大理河流域地貌多重分形特征空间分异研究

利用流域数字高程DEM,采用流域地貌多重分形模型及其实现方法,对大理河流域中的11条子流域地貌多重分形参数进行了计算,分析了其空间分异特点。结果表明:大理河流域地貌多重分形参数奇异指数的最小值αmin、地貌表面积分布最小概率子集的分形维数f(αmin)和最大概率子集的分形维数f(αmax)的平均值从上游至下游呈明显递减趋势,奇异指数最大值αmax和奇异指数变化范围Δα平均值从上游到下游呈递增趋势,说明最大坡度地貌单元出现在上游,最小坡度地貌单元出现在下游,大理河流域地貌形态变化自上游向下游趋于复杂。大理河流域左岸αmin和f(αmin)均值大于右岸,表明最大坡度地貌单元所占比例左岸较大;左岸Δf平均值大于右岸,表明右岸中最小坡度的地貌单元所占比例大于最大坡度地貌单元所占比例;Δα均值右岸大于左岸,表明大理河右岸地貌复杂程度相对较大;总体来说,大理河流域地貌右岸的差异性、不均匀性和复杂度均大于左岸。该研究对于探讨黄土地貌多重分形参数的地貌学意义具有重要参考价值。     

南小河沟流域治沟骨干工程的固沟保土作用

<正> 一、南小河沟流域概况 南小河沟流域位于陇东黄土高原沟壑区中部,是泾河支流蒲河左岸的一条支沟,流域面积36.3km~2,共有支毛沟183条,沟道密度1.69km/km~2,主沟长11.8km,平均比降2.8％。流域地貌根据侵蚀形态可划分为塬、坡、沟三种类型,其面积比例分别为56.9％、15.7％、27.4％。     

天山北坡典型小流域侵蚀沟形态特征及其成因

[目的]揭示天山北坡典型小流域侵蚀沟发育规律,为侵蚀沟的预警及防治提供科学依据。[方法]选取天山北坡典型小流域10条侵蚀沟进行分析,采用野外实地调查与地理信息技术相结合的方法,对研究区侵蚀沟形态发育特征及其成因进行分析。[结果](1)研究区侵蚀沟特征值之间存在着一定的相关关系:横截面积与平均沟宽、平均沟深呈极显著正相关;沟壑面积与沟长呈显著正相关;沟壑体积与横截面积、沟壑面积呈极显著正相关关系,与平均沟宽、平均沟深呈显著正相关关系;沟长、平均沟宽、平均沟深相互之间无明显的相关关系,汇水面积与特征值之间也无明显的相关关系。(2)研究区侵蚀沟均是开析型侵蚀沟和弱度割裂型侵蚀沟。(3)研究区侵蚀沟密度与坡度呈正相关关系,坡度越大,密度越大;侵蚀沟密度与沟长无相关关系,侵蚀沟密度随沟长的增加呈先增加后减小的趋势;研究区典型侵蚀沟密度在南坡最大,西坡和西南坡的密度相对较小。[结论]坡度和坡向是影响小流域尺度侵蚀沟发育的重要地形因素。     

黄河中游河龙区间侵蚀产沙对景观特征的非线性响应

为明确退耕还林（草）工程期间景观特征变化对侵蚀产沙过程的非线性影响机制，以2006—2016年黄河流域河龙区间33个水文站控制子流域为研究对象，采用增强回归树方法分析了河龙区间子流域产沙模数时空差异的景观驱动因子，定量评价了各景观特征与产沙模数的非线性关系。结果表明，林地和耕地面积比例对产沙模数变异贡献最大，分别贡献22.0%和16.9%的变异；林地面积的增加和耕地面积的减少可以减少产沙模数，但当林地面积>15%，耕地面积<20%时，对产沙模数的影响减弱；增加林地和草地的植被覆盖度对水土流失的减缓作用也存在阈值，草地和林地植被覆盖度的阈值分别为0.5和0.3，当超过该阈值后，其对侵蚀产沙过程的减缓作用趋于弱化；适当减少边界密度数量有利于控制流域土壤侵蚀，当边界密度<60 m/100 hm²时，边界密度对产沙模数影响不大，当超过阈值后，产沙模数随着边界密度的增加急剧增大。当边界密度维持在60 m/100 hm²之内时，可以达到适宜的水土流失防治效果。研究结果揭示了河龙区间流域尺度上景观因子对侵蚀产沙过程的阈值效应，可以为黄河流域植被合理恢复提供重要参考。     

