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Fingerprinting the sources of water-mobilized sediment threatening agricultural and water resource sustainability:Progress, challenges and prospects in China

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Science China Earth Sciences 2019年第12期62卷 2017-2030页

作者： Qiang TANG Bojie FU anbang wen Xinbao ZHANG Xiubin HE Adrian LCOLLINS Sustainable Agriculture Sciences Department Rothamsted ResearchNorth WykeOkehamptonDevon EX202SBUK Key Laboratory of Mountain Surface Processes and Ecological Regulation Institute of Mountain Hazards and EnvironmentChinese Academy of SciencesChengdu 610041China State Key Laboratory of Urban and Regional Ecology Research Center for Eco-Environmental SciencesChinese Academy of SciencesBeijing 100085China State Key Laboratory of Earth Surface Processes and Resource Ecology Faculty of Geographical ScienceBeijing Normal UniversityBeijing 100875China

Sediment source fingerprinting apportions the sources of sediment produced by water erosion by linking sampled sediment mixtures and landscape source materials using diagnostic and conservative *** this approach,the nature and location of active sediment sources across the catchment can be elucidated,generating information which is a key prerequisite for the design and implementation of catchment management *** science of sediment source fingerprinting continues to attract much research globally,but to date,there have been relatively few fingerprinting studies in ***,there remain major challenges for the fingerprinting approach arising from the uniqueness of Chinese landscapes,including for instance,the complex land use configuration with highly fragmented or mosaic patches and the highly dynamic land use conversion rates,generating a need to test the physical basis for the discriminatory power and environmental behavior of both traditional and novel *** research is needed to investigate the applicability of tracer properties in different physiographic settings and to evaluate the potential strategic utility of the approach for supporting the improved management of soil and water ***,the strategic availability of independent observation data for different components of catchment sediment budgets and well-maintained research infrastructure for plots,micro-catchments and drainage basins provides immediate opportunity for testing the approach and refining *** detailed testing across scales would be invaluable for promoting sediment source fingerprinting as both a scientific and management tool for informing soil and water conservation practices in China.

关键词： Soil erosion Sediment source fingerprinting Tracer properties Sediment budgets Catchment management China

^(137)Cs and^(210)Pb_(ex) as Soil Erosion Tracers in the Hilly Sichuan Basin and the Three Gorges Area of China

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Journal of Mountain Science 2012年第1期9卷 27-33页

作者： SHI Zhonglin wen anbang ZHANG Xinbao HE Xiubin LI Hao YAN Dongchun Key Laboratory of Mountain Surface Processes and Ecological Regulation Institute of Mountain Hazards and EnvironmentChinese Academy of SciencesChengdu 610041China Graduate University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China College of Resources and Environment Sichuan Agricultural UniversityYa'an 625014China

Accelerated soil erosion and land degradation represent major environmental problems for agricultural *** information on the rates of soil loss is urgently *** traditional techniques for documenting rates of soil loss may meet this need,but face many *** fallout radionuclides,especially 137 Cs and 210 Pb ex,are increasingly used as effective tracers to quantify soil erosion rates,and they represent a valuable complement to the existing classical *** paper aims to introduce the basis for assessing soil erosion rates on cultivated and uncultivated slopes by using 137 Cs and 210 Pb ex measurements,to compare the 137 Cs and 210 Pb ex reference inventories,and to report several case studies undertaken in the hilly area of Sichuan Basin and the Three Gorges area of China.

关键词： Soil erosion Cultivated land 137 Cs 210 Pb ex Uncultivated land Sichuan Basin Three Gorges area China

Developing a sustainable strategy to conserve reservoir marginal landscapes

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National Science Review 2018年第1期5卷 10-14页

作者： Qiang Tang Bojie Fu Adrian L.Collins anbang wen Xiubin He Yuhai Bao Key Laboratory of Mountain Surface Processes and Ecological Regulation Institute of Mountain Hazards and Environment Chinese Academy of Sciences State Key Laboratory of Urban and Regional Ecology Research Center for Eco-Environmental SciencesChinese Academy of Sciences

China has accelerated its pace in building dams to meet growing demands in energy consumption,as well as to alleviate air pollution resulting from fossil fuel emissions and to mitigate global climate change *** rivers in southwestern China(*** Jinsha,Yalong,Dadu,Wu,Nu,Lancang and upper Yangtze rivers)have primarily been targeted as major basins for hydropower development,where cascade dams have been constructed or are *** them,the Three Gorges Dam is the world’s largest hydropower project

关键词： Developing a sustainable strategy to conserve reservoir marginal landscapes

A Preliminary Study on Traditional Level-trench Method to Prevent Rill Initiation in the Three Gorges Region,China

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Journal of Mountain Science 2011年第6期8卷 876-881页

作者： YAN Dongchun wen anbang HE Xiubin SHI Zhonglin XIONG Donghong LONG Yi Key Laboratory of Mountain Environment Evolution and Regulation Institute of Mountain Hazards and Environment Chinese Academy of Sciences Chengdu Sichuan 610041 China Graduate University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049 China

