基于不同土壤分类系统的土壤景观格局分析——以我国西北黑河流域中游地区为例

对土壤景观格局进行的研究多是基于发生分类土壤图或通过参比转换得到的系统分类土壤图,尚无通过土壤系统分类调查直接得到的土壤图为基础进行相关研究的报道。本文依据目前可获得的我国西北黑河流域中游的20世纪80年代形成的发生分类土壤图和2012年及2013年通过系统调查采样形成的1︰50万系统分类土壤图,进行土壤景观格局分析对比。结果表明:无论系统分类还是发生分类,从类型水平来看,土壤的破碎化程度不高,被分割程度小、连通性高,土壤类型斑块形状偏简单;从景观水平来看,景观异质性较大,土壤类型数目较多,各土壤类型所占比例较均匀,土壤类型具有一定程度的积聚,土壤类型的连通度较高。与发生分类土壤图相比,系统分类的土壤类型斑块数较多,多样性指数和均匀度指数较高,蔓延度指数较低,说明在一定尺度和区域上,系统分类能更多地反映土壤类型空间上的差异,制图精度更高。     

用于大比例尺土壤调查的侵蚀分级指标研究——以辽宁西部低山丘陵区为例

目前,我国对适用于各地区大比例尺土壤侵蚀分级指标的研究较少,现行的土壤侵蚀强度分级标准,在野外实际应用中困难,对指导土地合理利用意义不大。根据多年来在辽宁省西部低山丘陵区的实地调查研究,抓住成土母质这一主导因素,根据不同成土母质土地的土壤质量分异规律、土壤侵蚀特点以及土壤遭受侵蚀后对土壤生产力水平、土地利用管理的影响不同等实际情况,选取不同的分级方法和分级标准,确立了适合辽宁西部低山丘陵区大比例尺土壤资源调查的土壤侵蚀程度分级指标体系。该分级指标体系具有针对性强、分级指标界限明确、可操作性强、对土地利用管理指导意义大等优点。     

苏北县域农村居民点空间分布格局与可达性研究——以徐州市丰县为例

以徐州市丰县2018年Landsat 8 OLI_TIRS影像为数据源,借助GIS空间分析技术,采用核密度、邻近度指数、分形模型和可达性模型,对研究区农村居民点的空间集聚特征、分形特征和生产、生活可达性进行分析。结果表明:(1)研究区居民点分布的总体密度约1.52个/km²,呈现出"北高南低,内高外低"的空间分布格局,居民点空间分布总体上呈聚集-随机分布状态;(2)研究区农村居民点呈现明显的分形特征,聚集维数为0.7541,表明丰县农村居民点由测算中心向外围呈逐渐衰减的变化趋势;(3)研究区各村生产生活可达性整体较好,生产生活可达性最好的区域面积占比为13.71%,主要集中在研究区中部常店镇、孙楼镇和凤城镇等交通便利、靠近集贸市场、医院和学校的区域;生产生活可达性较差和最差的区域面积占比为27.43%,主要分布在受"边际效应"影响的省际边缘区,其次分布在受到河流的阻隔作用的区域,使得上述区域的生产生活可达性较差。     

黑河流域防风固沙林生态效益研究——以甘肃省高台县为例

通过对黑河流域高台地区防风固沙林体系的定位观测,分析了该区防风固沙林20年来的生态效益变化。研究结果表明:在防风固沙效益方面,花棒×柠条锦鸡儿×梭梭混交林最好,梭梭纯林(6m×9m)最差;防风固沙林建立20年后,林内土壤粗粒沙(1.0~0.5mm)含量降低66.4%,而<0.25mm的细沙和粉(黏)沙含量由12.8%提高至72.0%,土壤有机质含量提高30.1%,土壤全N增加48.3%,全P增加76.3%,全K增加58.0%,土壤pH值和全盐量均有降低。20年来防风固沙林的防风固沙效益和改土作用显著。     

