基于RUSLE的黑土区典型县域土壤侵蚀时空变化特征研究

[目的] 明确土壤侵蚀时空变化特征,为土壤侵蚀防治与水土保持效益评估提供参考依据。[方法] 基于RUSLE土壤侵蚀方程,在RS和GIS技术支持下,分析2000—2020年典型黑土区黑龙江省宾县土壤侵蚀时空演变特征,并探究地形因子及土地利用对土壤侵蚀的影响。[结果] ①2000,2010,2020年宾县平均土壤侵蚀模数分别为893.02,499.84,1 561.02 t/(km²·a),土壤侵蚀强度整体以微度和轻度为主。②低强度侵蚀全区域均有分布,高强度侵蚀主要分布在南部山区; ③100～200 m是侵蚀分布的主要高程带;土壤侵蚀面积与坡度成反比,0°～5°是主要侵蚀坡度带;偏北坡方向的土壤侵蚀面积大于偏南坡方向; ④研究区坡耕地土壤侵蚀模数和侵蚀面积较大,是宾县土壤侵蚀治理的重点区域。[结论] 2000—2020年宾县平均土壤侵蚀模数呈现先增加后减少的趋势,具有显著的时空分异特征,地形因子和土地利用变化对该区土壤侵蚀驱动作用明显。可以作为黑土区土壤侵蚀防治和水土保持效益评估的参考依据。     

三江源国家公园土壤侵蚀及其分布特征

[目的] 三江源是“中华水塔”和中国重要生态安全屏障。探讨三江源国家公园土壤侵蚀分布规律,为实施生态保护政策及三江源国家公园水土保持与生态文明建设提供依据。[方法] 利用中国土壤流失方程(CSLE)、风力侵蚀模型和冻融侵蚀强度评价模型,采用叠加分析的方法,分析三江源国家公园土壤侵蚀状况及其在不同空间和下垫面的分布特征。[结果] 2020年公园土壤侵蚀面积2.64×10⁴ km²,黄河源园区是土壤侵蚀分布最广泛的园区,而长江源园区土壤侵蚀相对严重;70%的水力侵蚀面积分布在地下冰发育带(海拔4 900 m以上),85%的风力侵蚀面积分布在地下冰发育带以下区域(海拔4 900 m以下),不同海拔高度区域土壤侵蚀及其分布差异显著;坡度5°及以下区域风力侵蚀面积比例达60%,是风力侵蚀相对集中分布区;水力侵蚀相对集中分布在8°～25°区域,水力侵蚀面积比例达75%,均是水土流失综合防治的重点区域;草地面积比例近80%,低覆盖、中低覆盖草地土壤侵蚀相对集中分布,沙地、裸土地的土壤侵蚀问题相对严重,值得重点关注。[结论] 三江源国家公园水力侵蚀主要分布在海拔4 900 m以上地下冰发育带,8°～35°的中低覆盖以下草地,占水力侵蚀面积的2/3左右;风力侵蚀主要集中分布在4 200~4 900 m,≤5°的中覆盖度以下草地。     

基于RUSLE模型的妫水河流域土壤侵蚀时空变化特征

[目的] 为揭示流域土壤侵蚀时空变化特征并开展可持续流域治理工作。[方法] 基于妫水河流域1995—2018年降雨、土壤、数字高程模型及土地利用数据,采用GIS技术与RUSLE模型的方法定量分析妫水河流域土壤侵蚀时空特征,并对流域土壤稳定性进行评价。[结果] (1)1995—2018年,流域内林地和草地面积均呈下降的趋势,2018年林地和草地面积分别为4.41×10⁴,0.84×10⁴ hm²,较1995年分别下降13.52%和10.61%。耕地面积由1995年的3.53×10⁴ hm²增加至2018年的4.07×10⁴ hm²。建筑用地面积逐渐增加,由1995年的0.59×10⁴ hm²增加到2018年的1.90×10⁴ hm²。(2)妫水河流域内土壤侵蚀模数呈波动性变化,由1995年的8.71 t/(hm²·a)降至4.56 t/(hm²·a)后,于2018年升至11.07 t/(hm²·a)。(3)妫水河流域土壤侵蚀强度以微度侵蚀和轻度侵蚀为主,1995—2015年,土壤侵蚀强度逐渐降低并保持稳定,中度及以上土壤侵蚀面积比例由4.95%降至3.05%,2018年后升至7.42%。(4)妫水河流域在研究时段内土壤稳定性降低,不稳定土壤面积升高。[结论] 妫水河流域城市化的进程中,林草覆盖度略有降低;土壤侵蚀强度整体下降,但在后期略有提高;不稳定土壤所占面积较少。研究结果可为妫水河流域综合治理及土地利用规划提供依据。     

