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黄土丘陵沟壑区沟道农业生产功能空间演变特征及其启示

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农业工程学报 2021年第21期37卷 259-268页

作者：璩路路王永生李裕瑞陈宗峰刘继来重庆大学公共管理学院重庆400044 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 中国科学院大学北京100049 陕西黄土高原地球关键带国家野外科学观测研究站西安710061 信阳师范学院地理科学学院信阳464000

基于5期遥感影像和实地调研数据,定量分析黄土高原延安碾庄流域1985-2018年乡村转型发展进程中农业生产功能时空演变规律。结果表明:1)沟道农业生产功能定量诊断体系和监测模型可有效识别沟道农业生产功能空间格局以及经济社会与资源生... 详细信息

基于5期遥感影像和实地调研数据,定量分析黄土高原延安碾庄流域1985-2018年乡村转型发展进程中农业生产功能时空演变规律。结果表明:1)沟道农业生产功能定量诊断体系和监测模型可有效识别沟道农业生产功能空间格局以及经济社会与资源生态多重导向的多元演化路径。2)研究区沟道农业功能空间由传统向现代生产主导功能转向,2012年为沟道生产功能转型拐点。沟道传统农业生产功能特征为“小幅扩增-相对平稳-急剧缩减”,沟道现代农业生产功能演变则呈现“相对平稳-小幅扩增-急剧增加”的阶段特征,且功能多样性不断增加。3)整体上沟道传统农业生产功能空间范围和强度值呈减少趋势,现代沟道农业生产为主的功能空间不断扩张,主导方向发生转变;局部微观上传统农业生产功能以流域城镇所在地为中心呈同心带状缩减。4)新时期黄土丘陵沟壑区沟道农业高质量发展的核心目标在于推进“四转”,全面构建“三循环”模式,推进形成黄土高原产业内循环及其与黄河流域双循环互促共进发展的新格局,深入探究优化农业生产方式和创新经营管理模式的新动能、新途径。研究结果提供了黄土高原典型流域农业功能转型微观案例,对区域土地资源优化配置及乡村转型高质量发展具有启示意义。

关键词：土地利用模型沟道农业生产功能演变转型发展黄土丘陵沟壑区碾庄流域

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黄土丘陵沟壑区水平梯田减沙作用研究

水利学报 2014年第7期45卷 793-800页

作者：刘晓燕王富贵杨胜天李晓宇马红斌何兴照黄河水利委员会河南郑州450003 黄河上中游管理局陕西西安710021 北京师范大学北京100875 黄河水文水资源科学研究院河南郑州450004

黄土高原水平梯田的减沙作用很可能一直被低估。本文分析了梯田对坡沟产水产沙的调控机制，认为水平梯田不仅可大幅减少自身产沙量，而且还可截留上方来沙，并通过减少坡面径流下沟实现沟谷减沙；有埂水平梯田对流域的减沙潜力可达65%~... 详细信息

黄土高原水平梯田的减沙作用很可能一直被低估。本文分析了梯田对坡沟产水产沙的调控机制，认为水平梯田不仅可大幅减少自身产沙量，而且还可截留上方来沙，并通过减少坡面径流下沟实现沟谷减沙；有埂水平梯田对流域的减沙潜力可达65%~90%。基于黄土丘陵沟壑区第三和第五副区不同时期的实测数据，分析了多年平均降雨情况下不同规模水平梯田对流域的减沙作用；引入梯田比和减沙幅度的概念，构建了不同规模水平梯田与减沙幅度的关系式，可用于大空间尺度上水平梯田减沙作用的定量评价。分析认为，在梯田比5%~30%范围内，梯田比几乎与减沙幅度成正比；当梯田比大于35%~40%后，其减沙作用基本稳定在90%左右。水平梯田对洪水含沙量的削减作用不明显，对雨强的产沙响应不敏感。

关键词：黄土丘陵沟壑区水平梯田减沙作用方法

黄土丘陵沟壑区细沟发育形态的变化及其与侵蚀产沙的关系

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农业工程学报 2022年第18期38卷 92-102页

作者：李朋飞黄珂瑶胡晋飞高健健郝铭揆党恬敏张晓晨西安科技大学测绘科学与技术学院西安710054 黄河水利委员会绥德水土保持科学试验站榆林719000 黄河流域水土保持生态环境监测中心西安710021

