中国水土保持科学
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2021年 19卷 3期
刊出日期 2021-06-30
1
石若莹, 朱清科, 李依璇, 苟清平
陕北黄土区坡面微地形与群落数量特征的关系
为探究陕北黄土区坡面植物群落数量特征与微地形间的关系，以及构建半干旱黄土区稳定高效的林草植被模式，在陕北黄土区吴起县合沟流域，对流域内切沟、塌陷、缓台、浅沟和陡坎这5种坡面微地形植物群落的各项数量特征进行调查。发现：1）微地形与植物群落的数量特征间存在一定相关性。2）各类微地形以草本群落为主，其中半阴坡微地形植物群落的植物种数、盖度、生物量、多样性等特征值大多优于半阳坡，自然演替速率较快。3）各类坡面微地形植物群落的各项特征值多优于原状坡面，其中陡坎的植物群落生长状况最差，切沟最优。陕北黄土区各类坡面微地形与植物群落数量特征间具有一定的相关关系，在进行植被恢复时应针对不同微地形，考虑其植物群落结构与特征的差异，以恢复与保护草本群落为主，使陕北黄土区自然植被更稳定地演替。
2021 Vol. 19 (3): 1-7 [
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8
王慧琴, 孙保平, 余新晓, 信忠保, 贾国栋
华北北部区域土壤侵蚀及影响因素的时空变化
坝上高原与华北北部山区生态环境脆弱，水土流失严重，潜在威胁着该地区及周边地区的生态安全和可持续发展。为了了解研究区土壤侵蚀动态，为区域土地综合治理、改善水土保持建设措施提供科学依据，选取1998—2015年气象、NDVI数据集及地理相关数据，应用USLE、RWEQ模型及趋势分析法，研究该区域土壤侵蚀变化特征及其影响因素的时空分布与变化趋势。结果表明：1）研究区的土壤侵蚀分布自西北向东南，由以风力侵蚀为主过渡到以水力侵蚀为主，在1998—2015年期间水力侵蚀显著下降，虽自2008年风力侵蚀有所上升，但整体呈下降趋势；2）土壤、地形特征具有空间差异性，研究区西北部海拔高、地势平缓，东南部地势起伏、坡度坡长因子及土壤可蚀性相对较高；3）降雨侵蚀力、气象（风力）因子是土壤侵蚀产生的重要驱动因素，区域特征明显，总体上分别呈上升趋势和轻微下降趋势，随着植被覆盖度的提高，土壤流失量逐渐减少，京津风沙源区的植被修复工程起到了不可忽视的作用。
2021 Vol. 19 (3): 8-18 [
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19
吴雪琴, 解云虎, 刘晓茜, 丁婧, 海春兴
腾格里沙漠东南缘4种典型沙生灌木林下的沉积物粒度特征
绿洲-荒漠过渡带是沙漠和绿洲相互转化的生态敏感和脆弱地带，如何选择适宜该区域生长的沙生灌木是从事沙漠和绿洲工作者最为关注的热点话题之一。分析腾格里沙漠东南缘绿洲-荒漠过渡带内沙蒿、白刺、梭梭和花棒4种典型沙生灌木林下沉积物的粒度组成、粒度参数及其空间分布特征。结果表明：1）4种灌木林下表土沉积物组成均以中沙为主；林下沉积物粒级体积分数变化规律表现为沙蒿和白刺相同，梭梭和花棒相同。2）沉积物的平均粒径范围为1.39
Φ
~1.88
Φ
，白刺林下沉积物的平均粒径从根部到外围无明显变化，与其他3种灌木相比颗粒变细；白刺林下沉积物分选性为中等，其他3种灌木林下沉积物分选性为较好；偏度均为负偏；峰度均为中等峰。3）细颗粒在沙蒿林下西南方向、白刺林下西北方向、梭梭林下东南方向、花棒林下东北方向累积。4）沉积物粒度在4种灌木西南100 cm处与株高呈显著负相关（
P
<0.05），在西北100 cm处与盖度呈显著正相关（
P
<0.05）。白刺作为过渡带内主要沙生灌木，其固沙和保土能力高于其他沙生灌木，且灌丛生长属集中连片簇生，防护范围较其他沙生灌木大。
2021 Vol. 19 (3): 19-27 [
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28
许文旭, 杨献坤, 崔斌, 徐子棋
东北黑土区典型坡耕地土层厚度及退化程度分析