陕西省延安市燕沟流域水系分形与地貌侵蚀发育研究

为验证分形维数法与传统地貌法判断地貌侵蚀发育阶段是否一致,基于DEM数据提取陕西省延安市燕沟流域水系结构图,利用网格法计算燕沟流域水系分形维数,利用高程面积曲线法刻画了该流域的地貌侵蚀发育阶段。结果显示:燕沟流域水系长度为61.6 km,水系密度为1.29 km/km²,水系数量为109条,燕沟流域水系的分形维值为0.98,高程曲线下面积为0.497。由此可以得出,燕沟流域地貌处于侵蚀发育的壮年期,需要加强该地区水土流失治理; 分形维数阈值判断方法忽略了面蚀在地貌侵蚀过程中的作用,它将低估该地区地貌发育程度,因此利用水系分维值推断地貌侵蚀发育阶段的阈值需要更改。     

吉林省侵蚀沟分布与环境要素的关系

[目的]探求与侵蚀沟空间分布密切的环境因子,揭示其分布特征,为侵蚀沟发育规律研究及治理提供理论依据。[方法]利用遥感调查和抽样调查相结合的方式,基于GIS分析功能,对吉林省6个区域共23个调查单元(小流域)内侵蚀沟进行了调查与汇总分析,研究沟壑密度、沟壑裂度等与环境要素关系。[结果](1)6个区域沟壑密度大小顺序为:敦化(16.30km/km~2)辽源(6.51km/km~2)梅河(5.55km/km~2)伊通(4.67km/km~2)九台(3.54km/km~2)前郭(2.21km/km~2);(2)敦化地区沟壑裂度随坡度增加先稳定后急剧降低;前郭地区沟壑裂度随坡度的增加而增加;辽源、梅河、伊通、九台4个地区沟壑裂度均随坡度的增加呈现先增加后减少的趋势,沟壑裂度最大值除辽源发生在6°~9°外,其他3个地区均发生在3°~6°;(3)沟壑密度随坡度的增加而增加,二者存在较强的线性关系,相关系数达0.755,研究中符合这一规律的样本占总体的83%。(4)集水区形状系数对沟壑密度具有一定的规律性影响,但这只体现在九台地区,主要表现为沟壑密度随形状系数的增加而增加;(5)6个地区沟壑密度与集水面积呈一元二次函数关系,29.39hm~2为沟壑密度发生变化的临界值。[结论]吉林省内分异特征总体表现为由西向东和由北向南增加的趋势。不同地区沟壑裂度随坡度变化呈现出不同规律,集水区长度、平均宽度与侵蚀沟各特征指标均无显著相关性。     

吉林省低山丘陵区地形因素对坡耕地侵蚀沟分布的影响

[目的]研究吉林省低山丘陵地貌内侵蚀沟与地形因素关系,从而发现地形因素对侵蚀沟发育及分布影响,为侵蚀沟综合治理与土地利用规划提供科学参考。[方法]采用RTK测量系统对东辽县辽河源镇境内坡耕地中25条侵蚀沟进行了精准地面测量,基于1∶10 000地形图,利用ArcGIS软件生成数字高程模型(digital elevation model, DEM),将侵蚀沟测量数据与DEM数据相叠加,获取侵蚀沟与地形要素各特征值,对各特征值进行相关性研究。[结果]①研究区沟壑密度为5.99 km/km~2,沟谷占坡地面积比例为5.12%。侵蚀沟主要分布于坡地中下部的耕地内,处于强烈侵蚀状态;②沟谷占坡地面积比例随坡度的变化呈现先增加后减少的趋势,在坡度为6°～9°范围内达到最大值;③沟壑密度与汇水区平均宽度呈幂函数关系;④沟壑密度随3°～6°坡地占总汇水面积比例的增加而减少,随6°～9°坡地占总汇水面积比例的增加而增加;⑤侵蚀沟平均宽度与汇水区平均宽度及形状系数均存在线性正相关关系,相关系数分别达0.57和0.84。[结论]吉林省低山丘陵区侵蚀沟处强烈侵蚀状态,且有继续发展的趋势,6°～9°坡地是侵蚀沟分布的集中区域。     