细沟发育及形态特征研究对理解坡面侵蚀过程和机理具有重要意义。然而,已有细沟侵蚀研究多基于室内模拟试验,无法反映野外真实细沟侵蚀规律。该研究以黄土丘陵沟壑区辛店沟流域为例,于野外自然坡面设置5个径流小区,结合放水冲刷试验(流... 详细信息

细沟发育及形态特征研究对理解坡面侵蚀过程和机理具有重要意义。然而,已有细沟侵蚀研究多基于室内模拟试验,无法反映野外真实细沟侵蚀规律。该研究以黄土丘陵沟壑区辛店沟流域为例,于野外自然坡面设置5个径流小区,结合放水冲刷试验(流量为25、40、55、70、85 L/min)与地基三维激光扫描技术,研究细沟几何形态(长、断面宽、断面深),衍生特征(细沟宽深比、细沟密度、细沟割裂度和细沟平均深度等)和分形维数、地貌信息熵、分叉比的变化过程,以及不同指标与侵蚀量、沉积量、产沙量间的关系。结果表明:1)随着冲刷时间增加,各流量梯度细沟断面宽度、断面深度、细沟平均深度和细沟割裂度大多呈递增趋势。而细沟宽深比与流量大小相关,低流量(25 L/min)下细沟发育主要呈“宽浅式”,较低流量(40 L/min)和高流量(85 L/min)下发育主要呈“窄深式”,中流量(55 L/min)和较高流量(70 L/min)细沟发育在“宽浅式”与“窄深式”间交替变化。2)随着冲刷时间增加,低流量下分形维数整体趋于平稳,其余流量波动较大;中流量下分叉比呈上升趋势,其余流量下均呈下降趋势;各流量梯度下地貌信息熵无明显变化规律,但其与产沙量的变化趋势基本一致,能够较好反映土壤侵蚀的动态变化。3)细沟平均长度、平均断面深度和细沟平均深度可分别用于评估较低流量下累计沉积量、侵蚀量和产沙量;同时,可用细沟平均深度评估低流量下累计侵蚀量和产沙量。平均断面宽度、平均断面深度及细沟平均深度可用于评估较高流量下累计侵蚀量。此外,随着流量的增大,各形态指标与累计侵蚀量、沉积量和产沙量关系的显著性减弱。研究可为深化认识坡面细沟侵蚀过程和机理提供参考。

关键词：侵蚀坡面产沙黄土丘陵沟壑区野外放水冲刷细沟形态 TLS

黄土丘陵沟壑区坡面尺度撂荒草地入渗特征影响因素试验研究

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水科学进展 2020年第6期31卷 820-831页

作者：肖婧王兵中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心陕西杨凌712100 中国科学院大学北京100049 西北农林科技大学黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室陕西杨凌712100

为研究黄土丘陵沟壑区多种因素对撂荒草地入渗特征的影响,采用野外自然降雨观测法,研究不同降雨特征(降雨量、平均雨强、降雨历时和最大30 min雨强(I30))、土壤前期含水量、坡长(10 m、20 m、30 m、40 m和50 m)和植被盖度条件下土壤入... 详细信息

为研究黄土丘陵沟壑区多种因素对撂荒草地入渗特征的影响,采用野外自然降雨观测法,研究不同降雨特征(降雨量、平均雨强、降雨历时和最大30 min雨强(I30))、土壤前期含水量、坡长(10 m、20 m、30 m、40 m和50 m)和植被盖度条件下土壤入渗特征差异,通过灰色关联度法判断影响撂荒草地入渗特征的主导因子。结果表明:(1)入渗量随降雨量、降雨历时和I30增加而增大(R2>0.55,P0.12,P0.53,P0.13,P0.56,P<0.01),但在坡长30 m和40 m之间存在临界坡长。(4)在入渗效率较高的情况下,植被对土壤入渗的影响并不显著,降雨特征和坡长成为主导因子。

关键词：降雨特征草地盖度坡长土壤前期含水量土壤入渗黄土丘陵沟壑区

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黄土丘陵沟壑区煤矿沉陷耕地复垦

农业工程学报 2011年第9期27卷 299-304,I0007页

作者：王帅红孙泰森周伟张继栋山西农业大学资源环境学院太谷030801 中国地质大学土地科学技术学院北京100083 国土资源部土地整治重点实验室北京100035

探索开发适宜黄土地貌和气候特点以及黄土丘陵采煤沉陷损伤规律的土地复垦模式,对于实现该区数量质量并重管理的耕地保护目标具有重要的现实意义。该文基于开采设计、沉降观测参数和MSAS软件,预测山西兴县斜沟煤矿一采区沉陷损毁土地面... 详细信息

