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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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黑龙江省冻融侵蚀强度分级评价及空间分布特征

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农业工程学报 2024年第5期40卷 168-176页

作者：王景萍张学霞古丽米热·甫拉提王紫薇北京林业大学水土保持学院北京100083 北京林业大学水土保持国家林业和草原局重点实验室北京100083

黑龙江省肩负维护国家生态安全、保障国家粮食安全的重任,近年来因冻融侵蚀影响,自然环境和黑土资源受到严重威胁。为了定量揭示黑龙江省冻融侵蚀强度的空间异质性及其影响因素,该研究选取10个冻融侵蚀强度评价指标,并确定其权重。通过... 详细信息

黑龙江省肩负维护国家生态安全、保障国家粮食安全的重任,近年来因冻融侵蚀影响,自然环境和黑土资源受到严重威胁。为了定量揭示黑龙江省冻融侵蚀强度的空间异质性及其影响因素,该研究选取10个冻融侵蚀强度评价指标,并确定其权重。通过构建多元回归模型得到冻融侵蚀下限,将权重和赋值结果代入综合评价指数模型,利用自然断点法对冻融侵蚀强度进行分级。研究结果表明:1)黑龙江省冻融侵蚀总面积为1.917×10~5 km^(2),占全省面积的40.53%,其中强烈和极强烈侵蚀分别占冻融侵蚀总面积的20.66%和10.54%。2)黑龙江省中度冻融侵蚀以上的区域呈现三区一带的特征。三区分别为大兴安岭地区、小兴安岭地区和张广才岭地区;一带为西北—东南走向的“三岭一平原”廊道。3)黑龙江省冻融侵蚀强度在空间上表现出明显的正相关和集聚性特征,强度相近的冻融侵蚀区在空间上积聚,高强度和低强度的冻融侵蚀区在空间上分异,产生了多个高强度和低强度的冻融侵蚀区。4)植被覆盖度的增加可以降低冻融侵蚀强度,在植被覆盖度小于20%的地方,冻融侵蚀尤为剧烈;冻融侵蚀主要发生在土壤含水量为0.2~0.3 m^(3)/m^(3)的区域,而极少发生在土壤水分含量小于0.2 m^(3)/m^(3)的区域。研究结果通过对比验证显示出较高的可靠性,可为该地区冻融侵蚀的防护和管理提供依据,并为类似区域提供借鉴方法和技术参考。

关键词：土壤冻融侵蚀层次分析法优序图法综合指数评价模型空间异质性

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盐池地区不同下垫面输沙率特征

中国水土保持科学 2024年第2期22卷 99-106页

作者：张国军沈子雅魏小燕任正龑徐志友马文涛程金花王霄宁夏水土保持监测总站银川750021 北京林业大学水土保持学院北京100083

为探究宁夏盐池地区输沙率年内与年际变化特征以及风速与输沙率关系,测量刘窑头风蚀实验站2010—2019年5种下垫面风蚀样地(流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘、灌木林地和荒草地)的输沙率(Q)及风速(V),计算集中度(R_(CD))和集中期(R_(CP)... 详细信息

为探究宁夏盐池地区输沙率年内与年际变化特征以及风速与输沙率关系,测量刘窑头风蚀实验站2010—2019年5种下垫面风蚀样地(流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘、灌木林地和荒草地)的输沙率(Q)及风速(V),计算集中度(R_(CD))和集中期(R_(CP))、年际变差系数(S_(v))与年际极值比(S_(w)),并将输沙率与风速进行函数拟合。结果表明:1)下垫面影响Q的大小及均匀性,灌木林地平均输沙率最小,年内输沙率集中程度最高,R_(CP)集中在5、6月。10 a间固定沙丘年内最大输沙率出现的时间日期前移,荒草地年最大输沙率出现的日期逐渐后移。2)S_(v)和S_(w)均表明流动沙丘输沙率年际变异程度高于灌木林地。3)指数函数能更好地反映半固定沙丘(R^(2)=0.843)输沙率响应风速特征,其他下垫面为幂函数最佳。4)一元三次函数较好表达各年平均输沙率与风速关系,拟合公式为:Q=65.42-93.36V+42.55V^(2)-6.00V^(3)(R^(2)=0.800)。存在2个风速临界值(1.74和2.99 m/s),改变输沙率对风速的响应。结果可用于盐池地区风沙治理措施建设实践中,可为盐池地区的风蚀综合治理提供科学依据与技术支撑。

关键词：输沙率年内变化年际变化宁夏盐池地区

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 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市延庆区水务局水土保持管理站

