黄土高原生态系统碳汇时空变化及其影响因素 被引量：2

1

作者 张怡 王志慧 +2 位作者 卢小平 肖培青 赵广举 《水土保持研究》 北大核心 2025年第1期266-274,284,共10页

[目的]探究黄土高原生态系统碳汇时空变化特征,可为深入分析和科学评估生态系统固碳能力以及制定应对气候变化的策略提供科学依据。[方法]基于现有长时间序列遥感产品、地形和土壤属性等数据,运用线性趋势分析和地理探测器等工具,计算了... [目的]探究黄土高原生态系统碳汇时空变化特征,可为深入分析和科学评估生态系统固碳能力以及制定应对气候变化的策略提供科学依据。[方法]基于现有长时间序列遥感产品、地形和土壤属性等数据,运用线性趋势分析和地理探测器等工具,计算了2000-2022年黄土高原净生态系统生产力(Net Ecosystem Productivity,NEP),分析了NEP时空变化及其影响因素。[结果]黄土高原2000-2022年NEP平均值为33.44 gC/m^(2),2022年黄土高原NEP现状水平为39.9 gC/m^(2),年碳汇总量达到25.40 Tg C。NEP年际变化特征表现为显著上升且逐渐趋于稳定,总体增长速率为0.70 gC/(m^(2)·a),每年增加0.45 Tg C,其中山西省和陕西省贡献最大。黄土高原森林植被的碳汇能力(NEP)和增汇能力(NEP趋势)虽最高,但由于草地面积较大,因此草地碳汇总量和增汇贡献均高于森林。与草地、农田和裸地相比,草地-森灌、农田-林草,裸地-林草等生态修复工程能提升原地表覆盖碳汇能力的83.2%,14.0%和81.1%,且提升增汇能力5.6%,15.8%,127.7%。单一影响因子中,NDVI作为植被生物量指标,是驱动黄土高原生态系统NEP时空动态变化的主要因素,然而NDVI与降雨、NDVI与土壤容重的交互作用对NEP空间分异以及NEP趋势变化的影响也不可忽视。[结论]结合气候特性和土壤条件的全面考量,通过调整土地利用结构和增加植物覆盖度等一系列生态恢复措施,可有效提升黄土高原生态系统碳汇能力。 展开更多

关键词 黄土高原 净生态系统生产力 地理探测器 影响因素 碳汇

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河龙区间典型流域径流年内分配对水土保持生态建设的响应 被引量：1

2

作者 陈玮 孙彭成 +2 位作者 肖培青 李琼芳 焦鹏 《水土保持研究》 北大核心 2025年第1期141-147,159,共8页

[目的]揭示河龙区间不同地貌区下典型流域的多年径流变化特征,明晰水土保持生态建设对其径流年内分配均匀程度的影响。[方法]选取河龙区间风沙区、土石山区和黄土丘陵沟壑区的秃尾河、三川河及延河流域,在收集各流域1960-2019年径流观... [目的]揭示河龙区间不同地貌区下典型流域的多年径流变化特征,明晰水土保持生态建设对其径流年内分配均匀程度的影响。[方法]选取河龙区间风沙区、土石山区和黄土丘陵沟壑区的秃尾河、三川河及延河流域,在收集各流域1960-2019年径流观测和水土保持措施数据的基础上,构建基尼系数指标,量化径流年内分配均匀度,分析了流域径流年内分配的演变趋势与空间差异,探究了河龙区间流域径流年内分配对不同类型水土保持措施的响应特征。[结果](1)1960-2019年,3个典型流域径流量极显著减少,秃尾河、三川河和延河的年径流量减少幅度分别为-0.05亿m^(3)/a,-0.03亿m^(3)/a,-0.02亿m^(3)/a;(2)3个典型流域径流年内分配特征显著差异,风沙区的秃尾河流域径流年内分配最为均匀,土石山区次之,黄土丘陵沟壑区的延河流域年内分配最不均匀,各流域的径流基尼系数分别为0.2,0.35,0.6;(3)不同地貌区径流基尼系数均呈下降趋势,径流年内分配趋向均匀;(4)水土保持林草植被、梯田和淤地坝建设与径流基尼系数具有显著负相关关系。[结论]水土保持生态建设具有调节径流年内分配,促进河川径流年内分配更加均匀的作用。 展开更多

