降雨侵蚀力新算法在豫西山区应用的初步研究

降雨侵蚀力是定量监测评价一个地区土壤侵蚀状况的重要因子之一,找到适宜简便的计算方法十分重要.卜兆宏提出的降雨侵蚀力新算法具有简便易用的优点.本文利用位于豫西山区鲁山县的3个水文雨量站10年185次的自记降雨过程资料,以经典算法年R值为基准,对新算法在该区的适用性进行了分析评价.结果表明:新算法结果与经典值存在高度的一致性,一致性高达90.2%,模型有效系数为96.4%,相对误差为7.7%,说明新算法能够在该区应用,可以采取此法对该区的降雨侵蚀力进行深入的分析研究;并同时对资料摘读时应该注意的问题进行了讨论.     

不同降雨侵蚀力模型在江苏省的比较研究

 研究降雨侵蚀力时空分布特征,准确评估降雨对土壤侵蚀的潜在作用,对土壤流失的预报、水土保持规划等具有积极的意义。利用江苏省2001—2006年260个站点的自记降雨资料和3个降雨侵蚀力模型,对降雨侵蚀力进行不同计算方法的模拟对比,并对江苏省降雨侵蚀力的空间分布进行研究。结果表明:雨量降雨强度模型相对于经典算法的动能降雨强度模型,模拟精度达91.56%,在江苏地区具有一定的适用性;建立的简易雨量模型,数据获取更加便捷,与雨量降雨强度模型相比较,模拟精度达92.81%,在江苏省有一定的推广性;江苏省的降雨侵蚀力空间分布不均匀,具有明显的高值和低值区,R值在年际间变化较大,2003年最大达372.15MJ.mm/(hm2.h.a),2004年最小为168.98 MJ.mm/(hm2.h.a);在江苏省北部和西南地区,特别是连云港等降雨侵蚀力较高城市,应特别加强水土流失的预防和监测。     

土壤中钠—钙交换平衡受碳酸钙和有机质的影响

R. K. Gupta等人在实验室条件下,研究了CaCO₃和腐殖物质对土壤的阳离子交换（Ca-Na阳离子对）平衡的影响。     

农药在土壤中降解反应的动力学模型

文章认为,农药在土壤中降解过程为化学降解反应与生物降解反应的平行总包反应,并推导其动力学方程:-(dx/dt)=k₁x+k₂xm; x=(A₁x₀)/[(A₁+A₂x₀)exp (A₁t)-A₂x₀]应用该方程对3种农药在土壤中降解过程的实验数据作回归拟合,全相关系数R值都达到0.001水平显著相关。由方程得出的降解反应动力学参数,都具有确切的物理涵义。预计此动力学模型对于其它类型农药在土壤中降解过程,有一定应用前景。     

丹江口库区西河小流域水土流失定量遥感监测研究

研究选用中国科学院南京土壤研究所卜兆宏水土流失定量监测模型QRSM,应用"3S"技术,选用高分辨率1∶1万地形图和ALOS遥感数据,将影响水土流失的各因子值可精确计算到每个像元,以丹江口库区西河小流域为重点试验研究区在长江上游地区进行了研究。对模型各因子计算进行了误差处理和参数调整,并对QRSM模型中雨量预报PI算法与USLE模型经典算法EI两种不同算法得出的R值进行了精度对比,结果表明PI算法雨量预报准确率达到86.2%。监测结果得出,西河小流域水土流失面积1 901.00hm2,占总面积的48.4%,其中轻度流失面积685.64hm2,中度流失面积253.86hm2,强度流失面积428.16hm2,极强度流失面积450.04hm2,剧烈流失面积83.30hm2,分别占流失总面积的36.1%,13.4%,22.5%,23.7%,4.3%。流域内年土壤侵蚀总量为10 350t,侵蚀模数为2 633t/(km2·a),属中度水土流失类型区。流域的北部是治理区,南部是对照区,北部治理区水土流失面积降低到了15%以下。选择侵蚀程度严重的马槽沟子流域,通过模型监测水土流失量与实测泥沙量数据比较,模型水土流失预报精度高达89.6%。该研究将监测模型推广应用到长江流域上游地区,对逐步实现对长江流域水土流失的监测预报具有前瞻性,并对其它小流域也有一定的理论参考和实践推广示范及技术支撑等价值。     

