[目的]揭示由水蚀引起的土壤质量变异的规律,为南方红壤丘陵区水土流失防治及低效林改造提供科学性的数据支撑.[方法]选取江西省吉安市青原山小流域作为南方红壤丘陵区的典型区,按照典型性和代表性将小流域划分坡位,对各坡位土壤团聚体组成进行分析,并应用相关性分析探究水蚀过程中各指标间的影响关系.[结果]水力侵蚀改变了土壤容重和土壤孔隙的空间分布格局,致使侵蚀区的土壤抗蚀性变弱,沉积区影响不大,加速了土壤侵蚀的发生.长期侵蚀后土壤容重增大,与其他坡位相比,坡脚处土壤容重显著增加了 0.16 g/cm3(P＜0.05),而饱和持水量和毛管孔隙度均表现为显著减小(P＜0.05);水蚀后,土壤质地的组成也发生了变化,土壤砂粒含量显著增加,黏粒和粉粒含量显著减小(P＜0.05).水蚀过程对不同坡位的土壤养分影响不一,侵蚀后坡上、坡中和坡下土壤全氮、速效磷、有机碳含量和碳氮比降低,坡上各养分含量显著降低(P＜0.05);与侵蚀前相比,侵蚀后坡脚处的养分含量均增加,速效磷显著增加了 39.31%(P＜0.05).水蚀后不同坡位的水稳性团聚体质量分数(R0.25)、平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)均呈现降低的变化,坡脚处的变化不明显,土壤结构稳定性最高.[结论]南方红壤丘陵区生态系统脆弱,长期水蚀作用可使红壤的团聚体稳定性降低,水蚀过程使侵蚀-沉积部位的土壤理化性质发生了空间分异,植被覆盖度和枯落物厚度是主要的环境影响因素.

以南京某灰渣填埋场工程为案例,以批复的方案报告书中工程施工进度计划、工艺、方法等内容,根据《生产建设项目土壤流失量测算导则》中的测算方法进行工程施工期土壤侵蚀量测算.对比测算结果、原报告预测结果、项目水土保持监测实测值,结果显示测算结果与实测值更为接近,准确度相对提高.借此,对目前水土保持方案编制工作中的若干问题进行探讨.

为研究水稻叶片叶绿素相对含量(SPAD)在3种水分处理和5种施氮处理下的变化规律,探讨无人机多光谱遥感技术反演水稻SPAD的可行性,本研究利用大疆精灵4多光谱无人机,采集了水稻拔节孕穗期、抽穗开花期和乳熟期的冠层多光谱遥感影像,并同步测定水稻SPAD值,基于25个光谱变量(5个波段反射率和20个植被指数),采用多元线性逐步回归、岭回归和套索回归3种方法构建了水稻SPAD的反演模型.结果表明:水稻3个生育期的SPAD最佳反演模型均是采用套索回归方法构建的,其中乳熟期建立的SPAD最佳反演模型在3个生育期中的反演精度最高,决定系数为0.782,均方根误差为1.2177,相对误差为6.6113％.因此,该研究可对水稻叶片SPAD进行遥感监测,并为水稻精准灌溉和施肥提供科学依据和数据支撑.

土壤pH值是土壤形成过程和熟化陪肥过程的一个指标.为了实现对农田土壤酸碱度状况的量化判别,提高模型预测精度,以江苏省南京市江宁区淳化街道农田土壤pH值为研究对象,采用棋盘式布点法选取60个点位进行土壤pH值测定,采用无人机搭载多光谱传感器获取土壤光谱信息,分别建立多元逐步线性回归(MLSR)、BP神经网络(BPNN)、LASSO回归模型,并采用R2、RMSE、VIF指标评价3种模型精度.结果表明,LASSO回归方法较其他回归方法在多光谱与土壤pH值反演中表现较好,R2=0.618,RMSE=0.430,可以平衡MLSR的共线性问题以及BPNN样本容量较少、验证集精度较差等问题.采用LASSO回归模型进行反演及分类制图,发现研究区内92.6％的土壤呈中性,以期为无人机多光谱反演土壤pH值提供理论参考.

