山地学报

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杨联康

2021, 39(06): 767-772. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000637

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黄河全长5501.1 km,是全球超过5500 km的五大长河之一。对她的发育历史,有独特的研究方法。1963年12月23日,甘肃地质局区域地质调查队发现的黄河最早沉积层——下五泉砾石层,以及对黄河发育历史剖面——兰州剖面的认定,使黄河发育史研究有了划时代突破。作者1981—1984年1111天徒步考察黄河、长江全程并其后对世界七大万里长河与所余大洲最长河流的考察,进一步确认兰州黄河发育历史剖面是全球最完整的大河发育历史剖面,亟需重视,加紧研究。本文所述剖面包括兰州黄河南岸五泉山范家坪剖面与黄河北岸九州台剖面。

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青藏高原东北部史前人类生存策略的区域差异及其影响因素

陈晓良, 侯光良, 金孙梅, 高靖易

2021, 39(06): 773-790. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000638

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青藏高原不同海拔区域生存策略存在显著差异,相关研究对于揭示人类对高原极端环境的适应进程有重要意义。已有研究从不同视角和方法对青藏高原东北部生存策略进行了探讨,但对青藏高原东北部不同海拔区域间的生存策略差异及其影响研究仍较薄弱,尤其以数理模型开展生存策略的研究尤为缺乏。本文运用迈阿密模型,估算得出区域气候生产潜力的分布状况,并与筛选整理所得的15.0—2.0 ka BP期间各区遗址点(河湟谷地88处、青海湖—共和盆地19处及青南地区8处)动植物遗存及生产工具组合结果进行对比分析。结果显示:(1)研究区各区域的气候生产潜力与生业策略间存在较好的对应关系。河湟谷地是气候生产潜力高值区,从事粟黍农业为主、狩猎为辅的生业经济;青海湖—共和盆地是气候生产潜力较差区域,开展狩猎为主、农业为辅的生存方式;青南高原是气候生产潜力低值区,以畜牧和狩猎活动为主要生存策略。(2)结合研究区周边的全新世气候记录、考古等资料得出先民适应高原环境的模式,即细石器时代为初步适应、新石器时代为分异适应(低海拔区域为粟黍农业经济,高海拔地区是传统的狩猎采集经济)以及青铜时代为常年占据开发的全适应。(3)气候变化、粟黍农业发展、东西方文化交流及局部地理环境是起决定性作用的因素。本研究为人类生存策略的相关研究提供了新视角,并对青藏高原东北部史前人类对高原极端环境的开发利用情况提供了更详细的认识。

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福建汀江流域新石器—青铜时期聚落遗址分布特征及其环境背景

邱俊杰, 靳建辉, 任永青, 左昕昕, 李志忠

2021, 39(06): 791-805. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000639

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加强区域文化与环境演变之间的关系研究对于更好地认识和理解人类文明进程、发展规律及其对于环境变化的响应具有重要意义。汀江流域是客家文化的分布集中区之一,也是中原农耕文化与东南海洋文明的交融区,在研究文化的传承、融合和衍替方面具有重要的地位。本文整理了汀江流域新石器时期到青铜时期574处聚落遗址信息,利用GIS空间分析方法和地理探测器分析方法,探究了该区域聚落遗址点的分布特征,分析了各自然地理因素对遗址分布密度的影响程度以及与环境演变的关系。研究结果表明:(1)汀江流域新石器时期和青铜时期聚落遗址主要分布在200～500 m的高程范围内;新石器时期遗址在坡向分布上以偏北为主,青铜时期以西和西南为主;两个时期遗址在坡度选择上偏好于3°～7°之间的缓坡;在濒河性方面,各时期遗址均具有逐河而居的特征。(2)在地理探测过程中,自然因素不同的分类办法、分类数量以及不同地理因素对遗址分布的决定力q值产生不同的结果。任意两个地理变量的交互作用对遗址分布所产生的q值,都要大于其中某一变量的作用,表明古人类聚落选址是考虑各自然因素的综合决策结果。(3)区域地貌特征是影响流域聚落遗址空间分布的主要因素,多数遗址分布于流域内的河谷地貌区内。在以全新世"大暖期"为基调的气候背景下,区域气候存在冷暖交替变化特征,这与汀江流域以及福建地区新石器时期以来的人类活动、文化演替等具有密切联系。研究初步建立了区域文化发展序列,并为揭示史前人类活动与自然环境的关系提供了参考。