哈尔滨市土壤保持服务价值时空演变及其驱动力

[目的] 土壤侵蚀是全球性的重要环境问题,严重制约了人类的生产和生活。定量研究土壤保持服务价值为区域水土保持措施的制定,哈尔滨市水土保持功能分区规划提供科学依据。[方法] 基于InVEST模型泥沙输移比例模块,对哈尔滨市2000,2010,2020年的土壤侵蚀量和土壤保持量进行评估,借助空间自相关法分析土壤保持量的空间聚集类型,并利用参数最优地理探测器揭示其空间异质性形成的驱动力。[结果] ①2000,2010,2020年哈尔滨市土壤保持量分别为2.18×10⁹,2.07×10⁹,2.77×10⁹ t,呈现先减少后增加的趋势,整体呈现"西低东高"的空间分布格局; ②土壤保持量呈现强烈的空间正相关,以低-低聚集和高-高聚集类型为主,低-低聚集类型面积呈现下降趋势,而高-高聚集类型则呈现先降低后上升的趋势; ③高程、降水量和坡度对哈尔滨市土壤保持量空间异质性的解释力最强,平均解释力分别为0.225 9,0.198 9,0.180 4,其中坡度和降水量与其他因子的交互作用,是研究区解释力最强的交互因素。[结论] 哈尔滨市应加强对城市西部和松花江沿岸的水土治理,同时维持城市北部和东部良好的水土状况,避免大规模的人类干扰活动。     

基于RUSLE模型的2000-2010年长江三峡库区土壤侵蚀评价

[目的]探究三峡库区土壤侵蚀程度,为区域土壤侵蚀合理化治理提供依据。[方法]采用RUSLE模型,结合多源数据（MODIS-NDVI,DEM,土地利用等）,定量评价长江三峡库区2000-2010年的土壤侵蚀时空分布。[结果]①三峡库区除西部地区外,其它地区土壤侵蚀情况严重;2000-2010年,长江沿岸以剧烈侵蚀和极强度侵蚀为主;②三峡库区土壤侵蚀状况在2000-2010年间得到一定程度的改善,强度以上土壤侵蚀面积由2000年的1.71×10⁶ hm²下降为2010年的6.82×10⁵ hm²;库区内平均侵蚀模数由2000年的36.75 t/（hm²·a）下降为2010年的22.79 t/（hm²·a）;③三峡库区经过多年侵蚀治理,强度、极强度、剧烈侵蚀面积逐渐减少的同时,轻度、中度土壤侵蚀面积在逐渐增加。[结论]研究区需要进一步加强对轻度、中度土壤侵蚀的治理。     

基于InVEST模型的祁连山地区土壤保持功能时空演变及驱动因素分析

[目的] 探讨祁连山地区土壤保持服务时空变化特征及空间异质性影响因素,为该区生态保护与可持续发展提供科学参考。 [方法] 基于2005—2020年4期土地利用数据,结合地形、土壤和气象数据,运用InVEST模型及地理探测器方法,模拟土壤保持服务、探究土壤保持量时空变化特征及其价值,对其空间异质性进行归因分析。[结果] ①祁连山地区2005—2020年土壤保持量变化区间为5.02×10⁹～7.89×10⁹ t,呈下降趋势;土壤保持量在空间分布上表现为东南高西北低,高值区均集中在研究区青海湖东侧和祁连山脉区域。 ②不同土地利用类型中,草地土壤保持总量最大,林地土壤保持强度最大;土壤保持强度随海拔增加呈先增后减的单峰曲线,随坡度增加呈线性增大。 ③研究区年均土壤保持服务价值为3.912×10¹³元,以保持土壤肥力的价值E₁为主。 ④地理探测结果显示：坡度和土壤类型对土壤保持空间异质性的解释力最高,整体上以植被覆盖度和土壤类型交互作用解释力最高。 [结论] 坡度和土壤类型共同作用于植被覆盖度。植被覆盖度为影响土壤保持服务空间异质性的主导因子,应将部分耕地转为草地或林地,加大生态保护力度,提高植被覆盖度,减少水土流失,增加土壤保持能力,从而改善生态环境。     

