甘肃省武威市风力侵蚀分区治理规划及措施

[目的] 分析甘肃省武威市风力侵蚀空间动态变化特征,确定风力侵蚀可治理区划及其防治对策,为该市风蚀水土保持工作和生态环境建设提供科学参考。[方法] 基于多源地理信息数据,应用遥感、地理信息系统(ArcGIS)等技术手段,使用修正土壤风蚀方程(RWEQ)计算武威市2000-2020年5期风蚀模数,获得区域风蚀的面积分布和变化特征。结合重点建设工程分布等空间要素叠加分析方法,提出该市风力侵蚀可治理区域划分原则,并将该原则应用于划分武威市风力侵蚀可治理区。[结果] 修正土壤风蚀方程(RWEQ)能较好地估算武威市多年风力侵蚀模数,其多年风力侵蚀模数为5 788.98[t/(km²·a)],多年平均土壤风蚀总量1.92×10⁸ t;研究区风力侵蚀在时间上呈现总体下降,偶有上升趋势,且风力侵蚀强度等级明显减弱;在空间上具有明显的空间异质性,主要分布在民勤县、凉州区、古浪县;依据多要素叠加风蚀分区治理方案,武威市可治理风力侵蚀面积共2 872.66 km²,其中民勤县1 468.48 km²,凉州区708.75 km²,古浪县695.43 km²。[结论] 风力侵蚀分区治理是武威市风蚀水土保持的重点工作,根据风蚀分区治理划分结果,针对不同行政区划,民勤县北部坡度较低的平坦戈壁沙漠地区是其重点关注区域,治理措施应以风沙防治和植被恢复为主,并需要注意控制人为工程建设扰动的影响,明确区域管理范围;凉州区应注意采取工程措施和生物措施结合的方式进行治理;古浪县应以封育措施和对天然植被进行保护为主。同时,在戈壁沙漠地区需特别注意大型光伏电站建设等施工扰动的风沙防治和生态恢复。     

粗颗粒土壤坡面侵蚀泥沙颗粒特征

为揭示粗颗粒土壤坡面侵蚀机理,采用湖北通城县、江西赣县、福建长汀县、广东五华县4个样地的4种粗颗粒土壤（分别定义为TCA、GXA、CTA、WHA）进行室内模拟降雨试验,研究粗颗粒土壤坡面侵蚀过程及侵蚀泥沙颗粒组成的变化规律。结果表明：（1）4种土壤的地表径流随着降雨时间的增长呈现出先增加后递减并趋于稳定的规律;（2）4种土壤的侵蚀特征存在差异,土壤侵蚀速率表现为WHA>TCA>GXA>CTA;（3）4种土壤的侵蚀泥沙中颗粒分布百分比大小均为砂粒>黏粒>粉粒>砾石。不同土壤侵蚀泥沙富集率表现出明显差异;（4）水流功率与土壤侵蚀速率的相关性显著,用幂函数可以准确描述其关系。在表达式中引入土壤黏粒含量、砾石含量后模型更加可靠（D_r=0.001ω^1.163C_l^-4.069,R²=0.82;D_r=0.003ω^1.149G_r^-1.934,R²=0.84）,提高了模型预测土壤侵蚀速率的精度,在实际应用中具有更广的适应范围与现实价值。     

基于RWEQ模型的青海省土壤风蚀模数估算

土壤风蚀是许多国家和地区的主要环境问题之一,定量分析是风蚀研究的热点和难点。本研究基于修正风蚀模型(RWEQ),运用遥感和地理信息技术对青海省年均风蚀模数进行了估算。结果表明:青海省风蚀发生总面积为3 870万hm2,占全省面积的53.6%,年均风蚀总量约17.8亿t,平均风蚀模数为45.99t/(hm2·a)。青海省风蚀等级在大部分地区以轻度风蚀为主,整体风蚀危害不大,但在中度以上风蚀等级较为集中的柴达木盆地则风蚀危害相对严重。模型估算结果与137 Cs推算结果具有较高的拟合性(R2=0.912),表明RWEQ模型在国内区域尺度运用上具有一定可行性。     

