黄土丘陵沟壑区沟道造地土壤养分变化特征及评价

[目的] 研究黄土丘陵沟壑区治沟造地工程后沟道土壤养分的变化特征，为该区改进土地整治方法，采取合理耕种管理措施及提高养分资源利用率提供科学依据。[方法] 以陕西省延安市典型治沟造地项目区土壤为研究对象，采用统计分析方法，分别对项目区整治前、整治后2，3，6 a土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾4个指标的变化特征进行分析，并采用物元模型对其进行综合评价。[结果] ①除速效钾外，研究区土壤养分含量普遍较低；沟道中土壤养分变异程度较大，属中等变异程度，土地整治后，沟道中各种养分变异系数有变小的趋势。②沟道土地整治后6 a时间内，随工程实施年限的增加，土壤有机质含量呈现出先减少后增加的趋势，6 a时含量低于整治前；土壤全氮和有效磷含量呈现先增加后减少的趋势，6 a时高于整治前；土壤速效钾含量持续降低。③沟道土地整治后3 a，土壤养分评价等级恢复到整治前水平，且有继续提高的潜力。[结论] 与坡面土地整治相比，黄土丘陵沟壑区沟道造地土壤养分恢复时间更短，可根据沟道不同位置土壤养分变异特征，调整沟道作物空间布局，实施不同程度和方法的管理措施，增加粮食产量。     

陕北治沟造地工程对耕地分布及植被恢复的影响——以延安市顾屯流域为例

[目的]研究陕北地区治沟造工程对耕地分布及植被恢复的影响,为同类地区耕地整治方向及优化布局提供科学参考。[方法]以延安市顾屯流域为例,基于ENVI和ArcGIS,通过目视解译、核密度估计及NDVI对此展开相关研究。[结果]①治沟造地工程后,耕地更集中分布于沟谷,耕地整体破碎度降低,耕地质量提高;②缓坡耕地比例增加,耕地结构得到优化,但陡坡耕地仍然占有一定的数量,需继续优化;③基于核密度分析,耕地质量高的中—低密度区面积增加,耕地质量低的中高—高密度区面积减少,较高质量耕地比例提升;④流域内NDVI整体呈现"山下低,山上高"的规律,治沟造地后流域内植被情况得到良好改善;⑤退耕还林区域、边坡治沟造地工程段植被均得到了良好的改善。[结论]治沟造地工程使耕地质量和植被生态状况均得到一定程度的改善,但仍然存在诸如水土流失、盐渍化、边坡失稳等问题,应立足于生态文明建设,权衡各方面利弊,为黄土高原的高质量发展服务。     

中国土地整理工程发展回顾与展望-基于《农业工程学报》"土地整理工程"专栏2002-2020年刊载文献的计量学分析

土地整理工程是保障国家粮食安全与生态安全的重要手段。为了促进土地整理工程学术交流与科技创新,《农业工程学报》自2002年开始开设"土地整理工程"专栏,随着土地整理工程研究领域和内涵的不断拓展,2020年5月第9期开始,"土地整理工程"专栏更名为"土地保障与生态安全"。该文基于文献计量方法对《农业工程学报》"土地整理工程"专栏2002—2020年期间刊发的论文进行统计分析,并对不同研究方向的研究进展进行总结,提出未来土地资源保障与国土生态安全领域的研究重点,以期为中国的粮食安全与生态安全战略提供支撑。研究发现:土地整理工程主要研究方向包括土地利用、土地评价、农地整理、耕地质量与安全、3S和土地信息技术、工矿废弃地复垦、农村居民点整理、土地生态、土地修复、基本农田建设与保护、节约用地、乡村空间格局与发展、耕地开发、市地整理等方向;土地评价、农地整理和耕地质量与安全是学者们比较关注的热点,发文量分别占比10.52%、10.16%和8.51%;围绕土地评价、农地整理、耕地质量与安全、3S和土地信息技术和工矿废弃地复垦等方向,"土地整理工程专栏"形成了10个在全国处于领先研究地位的作者合作网络组团,以及5个关键词聚类;"土地整理工程专栏"刊发论文覆盖了土地整理工程的各个方向,近年来学者们更加关注生态化土地整治,基于景观生态学等理论来构建土地利用安全格局、分析土地整治的生态效应,同时关注土地整治单项工程的生态化设计与修复技术、农村居民点的格局演变与布局优化等内容。未来土地资源保障与国土生态安全研究将更注重"系统化、生态化、信息化和智能化",研究区域生态系统保护修复的理论、方法和机理,实现"山-水-林-田-湖-草"的"整体保护、统一修复、综合治理";借助基础信息大数据,开展自然资源一张图智能化管理研究,构建国土生态安全格局。     