半干旱地区矿区生态系统土壤保持功能评价——以神府—东胜矿区为例

[目的] 评价2000—2020年神府—东胜矿区生态系统土壤保持功能变化情况,探讨矿区生态系统功能现状和存在问题,总结半干旱地区生产建设项目集中区生态功能提升途径,为半干旱地区生产建设项目区生态和经济协调发展提供借鉴。[方法] 采用中国土壤流失方程(CSLE)和风力侵蚀模型,基于栅格像元计算不同时期(2000,2010和2020年)神府—东胜矿区土壤保持量,评价不同土地利用类型、不同植被覆盖度、不同矿井土壤保持量的时空变化。[结果] ①神府—东胜矿区潜在土壤侵蚀量为3.76×10⁶ t/a,矿区生态系统土壤保持量由2000年的2.30×10⁶ t增长到2010年的3.17×10⁶ t,矿区生态系统减少风蚀量作用显著增加。②2000—2020年,矿区耕地、沙地和裸土地面积持续减少,园林草地面积持续增加。园林草地土壤保持量由1.18×10⁶ t/a增加到2.78×10⁶ t/a。③矿区植被由低覆盖度向中高覆盖度转变。2020年,中覆盖度和中高覆盖度林地土壤保持量占矿区生态系统土壤保持总量的67.12%。④治理程度不同的矿井土壤保持量均明显提高。[结论] 2000—2020年,神府—东胜矿区土壤保持功能显著提升。半干旱地区生产建设项目可以通过实施有效的生态措施,改善生产、生活环境,探索生态经济实现路径,实现经济发展和生态改善双赢。     

小流域综合治理水土保持碳汇能力监测评价——以福建省长汀县罗地河小流域为例

[目的] 监测并评价土壤和植被的碳汇,为实施水土保持项目碳汇动态监测和评价提供技术和方法,为水土保持项目参与碳排放权交易与研究制定相关规则提供理论和方法支撑。[方法] 采用实地采样分析、激光雷达、遥感等相关参数,核算福建省长汀县罗地河小流域2001—2022年植被碳库和土壤碳库的储碳量,评价小流域水土保持各治理措施的碳汇能力。[结果] ①21 a综合治理后,罗地河小流域各种水土保持措施均有显著提升碳汇的作用和能力,小流域碳储量增加3.97×10⁴ t,年均增长1.89×10³ t/a。②碳库角度上看,2001—2022年土壤和植被的碳储量分别增加73.73%和346.41%。小流域碳汇量达到3.05×10⁴ t,其中土壤碳汇1.66×10⁴ t,植被碳汇1.39×10⁴ t。③各种措施提升碳汇增量的能力存在差异,其中板栗和施肥马尾松林增汇最为明显,其次是针阔混交林、抚育管护马尾松林、水平阶整地马尾松林,最后是封禁治理及杨梅。[结论] 各种水土保持措施的保碳、固碳和增汇作用明显,而板栗和施肥马尾松林等实施整地、造林、配以施肥养育措施的林地碳汇能力增加更加显著,是提高保土持水效益,增加碳汇量的有效措施。     