全氮含量是土壤肥力的核心指标之一,快速、准确测定耕层土壤全氮含量对农业生产具有重要意义.以南京市江宁区典型水稻田为研究对象,采用棋盘式布点法选取了60个点位,每个点位均在0～30 cm表土层进行取样,利用大疆精灵4多光谱无人机同时获取了土壤样本分别在5个波段(450,560,650,730,840 nm)的光谱反射率,通过土壤全氮含量与光谱反射率多元线性分析,揭示了光谱反射率数据特有的多重共线性问题,构建了基于岭回归的无人机遥感影像反演土壤全氮含量预测模型.计算结果表明,岭回归系数取0.12时,其回归R2达到了0.408,方差膨胀因子均在10以下,且回归系数具有统计学意义.基于岭回归的反演模型可以较好兼顾反演精度与光谱数据多重共线性问题.研究成果可为无人机遥感土壤氮素营养诊断提供理论依据.

为了了解南京市土地利用变化对土壤侵蚀的响应,基于气象、土壤、地形、遥感等多源数据,运用GIS和统计方法分析了南京市1986—2013年的土地利用/覆被时空动态变化特征,并运用RUSLE模型定量评估了南京市的土壤侵蚀时空变化特征.结果表明:(1)全市土壤侵蚀呈现先增加后减少的趋势:1986—1996年南京市土壤侵蚀面积增加了132.95 km2,由324.11 km2增加到457.06 km2;1996—2013年土壤侵蚀面积比从7.46％减少到2.45％,由457.06 km2减少到150.11 km2.空间分布结果表明南京市土壤侵蚀主要发生在生产建设活动较为频繁的丘陵山区.(2)全市不同等级侵蚀面积与对应的侵蚀量呈明显的倒挂现象,较高等级侵蚀区应当是重点治理区域.(3)土地利用类型是影响南京市土壤侵蚀的因素之一,87％以上的土壤侵蚀量动态变化集中在林地和耕地.值得注意的是,水域、居民点及建设用地和其他用地变化对土壤侵蚀无明显影响,而耕地变化对土壤侵蚀具有明显的负面影响,林地和草地变化对土壤侵蚀既具有负影响也具有正影响,以正面影响为主,主要是因为林地既转变成耕地也转变成居民点及建设用地和水域,不同时期其主要影响也不同.综上,该研究结果可为南京市土地资源配置及水土流失防治提供科学参考和理论依据.

水土保持方案编制是落实生产建设项目水土保持"三同时"制度的基础,结合近3年来从事南京市水土保持方案技术审查工作经验,总结了南京市目前编制水土保持方案存在的问题,并提出了几点解决办法,以期对进一步提高行业水土保持方案编制质量,提升行业地位有所帮助,供同行参考.

随着城镇化建设的快速发展,提高区域防洪能力,保证防洪安全,防洪治理工程项目逐渐增多.以南京市滁河近期防洪治理完善工程为例,在分析防洪工程水土流失特点的基础上,提出了水土保持方案的关注要点及水土保持措施布设方法,可为高质量开展防洪治理完善工程水土保持方案设计、水土保持监测和监管等工作提供科学的依据.

