532-541. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000531

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2010年6月福建省南平市特大洪水诱发大面积滑坡,造成区域内森林严重受损。本文选取特大洪灾中受损的次生阔叶林和杉木林为研究对象,测定不同样地(受损区、未受损区、受损恢复区)表层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)含量,分析受损森林恢复初期SOC、TN、TP的恢复率以及变异性特征。研究结果表明:(1)灾害造成次生阔叶林与杉木林严重受损,各样地SOC、TN、TP含量整体上随着植被盖度的降低而下降,呈现"未受损区>受损恢复区>受损区"的变化趋势,受损森林经过7年自然恢复尚未恢复至受灾前水平;(2)次生阔叶林仅TP含量表现为受损恢复区显著高于受损区,而杉木林受损恢复区SOC、TP含量均显著高于受损区,且其养分恢复率高于次生阔叶林,说明杉木林前期施肥工作对土壤养分的自然恢复具有积极的促进作用;(3)受损森林C∶P主要受到SOC的影响,C∶N、N:P值主要受到TN的影响。仅C∶P在杉木林表现为受损恢复区显著高于受损区;(4)受损森林土壤养分变异性表现为TN>SOC>TP,恢复率则相反,说明灾害对受损森林TN的影响最大。上述研究表明灾害严重破坏土壤养分,土壤养分自然恢复进程较慢且效果较差,后期应对受损森林尤其是次生阔叶林进行适当的人工干预以促进其恢复。该研究结果可为该区受损森林的演替过程与机制预测、土壤侵蚀控制和恢复措施优化等提供科学依据。

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涪江上游流域地貌特征及其对断裂活动性的响应

陈浩, 董廷旭, 李勇, 文星跃

2020, 38(04): 542-551. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000532

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对涪江上游流域地貌特征及其与断裂活动的相关性进行分析,有助于深入理解青藏高原东缘晚新生代以来的地貌演化过程,也可为该区域构造活动和河流发育历史研究提供参考依据。基于经空间叠加处理的海拔高程数据和地势起伏度数据,在涪江上游流域划分出15种地貌形态组合,在此基础上结合区域断裂活动状况,从研究区地貌类型、海拔高程、地势起伏度、干流下切深度、河道水平扭错等方面探讨流域地貌特征对断裂活动性的响应,结果表明:(1)虎牙断裂和龙门山断裂带逆冲活动驱动区域性间隙抬升使中海拔地貌区成为涪江上游流域地貌类型的主体;(2)虎牙断裂逆冲作用导致位于上盘的西侧块体具有更高的隆升幅度和海拔高程,并加剧了外营力侵蚀,形成了相对较高的地势起伏形态;龙门山断裂带三条主干断裂的上盘叠瓦式向上推移,使虎牙断裂东侧区域海拔高程和地势起伏度均自北向南逐级降低;(3)涪江上游流域一系列逆断层的差异活动导致位于断裂上盘区域的河道下切深度、下切速率总体上大于下盘区域。涪江干流对流经区域地表的切割,内、外营力的贡献比值大致为1.95∶1;(4)横跨断裂的涪江河道因断裂平移走滑而沿断裂走向发生同步弯曲,龙门山断裂带的区域性右旋作用使涪江干流及其支流的流向在龙门山地区发生系统性转变。

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漂木灾害研究现状及研究展望

谢湘平, 王小军, 闫春岭

2020, 38(04): 552-560. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000533

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漂木是山地系统中常见的物质组成,在山地系统中发挥着重要的生态功能。随着山地灾害日益加剧,漂木在被山洪、泥石流搬运过程中常造成严重的灾害效应。基于国内外研究成果,文章首先分析了漂木的运动与堆积规律;在此基础上,从漂木堆积导致的侵蚀作用、雍水作用、溃决作用和漂木冲击作用等四个方面总结了漂木的灾害效应,对漂木灾害效应的评估方法以及常见的漂木灾害减灾措施进行了详细梳理。基于山地灾害防灾减灾需求,分析评价了目前研究存在的问题,提出了应加强基于真实情境的漂木运动堆积规律研究,加强大规模山地灾害条件下漂木灾害效应的研究以及漂木灾害治理过程中去除漂木带来的灾害效应的研究。

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两万年来岷江汶川古堰塞湖事件研究

程雪峰, 范念念, 刘维明, 杨兴国, 刘兴年

2020, 38(04): 561-570. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000534