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。     

柔性植被倒伏对地表径流水力特性及侵蚀的影响

[目的] 为探讨柔性植被倒伏后形成的近地表覆盖减少径流和侵蚀量及调节地表径流水力特性的影响。[方法] 以流体力学和水力学基本理论为依据,通过5个覆盖度、5个坡度和3个流量组合的条件下进行室内放水试验,系统研究柔性植被倒伏下的侵蚀规律以及水动力学特征。[结果] (1)侵蚀量分布随坡度增加呈先上升后下降趋势,流量在高坡度下对侵蚀过程的影响更为显著;(2)随着柔性植被覆盖度增加,以50%覆盖度为分界线,侵蚀量基本呈先降低后增加趋势;(3)平均流速v随覆盖度增加而减小,下降趋势随覆盖度增加由急变缓,Fr变化趋势与平均流速相似;阻力系数f与覆盖度呈线性正相关,随坡度升高,阻力系数值逐渐降低;而雷诺数Re对土壤侵蚀的影响比Fr、v和f更敏感。(4)随着植被覆盖度增加,形态剪切力增大(颗粒剪切力减小),形态剪切力在总剪切力的变化中起决定性作用,总剪切力与植被覆盖度呈正相关。[结论] 柔性植被倒伏后形成的近地表覆盖可减少土壤侵蚀,研究可为坡面流植被侵蚀规律奠定一定的理论基础,促进明渠水力学理论在坡面水流方面的扩展。     

我国滑坡、崩塌的区域特征、成因分析及其防御

论述了我国滑坡、崩塌的区域分布特征,滑坡和崩塌的危害程度,滑坡和崩塌类型和成因分析,并且提出了灾害的防御措施,以期达到环境保护成为社会发展过程中的一个重要组成部分。     

硒、钴单施和配施对苜蓿生长及产量的效应研究

为探讨硒、钴在提高苜蓿生长影响,在河南省沿黄滩区,开展了硒、钴单施和配施下对紫花苜蓿生长以及产量和品质影响研究。结果表明,硒、钴单施和配合基施均能够显著提高苜蓿从现蕾到开花期的净光合能力,降低呼吸消耗,提高单位叶面积干物质的生产速率,有利于苜蓿花前青干草生产和果实发育;其中,以硒570 g/hm2、钴762g/hm2配施下效果显著,青干草增产8.06%,种子千粒重可提高12.85%。单施钴和硒钴配施还能促进0—20 cm耕层苜蓿根瘤菌的生长和积累,增强苜蓿的固氮能力。说明硒钴合理基施对苜蓿青干草和优质种子生产具有很好的应用效果。     

Hydroxy-Al complexes of montmorillonite and vermiculite and identification of intergrades of montmorillonite-chlorite and vermiculite-chlorite in soils

Much evidence has indicated that the occurrence of montmorillonite and vermiculite containing Al-interlayers is very common in solis, particularly acid soils. Viewed in the light of soil clay minerology, it would be required to investigate the properties of their original minerals. For the latter purpose, the Al-interlayer has been removed prior to the Mg-glycerol,K-saturation and heating tests for identification of montmorillonite and vermiculite. Its removal has been accomplished in sevsral ways; KOH plus KCl (1), NH₄F, KCl plus HCl (2), Na-citrate (3),400C de hydroxylation-NaOH (4) dissolution. Although these methods are effective for the removal of Al-interlayers, they seem drastically to affect the minerals or are time-consuming. Inthe course of the study of hydroxy-Al interlaid complexes of expanding 2:1 layer lattice clay minerals, the authors have noticed the difference between the (001) spacings of hydroxy-Al complexes of montmorillonite and vermiculite; the former exhibited the 20 A basal spacing at room temperature against the 14 A spacing of the latter. This difference might be useful for differentiating montnmorillonite-chlorite intergrades in soils.     

中国水土保持生态环境建设现状与社会经济可持续发展对策

水土流失是中国头号生态环境问题,已成为社会经济可持续发展的制约因素。从防灾减灾的角度出发,分析了中国水土流失的现状、存在问题,总结了中国水土保持工作的成绩、经验,提出了新形势下进一步加强水土保持生态环境建设的对策。     

大豆植株性状相关性与产量回归分析

本文利用3个大豆品种、4种施肥模式条件下,植株产生的17个形态指标及产量差异,进行相关性分析与产量回归分析。结果表明,株高x1、分枝数x5、1粒荚数x9、2粒荚数x10、3粒荚数x11、4粒荚数x12、百粒重x15、经济系数x16等8个大豆植株性状因子对产量有显著性影响;由标准化回归系数得知,对产量作用的大小顺序为:x11>x12>x9>x10>x16>x15>x1>x5。说明提高大豆产量首先要考虑增加有效荚数,其次是提高经济系数,而增加百粒重和株高对于增产的效应较小。育种上需加强生物量大、3粒荚和4粒荚数多、结荚节位低的性状选择;栽培上需注重促进生物量生长、降低结荚节位的促控措施。     

