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不同土地利用类型对豫西黄土丘陵区坡面产流产沙的影响

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水土保持研究 2024年第4期31卷 67-74,85页

作者：衣强李越梅闫俊飞顾治家张红峰李泮营黄淑萍河南省水土保持监测总站郑州450008 信阳师范大学地理科学学院/河南省水土环境污染协同防治重点实验室河南信阳464000 河南省嵩县水土保持科学研究所河南嵩县471400

[目的]分析豫西黄土丘陵区不同土地利用类型及不同坡度条件下土壤侵蚀产流产沙规律,为土壤侵蚀定量评价、水土流失综合防治提供科学依据。[方法]基于河南省嵩县胡沟小流域水土保持监测点2011—2020年12个坡面径流小区观测数据,揭示了不... 详细信息

[目的]分析豫西黄土丘陵区不同土地利用类型及不同坡度条件下土壤侵蚀产流产沙规律,为土壤侵蚀定量评价、水土流失综合防治提供科学依据。[方法]基于河南省嵩县胡沟小流域水土保持监测点2011—2020年12个坡面径流小区观测数据,揭示了不同土地利用类型下产流产沙规律,采用相关分析研究了降雨特征、坡度、土地利用与产流产沙的关系。[结果](1)与裸地小区相比,草地小区的减流减沙效益最大。草地的多年平均减流效益变化为78.6%~85.9%,减沙效益最高可达100%。林地的减流效益为32.9%~51.3%,减沙效益为55.3%~78.9%。(2)各径流小区产流产沙次数、大小与坡度关系密切,10°与15°的产流产沙差别不大,25°的坡度上产流产沙明显增加。此外,随着坡度的增加,林草地的水土保持效益也在降低。(3)径流小区径流深与最大30 min雨强(I_(30))、土壤流失量与降雨侵蚀力相关性最为显著。[结论]在豫西黄土丘陵区缺少径流泥沙定位观测的区域,一定的坡度和植被状况下,可用降雨过程资料来估测坡面径流量和土壤流失量。

关键词：产流产沙径流小区土地利用豫西黄土丘陵区

南水北调中线水源区陕西段水土保持和生态补偿现状及发展对策

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中国水土保持 2024年第9期 15-19页

作者：惠波吴冠宇李长保王鹏黄河水土保持绥德治理监督局(绥德水土保持科学试验站) 陕西榆林719000 陕西省水利水电工程咨询中心陕西西安710004 陕西省水利厅水土保持治理处陕西西安710004 陕西省泾惠渠灌溉中心陕西咸阳713800

陕西省秦岭区域汉江、丹江流域是全国水资源配置的战略水源地,是南水北调中线工程和省内引汉济渭工程的核心水源涵养区。南水北调中线工程使陕南整体被划入主体功能区的限制开发区,经济发展受到很大制约,面临缺乏项目资金但有治理要求... 详细信息

陕西省秦岭区域汉江、丹江流域是全国水资源配置的战略水源地,是南水北调中线工程和省内引汉济渭工程的核心水源涵养区。南水北调中线工程使陕南整体被划入主体功能区的限制开发区,经济发展受到很大制约,面临缺乏项目资金但有治理要求、缺乏补偿机制但有限制性法规的突出矛盾,为了破解当前不利局面,迫切需要从国家层面给予当地政府更多的政策和项目支持。从陕西省工作实际出发,阐述了水源区水土保持和生态补偿现状,分析了存在的问题,并从三个方面提出了建议和对策,尤其是要完善生态补偿政策和机制,加大生态补偿力度,尽快启动实施“丹治”“十四五”规划,探索生态产品价值实现机制和路径,以弥补水源区因保护生态环境而做出的巨大牺牲,彰显主体功能区建设大局和“一泓清水永续北上”政治担当。

关键词：南水北调中线水源区水土保持生态补偿陕西段

祁连山林区基于水源涵养能力的人工林近自然度评价体系建立

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生态学报 2024年第7期44卷 2971-2980页

作者：程唱蔡有柱赵丽娟邹星晨张泽鑫刘欣悦贺康宁北京林业大学水土保持学院水土保持国家林业局重点实验室北京100083 北京市水土保持工程技术研究中心北京100083 林业生态工程教育部工程研究中心北京100083 大通回族土族自治县宝库林场西宁810100

建立近自然度评价体系对于修复森林生态功能、保障森林可持续发展有着重要的意义,然而近自然度尚未有统一的评价体系。祁连山地区的森林系统承担着我国西部重要的水源涵养功能,对其现存的人工林客观地开展基于水源涵养能力的近自然评价... 详细信息

