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江西省水土保持科学研究所创新发展纪实发挥科技优势为和谐社会建设做贡献

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中国水利 2008年第24期 I0077-I0080页

作者：方少文李小强江西省水土保持科学研究所

江西省是我国南方水土流失较为严重的省份之一，现有水土流失面积3．35万km^2，占土地总面积的20％，占山地总面积的33．3％。严重的水土流失，破坏了生态与环境，加剧了洪涝干旱灾害，制约了当地经济和社会的可持续发展。

关键词：社会建设江西省科学研究所科技优势水土保持水土流失面积和谐创新

兰州市城郊林草地土壤碳通量特征及其影响因素

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土壤通报 2024年第1期55卷 76-83页

作者：董彦丽王彦武张峰马涛高金芳甘肃省水土保持科学研究所甘肃兰州730020

【目的】探讨兰州市城郊林草地土壤碳通量变化规律,定量估算土壤碳排放量,为城市与城郊区碳排放和碳循环研究提供参考依据。【方法】以兰州市城郊“小青山水土保持科技示范园”内刺槐、苜蓿和沙打旺为试验样地,利用LI-8150“土壤碳通量... 详细信息

【目的】探讨兰州市城郊林草地土壤碳通量变化规律,定量估算土壤碳排放量,为城市与城郊区碳排放和碳循环研究提供参考依据。【方法】以兰州市城郊“小青山水土保持科技示范园”内刺槐、苜蓿和沙打旺为试验样地,利用LI-8150“土壤碳通量测量系统”对三种林草地土壤碳通量进行长期连续监测,分析土壤碳释放特征,阐明土壤碳通量与影响因素间的相关关系。【结果】①兰州市城郊三种林草地土壤碳通量最高值出现在每天下午14:00左右,最低值在凌晨6:00左右;早上10:00和晚上20:00左右的土壤碳通量值与日均值基本一致。苜蓿草地年度土壤碳排放量为2321.30 g m^(−2),高于刺槐林地1.24倍、沙打旺草地1.48倍。②三种林草地之间的地表温度变化和5 cm深处土壤温度变化规律一致,均无显著差异(P>0.05),地表温度和5 cm土壤温度都与土壤碳通量具有显著的正指数相关关系(P<0.05),其中刺槐林地土壤碳通量对温度的敏感性最高。③三种林草地土壤碳通量与太阳辐射强度显著相关(P<0.05),刺槐林地土壤碳通量与降雨量呈抛物线状显著相关(P<0.05)。【结论】兰州市城郊林草地在每天下午14:00左右土壤碳通量最高,苜蓿草地土壤二氧化碳排放量最高,温度和太阳辐射强度与土壤碳通量显著正相关(P<0.05)。

关键词：土壤碳通量影响因素城郊林草地黄土区

黄土丘陵沟壑区典型小流域沟道类型和坡面组成对重力侵蚀的影响

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中国水土保持科学(中英文) 2024年

作者：刘林薛丽萍崔峰刘韵王小平山西农业大学水土保持科学研究所

重力侵蚀是黄土丘陵沟壑区小流域发生水土流失和地质灾害的重要原因之一，但对其存在和发生环境的研究仍不充分。为探究沟道形态和坡面组成对重力侵蚀的影响，基于无人机摄影测量、遥感解译、现场调查等方法，系统研究山西省吕梁市王家... 详细信息