探索开发适宜黄土地貌和气候特点以及黄土丘陵采煤沉陷损伤规律的土地复垦模式,对于实现该区数量质量并重管理的耕地保护目标具有重要的现实意义。该文基于开采设计、沉降观测参数和MSAS软件,预测山西兴县斜沟煤矿一采区沉陷损毁土地面积为16.54 km2,损毁土地类型以耕地和草地为主,其中轻度破坏耕地面积3.70 km2,中度破坏耕地面积2.41 km2,重度破坏耕地面积0.17 km2。结合黄土丘陵沟壑低潜水位区土地损毁特征和区域生态保育和国土整治目标,拟对轻度破坏的1.65 km2耕地采用裂缝充填和土地平整复垦措施,按照集中连片的原则对轻度、中度和重度破坏的4.63 km2耕地采用坡改梯的土地复垦工程措施进行复垦,实现增加耕地面积0.40 km2,每年减少水土流失4.94万t,提高了耕地质量等级。研究认为,结合企业复垦资金和社会资金投入,按照集中连片的原则对采煤沉陷破坏的耕地采取坡改梯复垦是该区域损毁耕地复垦的有效模式。

关键词：复垦煤矿土地利用黄土丘陵沟壑区井工开采沉陷耕地

黄土丘陵沟壑区沟道土地整治对乡村人地系统的影响

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农业工程学报 2019年第5期35卷 241-250页

作者：李裕瑞李怡范朋灿刘彦随中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 西安科技大学测绘科学与技术学院西安710054 中国科学院大学北京100049 中国科学院区域可持续发展分析与模拟重点实验室北京100101

深入开展土地整治对区域乡村人地系统的影响研究对于优化土地整治模式、促进乡村振兴具有积极意义。该文以延安市某典型小流域为例,结合高分影像数据、景观格局分析和人文实地调查,从土地利用、景观格局、生态安全、社会响应和综合研判... 详细信息

深入开展土地整治对区域乡村人地系统的影响研究对于优化土地整治模式、促进乡村振兴具有积极意义。该文以延安市某典型小流域为例,结合高分影像数据、景观格局分析和人文实地调查,从土地利用、景观格局、生态安全、社会响应和综合研判等角度探讨了黄土丘陵沟壑区沟道土地整治对当地乡村人地系统的影响。研究表明:1)在土地整治工程措施的作用下,沟道底部及其两侧的台地、坡耕地、灌木林地和草地大多转变为高产稳产的坝地,部分灌木林地由于生物措施转变为生态功能更强的乡土适生林地;坝地和林地分别增加159.06 hm2和69.75 hm2,灌木林地、草地和坡耕地分别减少112.37、63.26和59.06 hm2。2)坝地平均斑块面积和凝聚度增加,生产功能提升;乔木林地和灌木林地的景观指数、斑块凝聚度指数均保持在较高水平,生态功能稳定;流域整体的景观破碎化程度降低,景观趋于多样化和均衡化发展,景观抗干扰能力和生态系统稳定性得到提升。3)从生态安全效应来看,流域植被和生态环境明显改善,土壤侵蚀显著减少,防洪能力明显提升,但局部存在生态安全隐患。4)人类活动对流域地理环境变化有所响应,土地规模化、农业机械化、就业兼业化和非农化程度提高;但仍存在农业结构单一、效益不高等问题。应着力创新"共同商议、协同推进"的乡村治理机制,进而发挥土地整治综合效能,促进流域乡村转型与振兴。

关键词：土地整治流域治沟造地人地系统乡村振兴黄土丘陵沟壑区

黄土丘陵沟壑区生态环境建设中的水问题——以延河流域为例

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环境科学 2004年第2期25卷 37-42页

作者：杨荣金傅伯杰刘国华马克明中国科学院生态环境研究中心系统生态重点实验室北京100085

水在生态环境建设中具有重要的地位 ,同时生态环境建设也对水文情势产生重要影响 ,两者密切相关 .黄土丘陵沟壑区属于资源性缺水地区 ,水土流失非常严重 ,同时这一地区也是生态环境建设特别是植被恢复与重建的重点区域 ,研究这一地区的... 详细信息