黑土区坡地退化不仅降低水土资源质量，而且造成生态环境恶化。探索东北黑土区坡耕地土层厚度及退化规律，为区域坡地水土流失防治提供理论支持。选取吉林东辽杏木试验基地内坡度6°和10°2个坡面为研究对象，以已有水保措施的8°坡耕地中位作为对照，研究黑土区坡耕地不同坡位土层厚度和土壤退化程度。结果表明：1）研究区土壤厚度20 cm为临界厚度，小于临界厚度则说明该坡位受侵蚀影响，正在退化；2）6°和10°坡地土层厚度、土壤物理性质、土壤养分状况和产量均比对照坡地差（
P
<0.05），且10°坡面土壤理化性状优劣排序为坡下 > 坡上 > 坡中，6°的变化规律为坡下 > 坡中 > 坡上；3）土层厚度越薄，土壤理化性质和产量状况就越差；4）研究区10°和6°坡地各坡位退化程度分5类，第1类土壤退化程度偏弱，产量较好，第2类特点为土壤含水量较低，速效磷和速效钾含量较低，第3类特点为密度较大，有机质质量分数较低，第4类土壤理化性质良好，产量高，第5类特点为含水量极低，密度极大，养分含量极低，产量低下。综上，黑土区坡耕地土壤厚度削减程度及退化程度较严重，6°和10°土层厚度变化和退化规律不同，该结果可为黑土区坡耕地退化防治提供理论支撑。
2021 Vol. 19 (3): 28-36 [
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37
黄凯, 李瑞, 杨坪坪, 盘礼东, 张琳卿
喀斯特地区土壤有机碳分布及其对种植管理模式的响应
为探明典型喀斯特石漠化区土壤总有机碳（TOC）的分布特征，以及不同种植/管理模式下土壤总有机碳的变化规律。通过野外定点取样法和实验室分析法，以潜在-轻度石漠化区—黔西金兰示范区，以及中-强度石漠化区—关岭/贞丰花江示范区为研究区，探讨TOC随石漠化等级变化的内在机理以及对不同种植/管理模式的响应机制。结果表明：1）金兰示范区TOC均值为29.06 g/kg，花江示范区TOC均值33.02 g/kg。2个研究区间TOC差异不显著；2）4种石漠化演替阶段中，强度石漠化TOC最高，为38.96 g/kg，中度石漠化与强度石漠化TOC差异显著；3）不同种植模式TOC呈林草复合 > 林农复合 > 经果林纯林 > 人工草地 > 其他作物单作 > 玉米单作；4）3种田间管理模式土壤TOC差异显著，随着管理模式精细化程度的提升，TOC呈现逐渐升高的趋势。同非喀斯特地区相比，喀斯特区表层土总有机碳含量并不低，且随着石漠化的加剧，土壤总有机碳并不总呈降低趋势；种植和管理模式对土壤总有机碳影响较大，复合种植、种草、造林以及精细化管理均可大幅度提高坡耕地总有机碳含量。本文试验结果可为喀斯特地区坡耕地种植结构调整，以及区域水土流失、石漠化综合防治提供理论依据。
2021 Vol. 19 (3): 37-46 [
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47
魏炀郴, 李时雨, 杨建英, 赵廷宁, 王瑛, 王安怡
天津滨海盐碱地盐胁迫对6种树木幼苗生长的影响
为提高天津滨海盐碱地区生态修复植被层次，引种适宜天津滨海盐碱地区的绿化树木，对华北地区常用6种绿化树木（合欢、木槿、紫穗槐、宁夏枸杞、金银忍冬和爬山虎）的抗盐调节规律及其耐盐性进行探索，模拟设计0.2%~0.5%共4个NaCl溶液质量分数梯度进行处理，测算不同浓度盐胁迫下各树木的存活率、生物量、相对电导率、丙二醛和可溶性糖含量，并采用隶属函数法综合评价6种树木的耐盐性。结果表明：各树木在盐胁迫下生物量整体呈下降趋势，且随盐浓度的升高而生长受抑制程度加剧，宁夏枸杞生长对盐胁迫最敏感；0.2%和0.3%质量分数盐胁迫可刺激紫穗槐地上部分的生长以增加其生物量，木槿耐盐生物量分配策略与其相反；各树木随盐胁迫浓度的升高相对电导率和丙二醛含量增加，其中紫穗槐和合欢表现出更为稳定的细胞膜结构与功能；各树木可溶性糖质量分数整体呈上升趋势，爬山虎在>0.3%质量分数盐胁迫下可溶性糖的渗透调节功能紊乱，细胞膜透性增加，幼苗存活率大幅度降低。6种绿化树木幼苗综合耐盐性表现为紫穗槐 > 合欢 > 木槿 > 金银忍冬 > 宁夏枸杞 > 爬山虎。
2021 Vol. 19 (3): 47-55 [
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56
赵丹阳, 毕华兴, 侯贵荣, 崔艳红, 王宁, 王珊珊, 马晓至
不同林龄刺槐林植被与土壤养分变化特征