样点密度对土壤有机质空间预测结果的影响——以河南封丘县土壤为例

以河南省封丘县表层土壤有机质含量为例,探讨土壤样点密度对区域化土壤变量描述性统计特征、半方差函数理论模型拟合效果、普通Kriging插值预测结果的精度与表现目标变量空间变异的能力等多方面的影响。研究结果表明,样点数量从5000个大幅减少至20个,研究区表层样品有机质含量均值未发生显著变化。当土壤样点≥625个时,表层土壤有机质含量半方差函数模型具有较好的拟合效果,可以通过Kriging插值手段获得精度较高且对目标变量空间变异特征解释能力较强的预测结果;当土壤样点≤78个时,半方差函数模型理论上无法通过拟合获得,通过普通Kriging插值手段不能获得研究区表层土壤有机质含量理想的预测结果。     

南方红壤侵蚀区土壤肥力质量与人为活动可达性的空间关系——以福建长汀县朱溪流域为例

人为活动可达性对土壤肥力质量具有重要影响.以南方红壤侵蚀区典型流域福建省长汀县朱溪流域为研究区,选取10个土壤肥力质量因子,基于“3S”技术并结合野外调查,对10个土壤肥力质量因子进行叠加,生成土壤肥力质量等级图;根据相对高度、DEM生成的坡度、SPOT影像提取的土地利用图、距居民点和交通用地的远近,创建人为活动可达性综合评价指数,整个研究区可达性由最难到达至最易到达可分为5级.结果表明:1)人为活动可达性从“中等”到“困难”到“很困难”,土壤肥力质量总体呈上升趋势,可达性难度逐渐增大导致开发利用难度增大,人为活动的干扰程度相对减少;2)在人为活动可达性“容易”和“很容易”2个级别,分布着所有的“很好”和大部分“好”2个土壤肥力质量级别,并与流域下游的耕地地类对应,同时“容易”和“很容易”2个级别所在区域自然条件较好,人类开发利用强度大,导致部分区域土壤肥力质量级别较低;3)人为活动可达性是土壤肥力质量的重要但不是唯一影响因素;4)今后相关研究应加强土壤肥力质量综合评价模型中人为活动的定量表达,从而深入解 释南方红壤侵蚀区人为活动与土壤肥力的复杂关系.     

黑河流域沙区植被恢复及演替研究——以高台县为例

用机械和植物措施固定流动沙丘后,随着土壤和水分等生态因子的改善,原来适应于流沙环境或弱固定沙地生境的天然植被趋向于适合固定沙丘生长的人工、天然植被.高台沙区人工和天然植被经25a变化后.多枝柽柳+沙蒿+花棒群落演变为多枝柽柳+油蒿+花棒群落,盖度达到42%,蒙古沙拐枣+多枝柽柳+油蒿群落演变为多枝柽柳+罗布麻+油蒿群落.盖度达到9%,花棒+沙蒿+多枝柽柳+骆驼刺群落演变为多枝柽柳+罗布麻+花棒+油蒿+骆驼刺群落,盖度达65%,沙拐枣+红砂群落被多枝柽柳+骆驼刺所替代.     

我国黑河流域中下游地区植被资源特征研究

阐述了我国黑河流域中下游地区植被资源的种类(35科共95种植物)、分布特征及其成因,指出该区植被退化(如典型植被大片死亡和退化、岛屿化现象)的主要成因为风蚀作用致使根系裸露,生境的改变使根系无法正常向树干传递水分和养分,也无法支撑树干,最终导致植物枯萎和死亡,水资源短缺与风蚀的相互作用亦加剧了其退化。     

土地覆被变化对流域非点源污染的影响研究——以黑河流域为例

以黑河流域为例,在探讨SWAT模型在陕西黑河流域适用性的基础上,通过对不同土地利用情境下产生的非点源污染进行定量分析与对比研究,结果表明:①土地利用/覆被变化会对流域非点源污染产生极大的影响.林地具有较强的减水、减沙效应,从而极大地削减了流域非点源污染的产生.②加强土地管理,促进土地的合理利用,特别是15°以上坡耕地的合理利用,将是有效控制流域非点源污染,保护流域水质的有效措施.③未来黑河流域土地利用最佳状况是:响应国家水源保护政策,流域人口逐渐搬离,15°以上的坡地全部还林,在满足饮用水水质标准的情况下,允许15°以下坡度中有少量适宜农耕的耕地,无未利用地,且植被覆盖较好.此时,流域氮的年总负荷为13.25kg,磷的年总负荷为3.29kg,对流域水质不会造成污染.     