[目的]基于多角度PROBA/CHRIS遥感数据和野外实测数据,结合PROSAIL模型和随机森林模型反演森林叶面积指数(LAI),以提高植被LAI遥感反演精度,为区域土壤侵蚀遥感定量监测提供新的方法和模型.[方法]以南京市紫金山和幕府山为研究区,采用野外调查、遥感影像、辐射传输模型与数学模型相结合的方法,构建基于PROSAIL模型和多角度PROBA/CHRIS遥感数据的随机森林LAI反演模型,对PROSAIL模型进行敏感性分析和适用性评价,确定最佳LAI反演模型,并利用地面实测LAI进行精度验证和评价.[结果]PROSAIL模型中各输入参数敏感性大小为LAI>叶绿素a、b含量Cab>叶片干物质含量Cm>热点参数SL>叶片内部结构参数N>等效水厚度Cw;模拟的冠层反射率精度大小为0°>36°>-36°>55°>-55°.单角度LAI反演模型中,前向观测角55°精度最高,其决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)和平均绝对百分误差(MAPE)分别为0.9157、0.2357和0.0426;相比于传统垂直观测,55°模型的R2提高0.75％,RMSE和MAPE分别降低3.76％和5.12％;相比于非线性回归模型,单角度随机森林LAI反演模型的R2提高0.7％,RMSE和MAPE分别降低15.40％和11.98％;单角度LAI反演模型精度由高到低依次为55°、36°、0°、-55°、-36°.多角度LAI反演模型中,3角度组合(0°、36°、55°)LAI反演精度最高,其R2、RMSE和MAPE分别为0.9184、0.2319和0.0415,相比于单角度55°,R2提高0.29％,RMSE和MAPE分别降低1.61％和2.58％;相比于传统垂直观测,3角度组合模型的R2提高1.05％,RMSE和MAPE分别降低5.31％和7.57％;相比于非线性回归模型,多角度随机森林LAI反演模型的R2提高0.79％,RMSE和MAPE分别降低6.72％和9.19％.紫金山西部区域LAI介于0.44～6.70之间,林地LAI均值为3.04;紫金山西部林地LAI整体上呈北部和南部高、中间低的空间分布格局.[结论]最佳LAI反演模型为基于3角度组合(0°、36°、55°)的随机森林LAI反演模型;一方面,增加观测角度可提供更多植被冠层结构信息,LAI反演精度随观测角度增加而增加,但另一方面,观测角度过多会使像元空间重采样、叶片阴影和土壤阴影等问题带来更多不确定性,LAI反演精度反而下降;无论是单角度还是多角度数据,随机森林LAI反演模型精度均高于非线性回归模型,随机森林模型能够明显提高LAI反演精度,适用于区域植被LAI反演;多角度遥感数据能够反映森林立体结构信息和地物多维空间结构特征,显著改善传统垂直观测数据反演LAI精度较低的问题,从而有效提高植被LAI反演精度.

对农业面源污染的地区进行敏感性等级划分,从而针对不同等级的地区因地制宜地开展不同标准、不同力度的治理工作.选取化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)排放强度作为农业面源污染敏感性等级评价的3个指标,按照不敏感(Ⅰ)、轻度敏感(Ⅱ)、中度敏感(Ⅲ)、高度敏感(Ⅳ)4个等级确定分级标准,采用熵权法确定各指标权重,提出了一种基于云模型的农业面源污染敏感性等级评价方法,并引用某流域28个县(区、市)的数据进行实例验证与分析.结果表明,对最大隶属原则有效度属于最低效范围的结果施行加权平均原则,可提升评价结果的可信度;采用云模型进行农业面源污染敏感性等级评价,可信度达96.4％;相比GIS技术,云模型对中度、高度敏感级别的模糊评价更倾向严格,对这些地区的面源污染治理要求提出更高标准.研究结果表明该方法具有可行性,可为农业面源污染地区科学制定治理措施、配置治理资源提供有益参考.

为了定量讨论番茄生长模型(DSSAT-CROPGRO-Tomato)中各参数对模拟输出结果的影响,运用扩展傅里叶幅度检验(EFAST)法,对影响番茄物候期、生长及生产等3类模型输出的各参数敏感性进行了研究,重点探讨了模型输入中品种参数、气象及土壤参数变化对模型输出结果的影响.结果 表明:影响番茄开花期、坐果期和成熟期等物候期最敏感的品种参数和气象参数分别为初花期积温、日最低温度,而土壤参数对番茄物候期的影响可以忽略.影响番茄叶面积指数和冠层高度最敏感的品种参数为初花期积温,而影响番茄根、茎生长最敏感的品种参数为干物质分配比例,日最高温度和土壤田间持水率分别是影响番茄根、茎、叶生长最敏感的气象和土壤参数.影响番茄干物质量和总产量最敏感的品种参数为初花期积温,而影响番茄收获数量和单果质量的品种参数为最大单籽粒质量,日最高温度和土壤田间持水率也分别是影响番茄生产最敏感的气象和土壤参数.

