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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

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

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

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林下三七不同管理措施对坡面产流产沙和土壤特性的影响

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水土保持学报 2024年

作者：周云黎建强高朗李京豪刘方严刘艳娇晏慧颖赵思倩杨舒媛西南林业大学水土保持学院

[目的]揭示不同管理措施对三七[Panax notoginseng （Burkill） F. H. Chen]林地产流产沙和土壤特性的影响,可为科学防控林下三七种植的水土流失提供理论依据。[方法]采用野外径流小区原位观测试验,于2022年雨季对不同坡度（5°,10°,1... 详细信息

[目的]揭示不同管理措施对三七[Panax notoginseng （Burkill） F. H. Chen]林地产流产沙和土壤特性的影响,可为科学防控林下三七种植的水土流失提供理论依据。[方法]采用野外径流小区原位观测试验,于2022年雨季对不同坡度（5°,10°,15°）自然林地（CK）、林下整地（SP）、无棚三七林地（NC）、有棚三七林地（HC）的产流产沙量进行量化,探究不同管理措施对三七林地坡面产沙产流及土壤特性的影响。[结果]（1）2022年寻甸县降雨总量为1 031.70 mm,属平水年份。林外和林内累计侵蚀性降雨量分别为845.40,565.60 mm,林冠截留率为9.97%～67.38%。（2）各管理措施三七林地产流产沙存在极显著差异（p0.90;且产流产沙量随着坡度增加,流失增幅越大。[结论]林下整地和林下种植三七导致水土流失显著增加,但最大土壤流失量[34.53 t/（km2·a）]远低于西南岩溶区土壤容许流失量。建议在缓坡林地种植三七,且可通过搭建遮雨棚和改善土壤特性来缓解水力侵蚀。

关键词：林下三七不同管理产流产沙降雨特征土壤特性

西南高山峡谷区水土保持技术与生态产业协调发展定量研究——以云南省永胜县为例

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生态学报 2024年

作者：黄柔吴秀芹石婕妤李旭倪朦朦刘亚楠北京林业大学水土保持学院

探究水土保持技术与生态产业之间的耦合协调关系对水土流失严重的西南高山峡谷地区实现生态文明建设与社会经济协同发展具有重要参考价值。文章以典型贫困山区永胜县为例，通过构建耦合协调评价指标体系并运用发展指数模型、耦合协调度... 详细信息

探究水土保持技术与生态产业之间的耦合协调关系对水土流失严重的西南高山峡谷地区实现生态文明建设与社会经济协同发展具有重要参考价值。文章以典型贫困山区永胜县为例，通过构建耦合协调评价指标体系并运用发展指数模型、耦合协调度模型和障碍度模型，对县域2009—2022年间水土保持技术与生态产业的耦合协调发展过程及其障碍因子进行研究，为当地水土保持技术与生态产业协调发展提供理论参考和科学依据。结果表明：（1）2009—2022年水土保持技术发展水平呈动态上升趋势，生态产业发展水平则是呈现先下降后上升的态势，二者经过“低水平同步发展型-水土保持技术领先发展型-高水平同步发展型”，当前水土保持技术与生态产业已经迈入同步向好的发展状态；（2）2009—2022年，水土保持技术与生态产业一直处于高度耦合状态，耦合协调度从中级耦合阶段进入高级耦合阶段且快速增长，二者当前属于高级协调-同步型发展阶段；（3）2009—2022年，影响水土保持技术与生态产业耦合协调发展的障碍因子为森林覆盖率、农村居民人均可支配收入和产业结构高级化指数，主要的障碍要素为技术效益、技术相宜度、产业效率和产业效益。永胜县水土保持技术与生态产业已进入耦合协调发展阶段，当前应以提升技术相宜度和产业融合为主要目标，开展技术研发和示范，提升技术成熟度，提高政策法规的适宜度，促进产业链延伸和产业融合发展，推动水土保持技术与生态产业进一步有机结合。

关键词：水土保持技术与生态产业评价指标体系协调发展定量研究西南高山峡谷

华北地区常见绿化废弃物对种子萌发的化感作用

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四川农业大学学报 2024年第5期42卷 1105-1111页