The level-trench method is a traditional tillage operation to develop a drainage system on slope land in the Three Gorges region. Before crops are planted, farmers prepare the land with level trenches spaced 3-1o m apart, depending on the slope gradient： steeper slopes require shorter distances. Little scientific analysis has been done on the use of traditional level trenches for soil conservation. We conducted a field investigation and simulation experiments, and present a comparison between the spacing of level trenches and the slope length required for rill initiation. The results indicate that the spacing of level trenches in farmland is close to the slope length required for rill initiation in the experimental plots, and regression models of trench spacing with the gradient and the slope length required for rill initiation with the gradient have similar formats; the coefficients of determination （R2） for the two equations are 0.99 and 0.88, respectively. There were some differences between the field survey and experiments, but we conclude that the traditional level-trench method has an important role in preventing rill initiation.

关键词： Level trench Rill Initiation Purple Soil Three Gorges Region

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复合指纹识别技术定量示踪流域泥沙来源

农业工程学报 2014年第2期30卷 94-104页

作者：郭进文安邦严冬春史忠林中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所/山地表生过程与生态调控重点实验室成都610041 中国科学院大学北京100049

土壤侵蚀导致水土资源及土地生产力的破坏和损失,泥沙淤积危害及其引发的一系列水环境效应已成为当前及以后一段时期内研究的热点和重点。开展流域(河流)泥沙来源研究,查明入塘、河、库泥沙通量,定量识别泥沙来源具有重要现实指导意义... 详细信息

土壤侵蚀导致水土资源及土地生产力的破坏和损失,泥沙淤积危害及其引发的一系列水环境效应已成为当前及以后一段时期内研究的热点和重点。开展流域(河流)泥沙来源研究,查明入塘、河、库泥沙通量,定量识别泥沙来源具有重要现实指导意义。选取了一个由山坪塘控制出口的封闭式农业单元小流域(10.7 hm2),开展复合指纹识别技术定量辨析塘库沉积泥沙来源新尝试。据流域现状,定性划分了3种泥沙来源,即旱地、水田、林草地,并分别于塘库中部采取A、B、C三柱表层沉积泥沙;结合复合指纹识别技术定量解析了塘库表层沉积泥沙来源。研究表明,塘库沉积泥沙各来源相对输沙贡献分别为旱地84%、水田14%、林草地2%,复合指纹识别技术能较好地辨析小流域泥沙来源。

关键词：泥沙输移土壤模型指纹识别技术多变量线性混合模型复合指纹因子

三峡库区腹地忠县小流域近52 a泥沙输移比估算研究

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农业机械学报 2017年第11期48卷 307-315页

作者：俱战省严冬春文安邦史忠林宝鸡文理学院地理与环境学院宝鸡721013 陕西省灾害监测与机理模拟重点实验室宝鸡721013 中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所成都610041

为准确定量估算三峡库区腹地小流域近52 a泥沙输移比,为库区小流域水土保持效益评价提供科学依据,综合采用RUSLE模型、塘库淤积泥沙137Cs和210Pb定年技术分别对黄冲子和工农沟小流域1963—2014年不同时段的泥沙输移比进行了估算。结果表... 详细信息

为准确定量估算三峡库区腹地小流域近52 a泥沙输移比,为库区小流域水土保持效益评价提供科学依据,综合采用RUSLE模型、塘库淤积泥沙137Cs和210Pb定年技术分别对黄冲子和工农沟小流域1963—2014年不同时段的泥沙输移比进行了估算。结果表明:黄冲子和工农沟小流域近52 a平均土壤侵蚀量分别为119.72、86.86 t,变异系数分别为0.76、0.86;黄冲子和工农沟小流域塘库淤积泥沙的210PbexCRS模式(Constant rate of supply,CRS)的定年结果与137Cs时标基本一致,不同时段产沙量的变异系数分别为0.28、0.19;黄冲子和工农沟小流域1963—2014年的泥沙输移比均值都为0.25,不同时段泥沙输移比的变异系数分别为0.33、0.82,属于中等程度变异。本研究结果明确了泥沙输移比的估算不能割裂"时段性"这一学术认识,并为泥沙输移比的实际应用提供了借鉴。

关键词：泥沙输移比小流域 137Cs和210Pb 时段三峡库区

基于^(137)Cs本底值计算模型和地理加权回归克里格对^(137)Cs本底值空间分布的预测

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中国水土保持科学 2018年第5期16卷 57-66页

作者：李豪文安邦刘涛李婷四川农业大学资源学院成都611130 中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所成都610041

^(137)Cs示踪技术是土壤侵蚀研究的一种重要方法,目前已得到广泛应用。准确的^(137)Cs本底值是运用该技术开展研究的基础。为了获取区域高空间分辨率^(137)Cs本底值数据,作者基于147个气象站点的实测数据和Walling&He的^(137)Cs本底值... 详细信息