我国南方地区降雨侵蚀力特征及简易算法研究——以江西省鹰潭地区为例

以我国南方亚热带地区的江西省鹰潭市红壤生态试验站自建气象站1997—2003年度观测资料和该站不同类型径流小区的实测数据为例,研究了我国南方地区自然降雨侵蚀力(R)特征及其初步的简易算法。结果表明,研究区1997—2003年每年降雨过程和降雨侵蚀力的产生主要发生在3—8月。根据R值的"EI30"方法计算出1997—2003年的降雨侵蚀力分别为:7 231.8,12 051.9,3 722.3,6 864.2,4 520.5,6 299.1和5 580.9MJ.mm/(hm2.h.a);降雨侵蚀力呈现出年际变化大,且月分布极不均衡的特点。通过分析7a中244次侵蚀性降雨的雨量与侵蚀力的关系以及土壤流失量资料,初步建立了研究区降雨侵蚀力的简易算法。通过检验表明新简易算法在研究区面积分布较广的紫色湿润雏形土上要优于"EI30"经典算法,在黏淀湿润富铁土和铝质湿润淋溶土上与"EI30"经典算法预测精度相差不大,说明该算法可以作为一个通式在研究区推广。     

基于土壤光谱特征的宁夏银北地区盐碱地盐分预测研究

对宁夏回族自治区银北地区盐碱地野外土壤表层光谱反射率和土壤全盐及盐分进行定量分析,筛选出各土壤盐分指标的敏感波段,然后采用全回归和逐步回归的方法建立各盐分的预测模型。结果表明：表层土壤高光谱反射率r,及其平滑去嗓处理后的值R,lg(R)与全盐含量呈极显著正相关关系,1/R,lg(1/R)与全盐呈极显著负相关关系,(R)'和〔lg(1/R)〕'在特定单波段处表现较佳;土壤表层光谱反射率与CO₃^2-的相关性最强,其次是SO₄^2-;土壤光谱反射率与Na⁺的相关性在各种变换方法下均较强,其次为Mg²⁺,与Ca²⁺的相关性最弱。基于R的逐步回归方程为全盐含量预测的最佳模型;基于土壤光谱反射率拟合土壤CO₃^2-的准确度略高于对土壤HCO₃^-;敏感波段估测土壤SO₄^2-含量的决定系数明显高于其他阴离子;采用〔lg(1/R)〕'逐步回归得到的方程拟合土壤Na⁺,K⁺和Mg²⁺含量相对于其他变换方式效果更理想。预测模型中对土壤全盐和Na+的模型精度较高,预测能力强;光谱对土壤SO₄^2-和Mg²⁺的预测能力也较强;对土壤Cl^-和Ca²⁺的预测稳定性、预测能力和精度都较差。     

日降雨对降雨侵蚀力年雨量简易算法的影响分析

使用重庆市沙坪坝气象站1951—2010年日降雨数据构建降雨侵蚀力年雨量简易算法,分析年雨量简易算法预测精度,确定了年雨量算法预测精度最高时对应的日雨量,并进一步探讨了年降雨侵蚀力和降雨参数的时间变化特征。结果表明:(1)年雨量与年降雨侵蚀力呈指数关系。日雨量≥25mm的年雨量与年降雨侵蚀力的关系最为密切;采用日雨量≥25mm的年雨量算法预测年降雨侵蚀力的精度均优于其他日雨量对应算法。(2)1951—2010年年降雨侵蚀力与年降雨参数随时间变化趋势不显著。对于某一变化趋势时段,日雨量≥25mm的年雨量与时间的相关系数和年降雨侵蚀力与时间的相关系数数值相近。可使用日雨量≥25mm的年雨量作为替代指标分析水土流失对气候变化的响应。该文研究结果可为提高降雨侵蚀力简易算法预测精度,深入理解降雨侵蚀力对气候变化的响应以及区域水土流失防治提供参考。     

Sensitivity analysis of the SWAP (Soil-Water-Atmosphere-Plant) model under different nitrogen applications and root distributions in saline soils