铁铝氧化物和高岭石对转化酶的吸附及活性的影响

Experiments were conducted to study the influences of synthetic bayerite, non-crystalline aluminum oxide (N-AlOH), goethite, non-crystalline iron oxide (N-FeOH) and kaolinite on the adsorption, activity, kinetics and thermal stability of invertase. Adsorption of invertase on iron, aluminum oxides fitted Langmuir equation. The amount of invertase held on the minerals followed the sequence kaolinite > goethite > N-AlOH > bayerite > N-FeOH. No correlation was found between enzyme adsorption and the specific surface area of minerals examined. The differences in the surface structure of minerals and the arrangement of enzymatic molecules on mineral surfaces led to the different capacities of minerals for enzyme adsorption. The adsorption of invertase on bayerite, N-AlOH, goethite, N-FeOH and kaolinite was differently affected by pH. The order for the activity of invertase adsorbed on minerals was N-FeOH > N-AlOH > bayerite > reak goethite > kaolinite. The inhibition effect of minerals on enzyme activity was kaolinite > crystalline oxides > non-crystalline oxides. The pH optimum of iron oxide- and aluminum oxide-invertase complexes was similar to that of free enzyme (pH 4.0), whereas the pH optimum of kaolinite-invertase complex was one pH unit higher than that of free enzyme. The affinity to substrate and the maximum reaction velocity as well as the thermal stability of combined invertase were lower than those of the free enzyme.     

Impact of quality and quantity of biochar and hydrochar on soil Collembola and growth of spring wheat

The effects of biochar (maize biochar – MBC, wood biochar – WBC) and unfermented or fermented hydrochar (HTC) on the euedaphic Collembola Protaphorura fimata and on spring wheat were investigated in greenhouse experiments. The impact of char type, amount of fermented HTC, and MBC-Collembola interactions were assessed. Generally, shoot and root biomass as well as abundance of P. fimata were not affected by the different chars. However, with increasing amounts of fermented HTC the abundance of P. fimata declined, whereas shoot biomass of wheat increased. Moreover, MBC altered root morphology and resulted in thicker roots with higher volume. The latter was not apparent when Collembola were present.     

三氯生与镉单一及复合污染对土壤呼吸和酶活性的影响

为了解典型药品和个人护理品(PPCPs)——三氯生与镉复合污染的生态效应,采用室内培养实验和联合毒性预测模型,首次评价了三氯生与镉单一及复合污染对土壤呼吸及参与土壤碳氮循环的相关酶活性的生态毒性。结果表明:三氯生与镉单一及复合污染对土壤呼吸呈现激活—抑制—激活的生态效应;刺激了蛋白酶活性,激活率先降低后升高,56 d时达到最大。整个实验期间均抑制了蔗糖酶活性,镉(10.0 mg kg-1)单一污染培养14 d抑制率达到最大值(81%),三氯生单一胁迫呈现负的剂量效应关系,两者复合污染无显著的剂量效应关系。联合效应评价模型预测表明,相比三氯生或镉单一污染,两者的复合胁迫对土壤呼吸呈现随时间变化的拮抗—协同—加和效应,对土壤蛋白酶呈现协同—加和—协同的联合效应,而对土壤蔗糖酶活性则主要为协同效应。     

水土流失对黑土理化性状的影响及水土保持措施的效果

东北黑土区是我国粮食主产区和重要的商品粮生产基地,对于我国粮食安全的保障具有极其重要的作用。但是目前水土流失加剧,严重影响土地生产力和粮食产量。系统地论述了东北黑土区水土流失对土壤物理性状、化学性状、生物性状的影响,并分析了主要水土保持措施的效果。     

安阳市水保工程建管方式及存在的问题与建议

安阳市近10年来建成的水土保持工程的主要建设管理方式可分为3种,即:乡村组织治理,完成后分配给农户分散经营;乡村组织治理,由村成立专业队代表村集体管理;把小流域或荒山承包给个体或私人经济组织,由其自行治理和经营管护。3种建管方式中以后者为最优,其经济效益是分散经营管理的5倍、专业队经营管理的3.5倍。针对水保工程建设管理中存在的问题和适应农村税费改革等要求,提出了加快安阳市水保生态建设的建议。