基于SWAT模型的寿昌江流域产沙模拟及影响因素分析

为分析山地丘陵地带侵蚀产沙的变化及驱动机制,应用SWAT模型对浙江省建德市寿昌江流域进行了产流产沙模拟,并基于Fragstats 4.2对不同年份土地利用数据进行景观指数计算,进而分析流域内侵蚀产沙状况,探讨了坡度、坡长、海拔高程、流域面积、降雨以及景观格局对侵蚀产沙的影响,并进行主成分分析。结果表明:(1)构建的SWAT模型在寿昌江流域具有很好的适用性,在产流模拟中,校准期和验证期的R~2分别为0.95和0.88,NSE分别为0.93和0.87,PBIAS分别为+4.96%和+5.36%;在产沙模拟中,校准期和验证期的R~2分别为0.73和0.72,NSE分别为0.69和0.64,PBIAS分别为-4.3%和-20%,均满足模拟要求,保证了模拟结果的精度。(2)整个寿昌江流域1980—2010年最大侵蚀产沙负荷均小于500 t/(km~2·a),土壤侵蚀强度属于微度,土壤保持能力良好。(3)地形因子、景观多样性因子、景观形状因子、雨强因子4个主成分对产沙模数的贡献率分别为51.48%,18.51%,10.70%,6.94%,地形因子是影响流域侵蚀产沙的主要因素。(4)景观指数与产沙模数间存在显著相关性且对产沙影响显著,在今后的土地利用规划中应考虑景观特征,达到改善流域土壤侵蚀的目的。     

黄土丘陵沟壑区不同土地利用方式下小流域侵蚀产沙特征

为进一步优化和合理配置水土保持措施,以黄土丘陵沟壑区3个不同土地利用方式下的坝控小流域为例,基于人工探槽取样、淤积层次甄别及与产流降雨事件的对应关系,结合1∶10 000早期地形图与全站仪测量,拟合库容曲线来估算淤地坝泥沙淤积量,进而反演坝控流域的产沙模数变化特征。结果表明:(1)延河马家沟3个不同土地利用方式下的洞儿沟、阎桥和芦渠坝控小流域,自建坝至2016年的多年平均淤积量分别为2 748.80,4 634.31,3 141.17 t;(2)洞儿沟、阎桥和芦渠流域多年平均产沙模数分别为2 432.56,3 131.29,1 794.95 t/(km~2·a),依次属于轻度、中度和轻度侵蚀;不同土地利用方式下坝控小流域的最小产沙降雨量均20 mm以上;(3)不同的土地利用方式对小流域侵蚀产沙影响显著,人类活动明显的阎桥流域多年平均产沙模数大于以林草地为主的洞儿沟流域,而以林地和梯田为主的芦渠流域多年平均产沙模数最小。由此可见,在黄土丘陵沟壑区合理配置不同的水土保持措施,是减少小流域侵蚀产沙的有效途径。     

黄土高原丘陵沟壑区临界地貌侵蚀产沙特征

深入研究流域临界地貌形态对侵蚀产沙的作用机制至关重要,也是建立流域侵蚀产沙预测模型的关键所在。该研究以黄土高原丘陵沟壑区岔巴沟为研究对象,开展了流域次降雨侵蚀产沙的BP人工神经网络(back propagation artificial neutral network,BPANN)模型与多重线性回归(multiple linear regression,MLR)模型比较研究,定量分析了流域侵蚀产沙的敏感因子及影响程度,并使用分形信息维数临界值和相对应的变量建立临界地貌侵蚀产沙预测模型,阐明临界地貌侵蚀产沙特征。结果表明,在侵蚀产沙模数预测方面,BPANN模型较MLR模型具有更好预测性能,能够有效表征综合条件下侵蚀产沙的动态变化过程。径流深和径流侵蚀功率对侵蚀产沙以及水文响应的影响程度受地貌形态因素制约。当分形信息维数大于地貌临界值时,采用径流侵蚀功率的预测精度高于径流深;相反,分形信息维数小于地貌临界值时,采用径流深的预测精度高于径流侵蚀功率。以分形信息维数为界,分别引入径流深或径流侵蚀功率所建立的临界地貌侵蚀产沙预测模型,具有较高的预测精度,具有一定的可行性、可靠性和普适性。     