Sensitivity analysis is important for determining the parameters in the model calibration process. In our study, a variance-based global sensitivity analysis (extended Fourier amplitude sensitivity test, EFAST) was applied to an agro-hydrological model (the SWAP (Soil-Water-Atmosphere-Plant model) model). The sensitivities of 20 parameters belonging to 4 categories (soil hydraulics, solute transport, root water uptake, and environmental stresses) for the simulated accumulated transpiration, dry matter (DM), and yield of sunflowers were analyzed under three nitrogen application rates (N1, N2, and N3), four salinity levels (S1, S2, S3, and S4), and three root distributions (R1, R2, and R3). The results indicated that for predominantly loamy soils, the high-impact parameters for accumulated transpiration, DM, and yield were the soil hydraulic parameters (α and n), critical stress index for compensatory root water uptake (ω_c), the salt level at which salt stress starts (Pi), the decline of root water uptake above Pi (SSF), residual water content (θ_r), saturated water content (θ_s), and relative uptake of solutes by roots (TSCF). We also found that nitrogen application did not change the order of the parameter impacts on accumulated transpiration, DM, and yield. However, TSCF replaced α as the highest-impact parameter for the accumulated transpiration, DM, and yield at high salinity levels (S2 and S3). Furthermore, α was also the highest-impact parameter for DM and yield under different root distributions, but the highest-impact parameters for transpiration were ω_c, α, and θ_s under R1, R2, and R3, respectively. Nitrogen application could be neglected when considering the interactive effects of nitrogen application, salinity level, and root distribution on the transpiration, DM, and yield. Additionally, the mean values and uncertainties of the transpiration, DM, and yield were similar in all scenarios, except S3, which showed a sharp decrease in the mean values. We suggest determining the above eight parameters (α, n, ω_c, Pi, SSF, θ_r, θ_s, and TSCF) and the saturated vertical hydraulic conductivity (K_s) based on rigorous calibrations with direct or indirect local measurements using economical methods (e.g., a literature review), with limited observations for other parameters when using the SWAP model and other similar agro-hydrological models.     

肉馅高密度CO2杀菌效果和杀菌动力学研究

研究了不同压力、温度和时间的高密度CO₂对肉馅的杀菌效果及杀菌动力学模型,以相对均方误(RMSE) 和决定系数(R2)为衡量指标考察了线性(Linear)、威布尔(Weibull)和逻辑斯谛(Log-Logistic)模型拟合的效果。结果表明：高密度CO₂对肉馅的杀菌效果随处理压力、温度和时间的增加而增强;D值（使90%的细菌失活所需的时间）在50MPa、75 ℃时达到最小为4.4 min,Z_P值（D值降低一个对数所需增加的压力）在75 ℃时达到最小为60.3 MPa,Z_T值（D值降低一个对数所需增加的温度）在50 MPa时达到最小为30.6 ℃;与Linear模型相比,Weibull和Log-Logistic模型能更好地拟合高密度CO₂杀菌曲线。RMSE和R2分析表明,Weibull模型最好地拟合了高密度CO₂处理下细菌失活动力学变化。     

雷达测雨及其在土壤侵蚀中的应用研究进展

高时空分辨率天气雷达测雨对于监测中小尺度降雨系统的演变及定量估测降雨分布有重要意义。将雷达降雨资料用于土壤侵蚀的相关研究在世界各地陆续开展。综述了雷达反射率因子反演降雨方法的国内外研究进展,对比了我国不同地区雷达反射率因子(Z)反演降雨强度(I)的转换关系(Z=aI~b),梳理了雷达降雨场应用于土壤侵蚀经验和机理模型进行土壤侵蚀监测与评估的相关进展。结果表明:a值变化于10～400,b值变化于1.2～3.8,且a和b之间存在显著的负相关关系;西南地区a值是所有地区中最大的,华东和华北地区b值较其他区域大;积状云降雨与层状云和混合型降雨相比,a值较大,b值较小;各地研究表明雷达数据的即时性和高时空分辨率能提高土壤侵蚀监测与评估的时效性和精度。最后,对雷达降雨资料应用于土壤侵蚀模型的研究趋势进行了展望。     

北京市降雨侵蚀力计算方法与特征研究

利用北京市20个测站1981~2004年的降雨资料,对比分析了几种降雨侵蚀力简易计算方法的适用性,计算了北京市不同地区的降雨侵蚀力R值,并在G IS软件支持下对所得结果进行了系统的分析、研究。结果表明:①逐月雨量的指数函数形式可作为估算北京市多年平均降雨侵蚀力的简易计算方法;②北京市降雨侵蚀力R值的年内动态变化显著,年R值在近几年降低趋势明显;③在空间分布上,北部山区八道河—椴树岭一带、西部房山山前地带R值最高,并沿两处连线向西、东南方向呈递减的趋势。     

赣北红壤坡地土壤流失方程关键因子的确定

土壤流失方程是开展水土流失监测,指导水土流失防治的重要技术工具。针对红壤坡地土壤流失方程因子算法和取值研究薄弱的问题,基于野外径流小区观测资料,采用80%经验频率法确定了赣北红壤区侵蚀性降雨标准为降雨量10.0 mm、平均雨强1.3 mm/h、最大30 min雨强5.0 mm/h,区内次降雨侵蚀力采用总动能和最大30 min雨强乘积计算最佳。通过建立基于年降雨量的逐年侵蚀力简易算式,测算土壤可蚀性因子以及6种生物措施因子、5种工程措施因子取值,选定适宜的地形因子算式,构建了赣北红壤坡地土壤流失方程体系。经检验,模型能良好预报赣北红壤坡地多年平均土壤侵蚀强度;年际尺度预报的精度整体较高,但对于降雨较多年平均水平浮动较大或地表出现沟蚀等侵蚀类型时,预报精度将有所降低。有关因子的确定可为土壤流失方程在南方红壤坡地水土流失监测和水土保持规划中的应用提供技术支撑。     