HDXRF法农田土壤镉测定结果准确度评价与精准校正模型构建

以甘肃白银某污灌区重金属污染农田土壤为研究对象，对影响高精度便携式X荧光光谱（HDXRF）法总镉（Cd_T）测定精度的主要因素进行了筛选，分别研究了土壤水分、有机质类型与含量、土壤类型对HDXRF法Cd_T测定的影响，并采用相对误差（RE）、相对标准偏差（RSD）和决定系数（R²）对测定结果的准确度和精密度进行了评价。结果表明：HDXRF法Cd_T测定的RE≤10%、RSD≤10%、R²>0.99，符合农田土壤环境质量监测技术规范和美国环境保护署标准的准确度和精密度规定。HDXRF法Cd_T测定结果随着土壤水分含量的增加呈指数衰减趋势，衰减方程为y=0.803e^–1.3284x，衰减系数（μ_ω）为–1.328 4，R²为0.984 5。HDXRF法Cd_T测定结果与有机质含量呈显著的负相关关系（r=–0.955），且腐殖酸（HA）比泥炭（Peat）对测定结果的影响更大，HA与测定结果的校正方程为y=–1.555x +0.780，R²为0.934 4。土壤类型对HDXRF法Cd_T测定结果存在一定的影响，相对于红壤和水稻土，灰钙土的测定结果与传统实验室分析方法测定结果更接近。总之，虽然HDXRF法Cd_T测定结果受多种因素影响，但通过校正模型校正，其校正结果的可靠性能够满足Cd污染农田土壤精准调查需求。     

豫东北黄泛区2019年土壤侵蚀特征——以河南省兰考县为例

[目的] 探索豫东北黄泛区2019年土壤侵蚀时空特征,为区域水土流失防治、生态环境建设和经济社会发展提供数据参考。[方法] 选取兰考县为研究对象,以多源遥感影像为基础数据,通过风蚀模型、CSLE模型计算土壤风蚀和水蚀模数,以半月为时间单元,研究土壤侵蚀及其影响因子2019年内变化规律,综合分析2019年土壤侵蚀特征。[结果] ①风力因子变化呈“M”型,第3—9,21—22个半月值较高;表土湿度因子半月变化呈“波浪型”,第13—18个半月值较高;降雨侵蚀力因子、林园草植被覆盖与生物措施因子B均值的变化为“先升高再降低”,前者第9—16个半月值较高,后者第12—18个半月值较高。②风蚀模数变化呈“M型”,第4—9,21—22个半月风蚀较强;全年累计风蚀模数在0～5 186.31 t/（km²·a）范围内,均值为153.26 t/（km²·a）;仪封乡、张君墓镇风蚀模数较高,多分布在水浇地、采矿用地上。③水蚀模数变化呈“先升高再降低”趋势,第12—18个半月水蚀相对较强;全年累计水蚀模数在0～8 028.86 t/（km²·a）范围内,均值为9.54 t/（km²·a）;东坝头乡、城关镇存在水蚀较强区域,主要在采矿用地上。④2019年兰考县共17个半月出现水土流失,占全年的70.83%;第4—9个半月水土流失面积最多;均为风蚀。全年水土流失面积为271.66 km²,占全县面积的24.34%;主要为轻度风蚀,占水土流失面积的96.83%。风蚀主要在仪封乡、张君墓镇、谷营镇和东坝头乡,水蚀主要在仪封乡。[结论] 兰考县2019年土壤侵蚀主要发生在第4—9,21—22个半月,以轻度风蚀为主,主要分布在仪封乡、张君墓镇、谷营镇和东坝头乡。水土流失监测与防治应重点关注此时间内水浇地、采矿用地上的侵蚀。     