建立近自然度评价体系对于修复森林生态功能、保障森林可持续发展有着重要的意义,然而近自然度尚未有统一的评价体系。祁连山地区的森林系统承担着我国西部重要的水源涵养功能,对其现存的人工林客观地开展基于水源涵养能力的近自然评价是亟需解决的问题。以祁连山东部金禅沟、塔尔沟小流域40个不同林分起源的云杉纯林、白桦纯林、云杉白桦混交林为对比研究样地,对涉及近自然度和水源涵养能力的指标进行敏感性分析,筛选出中高敏感度指标,通过欧氏距离法结合熵权法定量评价人工林近自然度,通过模糊物元法定量评价森林水源涵养能力,然后采用6种方法对近自然度和水源涵养得分分布进行拟合(R~2>0.4),并利用K-means法建立了4个近自然度评价等级。研究表明祁连山东部地区大部分人工林近自然度评级处于半天然林阶段,通过改造纯林为针阔混交林可以同时提高其近自然度与水源涵养能力。研究旨在构建基于水源涵养能力的近自然度评价体系,为森林生态服务功能修复提供理论支持。

关键词：天然林人工林水源涵养能力近自然度

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不同退化程度小叶杨人工林冠层气孔导度特征及其环境响应

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植物生态学报 2024年

作者：张小雨贾国栋余新晓孙立博蒋涛北京林业大学水土保持学院北京林业大学水土保持国家林业和草原局重点实验室山西大学黄土高原研究所

冠层气孔导度（gs）是衡量冠层-大气水汽交换的重要指标,研究其特征及对环境因子的响应,有助于深入了解冠层水汽交换的过程及环境因子对林木冠层控制的综合机制,目前针对不同退化程度的同一树种冠层气孔导度特征及对环境因子响应的差异... 详细信息

冠层气孔导度（gs）是衡量冠层-大气水汽交换的重要指标,研究其特征及对环境因子的响应,有助于深入了解冠层水汽交换的过程及环境因子对林木冠层控制的综合机制,目前针对不同退化程度的同一树种冠层气孔导度特征及对环境因子响应的差异性仍不清楚。该研究于2019年生长季（5–9月）以坝上张北县4种退化程度（无退化、轻度退化、中度退化、重度退化）小叶杨（Populus simonii）人工林为研究对象,利用热扩散技术对林中小叶杨树干液流进行连续监测,同步监测气温（T）、光合有效辐射（PAR）、饱和水汽压差（VPD）、空气相对湿度（RH）、土壤含水率（SWC）等环境因子,分析小叶杨的液流速率、gs特征及其对环境因子的响应。结果显示:（1）小叶杨液流速率日变化总体呈单峰曲线,gs呈双峰曲线,月尺度上两者均呈先升高后降低趋势,7月两者值最大,在5月和9月4种退化程度人工林中小叶杨液流速率及gs均差异显著。（2） 4种退化程度人工林中小叶杨gs均受T、VPD及SWC的影响,但由于退化有一定的差异性,无退化人工林中小叶杨gs主要受T、VPD和80–160 cm SWC影响,轻度退化人工林中小叶杨gs主要受T、0–80 cm SWC和VPD影响,中度退化人工林中小叶杨gs主要受0–80 cm SWC、T、VPD影响,重度退化人工林中小叶杨gs主要受T、PAR、VPD的影响。（3）对于4种退化程度人工林中小叶杨,T在18℃以上时gs与其呈正相关关系,VPD在0.6–2.2 kPa时gs与其呈正相关关系,gs与SWC呈负相关关系;当PAR小于250μmol·m–2·s–1时,重度退化小叶杨gs与其呈正相关关系。（4）重度退化程度人工林中小叶杨与另3种退化程度人工林中小叶杨相比,对T变化的响应更积极,对其他环境因子响应的敏感性降低,且因形态学上的退化,其对冠层蒸腾的控制会更加严格,以避免进一步退化或死亡。

关键词：冠层气孔导度小叶杨退化环境响应液流

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毛乌素沙地不同植被恢复类型的土壤碳水效应

水土保持学报 2024年第3期38卷 101-110,120页

作者：王德富董凌勃李澳于志静邓蕾西北农林科技大学水土保持科学与工程学院(水土保持研究所)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 中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100

[目的]探讨不同植被恢复类型下土壤有机碳和水分含量特征及其关系,为毛乌素沙地植被恢复类型的选取提供科学依据。[方法]以毛乌素沙地自然恢复草地及沙蒿、沙柳、沙蒿×沙柳(灌灌混交)、樟子松、沙柳×樟子松(乔灌混交)为研究对象,并以... 详细信息