重力侵蚀是黄土丘陵沟壑区小流域发生水土流失和地质灾害的重要原因之一，但对其存在和发生环境的研究仍不充分。为探究沟道形态和坡面组成对重力侵蚀的影响，基于无人机摄影测量、遥感解译、现场调查等方法，系统研究山西省吕梁市王家沟流域内78处滑坡、26处崩塌和108处泻溜的空间分布、侵蚀数量特征及与沟坡的关系。结果表明：1）沟道类型影响重力侵蚀危害程度。沟道分类有助于识别重力侵蚀活跃区域，冲沟和干沟的重力侵蚀量及面积分别占研究区总量的88.5%和81.4%。2）重力侵蚀与沟道坡度存在紧密关系，在不同类型沟道中的表现差异显著。坡度30°～60°区域分别是切沟和冲沟中重力侵蚀最严重区域，发生率约是其它区域的2.57和1.19倍；干沟和河沟的重力侵蚀主要发生在坡度0～30°区域。3）坡面组成方式对重力侵蚀危害程度和发生类型存在显著影响，土壤类型及其空间分布特征是重要影响因素。该研究可为黄土丘陵沟壑区重力侵蚀精准防治提供理论依据。

关键词：重力侵蚀沟道类型坡面组成土层组合黄土丘陵沟壑区

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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

黄河流域2001—2020年植被物候及其对气候变化的响应

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生态学报 2024年第2期44卷 844-857页

作者：王祎宸贺洁何亮张宇洁张晓萍西北农林科技大学水土保持研究所杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所杨凌712100

植被周期性的物候更替被公认为是全球气候变化的综合指示器,深入研究区域植被物候的变化趋势和时空特征,可以提高对该区生态系统稳定性及动态变化程度的认识。基于2001—2020年16天、250m分辨率的中分辨率成像光谱仪归一化植被指数(MODI... 详细信息

植被周期性的物候更替被公认为是全球气候变化的综合指示器,深入研究区域植被物候的变化趋势和时空特征,可以提高对该区生态系统稳定性及动态变化程度的认识。基于2001—2020年16天、250m分辨率的中分辨率成像光谱仪归一化植被指数(MODIS NDVI)数据,利用Savitzky-Golay滤波法(S-G)和相对阈值法提取黄河流域植被物候参数,结合谷歌地球引擎(GEE)平台提供的欧洲中期天气预报中心第五代陆地再分析数据集(ERA5-LAND)小时气候再分析数据集和气候危害组红外降水站数据(CHIRPS)日降水数据集数据,运用趋势分析和偏相关分析等方法,探究全球气候变化下黄河流域不同植被分区物候参数空间分布特征、变化趋势,及其对气候因子的响应。结果表明:(1)2001—2020年黄河流域气候整体呈暖湿化的发展趋势,年均温上升幅度为0.15℃/10a(P>0.05),年降水增加幅度为24mm/10a(P<0.05)。(2)黄河流域暖温带落叶阔叶林区域的生长季始期和中期最早,温带南部典型草原亚地带和温带南部荒漠草原亚地带最晚,温带灌木、禾草半荒漠亚地带的生长季结束期最晚,青藏高原高寒植被区域的生长季长度最短。(3)全流域内生长季始期和中期分别有69.3%和66.4%的面积呈提前趋势(P<0.05),生长季末期50.9%的面积结束期呈推迟趋势(P<0.05),66.1%的面积整个生长季长度呈延长趋势(P<0.05)。(4)不同植被地带气候对物候参数影响存在差异,温度因子对带北部典型草原亚地带、高寒草原地带和高寒草甸地带的物候参数影响较大,降水和太阳辐射因子对温带南部典型草原亚地带、温带灌木、禾草半荒漠地带、温带南部荒漠草原亚地带和中亚热带常绿阔叶林地带的物候参数影响较大。

关键词：植被物候气候变化响应黄河流域

基于不同时间尺度与特征优选的黄淮海平原冬小麦识别

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农业机械学报 2024年第9期55卷 262-274页

作者：周俊伟冯浩董勤各中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心(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

准确及时地监测区域作物种植面积对保障我国粮食安全和农业可持续发展具有重要意义。本研究利用Google Earth Engine(GEE)云平台和融合的Sentinel-1 SAR雷达影像与Sentinel-2 SR地表反射率影像,对黄淮海平原2021年冬小麦进行了监督分类... 详细信息