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川西高原黄土—古土壤序列环境磁学研究最新进展与展望

陈梓炫, 杨军怀, 王树源, 吕镔, 杨胜利, 夏敦胜

2021, 39(06): 806-820. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000640

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川西高原堆积的黄土—古土壤序列是青藏高原东部地区良好的古气候记录载体,记录了不同时间尺度的古环境变化,对揭示印度季风和高原季风的演化历史及其驱动机制,理解青藏高原隆升效应与周边大气环流之间的关系具有重要意义。相比黄土高原,川西高原黄土环境磁学研究相对薄弱,亟需厘清黄土的磁学性质、磁化率增强机制、成壤过程中磁性矿物的生成、转化机制及其与环境因子之间的响应关系,明确磁学参数的环境意义。本文全面评述了川西黄土环境磁学进展,回顾和总结川西高原黄土的磁性矿物的类型、浓度、粒径等磁学特征及其影响因素和磁学参数的古环境意义,并对存在的问题进行讨论,以期推动青藏高原东部黄土的环境磁学研究及其在古环境和古气候中的应用。

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1970年以来赣江流域水沙变化及归因分析

胡巍巍, 郑明国

2021, 39(06): 821-829. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000641

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水沙变化研究主要关注径流和产沙总量的变化,对水沙变化的过程要素如降雨、径流和产沙三者间关系的演变特性的研究相对不足。赣江为鄱阳湖流域的最大支流,其输入鄱阳湖的水量和沙量均占总量的60%以上。赣江水沙变化驱动分析,过去主要以定性评估为主,只有少数研究采用了基于定量的归因分析。本文收集了赣江流域1970—2015年期间的水沙变化数据;采用Mann-Kendall检验法进行水沙序列数据的趋势分析;基于带虚拟变量的回归方法确定降雨、径流和产沙间关系的变异;借鉴"水文法"的思路进行了水沙变化的归因分析。研究结果表明:(1)赣江流域降雨并无趋势变化,人类活动也并未导致降雨径流关系的变化,故径流在研究时段内基本保持不变;(2)人类活动显著改变了径流产沙关系,使得径流含沙量降低了约67%,导致流域产沙在1994年后锐减,减幅达65%;(3)人类活动导致1994年以后的产沙减少了71%,而降雨使产沙增加了7%。流域产沙的锐减可认为完全由人类活动所致,水库拦沙应是人类活动减沙的主要方式。对赣江水沙变化过程要素的定量研究有助于对水沙变化总量的理解,研究结果可为我国南方相似地区流域综合管理提供借鉴。

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基于MODIS时序数据的秦巴山区生态环境质量动态监测及驱动力分析

王建, 赵牡丹, 李健波, 郑春燕

2021, 39(06): 830-841. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000642

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生态环境质量评价是开展秦巴山区生态环境保护和生态文明建设的重要基础。现有研究多利用统计数据或者单一指标探讨秦巴山区生态环境状况,但难以揭示研究区内部生态系统的复杂性和整体性。本文选取2002—2020年的MODIS系列遥感数据,借助主成分分析法提取遥感生态指数并探究秦巴山区生态环境质量的时空分异特征,综合地理探测器和相关性分析方法对影响该区域生态环境质量的驱动力进行量化分析。结果表明:(1)绿度、热度、湿度以及干度的第一主成分贡献率均高于50%,说明基于第一主成分提取的遥感生态指数能够较好地表征秦巴山区的生态环境状况。(2)2002—2020秦巴山区的生态环境质量总体呈现波动上升的趋势,地域差异明显,呈"中间高四周低"的空间特征;区域内生态环境质量存在轻微退化和轻微改善并存现象,其中轻微退化主要分布在东部和中部地形较平坦地区,轻微改善主要集中在大巴山和龙门山地区。(3)生态环境质量随高程和坡度变化均呈现先变好再变差的趋势,且阶段性变化特征显著,与气温、降水具有显著的相关性;人为因子对生态环境质量的影响主要表现在退耕区的生态环境质量明显高于未退耕区和全区整体水平,说明生态恢复工程有利于改善区域生态状况。本研究可为山区生态环境质量的评估和改善提供实践参考和理论支撑。