[目的]探讨不同植被恢复类型下土壤有机碳和水分含量特征及其关系,为毛乌素沙地植被恢复类型的选取提供科学依据。[方法]以毛乌素沙地自然恢复草地及沙蒿、沙柳、沙蒿×沙柳(灌灌混交)、樟子松、沙柳×樟子松(乔灌混交)为研究对象,并以裸沙地为对照,分析不同植被恢复类型对0-5.0 m土层土壤剖面碳、水的影响及其相关性。[结果](1)植被恢复增加土壤有机碳含量,沙柳×樟子松、樟子松、草地、沙蒿×沙柳、沙柳、沙蒿依次降低,0—0.2 m土层显著高于深层,表现为表聚效应;随着土层深度的增加,各植被类型的有机碳含量逐渐降低;沙蒿、沙柳、沙蒿×沙柳在0.8—2.2 m土层范围内表现为碳损失。(2)不同植被恢复类型在深层均存在不同程度的水分亏缺,主要集中在1.0—3.0 m土层,具体亏缺程度为沙柳×樟子松>樟子松>沙蒿×沙柳>沙柳>草地>沙蒿。(3)根系是影响土壤有机碳含量和水分消耗的主要因素;土壤有机碳含量与土壤含水量在0—5.0 m土层范围内负相关。[结论]植被固存有机碳以消耗深层土壤水分为代价,沙柳×樟子松固定同等单位量的碳消耗水分最少。因此,从土壤固碳和保水2个角度同时考虑,沙柳×樟子松在毛乌素沙地的植被恢复中具有较好的恢复效果。

关键词：植被恢复土壤有机碳土壤水分根系毛乌素沙地

黄土高原地区水土流失对土地利用和降水变化的响应

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水土保持学报 2024年第4期38卷 95-102,113页

作者：李澳于志静王德富上官周平邓蕾西北农林科技大学水土保持科学与工程学院(水土保持研究所)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 中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100

[目的]为阐明不同降雨类型下各土地利用类型产流产沙规律,评估不同降雨类型下各土地利用类型的减流减沙效益。[方法]基于黄土高原地区自然降雨条件下31个径流场连续2年(2015—2016年)的径流量和土壤流失量监测数据,探讨不同土地利用类型... 详细信息

[目的]为阐明不同降雨类型下各土地利用类型产流产沙规律,评估不同降雨类型下各土地利用类型的减流减沙效益。[方法]基于黄土高原地区自然降雨条件下31个径流场连续2年(2015—2016年)的径流量和土壤流失量监测数据,探讨不同土地利用类型(农地、撂荒地、人工草地、自然草地、灌丛地、人工林地)的产流产沙特征,明确不同降雨类型下各土地利用类型的减流减沙效率。[结果]年降雨尺度下撂荒地径流量与土壤流失量最大(30 mm,86 t/hm^(2)),人工林地最小(8 mm,24 t/hm^(2)),其他土地利用类型无显著差异。次降雨尺度下,通过聚类分析根据降雨历时、30 min最大降雨强度和降雨强度将120场降雨分为3个降雨类型。降雨类型Ⅰ:降雨历时适中(749 min),降雨量适中(35.4 mm),降雨强度适中(16.9 mm/h);降雨类型Ⅱ:降雨历时短(222 min),降雨量适中(25.2 mm),降雨强度大(23.8 mm/h);降雨类型Ⅲ:降雨历时长(1451 min),降雨量大(40.6 mm),降雨强度低(11.5 mm/h),发现径流系数在3种降雨类型下表现为Ⅱ>Ⅲ>Ⅰ,土壤流失量表现为Ⅱ>Ⅰ>Ⅲ。降雨类型Ⅰ灌丛地产生的径流系数显著高于其他土地利用类型,达到17.7%,是人工林地的2.36倍;降雨类型Ⅱ下各土地利用类型径流系数无显著差异,平均径流系数为19.9%;降雨类型Ⅲ撂荒地、人工草地、自然草地与农地的径流系数(平均14.3%)显著高于灌丛地与人工林地(平均9.0%);农地、人工草地、灌丛地和人工林地在降雨类型Ⅱ产生的土壤流失量(3.94,0.87,1.06,1.08 t/hm^(2))>降雨类型Ⅰ(1.60,0.60,0.59,0.63 t/hm^(2))>降雨类型Ⅲ(0.09,0.20,0.06,0.04 t/hm^(2))。[结论]在黄土高原地区,中低雨强的中长历时降雨条件下人工林地是有效控制水土流失的首选,在短历时强降雨条件下灌丛地与草地水土保持效果较好。