关键词 水土保持与荒漠化治理 径流年内分配 基尼系数 河龙区间

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黄土高原生态系统水分利用效率演变及驱动因素空间分异规律 被引量：10

3

作者 常晓格 王志慧 +3 位作者 肖培青 魏峰远 张攀 马力 《水土保持研究》 CSCD 北大核心 2022年第5期244-252,共9页

生态系统水分利用效率(Water Use Efficiency,WUE)是碳水耦合过程的关键因子,研究黄土高原WUE时空变化及其驱动因素有助于解释生态系统对气候和水资源变化的响应机制以及水资源管理和碳预算评估。论文基于总初级生产力(Gross Primary Pr... 生态系统水分利用效率(Water Use Efficiency,WUE)是碳水耦合过程的关键因子,研究黄土高原WUE时空变化及其驱动因素有助于解释生态系统对气候和水资源变化的响应机制以及水资源管理和碳预算评估。论文基于总初级生产力(Gross Primary Productivity,GPP)、蒸散发(Evapotranspiration,ET)、地表覆盖遥感产品和气象观测数据,利用线性斜率和偏相关系数法分析了2000-2018年黄土高原不同植被类型WUE变化趋势及其与降雨(Precipitation,P)、温度(Temperature,Temp)、饱和水汽压差(Vapor Pressure Difference,VPD)、潜在蒸散发(Potential Evaporation,ET_(0))和叶面积指数(Leaf Area Index,LAI)的偏相关性随干旱指数变化的空间分异规律。结果表明:(1)2000-2018年黄土高原多年平均WUE为1.24 gC/(m^(2)·mm),年际增长速率为0.02 gC/(m^(2)·mm·a),其中显著增加区域占47.36%。(2)黄土高原地区各植被类型年均WUE均随干旱指数增加呈显著减小趋势,草地WUE随干旱指数增加下降速率最快。同时,各植被类型WUE的变化速率均为正,但不同植被类型WUE增长速率随干旱指数的变化规律存在差异。受人类活动影响较大的农田WUE增长速率对干旱指数敏感性较低,而林草植被WUE增长速率随干旱指数增加呈先增加后减小的变化规律,存在阈值效应。(3)LAI对WUE的变化影响作用最大,其变化主导的区域占58.16%,其他驱动因素的作用大小依次为Temp,ET_(0),VPD和P。在重度干旱条件下,各植被WUE均与P均呈负相关。与农田和森林相比,灌草植被的WUE与Temp相关性对干旱指数更为敏感。另外,灌草植被的WUE与VPD和ET_(0)的相关性随干旱指数增加也存在阈值效应。 展开更多

关键词 水分利用效率 空间分异 黄土高原 偏相关分析 驱动因素

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砒砂岩区生态治理-生态衍生产业协同发展关键技术与模式 被引量：5