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基于RSEI的典例干热河谷区——四川省攀枝花市生态环境变化分析

赵管乐, 彭培好

2021, 39(06): 842-854. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000643

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干热河谷地区生态系统脆弱,不当的开发利用会加剧水土流失,影响下游的生态安全,需要科学合理的生态环境评价以辅助生态环境治理。相比于其他研究方法,依托于遥感数据的RSEI指数(Remote Sensing Ecological Index)可以实现快速、大范围、多时相生态环境综合评价。四川省攀枝花市是金沙江流域典型干热河谷区,也是长江上游生态环境保护、水土流失防治的核心区域,需要开展大尺度、高时效、综合性的生态环境监测与评价。本文选取攀枝花市作为研究区域,利用1996—2020年期间6期的Landsat TM/OLI影像生成描述生态环境质量的绿度、湿度、温度以及干度4个指标,通过主成分分析构建新型遥感生态指数RSEI,分析干热河谷区生态环境质量变化。研究结果表明:(1)攀枝花市总体生态环境质量处于一般水平。6期的RSEI均值最大为0.599、最小值为0.505,总体呈现先上升再下降再上升的趋势;(2)研究区内生态环境质量以无明显变化为主体,变好(RSEI变化值大于0)区域占比大于变坏(RSEI变化小于0)区域面积,总体生态环境质量稳中向好发展;(3)干热河谷地区的RSEI的变化可能与降水量存在密切联系,干旱可能是导致自然地表RSEI值减小的重要因素。本研究成果可为攀枝花市生态环境治理提供理论依据,为其他干热河谷地区开展生态环境监测与评价提供参考。

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基于变分模态分解和双向长短时记忆神经网络模型的滑坡位移预测

张明岳, 李丽敏, 温宗周

2021, 39(06): 855-866. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000644

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滑坡变形的定量预测是滑坡预警系统中的重要组成部分,滑坡变形受其自身地质条件和众多环境因素共同影响,具有动态、复杂和非线性等特点。针对目前滑坡累积位移—时间序列分析研究中随机性位移无法分解与预测、传统预测模型难以模拟滑坡动态演化特性等问题,本文建立了一种基于组合变分模态分解(Variational Mode Decomposition, VMD)和双向长短时记忆(Bidirectional Long Short-Term Memory, Bi-LSTM)神经网络的复合性滑坡位移动态预测模型。该模型首先利用时间序列分析和VMD将滑坡累积位移分解为趋势项、周期项和随机项位移分量,通过分析滑坡的演化特征和诱发滑坡的关键因素,为各位移分量选择合适的影响因素;然后采用多项式拟合预测趋势项位移、Bi-LSTM神经网络对周期项位移和随机项位移进行多数据驱动的动态预测;最后将各位移分量叠加得到累积位移预测值。以新滩滑坡和八字门滑坡为样本,利用实地观测数据,对本模型的预测精度与工程实用性进行对比评估。实验结果表明,本文提出的模型能较好地表征位移"阶跃式"的变形特征。在预测周期项位移时,Bi-LSTM网络相较于长短时记忆神经网络(Long Short-Term Memory, LSTM)和支持向量机(Support Vector Machine, SVM)具有更高的预测精度,平均相对误差(Mean Relative Error, MRE)分别降低了1.339%和7.817%,均方根误差(Root Mean Square Error, RMSE)分别降低了6.761 mm和27.163 mm。说明该模型不仅预测精度高,且更稳定,可以为滑坡防灾减灾工程的实际应用提供新的思路。

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云南省蒋家沟不同植被类型土壤物理性质对水分入渗特征的影响

李松阳, 刘康妮, 余杭, 林勇明, 王道杰

2021, 39(06): 867-878. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000645