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位于构造活动频繁的高山峡谷地区,常发生滑坡堵江,进而形成堰塞湖。堰塞湖对河流自然演化及人类文明发展均有着重要影响,非稳态堰塞湖形成蓄水后往往进一步溃决引发特大洪水,致使下游河道严重冲刷并导致大规模基础设施破坏,而稳态堰塞湖会抬高上游侵蚀基准面,抑制上游河床下切,改变河流纵剖面形态。对于古堰塞湖事件的研究不仅可以更好地理解现代堰塞湖灾害,也可指示地质历史上的极端气候事件与构造运动事件。经野外考察,在青藏高原东缘,岷江上游汶川芤山发现古堰塞坝残留体,以及对应的上游湖相沉积物和下游溃坝特大洪水沉积物,标志着堰塞湖形成—稳定—溃决过程。研究表明,该堰塞湖形成于1.4万年前,初期发生小部分漫顶溃决,后稳定存在近万年,由于地震作用,距今3.8～6.9 ka间溃决消失。深入研究这类地区古堰塞湖形成与溃决,对该地区河流地貌演化研究、现代堰塞湖风险、特大滑坡灾害链防治和理解古人类文明的发展与消亡,均有着重要的指导意义。

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基于核磁共振技术的结合水含量对重塑黄土抗剪强度影响试验研究

何攀, 许强, 刘佳良, 蒲川豪, 陈达

2020, 38(04): 571-580. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000535

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重塑黄土抗剪强度对黄土重大工程的长期稳定与安全有着极其重要的影响,然而,由于传统测试方法的限制,对于结合水与抗剪强度之间关系的认识并不充分。本文基于无损、可靠、精确与便捷的核磁共振技术,针对不同含水率的重塑黄土开展了结合水发育特征与重塑黄土抗剪强度的试验研究。利用结合水与自由水的冰点不同,寻找二者的核磁共振信号界限—T_2截止值,然后获取不同含水量直剪试样的核磁共振驰豫曲线,最后结合快剪试验分析结合水含量与土体抗剪强度的关系。试验结果表明:(1)重塑黄土内结合水含量随含水量的上升而增多,且增长趋势逐渐变缓,结合水所占比例也在不断地下降。(2)当土体内含水量增大时,并不会单独发育某一赋存状态的水,而是在某个含水率区间内主要发育某一种赋存状态的水。(3)重塑黄土中结合水的增加会导致粘聚力的降低,对内摩擦角没有明显影响。重塑黄土试样内结合水主要是通过削弱土体的粘聚力从而降低黄土土体抗剪强度,且土体内结合水含量与粘聚力c值及抗剪强度大小呈线性负相关。本文研究成果可为非饱和黄土边坡与高填方工程的稳定性计算等方面提供技术支持与理论参考。

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农村劳动力转移背景下山区农地规模流转的障碍因素研究——以武陵山区为例

宋登力, 周洪, 刘秀华, 谷树忠

2020, 38(04): 581-595. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000536

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探析山区农地规模流转的障碍因素,对促进山区农业的规模化经营具有重要意义。本文基于武陵山区三个典型区县563份农户调查数据,分别从规模流转的供给和需求,即规模转出和规模转入的角度,运用二元Probit模型对农村劳动力大量转移背景下的山区农地规模流转的障碍因素进行实证分析。研究结果表明:(1)在劳动力大量转移的背景下,山区农地流转现象普遍,但规模流转不发达;(2)农村劳动力转移并未促进农地的规模转出,影响山区农地规模转出的主要因素是地区的发展状况和农户对耕地处置的可能选择以及耕地资源禀赋特征;(3)山区农地的规模转入与农村劳动力转移密切相关,劳动力转移带来的非农收入的增加对农户的农业生产具有一定的投资效应,有利于提升农户的规模转入意愿;(4)随着农村劳动力的转移,农户的农地转出意愿大于转入意愿,实际的农地流转规模取决于规模流转的需求,即规模转入。因此,规模转入需求的不足及大型经营主体的缺乏是造成山区农地规模流转不发达的直接原因。基于此,本文提出应出台有效的政策吸引务工人员返乡创业,培育山区规模种植大户,促进山区农地规模流转的政策建议。

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典型山区农户生计策略与土地“三生”功能耦合协调度分析

刘小波, 王玉宽, 李明, 刘勤, 张宇欣, 祝愿媛

2020, 38(04): 596-607. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000537

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农户生计策略与土地功能之间的相互作用关系是区域人地关系的核心。本文基于人地关系理论,以我国西南山区625户农户实证调查数据为基础,构建山区农户生计策略和土地"三生"功能耦合协调度模型,分析二者之间的耦合度、耦合协调度及其地域分异规律。研究表明:(1)农户生计策略与土地"三生"功能存在耦合性,五类农户耦合度均在0.47～0.50,属于中度耦合;(2)农业兼业型农户生计策略与土地"三生"功能耦合协调程度最高。山区农户在投入农业生产的同时,从事其他兼业活动,不仅能够提升可持续收入生计水平,对土地"三生"功能也有良好的保护和促进作用;(3)不同类型山区农户生计策略与土地"三生"功能耦合协调度存在较为明显的地域分异特征:随海拔的升高和地形高差的增大,耦合协调度呈现逐渐降低的趋势;经济较发达山区耦合协调度高于一般发达和欠发达山区。本研究结果可以为山区农户生计改善和国土空间格局优化提供一定理论和实践参考。

