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近20年黄河流域甘肃段植被覆盖度变化与驱动因素分析

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农业机械学报 2024年第7期55卷 365-372,404页

作者：田云刘俊艳白爽孙建欣郑晓雄孙中平甘肃省生态环境信息中心兰州730030 生态环境部卫星环境应用中心北京100094

黄河流域甘肃段作为我国重要水源涵养区和北方防沙带建设区,掌握其植被变化及驱动力对流域生态保护和高质量发展具有重要意义。基于2001—2022年MODIS NDVI数据集,利用像元二分法、变异系数、趋势分析法、Hurst指数和地理探测器,分析了... 详细信息

黄河流域甘肃段作为我国重要水源涵养区和北方防沙带建设区,掌握其植被变化及驱动力对流域生态保护和高质量发展具有重要意义。基于2001—2022年MODIS NDVI数据集,利用像元二分法、变异系数、趋势分析法、Hurst指数和地理探测器,分析了近20年来黄河流域甘肃段植被变化趋势及驱动力。结果表明:2001—2022年黄河流域甘肃段FVC在波动中呈上升趋势,植被生长呈向好趋势。近20年间黄河流域甘肃段近1/2区域具有相对高-高波动性,主要集中分布在流域北部的黄土高原区,中波动性、相对低-低波动性主要分布在甘南高原区和陇南山地等区域。黄河流域甘肃段大部分地区植被呈改善趋势,少部分区域表现为退化,未来植被变化将呈反持续性。驱动力分析表明降水量、植被类型和土壤类型对黄河流域甘肃段植被覆盖起主导作用。

关键词：黄河流域甘肃段植被覆盖度驱动因素 Hurst指数地理探测器

陕西省水土保持率远期目标值与分阶段目标值的确定与探讨

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水土保持通报 2024年第2期44卷 205-214页

作者：郝惠莉张镇玺袁瀛苗斌侠李怀霄陈晓荣王盼陕西省水土保持生态环境监测中心陕西西安710100 陕西省庄森生态有限责任公司陕西西安710100

[目的]探讨和明确陕西省水土保持率远期目标值与分阶段目标值,为准确评价该区水土保持工作成效和科学推进水土流失综合防治工作提供科学支撑。[方法]综合考虑陕西省社会经济条件与自然条件,分析对应年度水土流失面积变化情况及水土保持... 详细信息

[目的]探讨和明确陕西省水土保持率远期目标值与分阶段目标值,为准确评价该区水土保持工作成效和科学推进水土流失综合防治工作提供科学支撑。[方法]综合考虑陕西省社会经济条件与自然条件,分析对应年度水土流失面积变化情况及水土保持率变化情况,结合各年度水利年鉴和全国水土保持规划实施情况考核评估结果,结合土壤侵蚀分类分级、土地利用、海拔地形、植被覆盖、地理空间数据,研判现状条件下陕西省水土流失治理形势,确定陕西省2050年水土保持率远期目标值,及2025,2030和2035年分阶段目标值,并结合目标责任考核,提出陕西省水土保持率的实现途径。[结果]①自2011年以来陕西省水土流失面积年均减少量不断降低,治理难度不断加大,陕西省水土流失面积由72686.00 km^(2)降低至2022年的62637.02 km^(2);②至2050年,水土流失治理措施全部实施后,预计削减水土流失面积21607.05 km^(2),水土保持率远期目标值为79.02%;③2025,2030和2035年分阶段目标值分别为71.42%,73.97%和75.62%。[结论]科学合理地确定陕西省水土保持率目标值,可以满足陕西省落实生态文明建设目标评价考核与水土保持目标责任考核等工作的需求。

