
目的揭示坡面采取不同靶向保护性耕作方式对典型黑土坡耕地土壤总磷(TP)、有效磷(Olsen-P)和磷组分分布的影响机制,为减少坡面磷素流失,提高土壤磷有效性等提供科技支撑。方法基于典型黑土坡耕地2 a田间耕作试验,研究常规耕作(CK,当地传统耕作方式)、坡中靶向免耕秸秆覆盖(NTm)、坡中靶向免耕秸秆覆盖加生物炭(NTm+b)、坡上和坡中同时靶向免耕秸秆覆盖处理(NTtm)、坡中靶向免耕秸秆覆盖加生物炭结合坡上靶向免耕秸秆覆盖(NTtm+b)对玉米播种前和成熟期全坡面土壤TP、Olsen-P和磷组分分布和流失的影响。结果与CK处理相比,NTm和NTm+b措施降低坡中位置活性有机磷和中等活性有机磷含量,但因提高坡中位置活性无机磷、中等活性无机磷含量而提高Olsen-P含量,提高坡中位置稳定磷含量而提高TP含量。同样,NTtm和NTtm+b措施降低活性有机磷和中等活性有机磷含量,因提高坡上和坡中位置活性无机磷、中等活性无机磷含量而提高Olsen-P含量,提高坡上和坡中位置稳定磷含量而提高TP含量。所有处理坡下则因外部输入减少而降低所有磷组分、TP和Olsen-P含量。从整个坡面来看,NTtm处理显著提高全坡面的TPstock和Olsen-Pstock(p<0.05);而NTtm+b处理只显著提高全坡面的Olsen-Pstock(p<0.05)。结论在坡上和坡中实施靶向保护性耕作可以增加土壤磷储量,并且通过增加活性磷组分提高土壤磷的有效性,其中NTtm是黑土坡耕地减少磷流失、提高磷有效性和储量的优选耕作措施。
目的以黄河潼三段山西侧库岸边坡为研究对象,探讨水位波动与降雨共同作用下自然岸坡与工程防护岸坡的稳定性及变形响应机制。方法基于GeoStudio有限元模拟平台,集成SEEP/W、SLOPE/W和SIGMA/W模块,构建渗流-水压-位移耦合模型;结合野外原位监测的位移、入渗及降雨数据,对模型在黄河中游库岸侵蚀研究中的适用性进行验证。结果所建立的耦合模型具有良好适用性;自然岸坡对水位波动的响应更为敏感,稳定性变化幅度显著大于工程防护岸坡,在降雨与水位下降共同作用72 h后安全系数降至0.827,处于失稳状态,而工程防护岸坡安全系数为1.036,处于欠稳定状态;工程防护措施可显著抑制岸坡变形,自然岸坡最大水平位移为396.26 mm,远高于工程防护岸坡的42.28 mm;岸坡变形受降雨量与水位下降速率共同调控,当日降雨量超过100 mm且水位下降速率达1.00 m/d时,累计水平位移由“渐进式”增长转变为“阶跃式”跃升。结论水位波动与降雨共同作用显著削弱库岸边坡稳定性,相关性分析可知降雨的影响更为显著;工程防护措施能够有效提高岸坡稳定性并抑制变形发展,研究成果可为黄河中游库岸边坡防护提供科学依据。
目的明确溅蚀主控因子,为光伏电站科学安装与板下水土保持措施布设提供理论依据。方法采用室内可控模拟试验,以单块光伏组件为研究对象,构建下垫面溅蚀动态模拟平台。设置降雨强度(20、40、60、80、100 mm/h)、组件倾角(16°、18°、20°、22°)和下沿离地高度(1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 m)3个因素,开展完全组合试验,并采用方差分解量化因子贡献率与交互作用。结果1)溅蚀总面积随降雨强度呈显著指数增长,增幅达198%~478%,p<0.001;降雨强度对总溅蚀面积和逆向溅蚀面积的贡献率分别为68.04%和71.73%,为主控因子。