4

作者 姚文艺 王文彪 +2 位作者 申震洲 姚京威 杨才千 《人民黄河》 CAS 北大核心 2024年第5期1-10,共10页

探索生态治理与生态衍生产业协同发展的关键技术与途径,是促进水土保持生态治理高质量发展的重要课题。为此,以生态治理难度极大的黄河流域砒砂岩区为研究对象,基于生态经济学、生态产业技术的理论与方法,提出了生态治理-生态衍生产业... 探索生态治理与生态衍生产业协同发展的关键技术与途径,是促进水土保持生态治理高质量发展的重要课题。为此,以生态治理难度极大的黄河流域砒砂岩区为研究对象,基于生态经济学、生态产业技术的理论与方法,提出了生态治理-生态衍生产业协同发展的基本原理和应遵循的原则,探索了生态治理与生态衍生产业协同发展的关键技术与模式,并开展了示范应用。1)生态治理-生态衍生产业协同发展的原理是行为互驱动、效应互补偿,应遵循的原则是“双律适应、适地适生、三方意愿”;2)鉴于砒砂岩覆土区、覆沙区、裸露区生态环境有明显差异,分别构建了小流域生态治理-生态衍生产业协同发展的综合治理措施体系和模式,以坡顶、坡面和沟道为水土保持措施配置的3个地貌单元,选择兼具水土保持功能和饲用、药用、食用等经济开发价值的作物进行生物措施配置,配合注浆固结、抗蚀促生、砒砂岩改性等新的工程技术措施进行生态治理;3)研发了物理-化学-生物综合改良砒砂岩土壤、砒砂岩复配风沙土+生物改良提质、灌草优化平茬及饲料加工、煤矸石改性资源化利用、高陡边坡抗蚀+控渗+植生固稳、生态果园建植等关键技术;4)基于砒砂岩覆沙区“土壤改良固沙+”(如土壤改良固沙+经济林种植、土壤改良固沙+梭梭草套种甘草等)生态治理模式的实践与示范,探索实施了“政府支持,科技支撑,企业产业化+公益性投资,农牧民市场化参与”的多元投资、多方参与、共同受益运行机制与模式。通过灌草平茬饲料加工、土壤改良、经济作物种植等产业化中试,以及矿区回填区生态恢复、小流域生态治理-生态衍生产业协同发展示范性实践,表明脆弱生态区治理中发展生态衍生产业具有广阔的前景。 展开更多

关键词 水土保持 生态治理 衍生产业 生态经济 协同发展 砒砂岩区 黄河流域

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罗玉沟流域水沙变化趋势及影响因素 被引量：3

5

作者 秦瑞杰 李平 +2 位作者 肖培青 马田铂 王柯凡 《水土保持研究》 CSCD 北大核心 2024年第1期151-158,共8页

[目的]探讨小流域水沙变化趋势及影响因素,为黄土高原丘陵沟壑区水土流失治理和水土保持措施布设提供参考依据。[方法]采取Spearman秩次相关检验方法、累积距平法和双累积曲线法等对黄土丘陵沟壑区罗玉沟流域1986—2016年降水量、径流... [目的]探讨小流域水沙变化趋势及影响因素,为黄土高原丘陵沟壑区水土流失治理和水土保持措施布设提供参考依据。[方法]采取Spearman秩次相关检验方法、累积距平法和双累积曲线法等对黄土丘陵沟壑区罗玉沟流域1986—2016年降水量、径流量和输沙量变化趋势和演变过程进行分析。[结果](1) 1986—2016年罗玉沟流域年降水量趋势性变化不显著;流域年径流量和年输沙量变化具有明显的阶段性,以1993年为界,年径流量和年输沙量呈显著降低趋势。(2)降水和水土保持措施影响罗玉沟流域年径流量和输沙量,不同降水水平年,降水和水土保持措施对流域水沙变化的影响不同,水土保持措施使流域枯水年份径流量和输沙量减少最为显著。(3)水土保持措施对年径流量和年输沙量的减少贡献率分别为83.50%和80.97%。[结论]降水量变化不显著的情况下,水土保持措施对罗玉沟流域年径流量和年输沙量的减少起主导作用,水土保持综合治理对枯水年径流量和输沙量的影响幅度最大。 展开更多

关键词 黄土丘陵沟壑区 罗玉沟流域 水沙变化 影响因素

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黄河流域生态治理与生态经济协同发展模式研究进展 被引量：4