微型沟台阶化整治技术研究

微型沟台阶化整治工程是小流域综合治理中治沟工程的一项研究成果。以中山沟流域为研究区,介绍了适宜进行微型沟台阶化整治的沟道条件和整治技术。在整治后的台阶地种植"下曲葡萄"并进行效益评价,结果表明:微型沟台阶化整治工程是一项既能保持水土又能增加耕地面积的新型沟道治理措施。     

延河流域典型治理阶段的土壤保持功能时空变化及驱动因素分析

[目的]探究黄土高原所进行的退耕还林(草)及治沟造地等典型治理工程的生态系统水土保持功能时空变化及其驱动因素,对于黄土高原进一步发展具有重要指导作用。[方法]通过构建延河流域InVEST生态服务功能模型和地理探测器的方法,在验证的基础上,研究了典型治理阶段流域的生态系统土壤保持功能。[结果](1)在时间变化上,与退耕还林前(1990—2000)相比,退耕还林期(2000—2010)和退耕还林+治沟造地期(2010—2017)的多年平均土壤保持量分别增加了32.29%,55.61%,年均增加4.92×10⁶ t;(2)在空间分布上,林草地和治沟造地的面积增加区域与土壤保持量增加区域具有一致性,治沟造地工程使得延河流域耕地整体的土壤保持能力提高,单位造地面积的土壤保持量增加7 t/hm²。土壤保持量随坡度、高程的增加呈现先增加后减少的趋势,在海拔1 200～1 500 m,坡度15°～25°范围内土壤保持总量占年总土壤保持量比例较高。[结论]土地利用类型的变化是影响土壤保持空间分布格局的主要驱动因子。延河流域土壤保持功能时空变化的驱动因素分析为黄...     

新一轮退耕还林还草工程对土地利用效率的影响——基于黄河流域的实证研究

[目的] 分析新一轮退耕还林还草工程实施对黄河流域土地利用效率的影响机制与政策效果,为深刻理解土地利用效率与持续推进退耕还林还草工程提供理论参考。[方法] 以黄河流域新一轮退耕还林还草工程政策实施作为自然实验,采用包含非期望产出指标的Super-Window-DEA模型测度土地利用效率,采用双重差分模型与中介效应模型分析政策效果与传导途径。[结果] ①2009—2020年黄河流域69个城市的土地利用效率略有下降,上游（0.546 5）和下游（0.419 9）的土地利用效率高于中游（0.279 5）; ②新一轮退耕还林还草工程显著抑制了土地利用效率的提高,且政策的负向影响存在异质性,同时,经济发展和人口密度也分别促进和抑制土地利用效率; ③耕地所占比例与财政支出是新一轮退耕还林还草工程影响土地利用效率的中介变量,且耕地比例是部分中介。[结论] 建议在肥力较差、劳动力投入匮乏的土地上推进退耕还林还草工程,鼓励黄河流域各城市开展未利用土地的开荒复绿工作,后续退耕还林还草工程实施过程中根据流域之间土地利用的不同功能开展黄河流域上中下游之间、流域内城市之间的生态补偿,并充分借助信贷资金,引入生态产业化发展,推动绿色产业升级,探索退耕还林还草工程生态补偿的新模式。     

关于黄土高原地区沟道坝系生态工程建设的实践与构想

黄土高原千沟万壑,环境恶劣、生态脆弱,要实施开发大西北战略,实现秀美山川的宏伟目标,就要在加快黄土高原地区水土保持生态建设步伐过程中,大力推进以治沟骨干工程和淤地坝为主的沟道坝系工程建设,修复沟道生态,从整体上改善黄土高原地区的生态环境,治理黄河,加快退耕还林草步伐,调整土地利用结构,优化配置水土资源,促进经济社会的可持续发展。该地区共可建设治沟骨干工程２１ ０００座,淤地坝 ２４２ ０００座。     

