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基于梯度提升树模型的坡耕地土壤水蚀模拟与分析

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水土保持学报 2024年第3期38卷 54-63页

作者：李潼亮赵梓鉴李斌斌张风宝郭正何琪琳何庆杨明义西北农林科技大学水土保持科学与工程学院黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室 712100陕西杨凌水利部水土保持监测中心北京100053 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

[目的]针对黄土高原坡耕地土壤侵蚀过程复杂、人为干扰强烈且难以量化的特点,利用机器学习定量解析主要影响因素对坡耕地土壤水蚀的作用与贡献,模拟分析坡耕地土壤水蚀特征并探究其机理,为坡耕地土壤侵蚀的预报提供基础支撑。[方法]基... 详细信息

[目的]针对黄土高原坡耕地土壤侵蚀过程复杂、人为干扰强烈且难以量化的特点,利用机器学习定量解析主要影响因素对坡耕地土壤水蚀的作用与贡献,模拟分析坡耕地土壤水蚀特征并探究其机理,为坡耕地土壤侵蚀的预报提供基础支撑。[方法]基于黄土高原子洲试验站坡耕地小区1959—1969年产流产沙观测数据,精细化表征其影响因子,运用梯度提升树模型对侵蚀量和径流深的变化及其影响因素的贡献进行分析。[结果]数据集中次降雨侵蚀量(0~122.72 t/km^(2))、径流深(0.02~17.20 mm)、降雨历时(2~1410 min)及平均雨强(0.02~4.63 mm)属强变异,变异系数均>1,且多数变量呈右偏态;在相同训练集和测试集划分情况下,对侵蚀量模型预测精度(R^(2)=0.81)略优于径流深模型(R^(2)=0.80),但侵蚀量模型的层数(8层)大于径流深模型(5层),表明侵蚀机理相较径流机理更为复杂;通过梯度提升树模型与SHAP算法对自变量重要性进行排序发现,影响侵蚀模型与径流模型的自变量重要性不同。[结论]受特征提取的限制,在侵蚀量与径流深较小时预测结果不理想,未来研究应当通过引入更多自变量组合方式寻找更多相关变量以提高对侵蚀事件的预测。产流和产沙的主要影响因素存在差异,降水本身特征对产流过程起主要作用,侵蚀产沙过程中主要受到降水与地形相关自变量的共同影响。基于数据驱动,为揭示黄土高原坡耕地侵蚀机理提供参考,并为区域坡耕地土壤侵蚀防治提供科学依据。

关键词：预报模型梯度提升树模型坡耕地黄土坡面

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西吉县2022年“7·15”暴雨重力侵蚀调查与建议

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人民黄河 2024年第6期46卷 109-112页

作者：高健健党维勤周子渊李旭强黄河水利委员会绥德水土保持科学试验站陕西榆林719000 黄土高原水土保持与生态修复国家林业局重点实验室陕西榆林719000

2022年7月13—16日黄河中游地区发生强降雨过程,其中宁夏西吉县于7月15日出现的局地强降雨造成严重灾害,为科学评估此次强降雨造成的水土流失危害和水土保持措施的作用,水利部水土保持监测中心及时组织开展了调查工作,其中重力侵蚀专题... 详细信息

2022年7月13—16日黄河中游地区发生强降雨过程,其中宁夏西吉县于7月15日出现的局地强降雨造成严重灾害,为科学评估此次强降雨造成的水土流失危害和水土保持措施的作用,水利部水土保持监测中心及时组织开展了调查工作,其中重力侵蚀专题调查采取无人机影像解译和现场复核相结合的方法获取了西吉县唐家河流域内5条典型小流域发生重力侵蚀的位置、面积及侵蚀量等。对调查结果进行统计与分析表明:此次强降雨在5条小流域内共造成重力侵蚀120处,其中崩塌85处、滑坡29处、泥石流6处,主要发生在新修梯田、道路和荒草地,次暴雨重力侵蚀强度为300~1500 t/km^(2),造成较严重重力侵蚀的原因之一是水土保持工程措施建设标准低、配套设施体系不完备。提出了适当提高水土保持工程建设标准、注重梯田田坎防护、加强道路与沟道排水设施建设等建议。