6

作者 王伟 姚文艺 +1 位作者 张攀 徐建昭 《人民黄河》 CAS 北大核心 2024年第2期129-134,141,共7页

为了给黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略的实施及乡村振兴等提供科技支撑,对多年来黄河流域生态治理与生态经济协同发展的研究成果、关键技术及典型模式进行系统归纳,分析了当前存在的突出问题,并提出了相应的对策建议。黄河... 为了给黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略的实施及乡村振兴等提供科技支撑,对多年来黄河流域生态治理与生态经济协同发展的研究成果、关键技术及典型模式进行系统归纳,分析了当前存在的突出问题,并提出了相应的对策建议。黄河流域生态治理与生态经济协同发展模式是随着水土保持工作不断发展和生态文明建设、乡村振兴等多项国家战略的实施而逐步建立和不断丰富完善的,多年来黄河流域各地区针对严重的水土流失探索了多种生态治理与生态经济协同发展模式,包括水土保持-地貌-生态经济高适配生态经济型综合治理模式、水土保持型生态农业经济模式、风沙区水土保持-生态经济融合发展模式、砒砂岩区生态治理-衍生产业协同发展模式、半干旱区乡村能源生态型良性循环模式、黄土高塬水土保持型生态经济带治理模式等。当前存在的突出问题有:生态治理-生态经济协同发展的理念薄弱,二者的协同性不高且耦合协调的空间不均衡,发展模式结构单一、规模效益不高等。建议:创新生态治理-生态经济协同发展的理论与关键技术;建立多元化投入机制,创建以高质量发展为目标的新型生态治理与经济协同发展模式及其生产与产业体系,探索“全托全链”的推广机制;构建适宜的技术体系、产业体系、经营体系和人才支撑体系;建立生态治理与生态经济协同发展先行试验示范县,引领和优化区域现代生态治理与经济的协同发展。 展开更多

关键词 水土保持 生态治理 生态经济 协同发展 产业发展 黄河流域

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黄河中游典型流域土地利用对径流的调控作用

7

作者 王倩华 张攀 +2 位作者 王伟 肖培青 吴晓玲 《水土保持研究》 CSCD 北大核心 2024年第3期61-68,78,共9页

[目的]深入研究黄河中游不同土地利用对径流变化的调节效应及其阈值,对于山洪防治和流域高质量发展至关重要。[方法]以大理河流域为重点研究区域,分析其近20年来的土地利用变化特征,基于流域月尺度SWAT模型定量分析了土地利用变化对径... [目的]深入研究黄河中游不同土地利用对径流变化的调节效应及其阈值,对于山洪防治和流域高质量发展至关重要。[方法]以大理河流域为重点研究区域,分析其近20年来的土地利用变化特征,基于流域月尺度SWAT模型定量分析了土地利用变化对径流年内分配的影响;通过设置4种极端土地利用情况研究了不同土地利用类型对于汛期径流的影响;并通过设置12种不同的土地利用覆盖度情景,揭示了影响流域径流的土地利用的覆盖临界。[结果]大理河流域主要的土地利用方式为耕地、草地和林地,草地和林地对径流有抑制作用,耕地对径流存在促进作用,三者的影响系数分别为-0.125,-0.130,0.122。土地利用对径流的年内分配有一定的调控作用,但当土地利用变化较小时,这种调控作用不明显。土地利用覆盖度存在明显的边际效应,其下临界约为5%,草地的上临界为95%,林地的上临界为91%。[结论]由于流域内实际的植被条件较差,林草覆盖度仍处于较低水平,因此修复植被和适当地退耕、退草还林仍能对该流域的水土保持工作和防洪建设起到促进作用。 展开更多