关键词：水土保持率远期目标值分阶段目标值陕西省水土流失面积

山东省不同水土保持区划NDVI变化及影响因素

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环境科学 2024年第9期45卷 5329-5340页

作者：易文莹王海洋董明明谭露张焕朝徐鲁岳南京林业大学南方现代林业协同创新中心江苏省水土保持与生态修复重点实验室南京210037 山东省水文中心济南250002

探究植被动态变化及其影响因素对区域生态环境建设具有重要意义.基于2000~2020年NDVI数据集,采用Sen趋势分析法与重心迁移模型等方法分析了山东省NDVI时空变化特征,并基于人口、气象、地形、土壤和植被等数据,利用地理探测器定量分析了... 详细信息

探究植被动态变化及其影响因素对区域生态环境建设具有重要意义.基于2000~2020年NDVI数据集,采用Sen趋势分析法与重心迁移模型等方法分析了山东省NDVI时空变化特征,并基于人口、气象、地形、土壤和植被等数据,利用地理探测器定量分析了全域及不同水土保持区划的NDVI空间分异影响因素.结果表明:①2000~2020年,山东省NDVI整体呈波动上升趋势,年内变化季节性特征显著且各区存在差异,Ⅲ⁃4⁃2t区、Ⅲ⁃4⁃1xt区和Ⅲ⁃5⁃2w区年内NDVI呈单峰型变化,而Ⅲ⁃5⁃3fn区呈双峰型变化.②空间上,山东省NDVI呈西北、西南高,北部及沿海地区较低的分布格局,21年间NDVI以“中高覆盖→高覆盖”转移为主,主要集中在Ⅲ⁃4⁃2t区东北部、Ⅲ⁃4⁃1xt区西部及Ⅲ⁃5⁃2w区,61.47%区域植被覆盖呈正向演进趋势,高覆盖重心向东北方向迁移,生态环境整体向好.③土壤类型和人口密度是影响山东省NDVI的主导因子,q值分别为0.174和0.130;Ⅲ⁃5⁃3fn区、Ⅲ⁃4⁃2t区和Ⅲ⁃4⁃1xt区的主导因子是人口密度,q值均高于0.22,Ⅲ⁃5⁃2w区的主导因子为土壤类型和植被类型,q值分别为0.326和0.227.各影响因子之间均表现出双因子增强和非线性增强的关系,其中Ⅲ⁃5⁃3fn区人口密度∩相对湿度q值最高,为0.257,Ⅲ⁃4⁃2t区、Ⅲ⁃4⁃1xt区人口密度∩土壤类型q值最高,分别为0.297和0.378,Ⅲ⁃5⁃2w区土壤类型∩植被类型q值最高,为0.444.研究结果可为山东省生态环境建设提供有益参考,为制定分区植被保护策略提供科学依据.

关键词：水土保持区划归一化植被指数(NDVI) 地理探测器影响因素山东省

酸雨类型转变对杉木林地土壤和细根生长的影响

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南京林业大学学报（自然科学版） 2024年第3期48卷 90-98页

作者：丁咏刘鑫张金池王宇浩陈美玲李涛刘孝武周悦湘孙连浩廖艺南京林业大学林草学院、水土保持学院南方现代林业协同创新中心江苏省水土保持与生态修复重点实验室江苏南京210037

【目的】探究酸雨类型转变对杉木细根生长和土壤养分含量的影响,为改善酸雨胁迫地区杉木人工林土壤酸化提供依据。【方法】在江苏南京铜山林场进行了为期1 a的野外模拟酸雨试验,设置了3种酸雨酸度(pH为4.5,3.5和2.5)和3种酸雨类型[硫酸... 详细信息