关键词：土地利用土壤侵蚀径流泥沙量水土保持黄土高原

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

基于REE示踪法的工程堆积体坡面泥沙来源研究

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水土保持研究 2024年第5期31卷 9-17页

作者：魏育超陈姿宇王子吟魏宇航张一博王达未谢永生骆汉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科学与工程学院陕西杨凌712100

[目的]探究生产建设项目工程堆积体坡面侵蚀的泥沙来源,更有针对性地布设水土流失防治措施,减少人为扰动造成的水土流失。[方法]结合室内人工模拟降雨试验与REE(Rare Earth Elements)示踪技术,研究90 mm/h雨强下不同砾石含量[0(纯土),10... 详细信息

[目的]探究生产建设项目工程堆积体坡面侵蚀的泥沙来源,更有针对性地布设水土流失防治措施,减少人为扰动造成的水土流失。[方法]结合室内人工模拟降雨试验与REE(Rare Earth Elements)示踪技术,研究90 mm/h雨强下不同砾石含量[0(纯土),10%,20%,30%]工程堆积体坡面不同坡位的侵蚀特征及侵蚀贡献率。[结果](1)不同砾石含量堆积体各坡位侵蚀量均为下坡位最大,同时下坡位平均侵蚀贡献率(57.40%)大于上坡位和中坡位,表明下坡位是坡面泥沙的主要来源。(2)含砾石堆积体坡面中坡位和下坡位的侵蚀量显著小于纯土堆积体。含砾石堆积体坡面上坡位和中坡位的侵蚀贡献率显著+大于纯土堆积体坡面,下坡位侵蚀贡献率显著小于纯土堆积体坡面。(3)砾石含量对下坡位侵蚀量和贡献率的影响更显著(p<0.05)。含砾石堆积体中,20%砾石含量堆积体坡面上坡位和下坡位的侵蚀量显著大于10%,30%砾石含量堆积体。10%砾石含量堆积体坡面上坡位侵蚀贡献率显著大于20%,30%砾石含量堆积体坡面,下坡位侵蚀贡献率显著小于20%,30%砾石含量堆积体坡面。[结论]各砾石含量工程堆积体坡面中,下坡位侵蚀贡献率均最大,表明下坡位是工程堆积体坡面泥沙的主要来源,要加强工程堆积体下坡位的防护和治理。

关键词：土壤侵蚀 REE 砾石含量贡献率坡位

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黄土高原典型维管植物冠层下生物结皮的分布与预测

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应用生态学报 2024年第9期35卷 2571-2580页

作者：刘宁鱼舜尧张采月赵允格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 西北农林科技大学水土保持研究所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 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

维管植物可影响生物结皮的生存环境,进而影响其分布,目前鲜有研究关注维管植物的冠层特征与生物结皮空间分布特征的关系。本研究以黄土高原水蚀风蚀交错区为研究区,调查了维管植物冠层下方生物结皮的分布特征,采用相关性分析和随机森林... 详细信息

维管植物可影响生物结皮的生存环境,进而影响其分布,目前鲜有研究关注维管植物的冠层特征与生物结皮空间分布特征的关系。本研究以黄土高原水蚀风蚀交错区为研究区,调查了维管植物冠层下方生物结皮的分布特征,采用相关性分析和随机森林重要性排序的方法,分析了维管植物冠层特征与生物结皮空间分布的关系,基于随机森林模型构建了维管植物冠层下生物结皮面积的预测模型。结果表明:1)研究区生物结皮类型以藻结皮为主,藓结皮次之。2)维管植物冠层影响生物结皮空间分布,生物结皮主要分布在270°~315°和315°~360°两个方位,在90°~135°和135°~180°两个方位分布较少。3)径向上,生物结皮盖度由维管植物根部向冠层边缘表现出逐渐升高的趋势。4)冠层下生物结皮面积与维管植物冠层面积、长冠幅、短冠幅呈极显著正相关。5)冠层面积、长冠幅、短冠幅对冠层下生物结皮的重要性分别为13.7%、12.1%和11.9%,株高和物种类型的重要性较低,分别为6.7%和4.4%。6)随机森林模型在基于维管植物特征对生物结皮的预测中表现良好,预测精度为0.59(R^(2)),均方根差为1.2 m^(2),能够应用于维管植物冠层下生物结皮面积的预测和估算。本研究为进一步理解半干旱气候区维管植物与生物结皮之间的关系及生物结皮空间分布预测提供了理论依据。

关键词：维管植物生物结皮冠层特征空间分布随机森林