[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... 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600 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/hm2,磷肥施用量0～75 kg/hm2）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

2016—2021年松嫩平原黑土区季节性地表形变监测与分析

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地理科学进展 2024年第6期43卷 1203-1218页

作者：古丽米热·甫拉提张学霞胡韵哲王景萍北京林业大学水土保持学院北京100083 北京林业大学水土保持国家林业和草原局重点实验室北京100083

受全球气候变暖、冻融作用、地壳运动以及人类活动的影响,地表形变对区域生产、生活和生态造成一定威胁。松嫩平原黑土区是中国重要的耕地后备资源,同时也是典型的季节性冻土区,以往的冻土地表形变监测集中在青藏高原等地区,对松嫩平原... 详细信息

受全球气候变暖、冻融作用、地壳运动以及人类活动的影响,地表形变对区域生产、生活和生态造成一定威胁。松嫩平原黑土区是中国重要的耕地后备资源,同时也是典型的季节性冻土区,以往的冻土地表形变监测集中在青藏高原等地区,对松嫩平原等高纬度地带的地表形变监测鲜有提及。论文利用68景Sentinel-1合成孔径雷达影像数据,通过D-InSAR技术获取2016年和2021年松嫩平原黑土区融化期、冻结期地表形变结果,通过空间自相关、变化矩阵和平均中心探索地表形变时空分布特征,并结合断裂带、地下水和土地利用方式分析地表形变成因,主要结果如下:(1)融化期形变量均值较冻结期高且变化幅度明显,融化期形变量平均值113 mm,范围为-63~244mm;冻结期形变量平均值23 mm,范围为-64~120 mm;2016—2021年同一季节地表形变量范围呈现收敛特征。(2)松辽盆地季节性地表形变呈现“冻胀融沉”规律,小兴安岭西部山麓地带形变微小;融化期内沉降区逐渐朝东北方向移动,抬升区由东北向西南转移;冻结期内沉降区由绥化市向西部齐齐哈尔市辐散,抬升区由西北部向中南部转移。(3)地表形变量高值区位于断裂带沿线破碎带,地表抬升与岩石富水程度空间分布重合。(4)土地利用方式影响地表形变量,空间上显著相关,其中耕地发生地表形变的情况最普遍。松嫩平原黑土区地表形变呈现季节性分异、年际波动的特征,实时监测地表形变并探究其影响因素可以为农耕管理、地下水调控以及地质灾害预防等提供现实依据。

关键词：地表形变 Sentinel-1 D-InSAR 冻土黑土区松嫩平原

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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

祁连山东部地区不同林分水源涵养能力综合评估

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生态学报 2024年

作者：王作枭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

研究对比祁连山东部地区典型林分水源涵养能力变化规律及差异，以期为区域森林水源涵养能力提升和管理提供科学依据。以青海互助北山国家森林公园内的云杉纯林、白桦纯林、云杉白桦混交林、云杉青杨混交林、白桦青杨混交林和白桦落叶松... 详细信息

研究对比祁连山东部地区典型林分水源涵养能力变化规律及差异，以期为区域森林水源涵养能力提升和管理提供科学依据。以青海互助北山国家森林公园内的云杉纯林、白桦纯林、云杉白桦混交林、云杉青杨混交林、白桦青杨混交林和白桦落叶松混交林为研究对象，采用野外实测、称量、室内浸泡等方法对林地林冠层、枯落物层和土壤层的水文效应进行测定分析，通过敏感性分析和相关性分析选取林冠截留率（%）、未分解层厚度（cm）、饱和导水率（mm/min）和土壤蓄水能力（%）等8个指标，并采用熵权法和综合指数法对林地水源涵养能力进行评估。研究结果表明：祁连山东部地区6种典型林分林冠层、枯落物层和土壤层的水源涵养能力都受到林分类型的影响。（1）不同林分类型林冠层植被截留能力表现为针叶林>阔叶林，混交林>阔叶纯林；（2）枯落物的厚度和储量变化趋势一致，云杉纯林（针叶纯林）表现为未分解层>半分解层，其他林分类型（针阔混交林、阔叶混交林和阔叶纯林）均表现为未分解层白桦落叶松混交林（0.547）>云杉青杨混交林（0.504）>白桦青杨混交林（0.480）>白桦纯林（0.467）>云杉纯林（0.244）。综合来看，针阔混交林可以作为区域林分结构调整和营造新林的目标林分类型，特别是云杉白桦混交林和白桦落叶松混交林，同时，在新造林时，应避免直接营造云杉纯林。