【目的】探究酸雨类型转变对杉木细根生长和土壤养分含量的影响,为改善酸雨胁迫地区杉木人工林土壤酸化提供依据。【方法】在江苏南京铜山林场进行了为期1 a的野外模拟酸雨试验,设置了3种酸雨酸度(pH为4.5,3.5和2.5)和3种酸雨类型[硫酸型酸雨,SO_(4)^(2-)与NO_(3)^(-)的浓度比(硫氮比)5∶1。混合型酸雨,硫氮比1∶1。硝酸型酸雨,硫氮比1∶5],并设置对照CK(pH为6.6,利用当地自然溪水),共10个试验处理。分别测定酸雨胁迫后杉木林地土壤化学性质、细根生理特性及细根元素含量,利用相关性及结构方程模型分析方法,探究酸雨类型转变对杉木细根生长的直接及间接影响。【结果】随着酸雨pH和硫氮比的降低,杉木细根生物量和根系活力均减少。所有强酸雨处理(pH 2.5)杉木根系的过氧化氢酶活性均低于其他酸雨处理,且当酸雨类型转变为硝酸型酸雨时,过氧化氢酶活性逐渐降低并低于CK;另外,细根镁、铝含量及钙铝比(含量比,下同)和镁铝比在不同的硫氮比处理之间均存在差异。与CK相比,所有酸雨处理均增加了细根钙和铝含量,钾含量随着酸雨胁迫逐渐减少。然而,土壤养分总碳、总氮、碳氮比、总硫、有效磷和速效钾在不同硫氮比和不同pH之间不存在显著差异。通过相关性分析可知:土壤pH与镁铝比、根系生物量和根系活力呈极显著正相关(P<0.01),并且根系生物量与过氧化物酶、过氧化氢酶之间均呈显著正相关(P<0.05),却与铝含量呈极显著负相关(P<0.01)。【结论】酸雨酸度对杉木细根和土壤均有较大影响,酸雨类型对细根的影响要强于土壤。其中,酸雨类型对根系活力和钙铝比均有直接影响。随着硫氮比值的降低,酸雨对杉木细根生长的抑制作用更明显。

关键词：杉木酸雨硫氮比细根生物量土壤养分

基于简单气象因子的干旱指数计算及其适用性分析

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干旱地区农业研究 2024年第1期42卷 242-251页

作者：刘爽范兴科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 中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100 中国科学院大学北京100049 西北农林科技大学水土保持研究所陕西杨凌712100

为建立可对短期干旱进行合理监测表征的气象干旱指数,从气象干旱发生的机制——水分供需矛盾(主要为降水量与蒸散量两大因素)出发,以旬尺度的蒸散缺水量占需水量的比值定义一个气象干旱指数——缺水度指数(WSI),潜在蒸散量(PET)采用气温... 详细信息

为建立可对短期干旱进行合理监测表征的气象干旱指数,从气象干旱发生的机制——水分供需矛盾(主要为降水量与蒸散量两大因素)出发,以旬尺度的蒸散缺水量占需水量的比值定义一个气象干旱指数——缺水度指数(WSI),潜在蒸散量(PET)采用气温(T,℃)及相对湿度(RH,%)两大极易获取的气象因子计算,同时利用陕西省30个气象站点2000—2020年的逐日气象观测资料分析WSI的适用性特征。结果表明:在不考虑风和大气压的影响条件下,相对于Penman-Monteith方程,基于T和RH估算PET误差较小,均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)均值分别为1.17 mm和0.82 mm,但62.1%的数据计算结果偏小,部分站点80%以上数据偏小。对陕西省不同区域近年来旱情发展变化的研究表明,WSI能够识别出陕西省旱情易发区域及时段,同时对于短期干旱事件具有较强的识别能力,较MCI指数能够更快地捕捉旱情发生,同时更加灵活简便,可以应用于气象干旱的监测预报和评估。

关键词：气象干旱气温相对湿度缺水度指数(WSI) 陕西省

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崩岗治理碳汇作用与碳汇能力评估

中国水土保持科学 2024年第2期22卷 146-153页

作者：成辉钟小剑李智广吴娟卢顺发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 中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100 中国科学院大学北京100049 水利部水土保持监测中心北京100053 福建师范大学地理研究所福州350117 福建省水土保持试验站福州350003

为了评估崩岗治理的碳汇能力,在福建省安溪县选择未治理崩岗(UB)为对照,综合治理模式崩岗(MB)和整地造林模式崩岗(AB)为研究对象,分层采集0~10、10~20和20~40 cm土壤样品,使用碳氮分析仪测定土壤有机碳,环刀法测定土壤密度;通过样方法... 详细信息

