摘要：分析坡面上方汇流和土壤管道崩塌对黑土坡面水蚀过程的影响,可为黑土侵蚀退化防治提供重要科学依据。本研究基于坡面汇流模拟试验,设计3个上方汇流强度和3种近地表土壤水文条件(无土壤管道、有土壤管道无管道流、有土壤管道流),研究坡面上方汇流和土壤管道崩塌对黑土坡面水蚀过程的影响,量化土壤管道侵蚀对黑土坡面侵蚀的贡献。结果表明:1)坡面侵蚀量随上方汇流强度的增加而增加,当上方汇流强度从30 L·min^(-1)增加到40和50 L·min^(-1)时,坡面侵蚀量分别增加100.0%~111.5%和214.8%~289.2%。2)土壤管道发生和管道流形成加剧了坡面水蚀过程,30、40和50 L·min^(-1)上方汇流强度下有土壤管道无管道流和有土壤管道流处理的坡面侵蚀量分别是无土壤管道处理的1.4~1.6倍和1.7~2.1倍。此外,3种上方汇流强度下有土壤管道无管道流和有土壤管道流处理的土壤管道侵蚀对坡面土壤侵蚀的贡献分别为26.7%~37.6%和40.5%~51.9%。3)土壤管道崩塌加剧了细沟侵蚀过程,30、40和50 L·min^(-1)上方汇流强度下有土壤管道无管道流和有土壤管道流处理的细沟侵蚀量较无土壤管道处理增加38.1%~66.0%和93.7%~128.4%。因此,上方汇流强度增加使坡面水流流速增大,导致坡面径流侵蚀能力和搬运能力增强,从而增加了坡面侵蚀量;土壤管道崩塌也加剧了细沟侵蚀过程,尤其是土壤管道崩塌瞬间地表径流全部转化为土壤管道流,极大增加了坡面水流流速,加剧了坡面侵蚀过程,进而增加了坡面侵蚀量。

摘要：以内蒙古草甸草原、典型草原、荒漠草原3种草原实验区草地植物群落为研究对象,设置7种氮添加梯度,分别为CK(0 g N·m^(-2)·a^(-1))、N_(1)(5 g N·m^(-2)·a^(-1))、N_(2)(10 g N·m^(-2)·a^(-1))、N_(3)(15 g N·m^(-2)·a^(-1))、N_(4)(20 g N·m^(-2)·a^(-1))、N_(5)(25 g N·m^(-2)·a^(-1))、N_(6)(30 g N·m^(-2)·a^(-1)),应用单因素方差分析(One-way ANOVA)方法研究不同浓度梯度氮添加下不同草原类型区植被生物量、土壤碳氮差异及其影响因素。结果表明:1)氮添加并未对3种草原类型地下生物量产生显著影响(P>0.05),但显著提高了草甸草原和荒漠草原地上生物量(P0.05)。2)选择不同土层(0~10 cm、10~30 cm)分析氮添加对3种草地类型土壤有机碳、全氮含量的影响,结果显示氮添加对草甸草原土壤碳氮含量没有显著影响(P>0.05),对典型草原和荒漠草原土壤碳氮含量存在显著影响(P<0.05),且0~10 cm土层对施氮的响应更明显。3)施氮条件下地上生物量与土壤C/N、年均降水显著相关(P<0.01),地下生物量、总生物量均与土壤全氮含量、有机碳含量、土壤C/N、年均温、年均降水显著相关(P<0.01)。总的来说,不同类型的草地生态系统生物量及土壤碳氮含量对施肥的响应存在差异,这意味着草地恢复与管理过程中需要对养分的添加作用进行考虑。

摘要：为了探究黄土高原-青藏高原过渡带河湟谷地在生态修复和城市建设共同发展下土壤保持对土地利用的响应,以退耕及西部大开发蓬勃发展的近20 a为研究时段,采用USLE模型,分析该区域近20 a来耕地利用变化的土壤保持效益,识别维持土壤保持功能的关键区域,为当地国土空间规划及水土保持方案设计提供科学依据。结果表明:1)2000-2018年,河湟谷地土地利用变化以耕地减少2145 km^(2)(6.08%)、林地和建设用地分别增多2846和511 km^(2)(8.06%和1.45%)为主,并伴随以耕地向草地、林地和建设用地转移为代表的多种地类转变方式;2)近20 a来土壤保持量持续增大,林地和草地共占研究区土壤保持总量的84%以上,耕地转移至草地和林地均引起土壤保持的正效益,2种转移模式以耕地转移至林地土壤保持价值更高,且脑山区耕地转移的土壤保持效益优于川水区和浅山区。未来应围绕耕地优化土地利用布局,以提高区域土壤保持功能。