作者：朱琳张晶晶赵艳婷史常青赵廷宁杨建英张艳张子元张之涛北京林业大学水土保持学院张家口市林木良种繁育实验场河北省水土保持工作总站

【目的】为实现修剪产生的绿化废弃物分类再利用，研究其处理后作为覆盖物对覆盖下植物的化感效应。【方法】以华北地区4种常见绿化树种枝叶为试验材料，模拟设计0.25%～0.2%共4个浸提液浓度梯度处理，并用蒸馏水作为对照，测算各浸提... 详细信息

【目的】为实现修剪产生的绿化废弃物分类再利用，研究其处理后作为覆盖物对覆盖下植物的化感效应。【方法】以华北地区4种常见绿化树种枝叶为试验材料，模拟设计0.25%～0.2%共4个浸提液浓度梯度处理，并用蒸馏水作为对照，测算各浸提液处理下紫花苜蓿（Medicago sativa）和冰草（Agropyron cristatum）的发芽率、发芽势、发芽指数3项发芽指标，并综合各指标的化感指数得出综合化感指数，横向对比分析各绿化树木修剪废弃物浸提液的化感作用。【结果】(1)紫穗槐（Amorpha fruticosa）、国槐（Sophora japonica）和侧柏（Platycladus orientalis）枝叶浸提液对冰草种子萌发产生抑制效应；(2)3种绿化树木枝叶浸提液对紫花苜蓿种子萌发产生了“低促高抑”的化感效应；(3)火炬树枝叶浸提液对两种草本植物种子的萌发均产生明显的负向化感效应。【结论】火炬树枝叶浸提液化感效应最强，在低浓度下即对2种草本种子萌发均表现出综合抑制效应，因此修剪产生的火炬树废弃物应进行更深入地处理应用。

关键词：枝叶浸提液草本植物种子萌发化感作用

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基于卷积神经网络及遥感反演的生产建设项目识别方法及应用

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中国水土保持科学(中英文) 2024年

作者：卢敬德伍容容吴鹏丁立河南省水土保持监测总站广东无限阵列科技有限公司

由于遥感影像中的地物普遍存在异物同谱、同物异谱等现象，导致面向对象的多尺度和多阈值分割分类等解译方法无法在完全脱离人工干预的情况下使用，因此给解译带来成本高、效率较低等问题。本研究目的是建立一个实用、高效的生产建设项... 详细信息

由于遥感影像中的地物普遍存在异物同谱、同物异谱等现象，导致面向对象的多尺度和多阈值分割分类等解译方法无法在完全脱离人工干预的情况下使用，因此给解译带来成本高、效率较低等问题。本研究目的是建立一个实用、高效的生产建设项目扰动图斑自动识别模型，提高扰动图斑识别的效率和准确性。河南省作为水利部第一批遥感监管示范省，至今已积累大量生产建设项目水土保持空间数据，为此，笔者选择河南省作为研究区。提出一种基于神经网络及遥感反演模型的生产建设项目自动识别方法，该方法使用由5个卷积层和3个池化Pooling层的AlexNet对扰动图斑进行初步自动解译，并使用归一化植被指数、温度植被干旱指数等遥感反演模型进一步判断图斑是否为生产建设项目。笔者以成像时间为2020年、覆盖河南全省的GF-1、GF-6遥感影像为基础，使用生产建设项目扰动图斑的外包矩形裁剪上述影像获得训练样本，对样本进行标记，并将标记好的训练样本输入到AlexNet模型对其进行训练，完成训练后分别使用单一神经网络模型及神经网络模型+遥感反演模型进行两组测试。结果表明：1) 本方法在降低误识别率和漏识别率的效果方面均比单纯卷积神经网络识别模型优异，误识别率平均降低23.88%，尤其在降低误识别率方面效果明显；2) 本方法的计算时间，与卷积神经网络识别模型没有明显差异。综上，本研究成果可有效降低生产建设项目自动识别的误判率，有助于进一步提升生产建设项目水土保持遥感监管工作的自动化程度，在生产建设项目自动识别应用领域有一定的借鉴意义。

关键词：卷积神经网络遥感反演遥感监管自动识别水土保持

生态棒间隔距离对铁尾矿坡面减流减沙效应的影响

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农业工程学报 2024年第9期40卷 98-107页

作者：李睿杰杨建英赵廷宁史常青张学沛孙非凡赖林枫孙智龙李成北京林业大学水土保持学院北京100083 北京林业大学国家林业与草原局水土保持重点实验室北京100083 北京林业大学教育部林业生态工程研究中心北京100083 林木资源高效生产全国重点实验室北京100083 河北省水土保持工作总站石家庄050011