吉县小流域坝系工程的综合效益

通过对临汾市西部山区吉县的多条小流域坝系调查,认为淤地坝是一种具有拦沙、蓄水、淤地、防洪等多种功能的水土保持沟道工程措施,具有显著的经济效益、生态效益和社会效益.加强淤地坝建设,对推进退耕还林还草,推动土地合理利用与农村产业结构调整,保证粮食安全与生态安全,是非常必要的.由于吉县属水土流失严重的多沙粗沙区,同时也是贫困区,地方财力有限,乡村集体经济薄弱,群众自筹能力不足,坝系建设仍应继续实行以国家投入为主,集体、农民投入为辅的投资政策.在坝系工程运行管理上,应积极推行"护坝田"制度.     

论陕南秦巴山区小流域沟道治理

20世纪90年代前,陕南秦巴山区的沟道治理因忽视了"治山"或没有条件"治山"常遭受重大损失,一遇暴雨,被冲毁的沟台地比比皆是,严重挫伤了群众的治沟积极性,沟道治理趋于停滞。"长治"工程特别是"丹治"工程实施后,陕南秦巴山区以小流域为单元进行水土流失综合治理,"治山保川"相结合,开展了大规模的沟道治理,当地人民群众根据不同地貌、沟道类型和侵蚀特点,在中高山区、中低山区、丘陵河谷区和山间盆地分别采取封山治沟、沟道整治和沟坡兼治模式治理沟道,取得了显著成效,值得类似地区借鉴。     

景观格局-生态过程理论在黄土丘陵沟壑区土地整治中的应用——以延安市宝塔区羊圈沟为例

为保证黄土丘陵沟壑区土地整治的成效以及土地资源的可持续利用,基于"源-汇"景观理论、"斑块-廊道-基质"景观结构理论、景观安全格局理论等景观格局-生态过程相关理论与方法,就土地整治工程实施中的各个环节,提出了解决黄土丘陵沟壑区土地开发整治和生态环境保护并重难题的途径,并以延安市宝塔区羊圈沟土地整治工程为例,说明景观格局-生态过程理论在黄土丘陵沟壑区土地整治中的应用。     

特大暴雨下不同土地利用类型坡面切沟发育特征

切沟侵蚀是黄土高原丘陵沟壑区水土流失的重要形式之一，然而极端暴雨条件下不同土地利用类型坡面切沟侵蚀研究还鲜见报道。该研究以陕北2017年"7·26"特大暴雨为例，研究了岔巴沟流域3种土地利用类型（农地、休闲地和撂荒地）坡面切沟发育形态特征及体积估算模型。结果表明：1）农地、休闲地和撂荒地切沟长度分布在20 m内的占比分别为55.6%、34.8%和44.8%；农地切沟平均深度为110 cm，分别比休闲地和撂荒地高18.3%、19.2%；农地和休闲地切沟平均宽深比分别为0.87和0.84，横断面呈"宽-浅型"，而撂荒地切沟呈"方型"（宽深比1.01）。2）撂荒地切沟侵蚀体积分别比农地和休闲地减少47.8%和28.3%，表明植被恢复有效地削弱了极端暴雨作用下的切沟侵蚀。3）农地切沟不同坡段侵蚀体积由高到低为下坡、上坡、中坡，而休闲地和撂荒地切沟侵蚀体积沿坡长方向呈递增趋势；3种土地利用类型切沟在上坡段的沟岸拓宽速率大于下切速率，中下坡则相反。4）农地、休闲地和撂荒地切沟侵蚀体积均与切沟长度、横断面面积呈极显著幂函数关系（P<0.001），横断面面积是切沟体积估算更为有效的参数。研究结果可为黄土高原丘陵沟壑区不同土地利用类型坡面切沟侵蚀体积估算及其防治提供重要依据。     