摘要：明确流域或区域泥沙来源对水土保持措施科学布局有重要意义。为了更好地掌握泥沙来源研究的发展动态,研究借助文献计量方法与可视化工具--CiteSpace软件,对中国知网(CNKI)总库和Web of Science数据库迄今关于泥沙来源的所有文献进行收集分析,探寻当前该领域的研究热点,为未来的发展研究提供参考。对检索获取的6000余篇中文和英文文献的分析发现,当前泥沙来源研究的主要对象包括淤地坝、小流域、河流与盆地。研究热点主题主要包括泥沙输移、泥沙形态和土壤侵蚀;热点研究内容注重对环境效应、影响因素等进行综合研究;热点研究手段是复合指纹识别技术。关键词突现图和时区图展现的前沿研究趋势显示,在重点研究区要重建流域泥沙来源历史的演变规律;指纹识别法作为热点研究手段则亟需科学的试验设计来验证该方法的准确性;将来的研究则侧重于形成类似“复合指纹系统工具”的工具,服务于流域管理、侵蚀泥沙产生的环境风险预测等方面。

摘要：封育是退化草地的重要恢复措施,理解长期封育过程中草地群落生产力和植物多样性变化特征及两者间关系,有助于草地植被的恢复管理与利用。该研究依托宁夏云雾山国家级自然保护区典型草原长期封育演替梯度,选择持续放牧、封育9年、26年和34年的草地群落作为研究对象,分析其地上生产力、物种多样性和功能多样性的变化特征及内在联系。结果表明,封育显著提高典型草原植物群落的地上生产力、凋落物生物量、功能丰富度和功能离散度,未改变草地群落的物种丰富度、Shannon-Wiener指数和功能均匀度,但Simpson优势度指数和Pielou均匀度指数在长期封育(34年)后显著下降。此外,封育对不同植物群落加权平均功能性状的影响存在差异。随机森林模型和方差分解结果显示,群落加权平均功能性状对封育草地群落地上生产力变异的解释度高达70.70%,其中植株高度是最主要的解释因子;功能多样性的解释度为36.86%,主要由功能丰富度贡献;而物种多样性的解释度仅为14.72%。由此可见,植物功能性状和功能多样性对草地群落地上生产力的贡献远高于物种多样性,建议将其纳入植物群落恢复演替动态研究,以便全面了解植物多样性与生态系统功能的关系,为更好地实现生态恢复目标奠定基础。

摘要：快速获取作物叶片叶绿素含量对及时诊断作物健康状况、指导田间管理具有重要意义。本研究以关中地区2020年夏玉米为研究对象,获取试验区无人机多光谱影像,提取植被指数,分析所选植被指数与SPAD的相关性,筛选得到模型的输入变量,利用偏最小二乘法(PLS)、随机森林回归(RF)和分层线性模型(HLM)分别构建拔节期、抽雄期、灌浆期以及全生育期的SPAD估算模型,最终选出最优估算模型,以期为快速获取夏玉米SPAD提供参考。研究发现:除NRI之外,NDVI、OSAVI、GNDVI、RVI、MCARI、MSR、CIre与SPAD均显著相关,其中,OSAVI、NDVI与SPAD呈现出较强且稳定的相关性;各个生育期的最优模型均是RF模型,在拔节期、抽雄期、灌浆期和全生育期,验证集R~2分别为0.81、0.81、0.73、0.61,RMSE分别为1.24、2.32、3.13、3.20;对于SPAD估算模型,将降雨量、最高气温这两个气象因子与植被指数耦合的HLM模型可以一定程度提升线性模型的估算精度,但其精度低于RF模型。因此,基于无人机多光谱影像的RF模型可以实现夏玉米SPAD的快速准确估算。

摘要：针对黄土高原高质量发展过程中为扩展农业等经济用地,大量边坡开挖工程对坡面土壤抗蚀能力影响等问题,以延安市羊圈沟流域内开挖坡面为对象,未开挖坡面为对照,通过野外采样与室内分析,研究了开挖坡面土壤抗蚀能力时空变化特征。结果表明:(1)在开挖率为7%的坡面,土壤团聚体平均重量直径(MWD)和有机碳含量随坡位的降低,开挖坡面呈先增大后减小趋势,对照坡面为逐渐增大趋势;其中开挖坡面MWD在坡下区、开挖区相较于坡中区分别降低6%~8%和58%~73%;土壤有机碳含量在坡下区0—80 cm土层内显著降低8%~41%,开挖区0—40 cm内显著降低10%~39%;(2)土壤可蚀性K_(S)值随坡位的降低,开挖坡面呈先减小后增大趋势,对照坡面为逐渐减小趋势,坡下区和开挖区相较于坡中区分别增大4.8%~5.0%,65.0%~109.7%;(3)坡面土壤可蚀性K_(S)值随开挖率的增大而增大,与有机碳含量相关性随开挖率增加而降低,开挖率为7%的坡面,坡下区土壤抗蚀能力年变化呈显著降低趋势。因此开挖坡面在后期边坡防护过程中不仅应加强开挖区稳定性的防护,还应注重坡面开挖区上部各坡位土壤侵蚀风险的降低。研究结果为边坡开挖工程设计及安全防护提供了科学指导和理论支撑。