水在生态环境建设中具有重要的地位 ,同时生态环境建设也对水文情势产生重要影响 ,两者密切相关 .黄土丘陵沟壑区属于资源性缺水地区 ,水土流失非常严重 ,同时这一地区也是生态环境建设特别是植被恢复与重建的重点区域 ,研究这一地区的水与生态环境建设间的相互关系具有更加重要的意义 .根据黄土丘陵沟壑区的典型流域———延河流域的社会经济统计数据、水文站监测数据及土壤水分和植被生长的有关研究 ,综合分析后认为 :①人口快速增长和社会经济高速发展需要更多的水资源支持 ,生态环境建设用水受到直接威胁 ;②生态环境建设特别是建成植被减少了河川径流 ,由于植被蒸腾过度消耗土壤水库中的水分 ,一些地方出现土壤干层 ;③水资源的不足不仅限制了进一步的植树种草 ,而且也对建成植被产生了不利影响 ,一些地方甚至出现了“小老树” ,从而使植被的生态环境效益受到影响 .在此基础上 ,通过分析生态环境建设与水的关系 ,提出了黄土丘陵沟壑区水资源可持续利用、生态环境可持续建设和社会经济可持续发展的建议 .

关键词：生态环境建设生态需水可持续发展黄土丘陵沟壑区延河流域

黄土丘陵沟壑区枯枝落叶层和土壤的光谱差异特征分析

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农业工程学报 2015年第2期31卷 147-154页

作者：刘咏梅汪步惟李京忠庞国伟西北大学城市与环境学院西安710127 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 中国科学院大学北京100049

枯枝落叶层在植被防止土壤侵蚀的功效中发挥着主导作用，枯落层的光谱特征分析将为遥感估算枯落层盖度提供重要依据。该文利用陕北延河流域典型植被群落土壤和枯落层样本的光谱测试数据，分析土壤和枯落层在在可见光-近红外波段（400～1... 详细信息

枯枝落叶层在植被防止土壤侵蚀的功效中发挥着主导作用，枯落层的光谱特征分析将为遥感估算枯落层盖度提供重要依据。该文利用陕北延河流域典型植被群落土壤和枯落层样本的光谱测试数据，分析土壤和枯落层在在可见光-近红外波段（400～1100 nm）和短波红外波段（1100～2500μm）的光谱差异特征及主要影响因素，并进一步评价归一化植被指数（NDVI，normalized difference vegetation index）和归一化衰败植被指数（NDSVI，normalized difference senescent vegetation index）、归一化差值耕作指数（NDTI，normalized difference tillage index）、纤维素吸收指数（CAI，cellulose absorption index）等植被指数区分土壤和枯落层的有效性。结果表明，在可见光-近红外波段土壤和枯落层的反射光谱特征相似，两者难以区分，但在短波红外波段的1700和2100 nm处因枯落层具有纤维素吸收特征而与土壤存在差异。含水量对土壤和枯落层反射光谱特征的影响强烈，水分的存在降低了土壤和枯落层在整个光谱范围的差异性。光谱空间中枯落线和土壤线的关系表明，NDVI 指数难以反映土壤和枯落层的光谱差异特征；由于宽波段的影响，利用多光谱指数NDSVI和NDTI表征枯落层信息具有一定的局限性；高光谱指数CAI利用了枯落层与土壤在2100 nm处的差异特征，能够较好地区分出土壤与枯落层，该研究为利用遥感技术有效提取枯落层等衰败植被信息提供了新的途径。

关键词：土壤植被光谱分析枯枝落叶层黄土丘陵沟壑区

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黄土丘陵沟壑区降雨产流产沙特性及治理模式

清华大学学报（自然科学版） 2001年第8期41卷 107-109页

作者：王兴奎徐世涛李丹勋王殿常清华大学水利水电工程系

根据径流实验站的实测资料分析了黄土丘陵沟壑区典型沟道小流域的降雨径流特性 :该地区均为短历时的超渗产流 ,次产流降雨历时小于 70 m in,相应的径流量小于5 0 m m。根据极限含沙量的概念 ,在小流域内减少汛期径流就能有效地控制水土... 详细信息

根据径流实验站的实测资料分析了黄土丘陵沟壑区典型沟道小流域的降雨径流特性 :该地区均为短历时的超渗产流 ,次产流降雨历时小于 70 m in,相应的径流量小于5 0 m m。根据极限含沙量的概念 ,在小流域内减少汛期径流就能有效地控制水土流失。通过坡改梯和淤地坝等水土保持措施 ,可以有效地拦蓄汛期径流 ,从而显著减少黄河中游多沙粗沙区进入黄河干流的泥沙 ,减缓来沙量大于水流挟沙力的矛盾。

关键词：径流产沙水土保持水土流失黄土丘陵沟壑区降雨