退耕还林还草背景下黄土高原粮食生产系统可持续性的时空演变

粮食生产系统的可持续性事关国家粮食安全目标的实现，探究退耕还林还草背景下粮食生产系统的可持续性对准确评估生态安全和粮食安全之间的关系具有重要意义。基于2000、2010和2018年黄土高原县域粮食生产相关数据，构建粮食生产系统可持续性综合测度指标体系，对黄土高原粮食生产系统的可持续性进行综合分析；通过分析典型生态修复工程"退耕还林还草"，阐明退耕对粮食生产系统可持续性的影响。结果表明：1）2018年黄土高原粮食生产系统的可持续性高于2000年，系统的可持续性在逐步增强；粮食生产系统可持续性由自然资源供给为主导，转变到以社会经济可持续发展为主导的阶段。2）2000-2010、2010-2018年间黄土高原粮食生产系统可持续性增长率分别达到31.03%和28.81%，因此，2000-2010年间是粮食生产系统可持续性大幅提升阶段。3）退耕背景下虽然耕地大幅减少（-33.48%），但平均海拔和坡度也呈下降趋势（分别下降了20.3 m和0.88°），土壤侵蚀模数由16.14 t/(hm2·a)降至9.34 t/(hm2·a)，产水量和粮食生产潜力则年均增长5.09 mm/(km2·a)、53.75 kg/hm2。4）退耕背景下粮食生产系统的可持续性显著提升，工程的实施对六个分区粮食生产系统的可持续性都呈正向的促进作用；其中，土石山区粮食生产系统的可持续性指数由0.14增长至0.17，其受退耕的影响最大。退耕还林还草工程对易造成水土流失和土地沙化的生态脆弱地区实行退耕，虽减少了粮食生产的物质基础，但通过改变其空间分布格局，对耕地质量、耕地平均海拔和高度均产生影响，由此使得土壤侵蚀模数下降、水源涵养能力提高，有效地改善了生态环境，显著提升了粮食生产系统的可持续性。整体而言，退耕还林还草提升了粮食生产系统的可持续性，生态安全对粮食安全存在着正向的促进作用。     

不同地貌类型下黄土高原典型县域新增耕地利用变化

土地整治是中国增加耕地数量、确保粮食安全的重要措施。在中国农村人口不断减少、居民膳食结构改变的背景下,土地整治作为推进乡村振兴的重要抓手,其新增耕地利用方向该如何科学确定是亟需研究的问题。该研究以位于黄土高原的延川县为例,利用土地利用、耕地质量等数据,研究了新增耕地在黄土高原典型地貌塬（梁）、坡面、沟道的利用变化,并分析了不同变化类型新增耕地的质量在不同地貌类型的分布,结果表明,延川县新增耕地转变为非耕地的比例为20.69%,林地、草地是新增耕地转变的主要去向,果园种植收益远大于粮食作物种植收益,且果园种植为劳动密集型农业生产活动,需要的劳动时间多,加之农户劳动力数量有限未有更多时间将新增耕地用于粮食生产,使得新增耕地撂荒并转变为了林地、草地。沟道是新增耕地转变为林地的主要分布区域,沟道和塬面（梁）是新增耕地转变为草地的主要分布区域,塬面（梁）是新增耕地转变为果园的主要分布区域,不同地貌类型的水分条件是新增耕地在不同地貌转变为其他土地利用类型时存在差异的主要原因。也反映出,在果园种植收益高的条件下,即使位于沟道的水资源条件较好、质量较高的新增耕地,由于劳动力的限制,也不会被利用以进行粮食作物种植,而是被撂荒并转变为林地,相反塬面（梁）的新增耕地也会被利用为收益更高的果园。未来土地整治新增耕地应根据不同区域地形地貌、水资源等自然条件因地制宜地确定利用方向。     

农用地整治项目农户满意度分析

[目的]诊断基于农户满意度的农用地整治项目绩效水平,为相关政策的制定提供科学依据。[方法]建立基于农户满意度的农用地整治项目绩效测度指标体系,运用综合评价法、配对样本T检验、IPA分析法分析农用地整治项目绩效水平及其影响因素。[结果]农用地整治项目农户满意度得分达到3.747 5,其绩效水平达到"良好"等级,农用地整治项目结果绩效水平高于过程绩效水平。影响农用地整治项目农户满意度高低的因素主要包括立项决策农户意见采纳程度、规划设计征询农户意见情况、规划设计农户意见采纳程度、后期管护主体明确程度、生产成本降低、后期管护制度健全程度、后期管护资金供给程度、后期管护措施完善程度、立项决策农户参与程度、农业规模生产、生物多样性保护、农田抗灾能力、农田防护林质量、竣工验收中农户参与情况等。[结论]基于农户满意度建立的农用地整治项目绩效测度指标体系和运用综合评价法、配对样本T检验、IPA分析法分析农用地整治项目绩效水平是合理可行的。     