基于SWAT模型的喀斯特流域产流特征对

为探讨适合于西南喀斯特地区石漠化治理的有效生物措施，以典型喀斯特流域——打邦河为研究区，以SWAT模型模拟为基本研究手段，以打邦河流域黄果树水文站、高车水文站连续多年实测水文数据作为基础率定资料，设置6种石漠化治理措施情景，分别模拟各治理措施的产流特征，从产流特征探讨不同措施的生态效益。结果表明：（1）率定期（2008—2013年）黄果树水文站R²=0.86，NSE=0.77，高车水文站R²=0.76，NSE=0.63；验证期（2014—2018年）黄果树水文站R²=0.79，NSE=0.57，高车水文站R²=0.75，NSE=0.54，均符合模型的评价标准，表明SWAT模型在打邦河流域具有较好的适用性；（2）坡度15°以上有林地、经济林和牧草地较坡耕地蓄水截流效果较好。坡度15°~25°，以及25°以上，蓄水截流效果均表现为经济林>牧草地>有林地；（3）经济林+牧草地措施一方面可以有效缓解打邦河流域工程性缺水的问题，另一方面基于潜在的经济效益，优化调整当地坡耕地种植结构，可实现区域农业可持续发展。结果可为西南喀斯特地区石漠化治理、生态恢复和乡村振兴提供理论参考，对促进喀斯特流域社会经济可持续发展具有一定的参考意义。     

中国农耕区土壤有机质含量及其与酸碱度和容重关系

对我国农耕区土壤有机质区域变化及其与酸碱度和容重关系进行系统分析，为耕地地力提升和改善土壤结构提供支撑。基于国家级耕地长期定位监测点913个，统计分析全国及7大区域（东北NE、华北NC、西北NW、长江中游MYR、长三角YRD、华南SC、西南SW）耕层土壤有机质含量、酸碱度及容重变化特征。结果表明，全国农耕区耕层土壤有机质含量平均值为22.4~24.8 g/kg。其中有机质含量中等偏低的监测点位占比达72.5%。不同区域耕层土壤有机质含量差异显著（p<0.05），MYR耕层土壤有机质含量显著高于其他6个区域。全国农耕区耕层土壤pH和容重平均分别为（6.90±1.20），（1.30±0.15） g/cm³。不同土壤利用方式对土壤有机质、酸碱度及容重产生影响。水田耕层土壤有机质含量显著高于旱地，旱地耕层土壤pH和容重则显著高于水田。亚当斯方程和指数函数分别推荐拟合土壤容重对有机质含量响应关系（R²=0.09，RMSE=0.17，n=759），以及土壤pH对土壤有机质含量响应（R²=0.16，RMSE=1.24，n=886）。全国农耕区耕层土壤有机质含量总体中等偏低，呈现出东南向西北依次降低趋势。土壤pH及容重与土壤有机质呈现显著的负相关关系。亚当斯模型及指数方程能较好地拟合土壤容重及pH对有机质的响应关系，可用于非线性插值法补充土壤容重及pH缺失值。     

三峡库区紫色砂岩不同发育程度土壤入渗特征及其影响因素

为探究典型母岩不同发育程度土壤入渗特征,在三峡库区王家桥小流域采用圆盘入渗仪测定新成土（S1）、雏形土（S2）、淋溶土（S3）3种紫色砂岩不同发育程度土壤入渗过程,探究入渗过程的影响因素,并用3种常用模型进行入渗过程模拟,分析比较这些模型的适宜性。结果表明：（1）不同发育程度间土壤理化性质差异显著。雏形土和淋溶土土壤容重较新成土分别增加10.71%,19.50%,土壤总孔隙度分别降低8.79%,18.69%,通气孔隙度分别降低67.40%,8.16%,土壤黏粒含量分别增加10.01%,38.36%,砂粒含量分别减小8.09%,48.29%,土壤有机质分别增加2.88%,8.68%。（2）不同发育程度土壤间初始入渗率、平均入渗率、饱和导水率均表现为新成土>雏形土>淋溶土,雏形土、淋溶土平均入渗率及饱和导水率分别是新成土的0.99,0.58和0.89,0.83倍。（3）不同发育程度土壤理化性质差异对土壤入渗具有显著影响,土壤入渗速率与总孔隙度、毛管孔隙度、通气孔隙度、砂粒含量呈正相关关系,与容重、黏粒含量、有机质含量呈负相关关系。（4） Horton模型对紫色砂岩不同发育程度土壤入渗过程拟合效果最优（R²=0.942）,Kostiakov模型次之（R²=0.858）,Philip模型拟合效果较差（R²=0.832）。通过观测与模拟不同发育程度土壤入渗过程,研究结果可为流域土壤水分运移规律探究提供有益借鉴。     