准确及时地监测区域作物种植面积对保障我国粮食安全和农业可持续发展具有重要意义。本研究利用Google Earth Engine(GEE)云平台和融合的Sentinel-1 SAR雷达影像与Sentinel-2 SR地表反射率影像,对黄淮海平原2021年冬小麦进行了监督分类。通过对Sentinel时间序列数据进行不同时间尺度合成与平滑处理,并对极化特征、光谱特征、植被指数、谐波系数和纹理特征进行优选,以探究不同时间尺度的影像序列及特征优选对黄淮海平原冬小麦识别精度和泛化能力的影响。结果表明:特征优选过程可以提高模型分类精度,在各类特征因子中,光谱特征重要性最高,其次为谐波系数、极化特征和纹理特征。随着影像序列时间尺度的缩减,可以得到更高的分类精度,尺度30、20、10d平均总体精度分别为95.4%、95.6%和96.4%;但泛化能力也随之降低,对应的泛化能力分别为0.935、0.919和0.918。短时间尺度影像序列能够更准确地捕获地物的特征细节,展现出更高的分类精度,但其对数据变化的适应能力更差。此外,模型泛化能力在空间上呈现“越近越相关”的规律。利用GEE平台及Sentinel系列卫星遥感数据,实现了对黄淮海平原冬小麦面积的准确识别。整体上,混淆矩阵总体精度(OA)和F1值均在90%以上,分类结果在空间细节上与高分辨率图像高度一致,同时提取的冬小麦种植面积与市级官方统计数据高度相关(决定系数R^(2)>0.9)。

关键词：冬小麦遥感识别 Google Earth Engine 随机森林时间尺度特征优选

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黄土区农田土壤细菌和真菌群落对长期施氮的响应特征

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植物营养与肥料学报 2024年第2期30卷 232-241页

作者：张薇王润泽李彤彤郭苗苗郭胜利王蕊西北农林科技大学水土保持研究所陕西杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100

【目的】细菌和真菌是调控土壤生态功能的重要因素,摸清细菌和真菌群落的变化有助于深入理解微生物在生态功能中的调节作用。【方法】黄土区渭北旱塬定位监测试验始于1984年。2022年选择其中5个不同施氮(N)量处理小区:0、45、90、135和1... 详细信息

【目的】细菌和真菌是调控土壤生态功能的重要因素,摸清细菌和真菌群落的变化有助于深入理解微生物在生态功能中的调节作用。【方法】黄土区渭北旱塬定位监测试验始于1984年。2022年选择其中5个不同施氮(N)量处理小区:0、45、90、135和180 kg/hm^(2)(分别记作N0、N45、N90、N135和N180),采集0—20 cm土层样品,采用16S rRNA和ITS高通量测序方法,分析细菌和真菌群落结构及其功能变化,同时测定土壤碳组分、微生物活性、根系生物量及土壤酶活性等。【结果】随着施氮量增加,土壤微生物量从113 mg/kg增加到177~234 mg/kg,微生物活性从4.92 g/(m^(2)·s)增加到5.83~7.26 g/(m^(2)·s),土壤植物根系量从1.73 t/hm^(2)增加到2.32~2.98 t/hm^(2)。施氮处理土壤细菌群落丰富度(Chao1)和多样性(Shannon)显著降低,分别下降4.0%~12.3%和1.6%~1.8%,但真菌群落丰富度和多样性无显著变化。施氮处理土壤变形菌门、芽单胞菌门、拟杆菌门相对丰度分别下降了2.4%~16.4%、2.1%~26.3%、24.1%~50.0%,细菌中座囊菌纲、伞菌纲相对丰度分别下降了29.4%~58.8%、44.4%~88.9%,而放线菌门、酸杆菌门、绿湾菌门等细菌相对丰度提高了10.4%~34.7%、37.8%~54.1%、14.3%~28.6%,子囊菌门、银耳纲等真菌的相对丰度分别提高了8.3%~73.8%、18.2%~45.5%。施氮后,土壤有机碳含量由6.50 g/kg提升到7.00~7.35 g/kg,可溶性有机碳含量由22.43 mg/kg提高到27.60~34.87 mg/kg,NO_(3)^(-)-N含量由1.38 mg/kg提高到1.78~2.25 mg/kg,C/N由8.90下降到8.64~7.74,微生物的硝化作用显著提高了14.3%~39.6%,好氧氨氧化功能提高了25.1%~48.2%,参与碳循环功能的木糖苷酶活性提高了13.5%~39.3%,纤维二糖水解酶活性提高了50.3%~126.8%。细菌丰富度和多样性变化与土壤有机碳(SOC)、可溶性有机碳、NO_(3)^(-)-N含量和C/N有关。施氮条件下细菌变形菌门丰度降低与土壤可溶性有机碳(DOC)含量升高有关,而放线菌丰度升高与SOC、DOC和NO_(3)^(-)-N含量的升高有关,但子囊菌和担子菌的丰度变化与土壤理化性质间的关系不显著。【结论】在黄土高原地区,细菌群落结构对氮肥施用的响应较真菌更为敏感。细菌群落组成的变化与土壤有机碳、可溶性有机碳和NO_(3)^(-)-N呈显著正相关,与全氮和C/N呈显著负相关。此外,氮肥施用增加了土壤中与碳循环相关的功能菌丰度,促进了木糖苷酶和纤维二糖水解酶的分泌。