为探究晋西黄土区人工刺槐林恢复过程中林下植被与土壤养分的变化特征，以晋西黄土区18、22、26、31和36 a刺槐人工林地为对象，采用空间代替时间的方法，阐明刺槐林生长、林下植被和土壤养分随林龄的变化特征。结果表明：1）随着刺槐林龄增大，树木平均胸径和树高逐渐增大，平均冠幅先增大后减小；2）不同林龄刺槐林地土壤养分含量均具有表聚性，林地土壤养分含量随土层深度增加而减小，0~10 cm土层含量显著高于30 cm以下土层（
P
<0.05），其中有机质含量和全氮含量的空间垂直分布规律和随着林龄的变化规律具有相似性；随着刺槐林龄增大，林地土壤有机质、全氮和全磷含量均呈先增大后减小的趋势，土壤速效氮含量增加趋势不明显，土壤速效磷含量减小；3）随着刺槐林龄增大，林下植被的物种数增多，高度和盖度先减小后增大，林下植被的生长状况受刺槐的生长特征和土壤养分的影响。结果可为研究区低效刺槐林的改造和经营管理提供科学依据。
2021 Vol. 19 (3): 56-63 [
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64
代侨, 林杰, 朱燕芳, 潘颖, 董波, 许彦崟
基于南方结构化植被指数的植被覆盖管理因子遥感反演
为探索不同尺度植被覆盖与管理措施因子
C
的最佳估算模型，以南京市为研究区域，利用南方结构化植被指数（The southern structured vegetation cover index，
V
s
）对
C
因子进行估算。在坡面尺度，将不同植被类型
V
s
与
C
因子进行拟合；在区域尺度，借助
V
s
筛选最佳遥感指数，进而遥感反演
C
因子。结果表明：1）基于
V
s
估算
C
因子有效提高模型精度。2）
C
因子对黄度指数更加敏感，因此衰老植被和枯枝落叶覆盖对于地表土壤的保护作用是不容忽视的。3）基于最佳遥感指数反演
C
因子，模型
R
2
=0.598，
M
E
>0.5，因此该模型被推荐用于大尺度下的
C
因子估算。
V
s
有效地筛选遥感指数，且黄度指数和绿度指数相结合估计
C
因子更加精准。
2021 Vol. 19 (3): 64-71 [
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72
邱德勋, 赵佰礼, 尹殿胜, 穆兴民, 高鹏
黄土丘陵沟壑区土壤水分垂直变异及影响因素
以陕西安塞纸坊沟小流域为例，通过测定0~1 000 cm深度土壤含水量，分析不同坡度、坡向和土地利用方式下的土壤水分垂直变异特征。结果表明：1）不同土地利用方式下土壤水分垂直分布特征不同。乔木林地与灌木林地土壤含水量均在0~50 cm减小，而在50 cm以下乔木林地小幅波动，灌木林地缓慢增大。撂荒草地与农地土壤含水量逐渐升高，最后趋于稳定。2）乔木林地和灌木林地随退耕年限的增加，土壤水分减少，而撂荒草地差异不明显。3）浅层（0~200 cm）土壤含水量：撂荒草地（10.20%） > 农地（10.04%） > 灌木林地（9.39%） > 乔木林地（8.91%）；深层（200~1 000 cm）土壤含水量：农地（13.50%） > 撂荒草地（13.34%） > 灌木林地（11.66%） > 乔木林地（7.87%）。表明撂荒草地能够较好地保持土壤水分，乔木林地则相对较差。4）坡度对撂荒草地浅层和乔木林地深层土壤水分有显著影响，土壤含水量随坡度增大而减小。坡向对乔木林地和撂荒草地浅层土壤水分有极显著影响，且阴坡土壤水分大于阳坡。总体上，土地利用方式、坡度及其交互作用对浅层土壤水分有显著影响，坡度的贡献率最大（34.85%），土地利用方式对深层土壤水分有显著影响，贡献率为23.03%。地形是浅层土壤水分变异的重要影响因素，而深层土壤水分则主要受土地利用方式的影响。
2021 Vol. 19 (3): 72-80 [
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81
刘宇飞, 赵燚柯, 杨苑君, 张立芸, 刘武江, 熊寿德, 段青松
2种草本植物混播根系对土体抗剪强度的影响
为研究混播草本植物根系对土体抗剪强度的影响，选择合理的播种方式，强化草本植物固土效应，为生态环境建设提供科学依据，采用无侧限抗压强度试验，测算素土、单播紫花苜蓿（
