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暴雨条件下水土保持措施对坡面产流产沙的影响

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水土保持研究 2024年

作者：赵泽坤史明昌杨润泽王奋忠王世雷北京林业大学水土保持学院北京市密云区水土保持工作站

[目的]探究暴雨条件下水土保持措施对坡面产流产沙的影响,可对科学制定高效的水土流失防治措施提供依据。[方法]依托北京密云区石匣小流域水土保持科技示范园的7个径流小区,选取了2010—2021年20场自然暴雨观测数据,运用统计和相关分析... 详细信息

[目的]探究暴雨条件下水土保持措施对坡面产流产沙的影响,可对科学制定高效的水土流失防治措施提供依据。[方法]依托北京密云区石匣小流域水土保持科技示范园的7个径流小区,选取了2010—2021年20场自然暴雨观测数据,运用统计和相关分析等方法探讨了不同水土保持措施对产流产沙和面源污染的影响,并分析了降雨、土壤、植被因子与产流产沙之间的相关性。[结果]（1）在2010—2021年研究区年降雨总量相对平缓,但年降雨频率有所增加、暴雨发生次数呈现出上升趋势。（2）在20次暴雨条件样本中,荆条的减流率和减沙率分别为94.13%和99.76%,减流减沙效益优于刺槐+侧柏+鱼鳞坑、玉米+梯田等其他组合。荆条、刺槐+侧柏+鱼鳞坑对面源污染的防治效果较好,污染指标显著低于平均水平。（3）降雨因子、植被因子与径流泥沙的相关性分析显示,平均雨强、I30、I60与径流量呈显著正相关,相关系数分别为0.54,0.73,0.7;平均雨强、I60与泥沙量呈显著正相关,相关系数分别为0.58,0.5;植物盖度与径流量、泥沙量明显负相关,相关系数分别为-0.51,-0.58。[结论]综合考虑暴雨条件下的径流泥沙数据,我们认为在保障经济效益的前提下,推荐该地区采用荆条作为优先水土保持措施。

关键词：土壤侵蚀暴雨产流产沙水土保持效益北方土石山区

长江中下游地区生态系统服务对景观占比的响应及其阈值

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生态学报 2024年第18期44卷 8150-8158页

作者：田昌园张红丽张艺李嘉宁汪军红查同刚北京林业大学水土保持学院北京100083 水利部水土保持监测中心北京100000 霍山县水土保持试验站六安237266

人类活动所导致的土地利用方式改变对区域生态系统服务有着显著影响,厘清区域内不同土地利用类型景观面积占比对生态系统服务的影响机制对区域景观调控与用地管理有着重要意义。以长江中下游地区为研究区,以二级流域为研究单元,基于InV... 详细信息

人类活动所导致的土地利用方式改变对区域生态系统服务有着显著影响,厘清区域内不同土地利用类型景观面积占比对生态系统服务的影响机制对区域景观调控与用地管理有着重要意义。以长江中下游地区为研究区,以二级流域为研究单元,基于InVEST模型、RULSE模型以及NPP数据,评估产水量(WY)、固碳量(CS)以及土壤保持(SC)3种生态系统服务的空间分布特征;使用分段线性回归探究生态系统服务综合指数(TES)对人类活动影响较为强烈的林地、建设用地和耕地面积占比的响应及其阈值。结果表明:(1)长江中下游地区林地占比较高地区分布在西部和南部,建设用地占比较高地区分布在东部和北部,耕地占比较高地区分布在东北部和中西部。(2)生态系统服务空间分布表现出明显的空间异质性,其中WY呈现出西南高,东北低的分布特征,CS呈现出南高北低的分布特征,SC高值区主要分布在植被覆盖率较高的山区,TES与SC分布呈现相似特征。(3)林地面积占比对TES有正向促进作用,其影响阈值为93.2%,当超过此阈值,促进作用会加强;建设用地和耕地面积占比对TES有着负向的作用,当面积占比分别超过8.7%和46.9%时,二者的负向作用会减弱,耕地在阈值前后的负向影响均弱于建设用地,因此,约束建设用地和耕地的开发,促进林地面积增加可以提升流域生态系统服务水平。研究结果可为长江中下游地区流域的景观调控和土地利用管理提供一定理论依据与参考。