为了评估崩岗治理的碳汇能力,在福建省安溪县选择未治理崩岗(UB)为对照,综合治理模式崩岗(MB)和整地造林模式崩岗(AB)为研究对象,分层采集0~10、10~20和20~40 cm土壤样品,使用碳氮分析仪测定土壤有机碳,环刀法测定土壤密度;通过样方法和全面清查法调查树种、胸径、树高,利用生物量方程和收获法测定生物量。结果表明:1)崩岗治理产生明显的保土保碳、减蚀减排和增绿增汇的作用;2)AB的增汇作用以植被碳库提升为主,MB以土壤碳库提升为主;3)AB的碳汇能力高于MB,2种模式的造林及其管护方式是引起碳汇增量差异的主要原因;4)崩岗治理10a左右,拦蓄沙土中的土壤碳密度低于南方红壤区退化土地植被修复后的土壤碳密度,具有较大的提升空间。崩岗治理是防治南方红壤丘陵区水土流失的有效措施,具有明显的保碳减排增汇等作用,研究结果可为今后崩岗治理的模式选择与其碳汇能力评估提供科学支撑。

关键词：崩岗治理水土保持碳汇碳中和监测评价

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青海省生产建设项目水土保持遥感监管实践

中国水土保持 2024年第10期 9-12页

作者：王小燕曾立青杨晓珍白桦锐黄河流域水土保持生态环境监测中心陕西西安710021 青海省水土保持中心青海西宁630104

自2018年起,青海省开始开展生产建设项目水土保持遥感监管,2018—2021年青海省扰动面积>1 hm^(2)、需现场复核的疑似违法违规扰动图斑9695个、扰动面积为115796.20 hm^(2),现场复核后,实际扰动图斑9694个、扰动面积为115796.20 hm^(2),... 详细信息

自2018年起,青海省开始开展生产建设项目水土保持遥感监管,2018—2021年青海省扰动面积>1 hm^(2)、需现场复核的疑似违法违规扰动图斑9695个、扰动面积为115796.20 hm^(2),现场复核后,实际扰动图斑9694个、扰动面积为115796.20 hm^(2),其中海西蒙古族藏族自治州(简称“海西州”)、海南藏族自治州(简称“海南州”)、西宁市、海东市扰动面积大;生产建设项目实际扰动图斑4465个、扰动面积70784.41 hm^(2),涉及生产建设项目数量2655个、项目类型33类,其中海西州、海东市和西宁市涉及项目数量多,海西州、海南州和海东市扰动面积大;海西州、海南州、西宁市、海东市,其他行业、公路工程、露天非金属矿、房地产工程和加工制造类生产建设项目应作为现阶段及今后水土保持遥感监管的重点关注区域和对象,重点监管“是否造成水土流失、是否落实水土保持措施”,切实做好事中、事后监管工作。另外,总结了遥感监管工作经验及存在的问题,提出了相应的建议。

关键词：生产建设项目水土保持遥感监管青海省

基于三维地形扫描的坡沟系统侵蚀产沙监测方法对比

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水土保持研究 2024年第4期31卷 75-85页

作者：李朋飞王锦博张晓晨胡晋飞刘立峰高健健党恬敏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陕西榆林719000 黄河流域水土保持生态环境监测中心西安710021

[目的]阐明不同算法在坡面侵蚀监测中的精度和适用性,进而为土壤侵蚀过程监测算法的选择和构建提供参考。[方法]于黄土丘陵沟壑区典型流域同一自然坡面建立5个小区进行径流冲刷试验,以TLS三维点云数据为基础,通过DEM of difference(DoD)... 详细信息