基于地基激光雷达监测不同地表覆盖条件的土壤侵蚀试验研究

土壤侵蚀量是土壤退化风险评估的重要指标，地基激光雷达(TLS)为土壤侵蚀量动态监测提供新技术手段，但野外不同地表覆盖条件对监测精度的影响尚不明确。基于2019年11月和2021年7月在鹰潭红壤生态实验站获取的地表裸露、石块、稀疏象草、马尾松、马尾松+石块，马尾松+稀疏象草等不同地表覆盖条件的6个径流小区两期TLS数据，运用移动曲面拟合滤波和反距离加权插值方法估算土壤侵蚀量，结合实测侵蚀量数据评价TLS精度，并探讨不同地表覆盖条件下TLS的最小变化识别度(minLOD)。研究表明，TLS监测精度与土壤侵蚀量呈正相关关系，更适用于中等强度以上或长时间发生明显侵蚀的土壤侵蚀区监测。不同地表覆盖条件下minLOD为4 ~ 60 mm，TLS监测相对误差(RE)依次为：地表裸露(RE= -9.4%)<马尾松+石块(RE=12.6%)<石块(RE=15.5%)<稀疏象草(RE= -18.9%)<马尾松(RE=23.4%)<马尾松+稀疏象草(RE= -25.2%)；地表覆盖条件不仅影响土壤侵蚀强度、地表粗糙度，也产生点云滤波及空间插值误差，进而影响TLS识别minLOD准确度和土壤侵蚀监测精度。本研究为野外复杂地表条件下TLS监测土壤侵蚀提供参考。     

Adapting the RUSLE to model soil erosion potential in a mountainous tropical watershed

This research integrates the Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE) with a Geographic Information System (GIS) to model erosion potential for soil conservation planning within the Sierra de Manantlán Biosphere Reserve (SMBR), Mexico. Mountainous topography and a tropical uni-modal precipitation regime characterize this region. These unique climatic and topographic characteristics required a modification of the standard RUSLE factors and their derivation. The resulting RUSLE–GIS model provides a robust soil conservation planning tool readily transferable and accessible to other land managers in similar environments. Future pressure to expand agriculture and grazing operations within the SMBR will unquestionably accentuate the already high rate of soil erosion and resultant sediment loading of watercourses occurring in this region. Until recently there did not exist a reliable or financially viable means to model and map soil erosion within large remote areas. An increase in the reliability and resolution of remote sensing techniques, modifications and advancements in watershed scale soil erosion modelling techniques, and advances in GIS, represent significantly improved tools that can be applied to both monitoring and modelling the effects of land use on soil erosion potential. Data used in this study to generate the RUSLE variables include a Landsat Thematic Mapper image (land cover), digitized topographic and soil maps, and tabular precipitation data. Soil erosion potential was modelled within Zenzontla, a sub-catchment of the Rı́o Ayuquı́la, located in the SMBR, and the results are presented as geo-referenced maps for each of the wet and dry precipitation seasons. These maps confirm that high and extreme areas of soil loss occur within the Zenzontla sub-catchment, and that erosion potential differs significantly between wet and dry seasons.     

超声测钎传感器在土壤风蚀监测中的应用

[目的] 对超声测钎传感器在土壤风蚀中的应用进行试验研究,验证该设备对风蚀的监测精度和可靠性,为设备改进和推广应用提供了理论依据。[方法] 以超声测钎传感器设备为试验对象,在风洞风力侵蚀试验条件下,开展超声测钎传感器风沙土风蚀试验研究。[结果] 超声测钎传感器在风洞风蚀试验中的测量误差为±1 mm,测量精度很高;随着风力侵蚀厚度的增加,测量数据的误差变化不大,方差仅为0.04,具有很高的稳定性。[结论] 超声测钎传感器在风蚀监测中具有良好的准确性、稳定性和可靠性,可应用于风蚀的自动化监测。     

闽北山区土壤侵蚀演变与影响因素分析

闽北山区地质、地貌复杂 ,降雨量多 ,经过 3次森林破坏 ,土壤侵蚀面积曾达 2 3 2 0km2 ,成为福建省土壤侵蚀的新的典型区域。区内暴雨多与降雨侵蚀力R值大、炼山全垦整地造林以及不合理的开发建设活动 ,是造成土壤侵蚀加剧的主要原因。介绍了新中国建立后区内土壤侵蚀演变的过程。     