陕北黄土区退耕前（1976—1997）坡面切沟发育特征

以陕北黄土区坊塌流域内7条大切沟及其谷缘上的小切沟为研究对象,通过Arc GIS和MATLAB从基于1976、1997年1:10000比例尺地形图生成的数字高程模型(DEM)上提取沟沿线,进而获得1976、1997年大切沟的面积、周长和大切沟上小切沟沟头前进距离,并结合当时的土地利用图和植被覆盖图,定量研究了退耕前陕北黄土区切沟发育的速率,以及土地利用类型和植被覆盖度对切沟发育的影响.结果显示:在1976-1997年间,7条大切沟的面积、周长增长率分别为11.01%~180.46%和8.07%~86.75%,大切沟上小切沟沟头年均前进速率为0.26~0.84m;由溯源侵蚀导致的小切沟沟头前进是研究区内大切沟上的主要侵蚀方式,大切沟沟谷拓宽和形成新的小切沟分别是对大切沟的面积和周长增长具有较高贡献率的侵蚀方式;林草覆盖能控制切沟发育,集水区内覆盖度大于65%的植被能更加有效地控制大切沟内以沟谷拓宽为主的、多过程、多部位的综合切沟侵蚀,覆盖度大于45%的植被能更加有效地控制大切沟上小切沟沟头的溯源侵蚀.研究表明基于GIS技术和不同年份的地形图,可以确定切沟侵蚀的方式及速率,实现对切沟发育的动态监测.     

黄土丘陵沟壑区沟道土地整治对乡村人地系统的影响

深入开展土地整治对区域乡村人地系统的影响研究对于优化土地整治模式、促进乡村振兴具有积极意义。该文以延安市某典型小流域为例,结合高分影像数据、景观格局分析和人文实地调查,从土地利用、景观格局、生态安全、社会响应和综合研判等角度探讨了黄土丘陵沟壑区沟道土地整治对当地乡村人地系统的影响。研究表明:1)在土地整治工程措施的作用下,沟道底部及其两侧的台地、坡耕地、灌木林地和草地大多转变为高产稳产的坝地,部分灌木林地由于生物措施转变为生态功能更强的乡土适生林地;坝地和林地分别增加159.06 hm2和69.75 hm2,灌木林地、草地和坡耕地分别减少112.37、63.26和59.06 hm2。2)坝地平均斑块面积和凝聚度增加,生产功能提升;乔木林地和灌木林地的景观指数、斑块凝聚度指数均保持在较高水平,生态功能稳定;流域整体的景观破碎化程度降低,景观趋于多样化和均衡化发展,景观抗干扰能力和生态系统稳定性得到提升。3)从生态安全效应来看,流域植被和生态环境明显改善,土壤侵蚀显著减少,防洪能力明显提升,但局部存在生态安全隐患。4)人类活动对流域地理环境变化有所响应,土地规模化、农业机械化、就业兼业化和非农化程度提高;但仍存在农业结构单一、效益不高等问题。应着力创新"共同商议、协同推进"的乡村治理机制,进而发挥土地整治综合效能,促进流域乡村转型与振兴。     

基于熵权可拓物元模型的农村土地整理项目绩效评价

在剖析农村土地整理项目绩效内涵的基础上,从决策绩效、实施绩效、运营绩效三个方面构建了评价指标体系,建立了农村土地整理项目绩效评价的熵权可拓物元模型,并以苏州市农村土地整理项目为例进行了实证研究。研究结果表明:(1)苏州市农村土地整理项目绩效水平参差不齐,项目之间的差异较大:两个项目绩效处于"良好"水平,三个项目绩效接近"良好"水平,一个项目绩效接近"较差"水平;(2)植被覆盖提高率、粮食产能提高量、农地年收入增加量、土地利用提高率、灌溉面积增加率、防护林网密度、机耕面积增加率等指标是农村土地整理项目绩效水平提升的关键制约因素。(3)应进一步加强农村土地整理项目管理建设,建立景观生态型农村土地整理模式,健全农村土地整理后期管护机制,合理实施农地规模经营,优化种植结构等,进而促进农村土地整理项目绩效水平不断提升。     

