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不同植被覆盖措施对果园梯壁土壤理化性质的影响

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中国水土保持科学(中英文) 2024年

作者：潘峰邱欣珍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赣州市赣县区水利局

将崩岗侵蚀劣地开发利用种植果树，是南方红壤区山地开发主要模式之一，但也成为主要的水土流失策源地。为探究植被覆盖措施对果园梯壁土壤的改良作用，在赣州市赣县区选择试验区对比分析不同植被覆盖措施下的土壤理化性质，以期为崩岗... 详细信息

将崩岗侵蚀劣地开发利用种植果树，是南方红壤区山地开发主要模式之一，但也成为主要的水土流失策源地。为探究植被覆盖措施对果园梯壁土壤的改良作用，在赣州市赣县区选择试验区对比分析不同植被覆盖措施下的土壤理化性质，以期为崩岗的合理开发利用提供理论和实践依据。以赣县区脐橙园梯壁土壤为研究对象，分别设置自然恢复芒萁覆盖、人工恢复梯壁植草覆盖、人工恢复椰纤植生毯覆盖和裸露对照4种处理，通过室内测定土壤理化性质，对比分析不同植被覆盖措施下土壤机械组成、阳离子交换量、养分含量和团聚体分布特征。结果表明：1）不同植被覆盖措施均能提升土壤黏粒含量和阳离子交换量，自然恢复芒萁覆盖效果最好，相比裸露对照，人工恢复椰纤植生毯覆盖土壤黏粒含量和阳离子交换量分别增加92.28%和25.17%；2）不同植被覆盖措施均能提升土壤养分含量，但都处于较低水平，人工恢复椰纤植生毯覆盖效果最好；3）自然恢复芒萁覆盖、人工恢复椰纤植生毯覆盖均能提升土壤水稳性大团聚体含量和团聚体平均质量直径，降低土壤团聚体破坏率，人工恢复梯壁植草覆盖则反之。综上所述，不同植被覆盖措施以自然恢复芒萁覆盖效果最优。人工恢复模式下，椰纤植生毯覆盖效果显著高于梯壁植草覆盖。椰纤植生毯覆盖能够快速提升梯壁土壤养分含量，改善土壤结构，是一种有效的水土保持措施，在南方红壤丘陵区果园水土流失防治和植被恢复中应该被重视。

关键词：覆盖椰纤植生毯土壤理化性质果园崩岗

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羊信江流域水沙变化特征及其影响因素

长江科学院院报 2024年第5期41卷 18-25页

作者：邢志云刘惠英李佳伟南昌工程学院水利工程学院南昌330099 江西省鄱阳湖流域生态水利技术创新中心南昌330099

为深入研究水沙变化对流域生态修复和经济可持续发展的影响,利用Mann-Kendall非参数趋势检验法、Pettitt突变检验法、Spearman秩相关系数法、累积量斜率变化率比较法对赣江上游羊信江流域1964—2020年的降雨量、径流量和输沙量的变化特... 详细信息

为深入研究水沙变化对流域生态修复和经济可持续发展的影响,利用Mann-Kendall非参数趋势检验法、Pettitt突变检验法、Spearman秩相关系数法、累积量斜率变化率比较法对赣江上游羊信江流域1964—2020年的降雨量、径流量和输沙量的变化特征及其贡献率进行分析,确定影响流域输沙量变化的主要因素。结果表明:①羊信江流域在1964—2020年年降雨量和年径流量无显著变化,年输沙量呈显著增加趋势;②降雨量、径流量及输沙量年内分配不均,均多集中在汛期(3—6月份);③年降雨量、年径流量均未发生显著突变,年输沙量在1995年发生显著突变(P流域水土流失的重要原因。研究成果对流域种植结构调整及矿产资源绿色开放具有重要的指导意义。

关键词：水沙变化气候变化人类活动贡献率羊信江流域

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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