论水土、水土生态与水土生态保持

在论述水土在陆地生态系统中的地位和作用的基础上,提出了水土生态的概念,认为植被与水土不可分割的整体观念是水土生态的重要特征。同时,对水土生态保持的含义作了新的定义,并将水土生态保持划分为四大类型,即生态型、自然型、生产型、建设型。从水土生态的高度,从源头上、要素的联系中去认识和防治水土流失,是一种主动的、有机的、整体的水土保持观念,是水土保持认识观的深化和发展,将使水土生态保持事业进入一个崭新的时代。     

河道堤防滩地的水土流失及其防治

平原地区河道堤防滩地的水土流失,直接淤积河床,影响行洪安全。堤防滩地的水土流失是自然因素和人为因素共同作用的结果,以新修堤防的水土流失最为严重,对其防治须实行工程措施、植物措施和人为预防相结合。     

Sodium and potassium effects on cation concentration and yield of lucerne and phalaris grown separately and together

Abstract

Lucerne (Medicago sativa L.) and phalaris (Phalaris aquatica L.) were grown separately and together in a pot trial on a yellow‐brown pumice soil with three rates of sodium (Na) and two rates of potassium (K) in factorial combination. Lucerne alone had a low Na concentration but growing phalaris as a companion grass produced herbage with a Na concentration adequate for stock. Na application increased the Na concentration in phalaris and the mixture of phalaris and lucerne much more than in lucerne alone; had little effect on K concentration; slightly reduced Mg concentration; and greatly reduced Ca concentration but not as much in lucerne as in phalaris or the mixture with lucerne. K application increased K concentration and reduced Na, Ca and Mg concentrations throughout. Yield of phalaris grown alone and in combination with lucerne was increased significantly by Na application when K concentration in the plants was low. Yield of lucerne was not affected by Na application and it is concluded that Na did not substitute for K in this species. It is concluded that field trials are warranted to investigate the possibility of growing a special purpose mixture of lucerne and phalaris on New Zealand yellow‐brown pumice soils to provide feed that has adequate Na for grazing animals.     

建设类与建设生产类开发建设项目水土保持方案的异同分析

20世纪末,开发建设项目水土保持方案的编报工作已经实现了规范化和制度化,但有不少的编制者在编制建设类和建设生产类项目的水土保持方案时往往出现失误.建设类和建设生产类项目的水土保持方案在很多方面都存在很大区别.根据多年编制两类水土保持方案的实践经验,总结出了这两类项目水土保持方案的编报工作在水土保持要求、服务年限、预测时段划分、防治目标等方面的异同,以防止在编报过程中出现水土流失量预测、水土保持措施体系以及水土保持监测等方面产生较大的偏差.     

依法防治水土流失 促进经济社会可持续发展

水土保持法颁布实施十年来 ,全国七大流域水土保持生态建设工程累计完成水土流失综合治理面积 38万km2 。全国有 10个城市、134个县、110 0条小流域成为水土保持生态建设的示范样板。在全国 110 0多个县开展了监督执法规范化建设 ,实施预防保护面积 2 0多万km2 ,累计查处违法案件 6万多件 ,全国各级水行政主管部门审批水土保持方案 17万多项     

反疏浚理论、反疏浚工程与抗旱

分析了防洪与抗旱之间的关系 ,认为用反疏浚理论与反疏浚工程增大地下水蓄积量是根治正在年年升级的旱情的重要举措 ,传统工程与反疏浚工程相结合 ,安全、科学地调控地下水在陆地空间场的时间分布可解除旱情对海河等流域工农业的瓶颈制约     