关键词：生态系统服务景观面积阈值效应长江中下游地区

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近30年皖西大别山土壤侵蚀时空变化及其对景观格局的响应

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水土保持学报 2024年第3期38卷 37-44页

作者：田昌园张红丽汪军红李嘉宁张艺查同刚北京林业大学水土保持学院北京100083 水利部水土保持监测中心北京100000 霍山县水土保持试验站安徽六安237266

[目的]为明确安徽省内长江流域和淮河流域重要的生态过渡区皖西大别山区的景观格局与土壤侵蚀及其关系,为该区域的景观格局调控和水土流失治理提供参考。[方法]借助RULSE模型计算皖西大别山区近30年土壤侵蚀模数,借助景观指数对其景观... 详细信息

[目的]为明确安徽省内长江流域和淮河流域重要的生态过渡区皖西大别山区的景观格局与土壤侵蚀及其关系,为该区域的景观格局调控和水土流失治理提供参考。[方法]借助RULSE模型计算皖西大别山区近30年土壤侵蚀模数,借助景观指数对其景观格局的变化进行描述,并使用偏最小二乘回归(PLSR)探究该区域景观指数对土壤侵蚀的影响关系。[结果]近30年,土壤侵蚀模数呈先减少后增加趋势;土壤侵蚀较严重地区主要集中在中西部和南部山区;大部分地区土壤侵蚀强度主要为微度和轻度,且各类土地利用类型的侵蚀强度有明显差别,表现为草地>耕地>林地;土地利用类型及景观格局总体较稳定,景观格局变化主要表现为景观破碎化的降低、景观异质性和连接性的提高;香农多样性指数(SHDI)、边界密度指数(ED)、相似邻近百分比(PLADJ)、景观形状指数(LSI)对皖西大别山区具有显著解释意义,且表现为SHDI、ED、LSI对土壤侵蚀起显著正向作用,PLADJ对土壤侵蚀起显著负向作用。[结论]在皖西大别山区,景观破碎化的提高和景观连通度的降低显著促进土壤侵蚀。

关键词：土壤侵蚀景观格局 RULSE模型偏最小二乘回归

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可可西里自然保护区气候变化对植被特征的影响

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生态学杂志 2024年第6期43卷 1851-1858页

作者：李秀萍郝仕龙姚瑞晨张岩华北水利水电大学郑州450046 河南省水土保持监测总站郑州450002

基于GIMMS NDVI和MODIS NDVI数据集,通过一元线性回归模型构建1982—2020年GIMMS-MODIS长时序NDVI数据集,辅以趋势分析、显著性检验以及相关性分析等方法,研究1982—2020年可可西里自然保护区植被NDVI时空分布特征以及变化趋势,并基于... 详细信息

基于GIMMS NDVI和MODIS NDVI数据集,通过一元线性回归模型构建1982—2020年GIMMS-MODIS长时序NDVI数据集,辅以趋势分析、显著性检验以及相关性分析等方法,研究1982—2020年可可西里自然保护区植被NDVI时空分布特征以及变化趋势,并基于像元尺度分析了NDVI对温度、降水变化的响应。结果表明:1982—2020年年均温度、年均降水量均呈现显著上升的趋势,上升速率分别为0.06℃·a^(-1)、5.59 mm·a^(-1);1982—2020年NDVI变化呈现由西北向东南逐渐增加的趋势,夏季NDVI值最大,变化最为明显;冬季NDVI值最小,变化趋于平稳;植被年均NDVI与年均气温表现为不显著的正相关,基于像元尺度分析,NDVI与温度之间的相关性以正向居多且大于NDVI与降水的正相关比例,以秋季的相关性最强,温度对NDVI的影响大于降水。

关键词：可可西里自然保护区 GIMMS NDVI MOD13A3 温度降水量

垄沟种植对干旱半干旱地区作物水分利用效率和产量的影响:基于Meta分析

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水土保持通报 2024年第3期44卷 190-200页

作者：郭乔王冬梅张鹏李志梅北京林业大学水土保持学院北京100083 北京市延庆区水务局水土保持管理站北京102100

[目的]系统评估垄沟种植对作物水分利用效率(WUE)和产量的影响,探究影响垄沟种植增产效果的主要驱动因子,为北方干旱、半干旱雨养农业区垄沟种植推广与合理应用提供科学依据与理论基础。[方法]以平作为对照,以垄沟种植为处理,系统分析1... 详细信息