河长制下江西省水环境治理效率评价研究——基于超效率SBM和Tobit模型

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中国农村水利水电 2024年第11期 119-124,132页

作者：吴桨张兰婷方媛瑗付莎莎杨平刘聚涛江西省水利科学院江西南昌330029 江西省鄱阳湖流域生态水利技术创新中心江西南昌330029

为探讨河长制实施背景下江西省水环境治理的成效,运用超效率SBM模型和Tobit模型,对2010年至2021年间江西省11个地级市的水环境治理效率开展测算评价及影响因素分析。研究结果表明,江西省水环境治理效率从2010年的0.948下降至2014年的0.7... 详细信息

为探讨河长制实施背景下江西省水环境治理的成效,运用超效率SBM模型和Tobit模型,对2010年至2021年间江西省11个地级市的水环境治理效率开展测算评价及影响因素分析。研究结果表明,江西省水环境治理效率从2010年的0.948下降至2014年的0.792,然后增加到2021年的0.978,呈现出先下降后上升的趋势。此外,江西省水环境治理效率在空间分布上呈现出赣北优于赣中、赣中优于赣南的特点。自河长制实施以来(2016年至2021年),江西省的水环境治理效率提高了9.4%。分析还发现,经济水平和科技创新对江西省水环境治理效率呈正相关,而产业结构、资源禀赋和空间集聚则表现为负相关。提高经济发展水平和优化产业结构是江西省各地水环境治理效率提升的关键。研究成果可为江西省水环境治理效率提升、河长制的实施以及打造生态文明的“江西样板”提供科学依据。

关键词：水环境治理效率河长制超效率SBM模型 Tobit模型

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农田测坑作物需水量测量系统研制与应用

节水灌溉 2024年

作者：万浩平江西省水利科学院防灾减灾与水工程安全研究所江西省鄱阳湖流域生态水利技术创新中心

针对农田测坑作物需水量测定方式落后、效率低下，无普适性自动测量仪器的现状，设计开发了一种高精度测坑作物需水量（腾发量）自动测量系统。系统基于测针每日整点自动下行测量水位的原理，采用主机与传感器分离式结构设计，设计了入... 详细信息

针对农田测坑作物需水量测定方式落后、效率低下，无普适性自动测量仪器的现状，设计开发了一种高精度测坑作物需水量（腾发量）自动测量系统。系统基于测针每日整点自动下行测量水位的原理，采用主机与传感器分离式结构设计，设计了入水检测电路，解决了测针极化、水体电导率变化可能引起的测量误差，应用楔形设计免维护消隙螺杆，为传感器长时间稳定运行提供了保障。经试验，系统测量分辨率为0.01 mm，100 mm量程范围内测量误差≤0.01 mm，走时精度误差≤±1 min/月。系统在试验基地大型综合测坑进行了应用，长时间运行稳定、可靠，具有较好的推广应用价值。

关键词：农田测坑作物需水量腾发量测量精度水位入水检测电路消隙螺杆

东江源区浮游生物群落结构特征和主要环境因子及水质评价

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环境科学与技术 2023年第S2期46卷 17-24页

作者：代涛涛钟家有杨平方媛瑗刘小佳刘聚涛曾金凤丁惠君戴国飞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鄱阳湖流域生态水利技术创新中心江西南昌330029 江西省赣州市水文局江西赣州341000

为了研究江西省东江源区浮游生物群落结构特征及与环境因子间的关系,作者于2020年枯水期4月和丰水期8月对东江源区浮游动植物和环境因子进行了采样调查。研究期间共鉴定出浮游植物8门143属268种,丰水期和枯水期均以绿藻门和硅藻门为主;... 详细信息