黄土高原典型退耕草地植被特征对土壤入渗过程的影响

植被恢复过程可显著影响土壤入渗性能。通过选取黄土高原典型草地白羊草和铁杆蒿草地,设置不同种植密度（5,10,15,20,25,30株/m²）和采用人工模拟降雨试验（60 mm/h,60 min）,系统研究了草地植被特征对土壤入渗过程的影响。结果表明：（1）种植密度增加可显著延缓产流,不同种植密度下白羊草草地和铁杆蒿草地初始产流时间分别为0.76~5.74,0.87~2.08 s,且随盖度、根系生物量和有机质的增加呈幂函数增加（R²≥0.18,p<0.05）。（2）不同种植密度下白羊草草地的平均入渗速率、稳定入渗速率、入渗总量分别为0.47~0.82,0.46~0.82 mm/min和7.12~11.84 mm,铁杆蒿草地分别为0.38~0.67,0.35~0.60 mm/min和5.70~10.07 mm。当种植密度为20株/m²时,土壤入渗各参数均最大;平均入渗速率、稳定入渗速率、入渗量总量、入渗系数（K）随土壤有机质的提高呈幂函数增大（R²≥0.26,p<0.01）,衰减系数（α）随生物结皮盖度呈降低趋势（p>0.05）。（3）白羊草草地具有较高的根系生物量、生物结皮盖度和有机质含量,其初始产流时间、平均入渗速率、稳定入渗速率、入渗量总量及入渗系数（K）均不同程度高于铁杆蒿草地,衰减系数（α）低于铁杆蒿草地,土壤入渗性能较强。总体而言,对于典型退耕草地,土壤入渗总量（A）可表征为根系生物量密度（RMD）和土壤有机质（SOC）的拟合函数（A=2.77×RMD^0.149 SOC^0.614,R²=0.663,NSE=0.653）。研究结果可为黄土高原退耕草地生态水文过程和植被建设提供数据来源和理论依据。     

基于光谱变换的滨海湿地土壤全氮含量建模预测

基于133个滨海湿地土样的全氮（TN）含量和光谱反射率（R）及其对数（lgR）、对数的一阶微分（（lgR）''）、倒数（1/R）、倒数的一阶微分（（1/R）''）、一阶微分（R''）、平方根（√R）、一阶微分的倒数（1/（R）''）变换，采用偏最小二乘回归（PLSR）、随机森林回归（RFR）和支持向量机回归（SVR）3种算法分别建立土壤TN含量估测模型。结果表明：①土壤TN含量与光谱变换形式相关性由高到低为：（1/R）''> R''> （lgR）''> 1/R > lgR > 1/（R）''> √R > > R，经光谱变换，土壤TN含量与变换光谱的相关性均高于R，其中与（1/R）''的Pearson相关系数最大为0.746。②PLSR和SVR基于R''、（1/R）''、（lgR）''和1/（R）''变换构建的模型、RFR方法构建的所有模型R²均大于0.732，均可用于滨海湿地土壤TN含量的估算。③基于1/（R）''建立的SVR模型预测精度最高，其R²为0.987，RMSE为0.057 g/kg，MAE为0.050 g/kg，是预测滨海湿地土壤TN含量的最优模型，可为准确获取滨海湿地土壤TN含量提供稳定方法。     

Uncertainty and Sensitivity Analyses of the Modified Wind Erosion Equation for Application in Canada

The wind erosion equation (WEQ) was used for several decades for predicting soil loss by wind erosion, but few systematic studies on the uncertainty of predicting wind erosion have been conducted. Several researchers found that WEQ is not accurately representing soil erosion and under‐represents soil erodibility that consequently results in WEQ underestimations. WEQ was modified under Canadian conditions for the National Agri‐Environmental Health Analysis and Reporting Program, referred as (WEQ‐NAHARP). The model, input, and parameter uncertainties that control model efficiency were used to analyze the local and universal uncertainties for WEQ‐NAHARP. One and ninety‐nine percentiles were used as lower and upper boundaries of uncertainty bound when using general likelihood uncertainty estimation for estimating the uncertainty of WEQ‐NAHARP's prediction. The soil erodibility (I ), climate factor (C ), and soil surface roughness factor (K ) were found as the three most sensitive factors in predicting wind erosion in WEQ‐NAHARP. The vegetation cover factor (V ) was discovered not sensitive to the prediction model as it is less than 1,000 kg ha⁻¹ and became very sensitive as V ‐value is greater than 5,000 kg ha⁻¹ . Field length along the prevailing wind erosion direction (L ) and V have lower local sensitivity indexes than the other three factors. WEQ‐NAHARP underestimated wind erosion rate of Pampas, Argentina, and overestimated at Washington State, USA. This probably reflected the nature of WEQ‐NAHARP's behavior, which had a great uncertainty of its prediction. The model appears to underestimate total annual soil loss for coarse soil and overestimate annual soil loss for finer soil. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.     