关键词：施氮量全氮碳氮比酶活性微生物群落结构

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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

膜下滴灌技术参数对静宁苹果园蓄水量、耗水量及水分利用效率的影响

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节水灌溉 2024年

作者：刘铠源刘战东宋永锋张鹤孟永宏平凉市水土保持科学研究所中国农业科学院农田灌溉研究所

探究苹果膜下滴灌技术参数施肥周期、滴头间距和毛管布置方式对土壤蓄水量、耗水量和水分利用效率的影响，提出静宁苹果滴灌水肥一体化技术优选参数。于2022-2023年在甘肃静宁县优质产区开展田间水肥一体化滴灌试验，以6 a生短枝富士苹... 详细信息

探究苹果膜下滴灌技术参数施肥周期、滴头间距和毛管布置方式对土壤蓄水量、耗水量和水分利用效率的影响，提出静宁苹果滴灌水肥一体化技术优选参数。于2022-2023年在甘肃静宁县优质产区开展田间水肥一体化滴灌试验，以6 a生短枝富士苹果为研究对象，采用施肥周期（T）、滴头间距（D）、毛管布置方式（P）3个试验因素，施肥周期设置15 d（T15）、30 d（T30）2个水平，滴头间距设置30 cm（D30）、50 cm（D50）2个水平，毛管布置方式设置一行一管（P1）、一行两管（P2），共8个技术模式。测定不同技术模式下苹果全生育期0～100 cm土层土壤体积含水量和产量。结果表明：①膜下滴灌技术参数T、D、P对各生育阶段苹果园土壤蓄水量显著性影响不一，T、D、P对花芽分化期、膨大中后期苹果园0～100 cm土层土壤蓄水量均显著，3个因素的二阶、三阶交互作用对0～100 cm土层土壤蓄水量的影响均不显著。②T、D、P组合下的不同技术模式在苹果生育期内土壤日耗水量随苹果生长发育，日耗水量逐渐增加，至膨大期达到最大。③T可显著提高产量，T15较T30的显著提高3 321.10 kg/hm2，对WUE无显著影响；D对产量、WUE均无显著影响；P对产量、WUE均有显著影响，P2较P1的分别提高3 910.29 kg/hm2、1.34 kg/(hm2·mm)；T、D、P三个因素中的二阶、三阶交互作用中，除T与P的交互作用外，对产量、WUE的影响均不显著。施肥周期15 d、滴头间距30 cm和一行两管的滴灌水肥一体化技术模式能显著提高产量和WUE，该组合参数可作为静宁苹果园高产节水的推荐优选方案。

关键词：施肥周期滴头间距毛管布置方式水分利用效率