关键词：重力侵蚀水土保持工程无人机影像解译唐家河流域西吉县

“推动农业产业化高质量发展加快建设农业强省”新闻发布会在南昌召开

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江西农业 2024年第15期 5-10页

作者：江西省农业农村厅办公室江西省农业农村厅办公室

7月31日,江西省政府新闻办、省农业农村厅联合召开“推动高质量发展”系列发布会——“推动农业产业化高质量发展加快建设农业强省”新闻发布会,省委农办主任、省农业农村厅厅长孙朝辉介绍我省推动农业产业化高质量发展、加快建设农业... 详细信息

7月31日,江西省政府新闻办、省农业农村厅联合召开“推动高质量发展”系列发布会——“推动农业产业化高质量发展加快建设农业强省”新闻发布会,省委农办主任、省农业农村厅厅长孙朝辉介绍我省推动农业产业化高质量发展、加快建设农业强省的有关工作情况。省农业技术推广中心党委书记郑敏,省农业农村厅发展规划处、乡村产业发展处、市场与涉外处、种业管理处主要负责同志出席新闻发布会并答记者问。

关键词：农业产业化农业强省新闻发布会江西省政府农业技术推广中心高质量发展种业管理乡村产业

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贵州省水土流失现状、问题与对策

中国水土保持 2024年第8期 17-19页

作者：何进成顾再柯贵州省水土保持监测站贵州贵阳550002

为高质量推进贵州省水土保持工作,有效防治水土流失,从组织机构、法规及制度、水土保持重点工程实施、水土保持监督管理、水土保持监测、水土保持信息化、水土流失面积、水土流失类型及分布等方面分析了贵州省水土保持与水土流失现状,... 详细信息

为高质量推进贵州省水土保持工作,有效防治水土流失,从组织机构、法规及制度、水土保持重点工程实施、水土保持监督管理、水土保持监测、水土保持信息化、水土流失面积、水土流失类型及分布等方面分析了贵州省水土保持与水土流失现状,并针对存在的治理任务依然艰巨、治理质量和成效还不稳固、经济发展带来人为水土流失压力突出、水土保持体制机制不能完全适应新形势、生态价值产品实现机制标准不够健全、水土保持碳汇交易研究与实践还不足等问题,从科学推进水土流失综合治理、加强水土流失预防保护、全面强化水土保持监管、创新水土保持工作体制和管理机制、完善水土保持生态产品价值实现机制配套标准、加强水土保持碳汇研究和示范实践等多角度提出了对策建议。

关键词：水土流失对策新时期贵州省

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环鄱阳湖区入出湖总磷浓度与负荷变化分析

长江科学院院报 2024年第8期41卷 31-37页

作者：赵楠芳成静清刘章君江西省水利科学院江西省鄱阳湖水资源与环境重点实验室南昌330029 江西省水利科学院江西省鄱阳湖流域生态水利技术创新中心南昌330029

入、出湖总磷负荷变化是影响鄱阳湖富营养化状态的关键性要素。基于2009—2018年水质水量监测资料,计算环鄱阳湖区的入、出湖总磷负荷,并采用算术平均法和加权平均法分别计算总磷年平均浓度,探明其时空变化规律;运用双累积曲线法、回归... 详细信息

入、出湖总磷负荷变化是影响鄱阳湖富营养化状态的关键性要素。基于2009—2018年水质水量监测资料,计算环鄱阳湖区的入、出湖总磷负荷,并采用算术平均法和加权平均法分别计算总磷年平均浓度,探明其时空变化规律;运用双累积曲线法、回归分析法,分析入湖水量和入湖总磷浓度与入湖总磷负荷之间的相关关系,揭示污染负荷的主要控制因素。结果表明:①加权平均法比算术平均法更能反映环鄱阳湖区入、出湖水量、水质时空差异性,入湖总磷多年平均浓度高低排序依次为饶河区(0.123 mg/L)>信江区(0.091 mg/L)>抚河区(0.069 mg/L)>赣江区(0.063 mg/L)>修水区(0.045 mg/L)。②环鄱阳湖区各水资源分区入湖总磷负荷多年平均值为98514 t,低于湖口出湖总磷负荷年均值108442 t,这主要是由于鄱阳湖滨湖区输入、湖体内源释放以及干湿沉降等均未进行计算。③赣江区和饶河区入湖总磷年负荷多年平均值分别为45208 t和19320 t,占五河(赣江、抚河、信江、饶河、修水)总入湖负荷的比重位居前二,其中赣江区的占比达46%。④各水资源分区月入湖总磷负荷与入湖水量存在显著的相关关系,说明各分区入湖总磷负荷在很大程度上受水量控制。