Medicago sativa
）、单播非洲狗尾草（
Setariaanceps stapf
ex
massey
）、混播紫花苜蓿+非洲狗尾草（1∶1）根土复合体的黏聚力增量Δ
C
，测定根系特征值。结果表明：1）单播紫花苜蓿、单播非洲狗尾草、混播的根土复合体上层Δ
C
分别是素土黏聚力
C
值的125.93%、180.90%、235.42%，下层分别为62.82%、139.04%、183.04%。2）单播紫花苜蓿根系直径>1 mm的占85.80%，<0.2 mm的根系未观测到；单播非洲狗尾草根系直径均<0.6 mm；混播则在所有观测径级范围内都有分布。3）混播、单播非洲狗尾草的Δ
C
与破坏面根密度
R
d
、根面积比
R
ar
和含根量
Q
间关系达显著或极显著，且与
Q
的相关性最高。混播根系土体的抗剪强度增量高于单播，可用
Q
预测混播草本根系的抗剪强度增量。
2021 Vol. 19 (3): 81-88 [
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89
梁止水, 吴智仁, 张立欣, 高海鹰
W-OH材料砂土固结体抗水流冲击性能
W-OH是一种以水为固化剂的亲水性聚氨酯改性复合材料，可广泛用于荒漠化防治和水土保持，具有优异的抗风蚀和水蚀性能。为研究W-OH与砂土的固结体抗水流冲击效果，采用模拟水流冲击试验，研究在W-OH质量分数（3%、4%、5%、6%和7%）、坡度（0°、15°、30°、45°和60°）和水流冲击速度（4、5、6、7、8、9和10 m/s）条件下，W-OH固结体抗水流冲击的性能。结果表明：基于W-OH的砂土固结体有很好的抗水流冲击能力，坡度越大抗水流冲击能力越强，坡度为60°时的抗水流冲击时间是垂直冲击的11.3倍；W-OH质量分数越大抵抗水流冲击性越强，60°坡度下，7%质量分数W-OH土壤固结层的抗水流冲击破坏时间是3%垂直冲击的219倍；水流冲击时间设定为5 min，固结层冲击破坏时间随水流速度增加而减小，说明W-OH浓度对砂土固结体抗水流冲击效果的影响显著，且与固结层水流冲击破坏的临界水流流速呈正线性相关。同时水流速度对固结层的冲击影响较大，但坡度的影响较小。该结果将为W-OH材料在砂土侵蚀防治应用提供一定的理论基础。
2021 Vol. 19 (3): 89-94 [
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95
杨建英, 梁德栋, 史常青, 王会波, 罗广田, 公博, 闫继斌
滑雪道人造雪融雪产流产沙特征
为了解滑雪道人造雪融雪的产流产沙特征，利用简易径流小区对北京石京龙滑雪场雪道进行实验观测和研究分析，为滑雪场雪道建设和其土壤侵蚀防治提供理论依据。结果表明：温度是影响融雪的主要因素，滑雪道人造雪融雪的径流流量和产沙量呈现先增大后减小的日变化规律，其中，平均径流流量为11.52×10
-6
m
3
/s，平均含沙量为0.30 kg/m
3
，平均土壤侵蚀模数为4 360 t/（km
2
·a），属于中度侵蚀。径流流量与气温呈显著正相关，与地温相关性不显著；除此之外，径流流量与含沙量也受到坡面土壤、覆盖物及坡度的影响，且径流流量和含沙量满足线性关系；因此，应该更加重视滑雪道的地表土壤整治改良和植被建设，通过提高滑雪道坡面土壤渗透能力、降低可蚀性来减少人造雪融雪形成径流、造成土壤侵蚀，增加坡面植被覆盖也可以起到很好的效果。
2021 Vol. 19 (3): 95-102 [
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103
张帅, 赵书兰, 雷孝章, 符文熹, 陈卓
基于区域生长算法巴谢河流域典型滑坡自动识别
黄土高原在夏季集中降雨条件下易发生大量滑坡，对当地居民生命财产造成巨大损失，快速提取滑坡信息对灾害应急有至关重要的作用。传统的人工解译可以有效识别滑坡，但是其效率极低。以黄土高原巴谢河流域为研究区，利用Google Earth软件提取研究区图片，通过研究区已解译滑坡体后缘灰度值范围作为种子点自动选取条件，利用区域生长算法和形态学操作实现对研究区未解译典型滑坡的识别和滑坡后缘边界提取。发现本方法能够自动识别研究区典型滑坡，当灰度生长阈值为10时，识别滑坡后缘范围精度达到78.94%。结果表明：本文方法能够应用于黄土高原巴谢河流域典型滑坡识别，为滑坡灾害评估、救援和重建提供方向。