南京城市建设发展迅速,城市规模不断扩大,水土流失问题也愈发突显,是全省水土流失防治任务最为艰巨的城市之一.面对这些问题,南京市着重宣传教育、完善监管流程、严格行政执法、创新监管手段等,水土保持监督管理工作取得了进展.而工作中反映出的新问题及城市发展的新要求,又对水土保持监督管理工作提出了新挑战.对水土保持监督管理工作提出新的对策,将有效地推动南京市水土保持工作,促进南京社会、经济可持续发展.

为了确定灌区现代化建设的内容和重点,选取江苏省35个大中型灌区的数据样本,采用结构方程模型系统研究了灌区现代化程度认知及其影响因素.数据分析显示,观测变量的标准因子载荷系数均约为0.75,KMO值为0.973,Bartlett球状检验的卡方统计值为1682,说明样本数据的有效性和相关性较高.研究结果表明:灌排体系、用水计量与信息化、管理体制、服务保障、生态环境、人居环境、防灾减灾、水资源安全保障、经济效益和用水效率都在不同程度上影响着灌区现代化的认知程度.其中灌排体系的影响最大,服务保障的影响最小.灌区现代化应当是全面的、整体的现代化,必须统筹全局,综合灌区基础设施体系、管理与服务体系、生态健康体系、安全保障体系和效率与效益体系,全面发展.

选取江苏省6个气象站点1997-2016年的逐日气象资料,建立了3种基于树型算法的参考作物蒸散量(ET0)预测模型,包括梯度提升决策树(Gradient boosting decision tree,GBDT)、随机森林(Random forest,RF)和回归树(Regression tree)模型,以FAO-56 Penman-Monteith公式计算所得的ET0值作为标准值,对GBDT、RF、Regresssion tree模型和3种经验模型(EI-Sebail、Irmak、Hargreaves-Samani模型)的预测结果进行比较分析.结果表明:在相同气象因子输入组合下,GBDT、RF模型能取得较高的模拟精度,且明显高于Regression tree模型和经验模型,其中,气象参数组合为最高气温、最低气温和辐射的GBDT模型具有最高的模拟精度[全局评价指标(GPI)排名第1];通过敏感性分析发现,辐射是对江苏省逐日ET0影响最为显著的气象因子,其直接通径系数为0.512,对决定系数(R2)的贡献度为0.740,显著高于其他气象因子;通过可移植性分析发现,气象因子组合为最高气温、最低气温和辐射的GBDT、RF模型在江苏省内6个站点相互交叉验证下仍具有较高的预测精度.因此,可以将GBDT、RF模型应用于江苏省气象资料缺乏时的ET0预测,为农业灌溉提供可靠依据.

坐落在江苏南京市高淳区的桠溪镇是中国首个"国际慢城",核心区域面积约50 km2.高淳区"国际慢城"片区丘陵蜿蜒、垄岗起伏、冲坳交错,沟壑密度大,遇到强降雨极易引发水土流失.20世纪90年代,高淳区水利部门就开展了桠溪镇的小流域规划和治理工作.