离群样点对土壤养分空间变异分析的影响研究

<正>土壤采样是估测区域土壤特性统计参数和空间变异分析模型的重要方式[1],由于实验或输入错误等原因可能导致样点数据中存在与大部分样点值有明显不同的离群样点。这将影响样点数据集的质量,常可以使参数估测分析结果与真实状态值     

近30年湟水流域土壤全氮时空变异及影响因素

基于湟水流域1985年第二次土壤普查的45个剖面数据和2015年土壤调查的61个剖面数据,采用统计和地统计学法,分析了流域0~15 cm和15~30 cm土层近30年全氮(TN)的时空变异及影响因素。结果表明:从1985年至2015年,0~15 cm和15~30 cm层TN均值分别由1.33 g kg-1和1.15 g kg-1升高至2.25 g kg-1和2.08 g kg-1,增幅为69.20%和80.87%;近30年来,湟水流域0~15 cm和15~30 cm土层全氮呈现增加趋势,其中西部、北部、中部以增加为主,东南部以递减为主;空间相关性由强变为中等,1985年TN含量在东西和南北两个方向均呈现先减后增的趋势,2015年则整体呈从东南向西北增加的趋势;气候因子、海拔、土壤质地、土壤类型等自然因素和土地利用、施肥、种植结构以及农业机械化等人为因素共同导致了TN时空分异,人类对土壤养分干预作用表现出增强的趋势。考虑到TN含量存在较大的时空变异,建议建立湟水流域土壤TN含量长期监测点,并对农业氮肥的施用实行分区管理,以保障整个农业流域的可持续发展。     

采样数量与空间插值方法对华北平原典型区土壤质量评价空间预测精度的影响

空间插值方法的差异以及采样数量不同对土壤质量评价空间分布的预测精度会产生影响。本文通过随机抽样的方法,以山东省禹城市的土壤质量指数为例,从359个土壤采样点中抽取了340,170,90,50,30五个样本子集,通过普通克里格、简单克里格、反距离加权法和样条函数法4种插值方法,分别对其空间变异和布局进行了解析和预测。结果表明：不同插值方法对预测精度影响不显著,而采样点数量则显著影响了土壤质量指数空间分布预测的精度。本文提出在华北平原县域尺度上,以土壤质量评价作为调查目的的土壤采样中,90个样点是比较适宜的采样数量。同时,将我们的结果与Cochran最佳采样数量计算公式获取的最佳采样量比较后发现,Cochran方法获取的最佳采样数量明显偏低,若不考虑实际的空间变异情况,仅仅使用Cochran公式可能会导致土壤质量空间预测不准确。     

基于农户感知的生态补偿效应分析*--以黑河中游张掖市为例

生态补偿作为一种将外在的、非市场环境价值转化为当地参与者提供生态系统服务的财政激励机制引起了世界关注。本文以黑河中游张掖市为研究区,以退耕还林工程为例,基于农户调查资料,采用模糊综合评价方法评价了农户感知到的生态补偿的社会效应、经济效应和生态效应,并采用最小二乘法分析影响农户对生态补偿效应感知的因素。结果表明:农户感知到的生态补偿效应指数达3.02。其中农户感知到生态补偿的生态效应最高,效应指数为3.11,生态补偿的社会效应次之,效应指数为3.06,经济效应最低,效应指数仅为2.55。这充分说明,生态补偿的实施实现了改善当地生态环境的主要目标,然后是缓解贫困、促进就业、发展经济等副目标。户主受教育程度、农户生计方式、年收入均与其感知到的生态补偿社会效应、经济效应、生态效应呈正相关,而户主年龄与其感知到的生态补偿效应均呈负相关。此外,农户的社会地位对其感知到的生态效应有显著影响。感知社会效应的因素中,户主受教育程度对社会效应感知的影响程度最大,相关系数达1.067,其次是农户生计方式,户主年龄对社会效应感知的影响相对较小;感知生态补偿经济效应的因素中,户主受教育程度对经济效应感知的影响程度最大,相关系数达1.073,其次是农户年收入和农户生计方式,户主年龄对经济效应感知的影响相对较小;感知生态补偿生态效应的因素中,户主受教育程度对生态效应感知的影响最大,相关系数达2.612,其次是农户生计方式,农户社会地位对其影响相对较小。     