^(137)Cs示踪技术是土壤侵蚀研究的一种重要方法,目前已得到广泛应用。准确的^(137)Cs本底值是运用该技术开展研究的基础。为了获取区域高空间分辨率^(137)Cs本底值数据,作者基于147个气象站点的实测数据和Walling&He的^(137)Cs本底值计算模型,运用主成分分析(PCA)和地理加权回归克里格(GWRK)相结合的方法,预测四川省^(137)Cs本底值的空间分布。结果表明:1)应用PCA法可在保留大部分原始信息的同时,有效地消除变量间的多重共线性,为后续的回归分析与空间插值奠定基础;2)GWRK插值法综合考虑了降水、空间位置等多个影响因素及其对^(137)Cs本底值影响的空间非平稳性,相对于传统的普通克里格和全局回归克里格插值法具有更高的预测精度,且较准确地表达局部区域^(137)Cs本底值空间分布的细节信息;3)以实测数据为基础、基于GIS技术的空间插值方法是获取区域高分辨率^(137)Cs本底值空间数据的可行途径。本研究有效地揭示^(137)Cs本底值的空间分布规律及不同因素对其影响,为运用^(137)Cs示踪技术开展土壤侵蚀研究、水土流失治理等工作提供基础数据和技术支持。

关键词： 137^Cs本底值地理加权回归克里格 137^Cs本底值计算模型四川省

三峡库区不同土地利用土壤重金属分布特征与污染评价

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农业机械学报 2017年第7期48卷 207-213页

作者：周萍文安邦史忠林严冬春龙翼中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所山地表生过程与生态调控重点实验室成都610041

为揭示不同土地利用方式土壤重金属的含量、分布及污染特征,选取三峡库区典型小流域不同土地利用方式:柑橘果园(CO)、林地(FL)、旱坡麦地(WD)、旱坡菜地(VD)、温室大棚蔬菜地(VG)、水稻田(PL)作为研究对象,研究了不同土地利用方式土壤... 详细信息

为揭示不同土地利用方式土壤重金属的含量、分布及污染特征,选取三峡库区典型小流域不同土地利用方式:柑橘果园(CO)、林地(FL)、旱坡麦地(WD)、旱坡菜地(VD)、温室大棚蔬菜地(VG)、水稻田(PL)作为研究对象,研究了不同土地利用方式土壤重金属的含量变化、分布规律,并进行污染评价。研究结果表明,6种土地利用类型土壤重金属元素Pb含量由大到小表现为:VG、CO、PL、VD、FL、WD,土壤重金属元素Cr含量由大到小表现为:CO、VG、PL、VD、FL、WD,土壤重金属元素Cu含量由大到小表现为:VG、VD、CO、PL、FL、WD,土壤重金属元素Zn含量由大到小表现为:CO、VG、PL、WD、VD、FL,土壤重金属元素Cd含量由大到小表现为:VG、CO、WD、PL、VD、FL。土壤重金属Pb含量与Cr、Cu、Zn、Cd含量均存在极显著正相关关系(p<0.01),Cr含量与Cu和Cd含量呈极显著正相关(p<0.01),与Zn含量呈显著正相关(p<0.05)。6种土地利用类型土壤重金属Pb、Cr、Cu、Zn、Cd的单项污染指数变化分别为0.06、0.14、0.15、0.14和1.70,综合污染指数为0.91,污染等级为警戒线,污染水平属于Ⅱ级,尚清洁,6种土地利用类型土壤重金属的综合污染指数由大到小表现为:VG、CO、VD、PL、WD、FL。潜在生态风险评价表明,6种土地利用类型土壤的重金属Pb、Cr、Cu和Zn均属于轻度生态危害。土壤重金属元素Cd在林地、旱坡麦地和水稻田土壤中属于中度生态危害,而在柑橘果园、旱坡菜地和温室大棚蔬菜地土壤中属于较强生态危害。5种土壤重金属潜在生态危害系数从大到小分别为:Cd、Pb、Cu、Cr、Zn。

关键词：三峡库区土地利用类型土壤重金属分布特征污染评价

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西南喀斯特山地的土壤侵蚀研究探讨

生态环境学报 2009年第6期18卷 2393-2398页

作者：何永彬张信宝文安邦云南大学云南省地理研究所云南昆明650223 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所云南成都610041 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101

西南喀斯特山区具有独特的喀斯特土壤特征与土壤侵蚀的环境效应,普遍面临着因土壤侵蚀导致的"石漠化"问题。已有研究认为,在气候、地质地貌、植被和人为活动等环境因素的影响下,喀斯特山区土壤侵蚀以混合侵蚀方式进行。但由于对喀斯特... 详细信息

西南喀斯特山区具有独特的喀斯特土壤特征与土壤侵蚀的环境效应,普遍面临着因土壤侵蚀导致的"石漠化"问题。已有研究认为,在气候、地质地貌、植被和人为活动等环境因素的影响下,喀斯特山区土壤侵蚀以混合侵蚀方式进行。但由于对喀斯特山区土壤侵蚀过程的认识不同,致使研究者得出土壤侵蚀强度差异较大的研究结果。有关喀斯特土壤侵蚀系统研究重点应该在土壤侵蚀机制、土壤侵蚀分级强度与土壤合理流失量等方面开展研究。

关键词：土壤侵蚀研究喀斯特山地探讨中国西南