水土保持与生态农业建设

分析了水土流失对农业生产持续发展的影响,阐述了水土保持对发展农业生产、改善生态环境的 重要作用。指出生态农业建设是我国农业发展的必由之路。     

分布式移动农业病虫害图像采集与诊断系统设计与试验

为了便捷地采集和实时诊断农业病虫害图像,设计了一个分布式移动农业病虫害图像采集与诊断系统。该系统由多个便携式图像采集终端和一个图像处理服务器组成;其中,图像采集终端包括嵌入式相机、可伸缩的手持杆和装载控制App的手机;图像处理服务器包括农业病虫害诊断、信息记录和反馈模块等。手持杆可将安装在其前端的嵌入式相机送到人手或视觉难以企及的病虫害区域,手机可实时预览前端相机的拍摄画面和实现控制相机完成农业病虫害图像采集等功能;系统通过HTTP协议实现多个采集终端与图像处理服务器的数据交互,协同进行分布式计算,可以减少网络移动资费和服务器的负载。利用该系统对水稻纹枯病图像采集与诊断测试结果表明,该系统的图像采集终端可以便捷地采集到水稻纹枯病图像,手机端视频预览画面延时低,对相机控制命令无误,图像采集终端与服务器通信稳定,服务器端对水稻纹枯病图像处理和诊断实时,基于图像的水稻纹枯病为害等级诊断准确率为83.5%。如果服务器端加载不同的农业病虫害图像处理和诊断算法,该系统可广泛应用于各种农业病虫害图像的采集与诊断。     

论生态恢复与水土保持

 生态恢复是研究生态整合性的恢复和管理过程的科学,现已成为世界各国的研究热点。目前,恢复已被用作一个概括性的术语,包括重建、改建、改造、再植等含义,一般泛指改良和重建退化的生态系统,使其重新有益于利用,并恢复其生物学潜力。生态恢复的原则包括自然法则、社会经济技术原则和美学原则。我国的水土保持小流域治理是通过工程的手段进行生态恢复的典范。水土保持小流域治理应以生态经济系统理论作指导,正确处理好人口再生产、自然再生产和经济再生产三者之间的关系,才能真正做到人与自然的和谐共处。水土保持小流域治理的方法是系统工程方法,包括综合调查与系统诊断、模型开发与治理规划、防治体系与模式设计、组织机构与运行机制等方面的内容。我国的水土保持工作亟需开拓创新,创新是水土保持工作的灵魂。只有认真纠正目前水土保持工作中存在的2种偏向,全面贯彻人与自然和谐共处的发展方针,把当地人民群众的社会需求与水土保持工作有机结合起来,才能实现“山川秀美”的宏伟目标。     

Chemical properties and reactivity of manganese chelates and complexes in solution and soils

Commercial fertilizers containing synthetic manganese (Mn) chelates and complexes are currently used to alleviate Mn deficiency in crops. However, studies conducted on Mn sources in order to evaluate their behavior maintaining Mn soluble in nutrient solution and soil have not been done. In this work, representative commercial Mn fertilizers based on chelates and complexes were characterized and their chemical stability in solution and interaction with soils has been evaluated. Fertilizers studied were two ethylene diamine tetraacetic acid (EDTA) Mn chelates, one N‐(1,2‐dicarboxyethyl)‐D,L‐aspartic acid (IDHA) Mn chelate, two lignosulfonates, one carboxylate, one fulvate, one gluconate, and one heptagluconate‐based Mn complex. Characterization consisted of the determination of the soluble and chelated or complexed Mn, and the ligand identification by nuclear‐magnetic resonance (NMR). Stability study included batch experiments in Ca solution at different pH and three batch experiments with soil comparing with MnSO₄. Results indicate that most of the Mn fertilizers comply with the declared “soluble and chelated or complexed” metal content. At a usual pH range of calcareous soils (7.5–8.5), both chelates and complexes maintain more Mn in solution than MnSO₄ in the presence of Ca. Several factors affect the Mn remaining in solution after the interaction with the soil, especially, the soil‐to‐solution ratio. All chelates and complexes are better alternatives to the use of MnSO₄ in agronomical practices such as fertigation and soil application. Mn‐IDHA as chelate and Mn‐HGl or Mn‐Carb as complexes can be efficient, economical, and environmental friendly fertilizers for foliar application and hydroponic cultures. In soil application, Mn‐EDTA or Mn‐LS would be the best options. In this case, lignosulfonic acid represents a sustainable and low‐cost solution.