2021 Vol. 19 (3): 103-109 [
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110
方瑞, 辛华荣, 郭宪杰, 尤迎华, 乐峰, 吴芳, 周祖煜
水土保持动态监管分析系统的功能与实践
由于监管目的和要求有所不同，水土保持动态监管的业务需求中各类信息化监管数据和应用成果都相互独立较难共享，这为各级水行政主管部门的统一综合监管带来困扰。结合江苏省水土保持生态环境监测总站相关工作的业务逻辑及监管经验，设计实现水土保持动态监管分析系统。该系统通过多因子矢量叠置分析技术划分最小因子图斑，并以此作为监管对象；通过对各监管对象创建独立的监管任务卷宗，把该任务分配给所在区域的相关责任人，以该任务卷宗流转推动协调各级水行政主管部门的具体监管工作实施，保证任务卷宗的所有监管变化信息在流程中透明共享。试点应用表明：该系统以区县为单位，能够集成每个区县3个业务场景的监测监管数据，通过分层分级的方式融合不同分辨率不同频次的数据成果，实现水土保持动态监管的全过程信息化共享管理；通过叠置分析生成的最小因子图斑能够落实到现场监管过程中，有效驱动任务卷宗在不同岗位用户之间的流转，协同省市县各级监管部门的任务管理，从而提高地方政府水土保持综合监管的信息化管理水平，提升综合监管的工作效率。
2021 Vol. 19 (3): 110-119 [
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120
李晓格, 张颖
基于能值分析的榆林市沙地生态经济系统可持续发展性测度
生态经济可持续发展是中国可持续发展的重要组成部分。为了分析生态脆弱区生态经济系统的可持续性，以榆林市沙地为例，采用能值分析方法，构建了包括社会、经济和自然子系统综合发展指数的生态经济评价体系，系统评估2008—2018年榆林市的生态经济发展情况及可持续性。结果表明：2008—2018年，榆林市能值使用总量从1.97×10
23
增加到5.33×10
23
sej，不可更新资源能值占比为80.49%~85.20%，说明榆林市经济发展主要源于对本地不可更新资源的开发和利用；能源自给率达到85%以上，外部输出能值不足，长期来看能源利用结构不合理；环境负载率由11.92%增长到20.53%，可持续发展性能指标ESID由253.0下降到163.60，表明榆林市生态经济呈现不可持续发展的态势，系统资源对经济发展的支撑能力不断下降。
2021 Vol. 19 (3): 120-129 [
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130
刘敬, 刘志林, 丁银平, 角媛梅, 王金亮, 杨艳芬, 吴常润
基于CiteSpace的近20年中国水土流失研究进展的网络图谱分析
为探寻我国水土流失研究的规律和前沿趋势，以中国知网（CNKI）数据库中的核心以上期刊"水土流失"主题文献为数据源、以CiteSpace为分析工具结合文献计量学绘制水土流失研究图谱，评价2000—2019年我国水土流失的研究进展。结果表明：1）近20年我国水土流失研究涌现出一批专业的研究人员和研究团队，研究机构以高校和科研院所为主；2）2000—2009年主要是传统水土流失研究的延续和深化，研究手段上注重多技术的结合，同时受社会需求、政策导向较为明显；3）2010—2019年间则凸显可持续发展为核心的研究导向，注重方法性、工程性、区域细化和生态文明建设4个方面，呈现出领域扩宽、层次提升的特点。总体上，近20年我国水土流失研究内容不断扩展，尺度逐步细化，受政策导向明显，注重实际问题的解决；未来应注重气候变化背景下水土流失与生态系统服务和生态文明建设、水土流失与美丽中国等方面研究，同时加强团队间交流和理论方法创新。
2021 Vol. 19 (3): 130-138 [
摘要
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427
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