[目的]系统评估垄沟种植对作物水分利用效率(WUE)和产量的影响,探究影响垄沟种植增产效果的主要驱动因子,为北方干旱、半干旱雨养农业区垄沟种植推广与合理应用提供科学依据与理论基础。[方法]以平作为对照,以垄沟种植为处理,系统分析1980—2023年公开发表的文献68篇,利用采用Meta分析方法定量分析了高(R/F>1)、中(R/F=1)、低(R/F1适用在年平均降雨量区,而R/F600 mm和年平均温度>10℃的地区对作物WUE和产量提高更大。在低土壤容重、高土壤全氮含量的条件下R/F>1具有更高的增产效果,而R/F<1在高土壤容重、低土壤速效氮和速效磷含量时更合适。高强度的肥料投入显著降低了垄沟种植的增产效果,低施肥量(氮肥施用量0~150 kg/hm^(2),磷肥施用量0~75 kg/hm^(2))时作物WUE和产量提高最为显著。[结论]不同垄沟比对作物WUE和产量的提高受气候因素、土壤因素、人为管理因素的共同影响。在降水少、土壤贫瘠的自然条件下,更适宜采用垄沟种植。在使用化肥时,低施肥量可以让垄沟种植的增产和保水达到最佳效果。

关键词： Meta分析垄沟种植产量水分利用效率

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民勤风沙区不同灌木林土壤质量综合评价

水土保持研究 2024年第3期31卷 169-178,186页

作者：王彦武孙浩峰于惠陈爱华高金芳牛莉婷甘肃省水土保持科学研究所兰州730020 甘肃省水利厅兰州水土保持科学试验站兰州730020

[目的]研究风沙区灌木林土壤养分和生物学性质的变化特征,定量评价不同固沙灌木林土壤质量,对风沙区合理选择固沙树种和指导生态修复具有重要的现实意义。[方法]在民勤风沙区选取白刺(Nitraria tangutorum Bobr.)、红砂(Reaumuria songa... 详细信息

[目的]研究风沙区灌木林土壤养分和生物学性质的变化特征,定量评价不同固沙灌木林土壤质量,对风沙区合理选择固沙树种和指导生态修复具有重要的现实意义。[方法]在民勤风沙区选取白刺(Nitraria tangutorum Bobr.)、红砂(Reaumuria songarica(Pall.) Maxim.)、沙拐枣(Calligonum mongolicum Turcz.)、膜果麻黄(Ephedra przewalskii Stapf)、黄花矶松(Limonium aureum(L.) Hill.)为研究对象,以裸沙地为对照,测定和分析了不同固沙灌木林土壤的养分、微生物数量和酶活性差异,采用主成分分析和土壤质量指数相结合的方法定量评价了不同固沙灌木对土壤质量的改良效果。[结果](1)民勤风沙区固沙灌木林土壤有机质和氮素含量较低,磷素缺乏,钾素含量较高,全盐量过低;与裸沙地相比,研究区各固沙灌木林土壤有机质、氮素、磷素、钾素含量、微生物数量和酶活性均有所增加;0—20 cm, 20—40 cm, 40—60 cm土层土壤养分含量均以红砂最高,土壤微生物数量和酶活性各固沙灌木林表现趋势各不相同;(2)各固沙灌木林随土层深度增加土壤微生物数量和酶活性变化规律各异,土壤养分含量逐渐减小,但各土层间差异不显著;(3)固沙灌木林土壤养分、盐分、微生物和酶活性之间相关性密切,土壤养分、微生物各指标间均呈极显著正相关关系(p白刺>黄花矶松>沙拐枣>膜果麻黄>裸沙地,20—40 cm和40—60 cm均为红砂>白刺>沙拐枣>黄花矶松>膜果麻黄>裸沙地。[结论]红砂和白刺对土壤质量的改善效果最好,黄花矶松改善表层土壤质量的作用大于中下层土壤。

关键词：风沙区灌木林土壤质量评价主成分分析

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窟野河流域土壤侵蚀时空特征及趋势预测

水土保持学报 2024年

作者：何源陈俞池 TALAT Ahmed Ehab 王健赵广举姜泰西北农林科技大学水土保持研究所南京水利科学研究院韩城市水土保持工作站

[目的]窟野河流域是黄河中游粗沙区的主要侵蚀策源地。阐明窟野河流域土壤侵蚀时空变化特征,预测流域土壤侵蚀发展趋势,为流域未来水土流失综合治理提供决策支持。[方法]基于窟野河流域2010—2020年多源数据,刻画流域土壤侵蚀空间分布,... 详细信息