黄土高原典型流域土壤侵蚀对退耕还林土地利用变化的响应

黄土高原土壤侵蚀严重,为此中国从1999年起实施了大规模的退耕还林工程。为了分析退耕还林土地利用变化对土壤侵蚀的影响,该研究以黄土高原清水河流域为研究区域,将2000—2020年流域退耕还林工程的实施依据主要措施的不同划分为4个阶段,应用RUSLE（revised universal soil loss equation）模型分析土壤侵蚀强度的变化特征,采用情景模拟方法提出一个区分土地利用变化和降雨变化对土壤侵蚀影响程度的算法,判别土地利用变化对土壤侵蚀的影响程度,将土地利用变化分解为土地利用转换和改造2种形式,在剔除降雨变化影响的基础上分析土地利用变化对土壤侵蚀的影响过程。结果表明：1）2000、2005、2011、2014和2020年流域平均侵蚀模数分别为36.21、41.02、24.93、23.72和8.24 t/(hm²·a),土壤侵蚀强度明显下降;土地利用变化和降雨变化对土壤侵蚀的阶段平均影响程度分别为75.23%和24.77%,土地利用变化在流域土壤侵蚀的变化中起了主导作用。2）流域土地利用转换区侵蚀强度的变化直接受转换过程中地类类别变更及所实施主要相关措施差异的影响,改造区侵蚀强度的变化直接受改造过程中所实施主要相关措施的影响。剔除降雨变化的影响后：改造区的阶段平均起始侵蚀模数较转换区高43.47%,其水土流失综合治理的难度总体上大于转换区;转换区侵蚀模数的阶段平均下降量较改造区高50.80%,改造区侵蚀量的阶段合计减少量占流域阶段合计减少量的71.16%,土地利用转换在降低其实施地区土壤侵蚀强度方面发挥了重要作用,而土地利用改造因实施面积较大在减少流域土壤侵蚀总量方面发挥了重要作用。3）剔除降雨变化的影响后,草地侵蚀量的阶段合计变化量占流域阶段合计变化量的70.51%,且草地阶段合计变化量中改造区占67.41%,其变化特别是其改造对流域土壤侵蚀的影响最大。该研究在分析土地利用变化对土壤侵蚀的影响程度和过程方面作了一些尝试,研究结果可为黄土高原退耕还林成果巩固及高质量发展有效措施的制定提供科学依据。     

基于遥感影像研究极端暴雨条件下新成切沟发生发展规律

土壤侵蚀严重破坏土地资源，是全球性的环境问题，切沟侵蚀是土壤侵蚀的重要表现形式，近年来极端暴雨频发加剧了切沟侵蚀的发生和发展。为了研究气候变化条件下新成切沟的形成与发育规律，该研究以陕北子洲岔巴沟流域王武沟小流域为研究区，基于无人机航摄影像，以2017年陕北"7·26"暴雨新成切沟为研究对象，分析新成切沟发生规律，并探讨在之后的3 a中其发育特征、与原有切沟发育的差异性及其与地形参数的关系。结果表明：1）在"7·26"暴雨中，王武沟发育新成切沟45条，约101条/km2，可分为坡面切沟、梯田切沟、道路切沟和底部切沟四类，以坡面切沟最多，底部切沟和梯田切沟总体更宽、面积更大；生产道路、淤地坝和坡耕地在暴雨条件下是最容易发生切沟的地块；2） 新成切沟在形成之后的3 a内沟头发育较原有切沟更为迅速。34.48%的新成切沟沟头进一步前进，这一数值为原有切沟的1.32倍；新成切沟前进距离均值是原有切沟的3倍，达0.58 m/a；3）汇水面积增加可显著促进切沟沟头发育，是模拟切沟沟头前进速率的重要地形指标。可见，极端降雨条件下研究区土壤侵蚀严重，新成切沟发生之后的3 a内溯源尤为迅速，应给予特别关注，加强对这类切沟的预防与治理。