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云南省蒋家沟是中国西南典型泥石流频发区,区内不同植被类型的土壤物理性质影响土壤水分入渗特征和泥石流启动。以往研究主要关注土壤入渗过程的分析及其对泥石流启动过程的影响,对不同植被类型坡面的入渗特征及入渗与土壤物理性质的关系涉及较少。本研究对云南省蒋家沟裸地、草地、灌丛和林地的基本土壤物理性质进行比较,利用双环入渗法测定4种植被类型的土壤入渗过程,通过4种入渗模型进行拟合并比较其在泥石流频发区的适宜性,分析土壤入渗过程的影响因素,补充并完善了泥石流频发区不同植被类型的坡面土壤水分入渗规律。结果表明:(1)4种植被类型初渗速率值为4.52～31.37 mm/min,稳定渗透速率为0.74～1.47 mm/min,各植被类型平均渗透速率从大到小排序为:裸地>灌丛>草地>林地;(2)4种入渗模型中通用经验模型拟合效果较好,适用于描述本研究区域土壤的入渗特性;(3)灌丛对研究区土壤入渗能力改善效果最佳;(4)影响土壤入渗特征的主要物理性质为土壤孔隙特征和土壤质地。本研究可为有效利用泥石流频发区土壤水资源、合理评价植被类型对土壤结构的改良效应提供科学依据。

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基于生态补偿分析的山区“造血式”补偿模式探讨——以太行山河北段为例

于淑会, 闫秋宇, 邓伟, 邢宇华, 康园园

2021, 39(06): 879-890. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000646

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太行山区生态地位重要,过渡性地理空间导致生境多样,生态资源比较丰富,但山区经济社会发展不平衡,而生态补偿是解决区域间不公平、缩小差距的有效手段。目前太行山区的补偿方式多以"输血式"的横向或纵向财政支付为主,惠农性差,具有不可持续性,探讨可持续的"造血式"生态补偿模式是实现山区生态资源高效利用与可持续发展的关键。本文以太行山区河北段28个县为研究对象,测算其生态系统服务价值与补偿量并探讨其变化特征,在此基础上提出基于"经济价值—生态服务价值—生态补偿量"(GDP-ESV-EC)的分类原则,将研究区分为发展区、平衡区与提升区。结果表明:(1)太行山区生态系统服务价值与生态补偿量在空间上均呈"北高中南低"的分布特征,与地理空间过渡性与差异性有关。(2)基于"GDP-ESV-EC"变化特征,将研究区划分为发展区(GDP与ESV均有显著提升)、提升区(GDP与ESV下降)与平衡区。发展区涉及县市有武安、涉县、沙河、邢台市辖区与易县5个,提升区主要包括顺平、阳原与磁县,其他县处平衡状态。(3)提升区应参考发展区发展模式,结合区域资源特征探索"二产转三产(尤其是生态旅游业)"与"粗放生产转绿色生产"2种产业转型方式,以不同主体参与的市场化运作的生态补偿机制为核心,鼓励生态消费区企业积极参与生态补偿区的产业转型与绿色产业建设,提高生态输出区的"造血"功能,实现双赢。(4)建设用地规模与地区生态补偿量存在互馈关系,这也是山区保护与发展关系权衡的关键之一。研究结果可为解决太行山生态功能区内生动力不足问题提供参考,为山区生态补偿工作提供新的思路。

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湖北省县域耕地多功能时空演变及耦合协调分析

姜艳, 杨淳棉, 聂艳, 汪瑞, 吴幼娥

2021, 39(06): 891-900. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000647

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日益紧缺的耕地资源推动着耕地功能的变化。国内耕地多功能评价在空间尺度上多以省、市为研究单元,以县域为基本单元分析较大区域耕地多功能演变的研究较少见,不利于较小区域耕地功能差异的探究与针对性保护管理意见的提出。本文以湖北省为研究区域,在解析识别耕地多功能表征因子的基础上,构建耕地多功能评价指标体系,基于冷热点分析和耦合协调度模型等方法,对湖北省85个县域耕地多功能时空演变特征和耦合协调程度进行了研究。结果表明:(1)2010—2017年湖北省县域耕地生产功能显著增强,社会功能、生态功能呈减弱趋势但幅度小;(2)湖北省县域耕地多功能冷热点格局变动大,鄂西各功能冷热点转变最显著;(3)湖北省县域耕地"生产—社会—生态"功能耦合协调度水平提高,耕地各功能趋于更高水平协调发展。研究结果可为区域耕地多功能管理、耕地多功能协调发展提供依据。