Human Driving Forces of Oasis Expansion in Northwestern China During the Last Decade—A Case Study of the Heihe River Basin

Water scarcity is one of the most prominent issues worldwide in relation to sustainable development, especially in arid areas. To gain a better understanding of the trade‐off between improving agricultural productivity and maintaining the stability of an oasis ecosystem in these areas, this study took the Heihe River Basin in northwestern China as a case to explore the changes in oasis dynamics and their human driving forces. The results showed that along with the 11·0% expansion of agricultural land, the total water demand for irrigation increased by 6·3% during 2000–2010. Although tremendous economic incentives for farmers spurred the oasis expansion and cropping system changes, the key driving force behind the oasis expansion in the study area was closely related to sufficient irrigation water guaranteed by new water sources (excessive consumption of groundwater and surface water) and water conservation efforts that were the results of the “water‐saving society” project (cropping system adjustments and technological improvements in irrigation). This loose regulation of water resource management can be considered to be partially attributable to the ignorance of the ecological value of water resources. Sustainable land use in the study area can only be achieved through the strict regulation of the management of surface water and groundwater resources throughout the basin and the invisible water provided by the water conservation measures. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于SWAT东北黑土区乌裕尔河流域径流模型模拟

黑土区是我国的粮食主产区之一,在该区研究径流特征,对东北水资源调控、侵蚀产沙治理和粮食安全,都有非常重要的意义。以乌裕尔河流域为研究对象,利用SWAT模型对乌裕尔河流域水文过程进行模拟,通过SWATCUP程序的SUFI-2算法进行模型参数敏感性和不确定性分析,结合手动参数调整,得到了较为理想的模拟结果。结果表明:年径流及月径流在校准期和验证期的相关系数R2均达到0.8,Nash Suttcliff效率系数大于0.75,相对误差小于15%。SWAT模型可较准确地模拟流域径流过程,该模型在东北地区的水文模拟具有一定的适用性。研究发现,模型对某些降雨突增月份径流模拟较差,并且对春汛和夏汛双峰型径流模拟效果也不尽人意,春季径流量模拟普遍偏低,夏季径流量普遍偏高。因此,尽管东北地区产流结构较为复杂,一些地方如模型土壤属性数据库建设、融雪过程还需要深入研究。就目前研究来看,SWAT模型对于该地区的径流模拟总体效果可以接受,这可为该地及类似地区径流乃至侵蚀产沙模拟,为水资源的开发利用与流域的综合管理提供科学依据。     

西北黑河流域土壤pH与CaCO_3相当物含量关系研究

干旱-半干旱地区的石灰性土壤中pH与CaCO_3相当物含量之间有一定关系,但目前黑河流域土壤中pH与CaCO_3相当物含量之间的关系及其影响因素尚不明确。从区域、海拔、土壤母质、土壤类型、土地利用方式五个方面分析了我国西北黑河流域土壤中pH与CaCO_3相当物含量之间的关系。结果表明,黑河流域土壤pH与CaCO_3相当物含量之间存在显著的非线性相关,pH随着CaCO_3相当物含量的增加而逐渐升高,当CaCO_3相当物含量升高到某一阈值后,pH增幅迅速降低,最终趋于稳定;不同区域、海拔、土纲、成土母质和土地利用方式下,pH与CaCO_3相当物含量之间的相关程度不同,表现为上游土壤pH与CaCO_3含量呈显著正相关,不同的海拔高度区间pH与CaCO_3含量之间具显著正相关,人为土、盐成土、均腐土、雏形土的pH与CaCO_3含量显著正相关,冰碛物、残积-坡积物、湖积物发育的土壤pH与CaCO_3含量具有极显著正相关,土地利用方式对pH与CaCO_3含量的关系影响较小;不同区域、海拔、土纲、成土母质和土地利用方式下,pH与CaCO_3相当物含量的最佳回归模型不同,有幂函数模型、一元二次模型、一元三次模型和线性模型。     