摘要：干旱半干旱地区生物结皮与草本植物互生,发挥了重要的水土保持价值,但二者的耦合作用对坡面土壤产流-入渗过程与机理的影响尚不清楚。本研究利用人工模拟降雨试验,设计裸土、生物结皮、长芒草、长芒草+生物结皮4种坡面处理,研究生物结皮与草本植物的产流-入渗过程与径流水动力学特征。结果表明:2个有生物结皮处理的坡面产流量变化平稳。4种处理的总产流量大小分别为:生物结皮>长芒草+生物结皮>裸土>长芒草,说明生物结皮具有抑制土壤水分入渗的作用,而长芒草可促进土壤水分入渗。在土壤深度为16和24 cm处,生物结皮处理的累计入渗量均小于长芒草+生物结皮处理,且差异显著,说明随着土壤深度增加,长芒草会减小生物结皮抑制水分入渗的作用。除了裸土坡面的弗劳德数(Fr)大于1以外,其余3种处理的Fr值小于1,属于缓流。生物结皮、长芒草和长芒草+生物结皮处理坡面的径流动能比裸土坡面分别减少83.3%、59.5%和88.1%。综上,水动力学参数的变化说明生物结皮调控径流的作用大于长芒草。

摘要：[目的]开展黄土高原不同地区典型暴雨事件土壤侵蚀现状调查,分析暴雨条件下流域土壤侵蚀特点及下游洪水淹没灾害程度,以期为该区暴雨侵蚀灾害的预防和治理提供参考。[方法]以2022年7月到9月黄土高原不同地区发生的4场典型大暴雨为背景,通过野外实地调查,并基于无人机航摄获取暴雨过后小流域的高清影像,对不同地区暴雨条件下小流域内不同土地利用类型的侵蚀特征和洪水淹没灾害进行了分析。[结果]在大暴雨情况下,坡耕地易发生侵蚀,且主要以细沟侵蚀为主,侵蚀模数为22588~46244 t/(km^(2)·a);草地无明显沟蚀现象。重力侵蚀在流域中所占比例较大,易发生在道路和沟道两侧。生产道路增大了流域水文连通性,导致道路侵蚀和损毁严重。有排水设施的道路侵蚀明显小于未设置排水设施的道路。梯田田坎易发生崩塌损毁,损毁长、宽、深分别为10~30 m,0.35~2.3 m和0.1~1.9 m,新修梯田侵蚀损毁显著大于老梯田,当年雨季前修的梯田侵蚀损毁也显著大于上年雨季后修的梯田。流域内各淤地坝拦沙作用明显,但在暴雨情况下仍存在较多的损毁和漫坝现象,且大部分淤地坝淤积已达到库容上限。不合理的占用河道、工程建设、小流域蓄排措施缺乏,部分水保设施管护不到位均会加剧流域侵蚀及洪水灾害。[结论]在一般暴雨条件下,小流域内现有的水保措施能较好地抵御暴雨侵蚀,但在大暴雨乃至特大暴雨条件下,流域内侵蚀灾害依然严重,且容易对下游造成严重的淤积和洪涝灾害,优化设计并布局流域内整体的“蓄排协调”设施是当前黄土高原地区水土保持工作高质量发展亟需解决的问题。

摘要：为探究延河流域植被景观格局对水文连通性的影响,基于土地利用分类成果和水文连通指数空间分布,探讨了延河流域植被景观和水文连通性的格局特征,并借助Geoda软件平台基于空间自相关理论探究了林草植被景观格局与水文连通在空间上的相关性。结果表明:(1)延河流域草原带、森林草原带和森林带中林草景观与水文连通性都呈现空间自相关性。3个地带中林地景观的平均斑块面积、聚合度指数和斑块面积百分比都与水文连通性呈现显著的统计学上的正相关性以及空间正相关性;景观分离度和斑块破碎化指数与水文连通性呈显著的统计学上的负相关性以及空间负相关性。(2)林地景观的优势度和聚集程度的增加并不能带来水文连通性的降低,而其斑块破碎化的增加会带来水文连通性的降低。对于3个地带的草地景观,其表现则与林地完全相反,增加草地景观的面积,提高草地植被的优势度,使草地斑块连续集中可以促使水文连通性降低。(3)在探究水文连通性和植被景观格局相关关系的空间回归模型中,空间滞后模型和空间误差模型拟合效果远好于普通线性回归模型,综合来看,空间滞后模型对植被景观格局与水文连通性的空间关系的解释能力更强。研究结果可为延河流域植被景观格局的设计和规划,提供有效的参考。