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凉山州会东县农村人口空心化测度及影响因素研究

舒丽琼, 刘颖, 唐晨珂

2021, 39(06): 901-911. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000648

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空心化问题严重制约农村可持续发展。分析农村空心化特点及其影响因素对深入了解农村人口迁移、探讨如何破解其空心化具有重要意义。目前研究更多的是以全国或某一特定村为研究对象,关于不同类型村落空心化的比较研究相对较少,尤其是具有地域特色的特定区域,如某些特定县市的农村人口迁移和空心化有何特点、空心化的动力机制等的探究尚有不足。本文以位于四川省凉山州会东县这一地形复杂多样、少数民族众多、地域特色突出且处于人口加速转移期的山区县为研究对象,基于村庄和农户的微观调研数据,利用多元线性回归分析,探讨其人口迁移特征及该区域农村人口空心化的现状,解析人口空心化的影响因素。结果表明:(1)会东县农村已出现一定程度的人口空心化,且不同类型村落人口空心化程度差异明显,受到地形特征的影响,人口空心化随着海拔升高而降低,河谷平坝型村落空心化程度最高,低山丘陵型和中山型村落空心化程度较低,人口空心化具有一定的垂直梯度性;(2)除了地形因素以外,村庄主要收入来源以及距县城的距离也对农村人口空心化有显著的影响。未来引导人口回流、提高其经济发展内生能力、提升农民人口素质是促进该区域乡村可持续发展和乡村振兴的关键。本研究关于凉山州会东县农村空心化分异特征及影响机制的解析,为进一步认识其他山区或少数民族区域的空心化问题提供了案例。

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基于决策树与时序NDVI变化检测的耕地撂荒遥感监测——以四川省凉山州普格县为例

宋宪强, 梁钊雄, 周红艺, 熊东红

2021, 39(06): 912-921. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000649

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耕地撂荒遥感监测是推进撂荒地整治、保障粮食安全的常用手段。遥感影像解译易受到不同地物光谱信息的干扰而影响提取精度,并且难以区分轮休与撂荒。以四川省凉山彝族自治州普格县为研究区域,在分析该地区撂荒地光谱特征及农作物物候特征的基础上,采用基于决策树与时序NDVI变化检测耦合的方法,以Landsat系列数据作为数据源,对区域内2000—2019年的撂荒地进行提取和分析。结果表明:(1)从时间序列特征上看,研究区内撂荒地面积呈现"先增大后减小"的趋势,在2015年撂荒率达到最大值27.94%;空间上主要分布在河流两侧的耕地边缘,呈零散分布状态。(2)撂荒地的分布随高程和坡度的变化呈现一定的规律。在高程方面,撂荒地主要集中在1500～3000 m范围内,其面积占撂荒地总面积的85%左右;在坡度方面,10°～20°范围内撂荒地分布占比60%以上;另外,高程1000～3000 m范围及坡度0°～15°范围的撂荒面积、撂荒率均表现出"先增大后减小"的趋势,在2015年达到最大值,而到2019年则呈小幅下降,与研究区撂荒地总体变化趋势一致。经实地调查和无人机影像验证,本研究方法对撂荒地的提取精度分别达87.14%和90.00%,可靠性较高,可为我国西南山区撂荒地监测及乡村振兴战略实施等提供科技支撑。

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科学普及话南极

张文敬, 王雪珺

2021, 39(06): 922-924. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000650

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<正>南极,地球上最后被发现的大陆南极是地球上最后被发现的洲际大陆。南极洲总面积达1400多万km2,其中冰盖大陆面积大约为1247万km2,陆缘冰面积为158万km2左右,岛屿面积大约为7.6万km2。南极洲的发现历程漫长而艰巨,自始至终都充满着史诗般的传奇与迷幻。最早试图寻找南极洲的是一个叫做詹姆斯·库克的英国人。1772—1775年间,库克船长驾驶一艘叫做"决心号"的探险船,闯入71°7′S的南大洋海域,

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