[目的]阐明不同算法在坡面侵蚀监测中的精度和适用性,进而为土壤侵蚀过程监测算法的选择和构建提供参考。[方法]于黄土丘陵沟壑区典型流域同一自然坡面建立5个小区进行径流冲刷试验,以TLS三维点云数据为基础,通过DEM of difference(DoD)、Cloud to Cloud(C2C)、Cloud to Mesh/Model(C2M)和Multiscale Model to Model Cloud Comparison(M3C2)等方法计算侵蚀产沙量,并分析了不同算法对于侵蚀产沙的监测差异。[结果]不确定性分析结果表明:M3C2平均不确定性最小,C2C,C2M次之,DoD最大。产沙结果表明:大流量(85,70,55 L/min)下,4种算法单场次和累计场次产沙量与实测产沙量之间有显著的线性关系(R 2>0.62,p0.91,p<0.05),DoD表现最优。侵蚀沉积空间分布特征表明:C2C,M3C2和DoD均能反映梁峁坡和沟谷坡侵蚀发展经历的两个阶段(快速发育和稳定发育),其中M3C2能够检测到细微的地形变化,但在TLS扫描盲区,M3C2由于在法线方向上未找到对应点会出现“空洞”。[结论]M3C2算法更适合监测复杂三维地形,但在扫描盲区仍会失效,未来应改进算法,有助于应对更加复杂和剧烈的地形变化。

关键词：三维激光扫描地形变化监测误差分析黄土高原

岩土高效溶蚀菌株Bt NL-11发酵条件优化及应用效果分析

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南京林业大学学报（自然科学版） 2024年第3期48卷 71-80页

作者：王凌剑贾赵辉张金池唐兴港孙昕孟苗婧刘鑫南京林业大学水土保持学院、林草学院江苏省水土保持与生态修复重点实验室江苏南京210037 南京林业大学南方现代林业协同创新中心江苏南京210037

【目的】为科学治理废弃矿山边坡,探究土壤细菌永久绿化法在生态修复中的应用与推广,对分离筛选出的高效溶蚀菌株进行发酵条件优化及应用效果分析。【方法】从南京幕府山风化岩壁土壤中分离出多种溶蚀微生物,并从中挑选出1种表现突出的... 详细信息

【目的】为科学治理废弃矿山边坡,探究土壤细菌永久绿化法在生态修复中的应用与推广,对分离筛选出的高效溶蚀菌株进行发酵条件优化及应用效果分析。【方法】从南京幕府山风化岩壁土壤中分离出多种溶蚀微生物,并从中挑选出1种表现突出的溶蚀细菌菌株NL-11[经16S rRNA鉴定为苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)]进行发酵条件优化,利用盆栽试验观测其应用效果。首先利用单因素和Plackett Burman(PB)试验筛选出影响菌株生长的3个主要因素,即装液量、培养温度和时间;在此基础上使用最陡爬坡路径逼近最大响应区域;再利用Box-Behnken试验设计及响应面分析法进行回归分析;最后通过比较预测值与实测值验证模型可靠性。利用优化结果制备菌液,将制备好的菌液调节为低(10 cfu/mL)、中(1×10^(5)cfu/mL)和高(1×10^(9)cfu/mL)3种菌液浓度拌入基质(分别为T1、T2、T3处理)进行盆栽试验,设置不加菌液的处理为空白对照(CK),研究不同浓度菌液对矿物风化、植物和根系生长的促进作用。【结果】模型准确可靠,菌株NL-11的最佳发酵培养条件为:装液量19.51 mL,接种量2%(体积分数),初始pH 7.0,培养温度30.30℃,培养时间22.07 h,在此优化条件下发酵液中活菌数达到1.47×10^(10)cfu/mL,是未优化前的2.03倍。盆栽试验结果表明,菌株NL-11能够促进矿物风化,以高浓度菌液效果最显著;NL-11能够促进矿质养分溶解,以高浓度菌液效果最显著;NL-11能够促进植物及根系生长,以中浓度效果最显著。【结论】通过优化试验显著提高了菌株NL-11的发酵活菌产量,为菌株在边坡治理中的应用提供技术支持,综合评价菌株的应用效果并考虑生产成本等因素,喷播实践中的合适菌液浓度为1×10^(5)cfu/mL。

关键词：生态修复苏云金芽孢杆菌发酵条件优化 Box-Behnken设计