基于USLE原理和3S技术的水土流失定量监测方法及其应用研究

基于通用土壤流失方程(USLE)的基本原理,利用我国南北方各水蚀区的土壤流失量及其相关生态因子的大量实测数据,建立了适用于我国南北方的以3S(GIS、GPS和RS)技术为支持的水土流失定量监测方法。该系统方法在我国山东、福建、江苏、云南、北京、河北等地累计应用面积超过30万km~2,其在江苏南京的应用时间最长,最具代表性。应用该方法在1997—2015年期间对南京全市区域水土流失和治理状况进行长期定量监测研究,结果表明:19年间,南京全市平均年水土流失总量为2.765×10~6t,平均轻度以上年水土流失面积为863.7km~2,占全市总面积的13.0%。轻度以上水土流失面积所占比例较小,但水土流失量占总流失量80%以上,因此,仍是水土流失治理和区域生态环境保护的重点方向;与2000年之前的监测结果相比,轻度以上水土流失面积和年土壤流失总量均有显著降低。该方法建立了更符合实际的模型因子算法和原则,监测精度和可靠性较高,监测结果验证了近年来南京市水土流失治理措施和生态环保监督管理实施力度加大,取得了明显成效。     

黄土丘陵区不同坡度、土地利用类型与降水变化的水土流失分异

 为了确定不同坡度、土地利用类型及降水参数对水土流失的影响,通过黄土丘陵区坡耕地、草地的3个坡度(10°,15°和20°)小区连续14年的径流、侵蚀观测数据,分析不同坡度、土地利用模式和降水变化的水土流失分异。试验结果表明:1)坡耕地水土流失量随坡度的升高而增加,20°小区显著大于10°和15°小区;草坡地小区的年水土流失量也随坡度变化,不同坡度小区之间没有显著性差异。2)坡耕地与草地的水土流失量具有显著性差异,坡耕地年均径流量和侵蚀量分别为草地的1．8倍和13．9倍,与草地比较,坡耕地明显地增加水土流失风险。3)不同土地类型水土流失模数受年降水变化的影响效应不同。坡耕地水土流失量受少数强降水控制,年径流量、侵蚀量与年降水量、产流降水量之间无显著性相关;草地的年径流量、侵蚀量分别与年产流降水量、年降水量显著相关。4)坡耕地的水土流失受降水量(P)、最大30min降水强度(I30)和综合降水指数(PI30)的显著影响,但各因素的决定系数不同,影响系数次序为PI30>I30>P。草地的径流与降水变量关系与坡耕地一致,但次侵蚀量仅与I30变化的显著性影响,而与P、PI30无显著性相关。草地的水土流失量受坡度差异以及降水变化的影响较弱,表明草地能够有效地控制水土流失,对荒坡草地采取保护措施以促进植被、土壤的进展恢复。坡耕地水土流失变化与坡度、降水变量的关系更为直接,通过降低坡度、休耕和免耕等耕作模式,减少土壤扰动和增加地面植被盖度,可有效减少水土流失。     

基于径流侵蚀功率的长江典型流域能沙关系模型及改进

基于径流侵蚀功率概念建立流域能沙关系模型,可为长江流域泥沙变化精准模拟与水土保持规划提供技术支撑。该研究以长江典型流域及其典型小流域为研究对象,通过收集1965—2018年金沙江流域、嘉陵江流域和湘江流域3个典型流域逐日水沙数据以及万安和李子口2个典型小流域2014—2020年场次降水径流泥沙数据,采用径流侵蚀功率、径流量和降雨侵蚀力对比分析不同时空尺度水沙(径流量和输沙量)、雨沙(降雨侵蚀力和输沙量)和能沙(径流侵蚀功率和输沙量)关系的优劣性,解析能沙关系优越性,并识别能沙关系非一致性变化,从而改进能沙关系模型提高流域输沙量模拟精度。结果表明：1)长江流域3个典型流域及2个典型小流域,在绝大部分情况下能沙关系的表现总是优于水沙关系和雨沙关系,在场次、月和年尺度修正的决定系数最大值分别可达到0.94、0.87和0.54。2)对于不同时间尺度,其流量序列中任意2个流量乘积与输沙量的相关性较高时,第一个流量Q₁分位点总是接近1且第二个流量Q₂分位点在0.5附近或者高于0.5。基于径流侵蚀功率可以较为准确地计算不同时空尺度流域输沙量,具有明显适用性...