农作制度对黑河中游沙质土壤硝态氮积累及作物产量的影响

为研究沙地农田不同土壤耕作、覆盖方式和轮作对作物产量、土壤硝态氮含量及积累的影响,在黑河中游边缘绿洲典型沙地进行农田定位试验。试验结果表明,在沙地农田生态系统,相对传统的三耕两耱的耕作方式,减少秋耕对玉米和大豆产量没有显著影响;相对于地膜覆盖处理,麦秆覆盖处理使玉米减产11.3%～18.8%,使大豆产量增加6%;不同处理0～40cm土壤硝态氮积累量存在显著差异,作物收获后传统耕作处理土壤硝态氮的平均积累量比少耕处理低8.5%～22.7%,覆膜处理比覆麦秆处理低7.0%～8.8%,玉米连作处理比玉米-大豆轮作处理高54.9%。分析结果表明,减少秋耕、麦秆代替地膜覆盖均有利于土壤硝态氮在作物根系集中层的积累,玉米大豆轮作对土壤硝态氮积累和淋失的影响仍需进一步研究;该试验研究的继续深入将对维持绿洲农田环境的健康和提高沙地农田生态系统生产力提供重要的理论依据。     

基于PSR模型的水土流失区生态 经济系统耦合研究*--以朱溪河流域为例

本研究利用2000年和2009年两期社会经济和自然地理数据, 建立了朱溪河流域生态 经济系统PSR模型, 并采用熵权法为指标体系确权; 利用压力、状态、响应、综合发展水平和耦合协调度等指标, 分析了流域生态 经济系统演化态势和主要驱动因素。结果表明: (1)压力指标呈不均衡变化, 得分从80.0微降为79.0; 系统状态改善明显, 人类响应积极, 得分分别从70.9和67.5上升到94.0和87.5; 综合发展水平快速上升(得分从66.1上升为93.6)且空间差异缩小(变异系数从0.07缩小为0.05), 耦合协调程度下降(得分从92.7下降为83.8)且空间差异有所扩大(变异系数从0.09扩大为0.19), 表明流域生态 经济系统演化迅速但还没有实现系统耦合协调。(2)种植业比重、非农收入、耕地面积、人口流出、土地流转、纯收入和水土保持投入等关键因子控制着流域生态 经济系统演化; 压力、响应因子是系统耦合协调的主要影响因子, 状态因子则是系统综合发展水平的主要影响因子; 这些影响因子是人为调控关键着力点。(3)流域生态 经济系统正从高水平不稳定状态向高水平稳定状态过渡, 处于"系统重建"向"系统耦合"演进的阶段。     

长江上游紫色丘陵区土壤侵蚀与泥沙输移比研究——以涪江流域为例

 通过涪江流域水文站控制区域的地貌与土地利用类型的综合分析,以不同土地利用类型地块作为侵蚀量计算单元,计算每个流域发生侵蚀的地块（即旱坡地、陡坡旱地、有林地、疏林地、草地、灌木地和裸地）侵蚀量,得到全流域年均侵蚀量为2 460万t/a,年均侵蚀模数为813.9 t/（km2.a）,上游山地区侵蚀模数>1 000 t/（km2.a）,紫色丘陵区侵蚀模数50～0800t/（km2.a）;流域平均泥沙输移比为0.83,上游泥沙输移比>0.90,中下游丘陵区泥沙输移比在0.30～0.80之间,而在流域上中游山地丘陵衔接的冲洪积扇区的年均泥沙沉积量约144万t/a;流域泥沙输移比与流域面积不存在固定的线性关系,其根本原因在于流域面积是度量衡单位,而不是影响因素。