关键词：总磷浓度负荷富营养化状态时空变化影响因素鄱阳湖

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VR技术在水土保持科技示范园区应用探索

中国高新科技 2024年第13期 129-131页

作者：胡皓廖凯涛江西省水利科学院流域水土保持江西省重点实验室江西南昌330029 江西省鄱阳湖流域生态水利技术创新中心江西南昌330029

本文首先介绍了360°VR全景技术流程,探讨了VR全景技术虚拟水土保持生态科技园建设系统的功能,详细探讨了人工模拟降雨试验VR体验系统建模及实现过程,最后介绍了系统通过一体机、手机端和进课堂三个方面对水保科技园全景VR体验互动系统... 详细信息

本文首先介绍了360°VR全景技术流程,探讨了VR全景技术虚拟水土保持生态科技园建设系统的功能,详细探讨了人工模拟降雨试验VR体验系统建模及实现过程,最后介绍了系统通过一体机、手机端和进课堂三个方面对水保科技园全景VR体验互动系统的推广应用情况。

关键词： VR体验人工模拟降雨模型构建推广应用

云杉、白桦人工林地土壤有机碳密度分布特性差异分析——以青海省大通县塔尔沟流域为例

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中国水土保持科学 2024年第4期22卷 182-190页

作者：刘欣悦蔡有柱赵丽娟程唱陈笑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

森林是陆地生态系统中最重要的贮碳库,研究林地土壤有机碳密度(SOCD)的空间分布模式及其相关影响因素,对于改善土壤肥力有重要意义,进而促进生态系统的林分稳定性和植被生产力的提高。该研究在塔尔沟流域,对云杉纯林、白桦纯林以及云杉... 详细信息

森林是陆地生态系统中最重要的贮碳库,研究林地土壤有机碳密度(SOCD)的空间分布模式及其相关影响因素,对于改善土壤肥力有重要意义,进而促进生态系统的林分稳定性和植被生产力的提高。该研究在塔尔沟流域,对云杉纯林、白桦纯林以及云杉白桦混交林3种典型林型进行了筛选,并运用灰色关联分析法进行研究,分析林地SOCD的空间分布规律及其受到的影响。结果表明:云杉白桦混交林的土壤有机碳密度显著高于白桦纯林(P<0.05),而云杉纯林的土壤有机碳密度则最低。此外,垂直剖面上的有机碳密度随着土壤深度的增加而逐渐降低,与植被层因子中的灌草生物量和郁闭度呈显著正相关,而与角尺度呈显著负相关。在这3种不同的林分类型之中,云杉纯林0~20 cm速效磷与SOCD的关联程度最大(关联度为0.92);白桦纯林中,与有机碳密度关联性强的因素有0~20 cm碱解氮、0~40 cm速效磷和平均树高;云杉白桦混交林中,郁闭度与有机碳密度的关联程度最大(关联度为0.95)。云杉白桦混交人工林综合性质最优,更有利于土壤有机碳的储存和积累,对该地区的林分功能提升具有重要的指导意义。

关键词：林地土壤有机碳密度植被层土壤层枯落物层

贺兰山不同坡向和海拔梯度下土壤团聚体组成和稳定性变化特征及其影响因素

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生态学报 2024年

作者：秦崧悦吴新亮褚保森张智勇郑成浩刘峰张帅发周金星 1.北京林业大学水土保持学院水土保持国家林业和草原局重点实验室 2.北京林业大学云南建水荒漠生态系统国家定位观测研究站 3.广东省科学院生态环境与土壤研究所北京林业大学水土保持学院水土保持国家林业和草原局重点实验室北京林业大学云南建水荒漠生态系统国家定位观测研究站广东省科学院生态环境与土壤研究所