RWEQ模型中土壤结皮和可蚀性因子的改进和应用

[目的]将基于中国土壤粒径分级标准的土壤普查数据应用到RWEQ模型中,旨在解决不同土壤粒径分级标准间土壤质地资料的转换问题。[方法]利用对数正态分布模型进行土壤粒径转换,并探讨该模型在描述内蒙古自治区、吉林省、陕西省等地区土壤粒径分布中的适用情况。[结果]对数正态分布模型能够较好模拟土壤颗粒含量。土壤结皮因子和土壤可蚀性因子高值区均分布于中国北方风沙土区,其次为寒钙土等地。[结论]结皮可降低或增加土壤可蚀性,未来研究的关键在于确定不同气候条件下,引起地表结皮而将土壤风蚀可蚀性降到最低时的降雨量。     

晋北沙漠化地区土壤风蚀动态及防治效果

[目的]对晋北沙漠化区土壤风蚀状况及空间差异进行研究,以期为区域土地退化和京津风沙源治理工程的效益评估提供科学依据。[方法]基于耕地和林草地不同地表类型的土壤风蚀模型,逐像元地计算2001—2014年晋北沙漠化地区土壤风蚀状况及空间差异。[结果](1)2001—2014年晋北沙漠化区的平均土壤风蚀模数达到4.67t/(hm~2·a),处于轻度风蚀状态。区域分布上,北部区域风蚀状况明显高于南部。(2)研究区2001,2005,2010和2014年的平均土壤风蚀模数分别为6.83,3.89,4.36和2.55t/(hm~2·a);土壤风蚀总量分别为2.09×10~7 t,1.19×10~7 t,1.31×10~7 t和7.65×106 t。(3)晋北沙漠化地区植被覆盖度提高和风力减弱是区域土壤风蚀强度削弱的主要原因。研究发现风力作用的减弱贡献率约为77.7%,而植被覆盖度的提高的贡献率为22.3%。[结论]晋北土壤风蚀状况空间差异较大,风速减弱是导致区域土壤风蚀削弱的主要原因。晋北沙漠化地区植被覆盖度尚未恢复到良好的状态,生态工程建设还需进一步实施,生态工程实施的成果需加强保护。     

近50年黄土高原风蚀区风速的区域变化特征分析

风影响着地面热量平衡和水循环,也是土壤风蚀的主要动力。选取黄土高原风蚀区12个代表站1957—2009年的风速资料,采用距平累积、Mann—Kendall等分析方法,研究了12个站点的平均风速、最大风速变化特征以及起沙日（DTS）的变化规律。结果表明,黄土高原风蚀地区西部和北部地区的固原、盐池县年平均风速最大,东部地区河曲县风速最小,固原、横山和绥德地区的年均起沙日最多。靖远、银川和绥德的年平均风速呈现显著增大趋势,其余站点年平均风速都呈现降低趋势。年最大风速均呈现减小趋势。日最大风速的极大值出现在4—5月,5月份起沙日出现次数最多,由于该时段春耕扰动地表,而且植被萌发前地表覆盖较小,故容易产生风蚀。     