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慢山:山地旅游发展的适宜模式研究

史鹏飞, 明庆忠, 韩剑磊, 刘安乐, 韩璐

2020, 38(04): 608-618. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000538

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适宜的山地旅游模式对山地健康可持续发展具有重要意义。本研究从理论理性层面,在基于旅游者物理和心理时间角度划分旅游模式以及分析慢旅游与山地旅游融合发展逻辑基础上,创新地界定了慢山内涵与核心构念,并对慢山实现的相关问题进行了探讨。研究表明:(1)基于旅游物理和心理时间角度可划分出快游观光、快游享乐、慢游猎奇、慢游旅居四种旅游模式。其中慢游旅居的"慢山"是山地旅游的适宜性选择;(2)慢山是"快游"向"慢游"文化转向的一种方向。其本质是为满足旅游者综合性体验需求和期望,充分利用山地高梯度效应和大空间以延长旅游者停留时间和综合体验时间,实现旅游者对生命本性的超越,多产业融合、多群体参与而打造的自由、个性、闲适、精致的山地优质旅游地和健康生活目的地;(3)全漫空间、慢度时间、距离与在场、陌生化与地方感是慢山的核心构念;(4)慢山的实现是在快节奏生活方式和山地真善美文化理想的社会历史背景下进行的,在旅游体验的功能性补偿中,一改"快山"体验缺憾状况,实现旅游者人体、人格、人性的平衡,实现人与山地之间心与物的统一。研究不仅有助于山地旅游新模式的建立并助力"两山"的塑造,而且对优质、高质量旅游发展要求的理解提供了进一步的帮助。

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基于EEMD分形和LS-SVM的次声信号识别泥石流类型

胡至华, 袁路, 马东涛, 胡雨豪, 李梅

2020, 38(04): 619-629. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000539

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基于无接触的泥石流次声信号的有效波形特征提取识别不同类型的泥石流及预警泥石流规模、危害是国内外泥石流研究的新方向。本研究利用室内实验采集到的65次稀性、过渡性和粘性泥石流次声信号数据,采用集成经验模式分解(EEMD)对次声信号进行分解,提取本征模态函数(IMF)主分量,对比分析了原始信号和主分量信号STFT分布的时频特性差异,计算了主分量IMF盒维数值,并将其作为特征值输入最小二乘支持向量机(LS-SVM)分类器进行训练和分类,初步实现了基于次声分形特征指标识别泥石流类型。研究表明:(1)通过对EEMD重构的主IMF分量信号进行短时傅立叶变换(STFT)时频分析后,主分量信号具有优良的时频聚焦性能,提升了信号识别的准确性和精度;(2)稀性、过渡性和粘性泥石流的原始次声信号盒维数值分别为1.625、1.578和1.519,利用次声盒维数值可以识别泥石流的类型;(3)通过LS-LSVM模型训练测试,正确识别率达87%,其中稀性和过渡性泥石流为80%,粘性泥石流为100%。本研究利用次声特征指标无接触判识了泥石流类型,为次声自动识别、监测和预警泥石流灾害做了积极探索。

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山区县域土地利用/覆被变化多尺度多模型模拟对比——以云南省勐腊县为例

林丽, 樊辉, 金缘

2020, 38(04): 630-642. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000540

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土地利用/覆被变化(LUCC)模拟及其尺度效应一直是土地变化科学的研究内容与难点。本文选择西南沿边山区县域——云南省勐腊县为试验区,利用LCM、FLUS、CA-Markov和CLUE-S探究该县域LUCC模拟的最适模型和栅格尺度。结合1994年、2004年两期Landsat TM影像分类生成的土地利用/覆被数据,以及自然与社会经济数据,在60、90、120、150、180、210和240 m七个栅格尺度下模拟该县域2014年土地利用/覆被空间格局,并以同期土地利用/覆被遥感分类数据为参考来评价模型模拟精度,筛选出最适模型和栅格尺度,进而模拟该县域2024年土地利用/覆被格局。研究表明:四种模型均能较好地模拟该县域土地利用/覆被变化(K_(standard)=0.67～0.84),其中以LCM模型模拟精度最高(K_(standard)=0.77～0.84);各模型对不同土地利用/覆被类型的适用性不同,LCM模型模拟林地、园地和耕地效果最好,而FLUS模型模拟建设用地更佳;四种模型模拟LUCC的最适栅格尺度均为120 m,其K_(standard)>0.70。整合不同地类的最适模型和栅格尺度模拟结果有利于提高山区县域LUCC模拟精度。

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