关键词：人工林林分结构林冠层水源涵养能力

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西南高山峡谷区水力侵蚀时空变化及其驱动力

水土保持研究 2024年第5期31卷 139-147页

作者：廖瑞恩齐实赖金林唐颖李鹏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

[目的]确定西南高山峡谷区水力侵蚀的空间分布及其时空变化特征，探究区域水力侵蚀的驱动机制，并为区域水土流失治理提供对策。[方法]基于GIS和RUSLE模型，利用Sen趋势分析和Mann-Kendall显著性检验法、随机森林回归对西南高山峡谷区... 详细信息

[目的]确定西南高山峡谷区水力侵蚀的空间分布及其时空变化特征，探究区域水力侵蚀的驱动机制，并为区域水土流失治理提供对策。[方法]基于GIS和RUSLE模型，利用Sen趋势分析和Mann-Kendall显著性检验法、随机森林回归对西南高山峡谷区水力侵蚀的时空演变特征以及驱动力进行分析。[结果]（1）西南高山峡谷区水力侵蚀微度和轻度侵蚀占比78.05%以上。（2）整体上，2000—2020年水力侵蚀量变化范围为4.606 3×10～8～1.487 4×10～9 t,多年均值为7.966 4×10～8 t。降雨侵蚀力因子变化范围为125.11～249.93 MJ·mm/（hm2·h·a）,多年均值为186.71 MJ·mm/（hm2·h·a）。植被覆盖与管理因子变化范围为0.37～0.70,多年均值为0.48。（3）整体上坡度坡长因子对西南高山峡谷区水力侵蚀空间分异的解释程度最高，达到41%,其次是植被覆盖与管理因子，达到24%,其余是降雨侵蚀力因子>土壤可蚀性因子>水土保持措施因子，分别达到16%,12%,8%,且各因子对水力侵蚀空间分异的解释程度随着水土保持分区的不同而出现差异。[结论]西南高山峡谷区侵蚀严重的区域主要分布于藏东—川西高山峡谷生态维护水源涵养区南部，藏东南高寒高山峡谷生态维护区西北部、东部。坡度坡长因子及植被覆盖管理因子是西南高山峡谷区水力侵蚀空间分布的主要驱动因素。藏东—川西高山峡谷生态维护水源涵养区、藏东南高寒高山峡谷生态维护区和滇西北高山峡谷生态维护区，建议改善此区域植被覆盖，提高土壤抵抗侵蚀能力；滇北—川西南高山峡谷蓄水保土区建议在改善植被覆盖的基础上，在生态脆弱的区域布置适当水土保持措施。

关键词：土壤侵蚀西南高山峡谷区 RUSLE模型随机森林时空变化

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引领新时代水土保持之科技前瞻

中国水土保持科学 2024年第2期22卷 1-8页

作者：姜德文水利部水土保持监测中心北京100055 中国水土保持学会科技产业工作委员会北京100083

中共中央办公厅、国务院办公厅《关于加强新时代水土保持工作的意见》,对水土保持高质量发展提出了新的时代要求。全面提升水土保持功能和生态产品供给能力是新时代水土保持攻坚的目标与任务。新时代水土保持科学技术支撑十分重要和紧迫... 详细信息

中共中央办公厅、国务院办公厅《关于加强新时代水土保持工作的意见》,对水土保持高质量发展提出了新的时代要求。全面提升水土保持功能和生态产品供给能力是新时代水土保持攻坚的目标与任务。新时代水土保持科学技术支撑十分重要和紧迫,应从以下几方面加快科技创新和应用:区域水土流失治理减量降级目标与评价,实行水土保持率不同阈值的区域水土保持分类指导,构建水土保持功能分析指标体系,探索生态系统水土保持功能提升技术;建立水土保持重点区域空间管控制度,实施差别化管理,探索并推广不同类型农林开发活动水土保持技术措施;生产建设项目水土保持方案智慧管理,水土流失风险评价与智能预警,建立绿色设计绿色施工标准,探索视频监控与跟踪管理;加强山水林田湖草沙系统治理技术支撑,以生态清洁小流域促进乡村振兴与共同富裕,探索水土流失治理中生态系统多样性、稳定性、持续性提升技术,推进水土流失科学治理智慧指导与智能管理;加快水土保持碳汇研究与市场交易,建立水土保持生态损害价值评估体系,深化水土流失测报与动态监测等基础研究。以创新理论、技术、机制的新探索,全面提升水土保持治理体系和治理能力现代化水平,服务高质量发展。

关键词：人与自然和谐共生水土保持高质量发展科学技术新质生产力创新引领