为了研究江西省东江源区浮游生物群落结构特征及与环境因子间的关系,作者于2020年枯水期4月和丰水期8月对东江源区浮游动植物和环境因子进行了采样调查。研究期间共鉴定出浮游植物8门143属268种,丰水期和枯水期均以绿藻门和硅藻门为主;浮游动物4类75种,丰水期和枯水期均以轮虫和原生动物为主。方差分析显示:浮游植物丰度、物种数、Shannon-Wiener(H’)多样性指数在不同水文时期差异极显著(p0.05),浮游动物Shannon-Wiener(H’)多样性指数在不同水文时期差异极显著(p<0.01),丰水期高于枯水期。冗余分析(RDA)结果显示:溶氧(DO)、高锰酸盐指数和水温是影响东江源枯水期浮游生物群落结构的主要环境因子;p H、总氮(TN)、氨氮(NH_(4)^(+)-N)和水温是影响东江源丰水期浮游生物群落结构的主要环境因子。基于生物多样性指数的水质评价结果显示:东江源区水质状态处于寡污-中污之间。研究表明2个水文时期对东江源区浮游生物,特别是浮游植物的群落结构有较大影响。

关键词：浮游生物环境因子水质评价东江源

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基于SPEI的江西省干旱特征及其对作物受灾面积的影响

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水电能源科学 2023年第4期41卷 17-21页

作者：刘业伟许小华张秀平周信文雷声韩会明江西省水利科学院江西南昌330029 鄱阳湖流域生态水利技术创新中心江西南昌330029

基于江西省36个气象站点1960~2018年的监测资料,利用SPEI指数、Mann-kendall趋势检验法分析江西省干旱变化特征及SPEI指数与作物受灾面积之间的相关性。结果表明,年干旱指数呈轻微下降趋势,年际旱涝交替,年度干旱主要分布在东北部、西... 详细信息

基于江西省36个气象站点1960~2018年的监测资料,利用SPEI指数、Mann-kendall趋势检验法分析江西省干旱变化特征及SPEI指数与作物受灾面积之间的相关性。结果表明,年干旱指数呈轻微下降趋势,年际旱涝交替,年度干旱主要分布在东北部、西部和东南部地区,多为全域性和局域性干旱且2000年后全域性干旱更为显著;季节性干旱多发于夏秋季,尤其以秋旱更为严重,春冬旱程度轻且多发于赣州南部,但春季2001年后呈干旱化趋势,夏、秋、冬季SPEI指数呈上升趋势,夏旱多发于西部,秋旱多发于东部且多为全域性或区域性干旱,甚至出现覆盖全省的严重伏秋旱;作物受灾面积与夏秋季SPEI指数有显著相关性,且夏旱对江西省作物影响强于秋旱。研究结果可为江西省防旱抗旱提供参考。

关键词： SPEI指数干旱特征 Mann-Kendall检验作物受灾面积江西省

红壤坡地果园产流产沙及氮磷流失对坡面水土保持措施的响应

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水利学报 2024年第7期55卷 802-814页

作者：伍冰晨陈晓安汤崇军胡译水蔡袁海徐晓晗江西省水利科学院江西南昌330029 江西省鄱阳湖流域生态水利技术创新中心单位江西南昌330029 江西省土壤侵蚀与防治重点实验室江西南昌330029 中国市政工程西南设计研究总院有限公司四川成都610081

坡地果园随降雨-径流-侵蚀-养分输出过程所带来的土地生产力衰退及水体污染是制约红壤丘陵区经济发展和生态安全的关键问题之一。为明确降雨条件和水土保持措施对产流产沙和氮磷流失特征的定量影响,本研究以江西水土保持生态科技园2020... 详细信息

