地表基质土质类型对表层土壤有机碳空间分布的影响—以阿荣旗、莫旗地区为例

<正>研究地表基质土质类型与表层土壤有机碳之间的关系对土壤有机碳调控和生态平衡由重要意义。笔者等以大兴安岭东麓地区表层黑土为研究对象,运用地理加权回归（丁亚鹏等,2021）,探讨地表基质土质类型对有机碳分布的影响,为黑土地的保护和利用和土壤有机碳调控提供科学依据。     

大兴安岭东麓黑土地地表基质空间分布特征及其生态效应

<正>地表基质是指地球表层孕育和支撑森林、草原、水、湿地等各类自然资源的基础物质。不同的地表基质类型孕育和支撑不同的生态系统和植被类型,制约着生态要素的空间格局和演化趋势（葛良胜等,2020;侯红星等,2021）。本文以大兴安岭东麓阿荣旗为研究区,在研究地表基质和地表覆盖空间分布特征的基础上,定量评估研究区生态环境质量优劣,分析不同地表基质类型的生态效应特征,进而为黑土地保护管理与合理开发利用提供数据支撑和科学依据。     

浅析地表基质的本质内涵及研究方向

地表基质是自然资源部于2020年1月18日在印发的《自然资源调查监测体系构建总体方案》首次提出的概念；同年12月22日，自然资源部办公厅印发《地表基质分类方案（试行）》对地表基质的研究进一步细化加深。2次提出地表基质的概念既有共同点，即都是强调孕育和支撑森林、草原、水、湿地等各类自然资源的基础物质，但同时存在很大的区别，即在空间范围的限定和内容的界定上存有一定的差异。笔者对该概念的本质内涵进行深入研究，通过与相关概念如土地、土地资源、森林立地、风化壳及土壤之间的比较辨析，更为准确地重新阐述、完善地表基质的定义及其分类，并指出未来地表基质的应用研究方向。     

地表基质三级分类方案探讨

地表基质是支撑林草水等地表覆盖层的基础物质，影响着陆表生态系统的稳定性。自然资源部提出地表基质分类方案（试行）后，众多学者开展了积极、有益探索，对地表基质类型划分提出了不同建设性意见，但至今尚未形成统一、具体的三级分类方案。以北京市昌平区南口镇地表基质调查工作为基础，结合国内不同地区地表基质调查试点工作，探讨了山区和平原两种地貌类型区地表基质三级分类指标，确定了三级分类方案。山区包括岩石、砾质、土质3种基质，平原包括砾质、土质2种基质。岩石基质共23个三级类，分别为岩浆岩6个、沉积岩11个、变质岩6个；砾质基质共16个三级类，其中巨砾、粗砾、中砾及细砾各4个；土质基质共66个三级类，其中粗骨土和砂土各3个（山区与平原相同），山区壤土与平原壤土各27个。     

宽广吸力范围非饱和土剪切强度试验研究及其预测

以弱膨胀土为试验材料，开展了宽广吸力范围内非饱和土的持水和强度特性试验研究，并提出适用于宽广吸力范围的非饱和土强度模型。结果表明，在广吸力范围内，应力-应变曲线随吸力增加而增高，在低吸力范围呈现应变硬化，在高吸力范围呈现应变软化。低吸力范围，试样呈现剪缩变形；高吸力范围，试样在轴向应变2%处开始呈现剪胀趋势。此外，提出一种区分吸附水和毛细水的土-水特征曲线模型，并假设吸力引起的强度增强部分主要由毛细水决定。将有效应力系数用毛细水饱和度替代，并代入Bishop非饱和土强度公式，利用不同类型土剪切强度的实测数据和文献中剪切强度模型对比，表明该强度模型可以很好地描述宽广吸力范围内的非饱和土强度。     

An improved shear strength model of unsaturated soils over a wide suction rangeEI北大核心