[目的]探讨分层系统抽样方法下不同抽样密度对土壤侵蚀因子估算精度的影响,为区域水土流失动态监测抽样方法和抽样密度的选取提供数据支撑.[方法]以沂蒙山泰山国家级重点治理区蒙阴县为对象,基于2013年SPOT5遥感影像和1∶1万地形图,采用人机交互解译、野外调查、统计分析等方法,以全县土壤侵蚀因子为基准值,对1％和4％密度土壤侵蚀因子进行精度评价.[结果]①1％抽样密度下,S,E,K因子相对误差较大,分别为33.48％,23.46％,20.64％,主要受坡度、土地利用和土壤类型影响;L,B,T相对误差均小于11％;六者平均14.44％.②4％抽样密度下,E,K,B相对误差较大,分别为15.07％,13.94％和10.69％,主要受土地利用和土壤类型影响;L,S,T相对误差均小于10％;6者平均7.89％.③以栅格计算法结果为基准值,采用单元插值外推法推算全县水土流失面积,1％密度下水土流失面积比偏高19.73％,4％密度下水土流失面积比偏高11.77％.[结论]蒙阴县1％和4％密度各因子均有不同程度的精度损失,并对水土流失估算结果造成一定影响,在区域水土流失动态监测过程中可根据需求选取合适的抽样密度.

为更好地揭示土壤侵蚀与土壤团聚体之间的关系,选取大吴山小流域为研究区,以4种土地利用下的土壤团聚体为研究对象,分析了不同侵蚀强度下各土地利用方式土壤团聚体的粒径组成及稳定性特征.结果 表明:(1)研究区土壤团聚体主要以大团聚体(＞0.25 mm)为主,其比例均＞70％,与同类报道相比偏低,说明该区土壤流失严重,水土保持工作需进一步开展.(2)随侵蚀强度增加,＞2 mm团聚体含量有降低的趋势,＜0.106 mm则刚好相反,0.5～0.25 mm和1～0.5 mm团聚体含量明显变化,说明侵蚀过程倾向于破坏大团聚体,增加微团聚体百分含量,其中0.5mm对侵蚀强度转变响应敏感.(3)土壤团聚体稳定性指标R0.25,MWD与侵蚀强度呈负相关,D值呈正相关,且严重侵蚀条件下,MWD和R0.25均为最小值,D值达到最大,说明严重侵蚀会降低土壤团聚体稳定性.(4)同种侵蚀强度下,相较于其他3种土地利用式,林地的R0.25和MWD值较高,D值较小,说明林地结构较好,有利于团聚体的积累,稳定性高.

环山河小流域位于江苏省南京市溧水区的石湫镇,长8.7 km的环山河串起了散落在周围的12座水库,从高空俯瞰如同12颗美丽的明珠镶嵌在乡野之中.曾经,环山河是一个缺乏产业支撑、农民收入较低的普通村庄.2008年以来,溧水区对环山河开展了生态清洁小流域建设,一是对病险水库进行除险加同,二是对河道进行疏浚清淤,三是对流域实施综合治理,四是多部门协同对环山河区域的水土资源进行优化配置,使生态环境显著改善,农业结构得到调整,促进了农业产业开发和农家乐建设,带动了农民增收和乡村振兴,为居民提供了优质的生活环境,为市民提供了好去处.如今的环山河,路面干净整洁、水面清亮透彻,山丘、田野、村落浑然一体,改建后的民居透出新农村建设的勃勃生机,已成为处处成景、步步入画的水美乡村.

为深入了解《南京市农田水利条例》立法质量和颁布实施后的执行效果,2017年开展了《南京市农田水利条例》后评估工作.文章从《条例》合法性、合理性、协调性、可操作性、规范性等角度,以及对社会所产生的效益方面,对《条例》进行进行较为全面和客观的分析评价.结果 显示,《条例》基本符合相关要求,由于实施时间短,制定之初国家、省级的农田水利法律法规尚未出台,不可避免的存在不完善或欠缺之处,建议进行完善.

石塘小流域位于江苏省南京市江宁区横溪街道甘泉湖社区南部,总面积8.4 km2,2015年度被评为国家水土保持生态文明清洁小流域建设工程.15年前的石塘村,河道、沟塘淤积严重,是名副其实的“烧饼塘、油条沟”.2005年起,水利部门率先开展小流域治理,打造小流域生态、清洁的水环境.2007年,江宁区采取“政府引导、市场运作、企业主投、群众参与”的模式,由区政府牵头多部门对石塘村进行集中治理开发,同时吸引了社会企业投资开发旅游资源,进一步改善了小流域人居环境.