沙漠化逆转过程中毛乌素沙地土壤风蚀可蚀性影响因子的变化特征

[目的]揭示毛乌素沙地沙漠化逆转过程对土壤风蚀可蚀性的影响,为该区风蚀防治和生态重建提供科学参考。[方法]选取1986—2021年共8期遥感影像,以ENVI 5.3和ArcGIS 10.7为平台对毛乌素沙地不同时期土地沙漠化进行反演,同时构建研究区2021年沙漠化差值指数(DDI),并按照自然断裂法将毛乌素沙地土地分为非、轻度、中度、重度和极重度5种沙漠化类型代表沙漠化逆转的不同阶段。根据反演结果,应用空间代替时间的方法,对不同沙漠化类型土壤进行样品采集,并对土壤机械组成、土壤有机质含量、土壤结皮、植被因子等土壤风蚀可蚀性影响因子进行测试分析。[结果]毛乌素沙地1986—2021年沙漠化整体呈逆转趋势,沙漠化土地面积由1986年的47 877.81 km²缩减至2021年的45 914.06 km²,以56.11 km²/a的速率逆转。该区土地沙漠化可分为3个时期：1986—2001年为沙漠化发展期,土壤黏粒、粉粒百分含量、有机质含量呈降低趋势,土壤砂粒百分含量、结皮因子和植被因子值呈增加趋势;2001—2011年为沙漠...     

呼伦贝尔盟土壤侵蚀及防治对策

通过应用遥感技术和对卫星影像的解译分析认为,由于历史的原因使森林资源破坏严重和现代经济的高速发展,导致了呼伦贝尔盟土壤侵蚀普遍发生,且极为严重。土壤侵蚀导致地力下降,环境恶化,也引起了边境附近严重的国土流失,值得高度重视。该区存在水力侵蚀,风力侵蚀和冻融侵蚀３种类型,是中国侵蚀类型最全的地区。应通过加强宣传和执法工作,加强国界河流的护岸工作,调整用地结构,优化资源配置等措施做好水土保持工作,以保护     

应用遥感技术调查内蒙古土壤侵蚀现状成果概要

内蒙古自治区是我国北方地区土壤侵蚀严重的省区之一。研究和查清全区土壤侵蚀现状,是水土保持一项重要的基础工作。本文简要地介绍了应用遥感技术调查内蒙古土壤侵蚀现状所取得的成果:全区土壤侵蚀面积为115万多平方公里。其中,水蚀面积占23.6％,风蚀面积占64.6％,冻融侵蚀面积占11.8％;Ⅱ级以上三种类型的侵蚀面积占74.05％。文章阐明了各类各级土壤侵蚀的分布特征,按流域和行政区对区内的土壤侵蚀进行了评价,提出了土壤侵蚀区划及防治区划成果。     

内蒙古砒砂岩地区风蚀、水蚀及重力侵蚀交互作用研究

内蒙古砒砂岩地区是黄河重要的粗沙来源区 ,具有水蚀、风蚀及重力侵蚀交互的特点。利用 3个试验流域1983～ 1997年的天然观测资料 ,分析得到了砒砂岩侵蚀交互作用的时空分布规律 ;通过对砒砂岩的理化性质及侵蚀产沙特性的分析表明 ,砒砂岩的产流和产沙能力均高于当地的黄土和风沙土。建立了砒砂岩地区的水蚀模型 ,并对水力侵蚀过程进行了模拟     

冻融作用对典型黑土土壤风蚀的影响

东北黑土区农田晚春冻融作用通过改变土壤物理性质而对风蚀作用有重要影响。基于室内冻融模拟试验与风洞试验,分析了东北典型黑土区前期冻融作用对土壤风蚀的影响。试验处理包括3个土壤含水量(16.5%,24.8%,33.0%)、3个风速(9,12,15 m/s)、1次冻融循环。试验过程是先将装有不同含水量土壤的试验土槽进行冻融循环模拟,然后将冻融后的土壤在室温下自然风干(至其土壤含水量为6.0%～7.0%)后进行风洞试验。结果表明:前期土壤冻融作用显著增加了风蚀量和输沙量,试验条件下前期土壤冻融作用使风蚀强度增加23.5%～404.2%,使平均输沙率增加59.1%～305.3%,其增加幅度受土壤含水量和风速影响。同时有、无前期冻融作用处理下,风蚀强度和风蚀输沙率皆随风速的增加而显著增加,且风蚀强度随风速的变化遵循幂函数关系。在冻融作用下,不同土壤冻结含水量下土壤风蚀强度和输沙率的增幅排序皆为16.5%33.0%24.8%。风蚀输沙率随地表高度的增加呈指数递减,风蚀输沙主要集中在距地表40 cm的范围内,且冻融作用使风蚀输沙高度增加。