2)下沿离地高度为次要控制因子,高度由1.0 m增至3.0 m时溅蚀总面积增加79%~191%,且与降雨强度存在显著交互作用。3)倾角对溅蚀总面积影响较小,贡献率为1.27%,但对顺向溅蚀贡献率达41.26%,显著调控溅蚀方向分配。4)逆向溅蚀在所有处理中均占主导地位,占比为68.27%~92.08%,为溅蚀主导方向。降雨强度升高使最远溅蚀距离扩大;下沿离地高度呈先增后稳趋势,倾角对溅蚀最远距离影响较弱。结论光伏板下沿折边结构决定逆向主导的基本格局,降雨强度驱动溅蚀尺度扩展,下沿离地高度调控空间范围,倾角主导方向分异,三者在滴水线处形成耦合控制机制。
目的针对东北黑土区日益严重的切沟侵蚀问题,利用机器学习模型开展沟蚀风险的精准识别研究及在黑土区不同地理单元下的跨流域泛化能力研究,为制定差异化的水土流失防治策略及保障国家粮食安全提供科学依据与决策支持。方法以鹤北流域和双山流域为研究区,其中鹤北流域用于模型跨流域适用性验证,双山流域为训练区,构建跨流域预测范式。首先,通过文献计量法筛选出文献中使用最多的随机森林(RF)、支持向量机(SVM)和逻辑回归(LR)3种模型;然后,基于地形、水文及人类活动等15个因子构建预测模型,并采用跨流域特大降雨年后验证的方法,系统评估模型性能与跨流域适用性。结果1)随机森林模型表现最优(AUC为0.96),中等敏感等级以上的区域面积占比达78.7%;2)基于2019年与2021年2次特大降雨年的新增切沟验证表明,新增切沟与高风险区吻合区域面积超过52.0%;3)集水区面积、距河流距离与河网密度是核心驱动因子,人类活动与自然因子的交互作用显著促进切沟发育。结论通过引入跨流域建模和极端事件验证机制,研究结果可为东北黑土区切沟防治与土地可持续管理提供科学依据。
目的崩岗侵蚀是南方花岗岩红壤区最严重的土壤侵蚀类型,揭示其治理先锋树种马尾松林土壤结构稳定性及抗蚀能力的区域分异规律与驱动机制,对区域生态恢复与可持续经营具有重要意义。方法选取我国南方5省8个典型崩岗侵蚀区马尾松林地[湖北崇阳(CY)、江西新余(XY)、江西赣县(GX)、江西鹰潭(YT)、广东五华(WH)、福建福州(FZ)、广东湛江(ZJ)、广西梧州(WZ)],通过湿筛法测定土壤团聚体稳定性指标(MWD、GMD、R0.25),计算土壤可蚀性K值,结合冗余分析(RDA)和系统聚类分析,探讨土壤团聚体稳定性及可蚀性的区域分异特征及其关键驱动因子。结果1)8个样地土壤团聚体稳定性呈现显著的区域分异特征,XY表现出极高的团聚体稳定性[MWD 1.78 mm,R0.25为93.54%,K值为0.074(t·hm2·h)/(hm2·MJ·mm)],而WZ、WH等样地处于低稳定性水平[MWD<1.00 mm,K值>0.220(t·hm2·h)/(hm2·MJ·mm)],整体呈“江西地区优于华南地区”的空间分布格局;2)系统聚类分析将8个样地划分为3个类型区:Ⅰ类(高稳定性-低可蚀区,仅XY)、Ⅱ类(中等稳定性-中等可蚀区,包括CY、FZ、GX、ZJ)和Ⅲ类(低稳定性-高可蚀区,包括YT、WH、WZ);3)WZ样地呈现高有机碳(57.31 g/kg)、低团聚体稳定性(MWD 0.81 mm)、高可蚀性[K值为0.223(t·hm2·h)/(hm2·MJ·mm)]的异常模式,即高碳低稳现象,表明在pH<4.50的条件下高有机碳积累未能有效提升团聚体结构的稳定性。结论崩岗侵蚀区马尾松林土壤抗蚀能力受有机-无机复合胶结机制协同调控,区域土壤结构改良应以提升有机碳品质、调节pH至近中性范围、促进活性铁铝氧化物形成为核心,XY模式(高碳、高氮、近中性pH)可作为区域参照目标。