关键词 SWAT模型 土地利用变化 阈值 大理河流域

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黄河流域高标准淤地坝内涵与科技问题 被引量：6

8

作者 姚文艺 张攀 《人民黄河》 CAS 北大核心 2023年第2期1-8,共8页

建设高标准淤地坝是实现黄河流域生态保护和高质量发展国家战略目标的重要举措之一,对水土保持高质量发展和区域经济社会发展将起到积极促进作用。基于高标准淤地坝建设的目标与要求,分析了黄河流域淤地坝建设与技术标准发展历史进程,... 建设高标准淤地坝是实现黄河流域生态保护和高质量发展国家战略目标的重要举措之一,对水土保持高质量发展和区域经济社会发展将起到积极促进作用。基于高标准淤地坝建设的目标与要求,分析了黄河流域淤地坝建设与技术标准发展历史进程,探讨了高标准淤地坝定义与内涵,提出了需要研究的科学问题和关键技术,展望了高标准淤地坝发展前景。黄河流域淤地坝建设经历了起源、作用提升、坝系形成、规范建设、建设波动、高标准建设等6个阶段450余a的发展过程,高标准淤地坝概念的提出标志着淤地坝建设从“量”的发展进入“质”的提升新时期;淤地坝技术标准伴随着不同时期科学技术的发展和实践经验总结,经历了由20世纪80年代中期形成和之后不断完善、不断修订的过程;高标准淤地坝较之一般的淤地坝具有特殊的本质特征、价值及丰富的内涵和外延;在包括淤地坝在内的生态农业综合效益链中高标准淤地坝的地位与驱动机制、高标准淤地坝建设技术标准等是今后需要研究的重要课题。高标准淤地坝建设必将促进水土保持高质量发展,并对区域生态治理、衍生经济、社会文化、景观格局等的深度融合及协同发展起到更大的促进作用。 展开更多

关键词 高标准淤地坝 内涵 水土保持 生态保护 高质量发展 黄土高原 黄河流域

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基于光学遥感的稀疏乔灌木地上部分生物量反演方法 被引量：5

9

作者 石永磊 王志慧 +4 位作者 李世明 李春意 肖培青 张攀 常晓格 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期13-22,共10页

【目的】基于无人机数据采用3种分层方案构建冠层盖度-乔灌木地上部分生物量模型以及基于Landsat8 OLI数据采用3种分层方案构建不同光谱指数-乔灌木地上部分生物量模型,对比分析不同分层方案的乔灌木地上部分生物量模型精度,以期为基于... 【目的】基于无人机数据采用3种分层方案构建冠层盖度-乔灌木地上部分生物量模型以及基于Landsat8 OLI数据采用3种分层方案构建不同光谱指数-乔灌木地上部分生物量模型,对比分析不同分层方案的乔灌木地上部分生物量模型精度,以期为基于遥感数据的干旱区人工林乔灌木地上部分生物量高精度反演提供理论依据。【方法】在毛乌素沙地实地调查102块30 m×30 m样地,基于高分辨率无人机影像,利用面向对象的机器学习算法获取乔灌草植被覆盖度信息,采用3种分层方案(不分层、基于乔木和灌木2种植被类型分层、基于5个树种分层)构建冠层覆盖度-乔灌木地上部分生物量模型。基于Landsat8 OLI影像,使用6种光谱指数(NDVI、RVI、MSAVI、TCG、NDMI、NIRv),结合无人机影像解译草本植被覆盖度,采用3种分层方案(不分层、有无草本植被样地分层、3个草本植被覆盖度等级样地分层)构建不同光谱指数-乔灌木地上部分生物量模型。【结果】不分层的冠层覆盖度-乔灌木地上部分生物量模型鲁棒性最差(R^(2)=0.22,n=102),且估算精度最低(RMSE=14.98 t·hm^(-2));考虑乔木和灌木2种植被类型分层建模(RMSE=7.44 t·hm^(-2))和5个树种分层建模(RMSE=5.82 t·hm^(-2))的反演误差分别减少了50.32%和61.1%。在光谱指数-乔灌木地上部分生物量模型中,NIRv反演乔灌木地上部分生物量精度最高(3种分层方案平均RMSE=7.25 t·hm^(-2)),NDVI反演乔灌木地上部分生物量精度最低(3种分层方案平均RMSE=9.43 t·hm^(-2))。不同光谱指数对稀疏乔灌木地上部分生物量变异的解释能力表现为NIRv>NDMI>TCG>MSAVI>RVI>NDVI。木本植被类型对光谱指数-乔灌木地上部分生物量模型精度的影响小于对冠层覆盖度-乔灌木地上部分生物量模型精度的影响。考虑草本植被覆盖度背景分层建模可使光谱指数-乔灌木地上部分生物量模型RMSE减少8.13%~16.62%,不同光谱指数-乔灌木地上部分生物量模型精度对草本植被覆盖度背景的敏感性排序为NIRv>TCG>NDVI>MSAVI>RVI>NDMI。【结论】无人机高空间分辨率遥感可用于获取稀疏乔灌混交林树种类型及其草本植被信息等先验知识。在稀疏乔灌混交林区域,木本植被类型对冠层覆盖度-乔灌木地上部分生物量模型精度影响较大,至少需区分乔木和灌木两类植被才可保证该方法反演精度满足实用需求。基于Landsat-8 OLI卫星数据的考虑草本覆盖度的NIRv-乔灌木地上部分生物量模型分层建模方案适用于大区域稀疏乔灌木地上部分生物量遥感估算。 展开更多