认识山地土壤团聚体稳定性的空间分异规律，对山地生态系统功能评估与土壤侵蚀防治具有重要意义。为探究干旱区山地土壤团聚体稳定性空间变化特征及其影响因素，选取贺兰山不同坡向（西北、东南、东北和西南）和海拔梯度（1300—2800 m... 详细信息

认识山地土壤团聚体稳定性的空间分异规律，对山地生态系统功能评估与土壤侵蚀防治具有重要意义。为探究干旱区山地土壤团聚体稳定性空间变化特征及其影响因素，选取贺兰山不同坡向（西北、东南、东北和西南）和海拔梯度（1300—2800 m）的表层（0—10 cm）和表下层（10—20 cm）土壤为研究对象，测定了土壤水稳性大团聚体和微团聚体组成，分析了土壤团聚体稳定性的空间分异特征，揭示了土壤团聚体稳定性与地形，植被和土壤性质之间的关系。结果表明：研究区土壤以>2 mm和0.25—0.05 mm粒级团聚体为主。综合土壤粘粒分散系数（CDC,Clay Dispersion Coefficient）和粘粒分散率（CDR,Clay Dispersion Rate）分析，东北坡和西南坡土壤微团聚体稳定性较优于西北坡和东南坡。对于土壤水稳性大团聚体稳定性指数，东北坡团聚体平均质量直径（MWD,Mean Weight Diameter）和几何平均直径（GMD,Geometry Mean Diameter）最低，分别为1.56 mm和0.44mm，土壤水稳性团聚体稳定性最差。随海拔升高，土壤CDC和CDR减小，团聚度（DOA,Degree of Aggregation）增大，表层土壤GMD呈上升的趋势，而表下层土壤MWD和GMD值减小。冗余分析表明土壤理化性质是影响不同海拔和坡向下土壤团聚体稳定性的主要因素，其中土壤容重、毛管孔隙度、黏粒含量和交换性Mg2+是主要影响因子。

关键词：坡向海拔土壤团聚体团聚体稳定性山地生态系统

侵蚀黄土不同粒级抑制CO排放的有效沉积厚度

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水土保持研究 2024年

作者：王文倩宋媛张辉郭胜利栗现文胡亚鲜中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心西北农林科技大学水利与建筑工程学院中国科学院大学西北农林科技大学水土保持研究所中国科学院水利部水土保持研究所

[目的]探讨沉积泥沙粒级及厚度对剖面CO2传输过程的影响,明确不同含水率条件下侵蚀黄土不同粒级抑制CO2排放的有效沉积厚度,为完善沉积区有机碳矿化和排放过程提供理论依据。[方法]通过沉降速度分选为4个粒级(≥250μm,250～125μm,125... 详细信息

[目的]探讨沉积泥沙粒级及厚度对剖面CO2传输过程的影响,明确不同含水率条件下侵蚀黄土不同粒级抑制CO2排放的有效沉积厚度,为完善沉积区有机碳矿化和排放过程提供理论依据。[方法]通过沉降速度分选为4个粒级(≥250μm,250～125μm,125～63μm,≤63μm),各粒级分别在静态水体中沉积形成0.4 cm,0.7 cm,1.4 cm和2 cm4个薄层沉积厚度。各沉积土柱保持田间持水量,先进行恒湿自矿化(7 d),后将13C葡萄糖标记黄土置于土柱底部作为独立CO2释放源,进行13C标记CO2示踪(7 d),最后将各土柱自然干裂(7 d),对比这3个阶段的CO2释放效率和13C相对丰度变化特征。[结果](1)各土柱的平均CO2通量在恒湿自矿化阶段(无13C标记CO2释放源)为0.21μg/(cm2·h),略低于13C标记CO2示踪阶段的0.35μg/(cm2·h),且两者均显著低于自然干裂阶段0.9μg/(cm2·h),说明湿润状态下黄土沉积层均对CO2释放有不同程度的抑制作用,但随着土壤干裂,封存于土层中CO2便会集中释放,削弱沉积碳汇效应。(2)粗颗粒(D≥250μm)在3个培养阶段的平均CO2通量较细颗粒(D保持较高的含水率才可有效抑制CO2向地表传输,从而保证沉积掩埋碳汇效应,且不同黄土颗粒抑制CO2排放的有效沉积厚度存在差异。

关键词：黄土沉积碳汇粒径 CO 气体传输 C示踪