坡地果园随降雨-径流-侵蚀-养分输出过程所带来的土地生产力衰退及水体污染是制约红壤丘陵区经济发展和生态安全的关键问题之一。为明确降雨条件和水土保持措施对产流产沙和氮磷流失特征的定量影响,本研究以江西水土保持生态科技园2020—2022年的坡地果园径流小区次降雨-径流观测数据为基础,分析不同水土保持措施下降雨量、降雨强度对含沙量、径流系数的定量影响,进而分析产流产沙与氮磷流失的定量关系。研究结果表明:(1)不同水土保持措施下,含沙量、径流系数随降雨量、雨强的变化趋势存在差异,带状植草(S1)、全园植草(S2)、水平梯田(S3)、水平梯田+梯壁植草(S4)相比清耕对照(CK)的平均含沙量分别降低17.8%、42.3%、22.6%、47.9%,平均径流系数分别降低60%、71.8%、26.4%、56.4%,植被措施相比工程措施能更好地调节径流,工程措施相比植被措施能更好地拦截泥沙;(2)在S1、S2、S3、S4、CK条件下,可溶性总氮总氮(STN TN)分别为48.2%、45.6%、44.2%、45.9%、45.7%,可溶性总磷总磷(STP TP)分别为52.9%、50.0%、47.2%、45.2%、47.4%,表明不同措施相比对照条件,氮磷的流失形态并未出现显著的变化;(3)S1、S2、S3、S4相比CK,TN的平均浓度变化分别为-8.2%、-13.4%、15.0%、-12.1%,STN的平均浓度变化分别为-3.2%、-13.6%、11.4%、-11.7%,TP的平均浓度变化分别为-10.5%、-21.0%、39.5%、10.5%,STP的平均浓度变化分别为0、-16.7%、38.9%、5.5%,相比工程措施,植被措施对于氮磷流失浓度的控制能起到更为关键的作用。研究成果对于红壤丘陵区果园坡地水土保持措施合理布设具有重要意义。

关键词：降雨产流产沙水土保持氮磷流失果园

可解释性长短期记忆模型用于预测湖泊总磷浓度变化

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湖泊科学 2024年第4期36卷 1046-1059,I0007页

作者：丁艺鼎范宏翔徐力刚蒋名亮吕海深朱永华程俊翔河海大学水文与水资源学院南京210098 中国科学院南京地理与湖泊研究所南京210018 中国科学院大学南京学院南京211135 江西省鄱阳湖流域生态水利技术创新中心南昌330029

对湖泊总磷的变化预测和来源识别对水资源调度和流域生态治理有着重要的意义,然而复杂的生化反应和水动力条件导致的非平稳性给湖泊总磷浓度的准确预测带来极大的困难。为克服这一挑战,本文引入了基于加权回归的季节趋势分解(seasonal a... 详细信息

对湖泊总磷的变化预测和来源识别对水资源调度和流域生态治理有着重要的意义,然而复杂的生化反应和水动力条件导致的非平稳性给湖泊总磷浓度的准确预测带来极大的困难。为克服这一挑战,本文引入了基于加权回归的季节趋势分解(seasonal and trend decomposition using Loess,STL)技术和夏普利加法(SHapley additive exPlanations,SHAP)结合长短期记忆网络(long short-term memory neural network,LSTM)和门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)构建了一个可解释的预测框架,以增强对湖泊总磷浓度演变的预测并提高其可解释性。研究表明:(1)在骆马湖总磷浓度的预测中,该框架拥有较好的预报精度(R^(2)=0.878),优于LSTM和卷积长短期记忆模型(convolutional neural networks and long short term memory network,CNN-LSTM)。当预测时间步长增加到8 h时,该框架有效提高了总磷浓度的预测精度,平均相对误差和均方根误差分别降低了47.1%和33.3%。从预测趋势来看,骆马湖在汛期的总磷平均浓度为0.158 mg/L,相较于非汛期的平均浓度,增加了202.1%。(2)运河来水是骆马湖总磷浓度最重要的影响因素,贡献权重为60.0%,并且不同断面(三湾、三场)的污染源受水动力、气象等因素的影响存在显著的时空差异。本文凸显了神经网络模型在预警水体污染方面的可实施性,并且为提高传统神经网络的学习能力和可解释性的开发与验证提供了重要方向。

关键词：深度学习 LSTM SHAP 总磷可解释性研究骆马湖