不同类型的非饱和土在自然界中广泛存在。由于不同类型土的颗粒级配和矿物组成成分的不同,其强度特性存在较大的差异。为了建立一种适用于不同类型非饱和土的强度预测统一模型,本研究系统地分析了土体类型对非饱和土强度演化趋势的影响,在综合考虑两种常用模型优越性的基础上,提出了一种改进的非饱和土抗剪强度模型,同时,利用现有常用的强度模型,对不同类型土在广吸力范围内的强度特性进行了预测,并对拟合结果进行了对比分析。研究结果表明:(1)在广吸力范围内,不同类型土的强度演化规律可分为两类,山峰型和增长稳定型;(2)改进模型可以较为准确地预测不同类型土在广吸力范围内的强度特性;(3)明确了改进模型中各参数的物理意义,并初步给出了改进模型在应用于不同类型土时各参数取值的建议范围。     

Hydromechanical characteristics and microstructure of unsaturated loess under high suctionEI北大核心

联合压力板仪和蒸汽平衡法在全吸力范围内对原状与重塑黄土进行持水特性试验,使用非饱和三轴仪对高吸力下的原状与重塑黄土进行剪切试验,同时采用扫描电镜仪(scanning electron microscope,SEM)和压汞仪(mercury injection apparatus,MIP)进行微观试验,探讨了非饱和黄土结构性差异对其水力力学特性的影响。试验结果表明:随着吸力的增大,原状和重塑土的饱和度、含水率均减小,孔隙比稍有减小。由于原状及重塑黄土的初始孔隙比基本一致,因此两者压汞试验总进汞量接近。由扫描电镜和压汞试验得到的原状及重塑黄土的孔隙结构形态及优势孔径范围不一样,结构性有所差异,导致土-水特征曲线在不同吸力范围内呈现不一样的规律。原状和重塑土的应力-应变关系多呈软化现象,吸力为3.29 MPa的重塑土呈硬化现象。且随着吸力的增大,原状和重塑土的黏聚力和峰值强度均明显增加,体变由剪缩趋向剪胀现象。由于原状土具备一定结构性,胶结作用较强,其黏聚力的增幅会大于重塑土,峰值强度也高于重塑土,而两者的内摩擦角基本一致。     

利用原位浸水试验计算非饱和黄土基质吸力方法研究

精确计算非饱和土渗透系数时需要考虑土体的负孔隙水压力水头值,即基质吸力。然而基质吸力的准确测定有一定难度,通常室内试验与现场测定的结果相差较大,影响实际工程应用。提出一种全新的算法,即利用原位浸水试验数据对土体基质吸力进行计算,利用Green-Ampt入渗模型结合浸水坑水面下降速率和水分传感器测定的浸水渗透速率之间的差值计算出地层负孔隙压力水头值。选取黄土–古土壤互层场地开展原位浸水试验,根据试验数据计算出第一层厚度为4 m的黄土的负孔隙压力水头值为233 cm,第二层为厚度2 m的古土壤层的负孔隙压力水头值为124 cm;应用该算法预测出在浸水坑以下8.4m处地层基质吸力消减为零。本研究是对黄土地层基质吸力计算的一种新尝试。     

服务生态文明的生态地质调查工作方法浅析——以地表基质调查为例

服务生态文明是新时期赋予地质调查工作的新使命，广义上相关调查工作都可称之为生态地质调查。由于处于初期摸索阶段，缺少成熟的技术规范支撑，生态地质相关调查工作内容不是十分清晰。因此，梳理相关概念的内涵、厘清工作思路、明确调查内容对于实现任务目标具有重要的意义。笔者以表生地质过程对地表生态发育的制约作用为线索，从地球系统科学的角度探讨生态地质调查的任务与目标，并提出生态地质学属于“地质+”范畴。基于陆地生态系统不同地质-地貌单元的表生地质过程，以地表基质调查为例，从剥蚀区到沉积区将陆地生态系统划分为浅山-丘陵区、河流-湖泊-湿地区、平原-盆地区。根据不同调查单元的表生地质特征，分别阐述相关调查内容、调查手段及布署原则。在此基础上，探讨地表基质调查的成果表达方式与应用，以期为其他相关生态地质调查工作提供借鉴和参考。