水土保持措施对密云板栗林坡面产流产沙的影响

以北京市密云板栗林为研究对象,设置植物措施、工程措施和植物+工程措施处理(裸地作为对照)分析不同水土保持单一措施及其组合措施对坡面产流产沙及水沙关系的影响,以期为密云区板栗林水土保持措施的制定提供科学依据。结果表明:植物措施方面,卷柏处理的减流率和减沙率分别为62.8%,88.3%,减流减沙效果优于椰丝毯、狗牙根和结缕草处理;工程措施方面,水平阶处理的减流率和减沙率分别为83.2%,92.9%,减流减沙效果优于鱼鳞坑处理;组合措施方面,水平阶+卷柏处理的减流率和减沙率分别为86.7%,96.1%,水土流失防治效果最好。不同水土保持措施对径流量和产沙量的影响还取决于降雨量和降雨强度。综上,考虑到植物+工程组合措施的减流减沙效果略强于工程措施,但差异不显著,因此在综合考虑经济效益和生态效益的基础上,建议采用工程措施进行板栗林水土流失防治,具体采取水平阶作为研究区的主要水土保持措施。     

不同滴灌带布设方式对苹果×大豆间作系统养分分布及利用特征的影响

为探究不同滴灌带布设方式对果农间作系统养分的分布及利用特征的影响，以晋西黄土区典型的苹果/大豆间作系统为研究对象，设置裂区试验，分析不同滴灌带布设措施下，苹果/大豆间作系统的土壤养分的空间分布、大豆产量及养分吸收利用效率。设置3种滴灌带间距(L1：每行大豆根部布设滴灌带；L2：每间隔1行大豆布设1条滴灌带；L3：每间隔3行大豆布设2条滴灌带)和2种覆膜方式(M1：覆白膜；M0：不覆膜)。结果表明：覆膜和滴灌带间距对土壤养分分布影响显著(P<0.05)，在水平方向上距树不同距离的土壤养分含量出现“V”和“N”型变化规律，通过改变滴灌带间距调节水肥的再分布可以促进生态位的分离而缓解竞争，同时提高养分的吸收利用效率有效的增加产量，其中养分含量及吸收利用效率最高的是覆膜+每间隔一行大豆布设一条滴灌带的处理，其产量为1747.6 kg/hm²，该模式更适合为缓解苹果/大豆间作群体的种间水肥竞争提供参考。     

基于均匀化理论的根土复合体三维本构关系

黄土高原水土流失严重，自然灾害频发，而植被可有效减少浅层滑坡，其中根系加固是对环境有利的土壤稳定措施。为定量研究植物根系对土体的增强效果以及根土复合体在力的作用下的变形发展规律，该研究将根土复合体视为天然纤维增强复合材料，基于均匀化理论，构建根土复合体的数值计算模型。利用有限元软件的二次开发功能，建立周期性边界条件，对根土复合体单胞的等效弹性模量和强度参数进行计算；通过根土复合体的三轴压缩试验和数值模拟，验证单胞计算理论的准确性；最后对单胞进行细观力学分析。研究表明：1）该研究建立的根土复合体单胞模型，可有效预测其等效弹性参数，与试验相比，轴向弹性模量相对误差为2.2%。2）单胞模型可以预测根土复合体的黏聚力c和内摩擦角φ，与试验相比，c和φ仅相差4.41 kPa和0.93°；在保证精度的同时大大提高了计算效率（与标准尺寸试件模型相比减少了90%的单元数）。3）根系的存在允许土体产生更大的变形和承受更大的应力。研究成果从周期复合材料的角度为黄土高原根系固土机理研究提供了新思路。     

极端降雨对晋西黄土区不同土地利用方式下的浅层滑坡形态特征和空间分布影响

【目的】探究极端降雨对不同土地利用方式下浅层滑坡形态特征和空间分布的影响。【方法】以山西吉县蔡家川农地、次生林、人工林3种土地利用方式的小流域为对象，在2021年10月3日至6日的极端暴雨后采用无人机摄影测量调查浅层滑坡的形态特征和空间分布。【结果】(1)极端降雨在3个小流域内共诱发425处浅层滑坡，总体积为82 000 m³。其中农地小流域179处，体积为43 138 m³，人工林小流域196处，体积为33 489 m³，次生林小流域50处，体积为5 373 m³。(2)核密度分析表明农地小流域浅层滑坡密集程度最高，核密度峰值达到714处/km²，且多位于侵蚀沟坡和农地间的斜坡上，次生林小流域的浅层滑坡多沿沟谷分布，人工林小流域浅层滑坡整体沿西北-东南走向的山脊线呈带状分布。(3)农地小流域浅层滑坡主要集中在20°～50°坡度范围和以正东、东南为主的阳坡；次生林小流域滑坡主要分布在40°～50°坡度范围，且受到坡向的影响较小；人工林小流域滑坡集中分布在50°～60°坡度和以正...     