关键词 稀疏乔灌木 地上生物量 分层建模 光谱指数 冠层覆盖度

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黄河砒砂岩区生态治理关键技术研究 被引量：5

10

作者 姚文艺 申震洲 +3 位作者 姚京威 杨才千 李晓龙 李长明 《华北水利水电大学学报（自然科学版）》 北大核心 2023年第5期1-12,共12页

砒砂岩区是黄河流域生态最脆弱、复合侵蚀最严重的粗泥沙集中来源的核心区,为实现黄河流域生态保护和高质量发展国家战略确立的生态保护重大目标,迫切需要创新砒砂岩区生态治理关键技术。针对砒砂岩区生态退化和复合侵蚀的治理问题,通... 砒砂岩区是黄河流域生态最脆弱、复合侵蚀最严重的粗泥沙集中来源的核心区,为实现黄河流域生态保护和高质量发展国家战略确立的生态保护重大目标,迫切需要创新砒砂岩区生态治理关键技术。针对砒砂岩区生态退化和复合侵蚀的治理问题,通过典型抽样调查、遥感解译统计、室内水化与力学试验、野外原位观测与示范验证等多种方法,重点研发了砒砂岩区生态治理若干关键技术。介绍了砒砂岩区块体状重力侵蚀治理、砒砂岩改性材料谷坊建造、砒砂岩煤矸石改性利用、砒砂岩质地土壤改良提质、生态综合治理模式等的关键技术原理与内容,以及这些技术的示范应用效果;展望了砒砂岩区生态治理理论与技术研究的发展方向,为砒砂岩区生态治理提供科技支撑,并推进脆弱生态区治理技术的深化研究。 展开更多

关键词 植被恢复重建 重力侵蚀 土壤改良 生态治理 砒砂岩区

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黄丘区典型灌木和荒草地土壤含水量变化对降雨的响应 被引量：7

11

作者 吴远菲 肖培青 +1 位作者 郝仕龙 杨春霞 《水土保持研究》 CSCD 北大核心 2022年第4期121-126,共6页

为了研究不同土地利用方式下土壤水分的变化特征及其对降雨的响应,以黄丘区辛店沟流域坡面径流小区灌木和荒草地为研究对象,利用多探头土壤水分监测仪对研究对象0—50 cm土层土壤水分进行了连续定位观测,对不同下垫面下土壤水分的变化... 为了研究不同土地利用方式下土壤水分的变化特征及其对降雨的响应,以黄丘区辛店沟流域坡面径流小区灌木和荒草地为研究对象,利用多探头土壤水分监测仪对研究对象0—50 cm土层土壤水分进行了连续定位观测,对不同下垫面下土壤水分的变化特征进行了系统的分析和研究。结果表明:(1)不同土地利用方式土壤水分表现出明显的季节变化特征,观测期内荒草地的平均土壤含水量为0.099,大于灌木地0.091,荒草地的土壤含水量总体要高于灌木地。(2)不同土地利用方式土壤含水量垂直变化趋势相似,总体上随着土层深度的增加而减少,具有明显的垂直变异性,灌木地对深层土壤含水量的消耗比荒草地多。(3)土壤含水量在垂直方向上对降雨的响应程度随着土层深度的增加而减小,灌木地和荒草地垂直方向上0—30 cm土层与30—50 cm土层对降雨响应表现为相反的规律。研究认为相比荒草地,灌木地土壤水分消耗更严重,且深层土壤水分受降雨补给有限,易引发土壤干层。 展开更多

关键词 土壤含水量 土地利用方式 野外定点监测 降雨 黄土丘陵区

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