中国铁尾矿库的排放量大而综合利用率低,遗留的铁尾矿库形成大面积裸露库面和边坡,易引发水土流失、边坡滑塌等危害。为明确边坡生态修复中生态棒拦挡措施的水土流失防治机理,该研究以张宣铁矿区尾矿库边坡为对象,采用人工模拟降雨,研... 详细信息

中国铁尾矿库的排放量大而综合利用率低,遗留的铁尾矿库形成大面积裸露库面和边坡,易引发水土流失、边坡滑塌等危害。为明确边坡生态修复中生态棒拦挡措施的水土流失防治机理,该研究以张宣铁矿区尾矿库边坡为对象,采用人工模拟降雨,研究不同间隔生态棒拦挡措施的减流减沙效应。结果表明:坡度25°、30°,30~90 mm/h雨强下,1)不同间隔生态棒拦挡措施下初始产流时间较裸坡分别增加0.44%~57.76%、1.08%~39.14%,且随生态棒间隔、坡度、雨强的增大而减少;减流效应分别为-2.79%~80.68%、12.67%~76.45%,随雨强增大而减小,30 mm/h雨强下随生态棒间隔缩短呈增强趋势,60、90 mm/h雨强下无明显规律变化;径流流速削减效应分别为20.78%~55.12%、20.16%~41.57%,随生态棒间隔缩短呈增强趋势,随坡度增大而降低,同时0.67 m间隔削减坡面流速效应最佳;2)减沙效应分别为-127.47%~71.57%、-287.19%~62.01%,减沙效应弱于减流效应;3)30 mm/h雨强下累积径流量、侵蚀量随生态棒间隔的缩短而减少,60、90 mm/h雨强下规律不明显;且90 mm/h雨强下,坡度30°的累积侵蚀量显著大于坡度25°;4)对产流产沙指标进行Pearson相关分析,表明生态棒拦挡措施在坡面减流、削减流速方面发挥关键作用,雨强对产流产沙的影响处于主导地位,坡度处于辅助地位;5)建议坡度25°、30°,雨强30、90 mm/h时选择0.40 m生态棒间隔,雨强60 mm/h时选择1.00 m生态棒间隔。研究结果可为铁尾矿边坡生态修复中生态棒拦挡措施的科学应用提供参考依据。

关键词：生态修复生态棒铁尾矿减流减沙效应人工模拟降雨

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北川县典型林分根-土复合体抗剪强度

水土保持研究 2024年第5期31卷 93-101页

作者：李佳静杨建英王新杨欣蕊杨春艳北京林业大学水土保持学院北京100083

[目的]探讨不同林分根—土复合体的抗剪强度特征和其差异性,为更好地解决当地的水土流失问题提供理论依据。[方法]以四川省北川县为研究区,对当地几种典型林分的原状根—土复合体进行直剪试验,测量其抗剪强度、土壤性质及根系特性等相... 详细信息

[目的]探讨不同林分根—土复合体的抗剪强度特征和其差异性,为更好地解决当地的水土流失问题提供理论依据。[方法]以四川省北川县为研究区,对当地几种典型林分的原状根—土复合体进行直剪试验,测量其抗剪强度、土壤性质及根系特性等相关指标,并利用主成分法进行抗剪强度影响因素的分析。[结果](1)不同林分根—土复合体抗剪强度差异明显。30年辛夷林(XY)抗剪强度最大,斑竹林(BZ)抗剪强度次之,5年柳杉林抗剪强度最小;(2)植物根系固土效果显著,根—土复合体的抗剪强度较素土增加值为0.13~0.99 kPa,平均增幅为350.0%;同时,根—土复合体的峰值点位移、软化段长度、残余剪切强度均得到增强,平均增幅分别为75.0%,66.7%,262.5%;不同林分类型根—土复合体的能量消耗总值出现不同程度的差异,但与其抗剪强度的大小变化基本保持一致;(3)通过主成分分析法对抗剪强度影响因素进行综合分析得出,除土壤容重与5~8 mm根系的干湿重外,其余指标均与之密切相关。[结论]植物根系可以很好地发挥固土效果,不同林分之间根—土复合体抗剪强度差异明显。

关键词：抗剪强度能量消耗原状根—土复合体影响因素