山西省产水服务供需时空变化

为了解生态系统服务供需匹配、供需时空变化趋势及其影响因素。以山西省产水服务为切入点，基于1990年、2000年、2010年和2020年自然地理和社会统计数据，利用地理统计分析和InVEST模型，分析其供需时空变化特征。结果表明：(1)在产水服务供需时空格局方面，山西省产水服务供给与需求总量在30年呈增加趋势。山西东南地区(晋中市、长治市、晋城市)是主要的产水服务供给区；而产水服务需求较大的地区主要为太原、大同、长治和阳泉市区。(2)在产水服务供需匹配方面，1990—2000年产水服务供给不足的区域面积由1.82%急剧增加至16.80%,而在2010—2020年由16.95%急剧减少至5.34%,供需空间匹配状况有所好转。(3)通过空间自相关分析，山西省产水服务供给和需求之间存在明显空间不匹配。研究结果为全面梳理山西省生态系统服务供需匹配特征提供理论支撑。     

河套灌区不同配置农田防护林对田间土壤水分和养分储量的影响

农田防护林作为提高生态环境效益的有效农业管理方式，对改善土壤理化性质、改善生态环境，提高作物产量具有重要意义。在河套灌区选择三种典型农田防护林(4行林带、5行林带和8行林带)测量了2019—2021年生长季农田内距防护林0.3 H、0.7 H、1 H、2 H、3 H和4 H处0～100 cm的土壤性质和防护林与农田的植被属性，测算了土壤水分储量(SMS)和土壤养分储量[碳储量(SCS)、氮储量(SNS)和磷储量(SPS)]。结果表明：(1)不同防护林系统水平方向上的土壤容重和土壤黏粒含量差异显著，在垂直方向上土壤属性均有显著差异。(2)防护林具有较好的保水性和养分供应功能，其中4行林带的土壤水分储量和养分储量高于其他林带，分别为SMS 237.44 mm、SCS 544.93 g·m^-2、SNS 953.72 g·m^-2和SPS 859.04 g·m^-2。(3)4行林带的整体长势比较好，其平均树高为30.06 m，胸径为0.41 m，且4行防护林的作物产量最高，为15.75 t·hm^-2。(4)冗余...     

黄土残塬沟壑区范围界定及近21年来NDVI时空变化特征

为探究黄土残塬沟壑区退耕还林（草）工程等林业生态工程实施后林业资源恢复情况，以黄土高原DEM数据及2000—2020年归一化植被指数NDVI数据为基础，采用地形因子计算、水文分析、空间叠加分析等方法，划分了较为完整的黄土残塬沟壑区的范围，并利用趋势分析法、变异系数的相关理论与方法，分析了近21年来黄土残塬沟壑区NDVI时空变化特征。结果表明：（1）黄土残塬沟壑区横跨山西、陕西和甘肃3省，面积约为2.99万km²，沟壑密度为1.91~3.21 km/km²；（2）黄土残塬沟壑区NDVI从时序变化上看，全区21年总平均NDVI值为0.711，2000—2020年该区植被NDVI变化趋势呈快—慢—较快增长；从空间分布来看，植被覆盖度NDVI值总体为0.6~0.9，研究区中部地区植被覆盖度较其他地区高；（3）在时空趋势特征方面，研究区西部和东部部分地区植被覆盖改善程度明显，中部地区植被覆盖情况较为稳定；在时空波动特征方面，该区植被NDVI时序波动稳定，空间波动差异性较大，低波动区域面积占比为48.06%。整体而言，黄土残塬沟壑区主要分布在山西、陕西和甘肃3省，该区2000—2020年间植被NDVI整体呈上升态势，植被覆盖水平整体较高且波动较低，并呈持续改善趋势。研究结果可为黄土残塬沟壑区水土保持工作提供理论基础和科学依据。