[目的]窟野河流域是黄河中游粗沙区的主要侵蚀策源地。阐明窟野河流域土壤侵蚀时空变化特征,预测流域土壤侵蚀发展趋势,为流域未来水土流失综合治理提供决策支持。[方法]基于窟野河流域2010—2020年多源数据,刻画流域土壤侵蚀空间分布,结合土壤侵蚀强度动态度、信息熵、综合指数和转移矩阵等定量指标,分析土壤侵蚀强度变化特征;构建CA-Markov模型,预测流域2025年土壤侵蚀状况。[结果]（1）研究区土壤侵蚀以微度、轻度侵蚀为主,面积占比超过70%,较强度侵蚀主要分布于流域中下游和支流悖牛川区域。2010—2020年间,平均土壤侵蚀量由1 955.56 t/（km2·a）降至892.98 t/（km2·a）,微度侵蚀面积大幅增加,其他侵蚀等级面积相应减少,大部分区域土壤侵蚀强度不变或下降,仅有不到3%的区域侵蚀强度加剧。（2）窟野河流域土壤剧烈、极强度、强度侵蚀的动态度变化较大,土壤侵蚀强度信息熵由1.29稳定下降至0.81,土壤侵蚀强度综合指数由178.96降低至76.61且前5年下降幅度更高,流域土壤侵蚀强度朝减弱方向转化,主要发生在邻近两侵蚀强度等级之间。（3）CA-Markov模拟显示,预计到2025年,流域土壤侵蚀状况将进一步改善,微度侵蚀占比超75%。[结论] 2010—2020年间,研究区土壤侵蚀状况持续好转,后5年水土流失治理效率更高,2025年流域土壤侵蚀状况将进一步改善。

关键词：土壤侵蚀 CA-Markov模型动态分析窟野河

紫色土区不同农林复合模式土壤入渗特征及影响因素

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水土保持学报 2024年第4期38卷 114-121页

作者：张灯煜冯梦蝶徐绮雯李天阳何丙辉西南大学资源环境学院水土保持生态修复重庆市重点实验室重庆400715

[目的]为探究紫色土区不同农林复合模式土壤入渗特征及其影响因素。[方法]通过野外调查和室内试验,分析紫色土区无作物(CK)、花生(HS)、花椒(HJ)、花生+花椒(HS+HJ)4种农林复合模式下土壤物理性质与入渗过程变化特征,评价了3种土壤入渗... 详细信息

[目的]为探究紫色土区不同农林复合模式土壤入渗特征及其影响因素。[方法]通过野外调查和室内试验,分析紫色土区无作物(CK)、花生(HS)、花椒(HJ)、花生+花椒(HS+HJ)4种农林复合模式下土壤物理性质与入渗过程变化特征,评价了3种土壤入渗模型(Kostiakov、Horton、Philip)的适用性。[结果](1)HJ模式下土壤总孔隙度与CK、HS+HJ模式差异不显著,但显著高于HS模式(p区农林复合模式的优化选择提供科学依据。

关键词：紫色土土壤水分农林复合土壤入渗模型

耕地水土流失综合治理对象优先序划分的方法——以四川省越西县为例

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长江科学院院报 2024年

作者：陈逸方李仁华姚赫黄立文顾朝军孙奇石长江水利委员会长江流域水土保持监测中心站

为了更好掌握耕地水土流失现状，针对目前动态监测工作中存在的耕地水土流失治理对象尺度过大，不利于水土流失治理决策的问题，提出基于聚集度分析的耕地水土流失综合治理对象的多尺度识别，确定治理单元优先序划分的方法。本文以四川... 详细信息

为了更好掌握耕地水土流失现状，针对目前动态监测工作中存在的耕地水土流失治理对象尺度过大，不利于水土流失治理决策的问题，提出基于聚集度分析的耕地水土流失综合治理对象的多尺度识别，确定治理单元优先序划分的方法。本文以四川省越西县为例，综合考虑耕地水土流失集中连片面积、侵蚀强度、坡度等级等方面，通过评价指标提取、划分出五个耕地水土流失综合治理区。研究表明，提取的综合治理区可覆盖该县耕地水土流失分布较严重区域，能够反映该县耕地水土流失空间分布情况，不同等级治理对象的划定有利于指导地方部门科学规划、分区施策，有序开展坡耕地综合治理工作。

关键词：耕地水土流失动态监测