基于瞬变电磁法的煤层风氧化带探查

煤层风氧化带的发育对煤矿的生产组织和安全回采影响巨大,针对准格尔煤田东部隆起带煤层风氧化带圈定的技术难题,研究了瞬变电磁法探查煤层风氧化带的可行性。首先对研究区正常地层与煤层风氧化区的电阻率测井曲线进行了分析,总结了正常区与煤层风氧化区的电性差异,并以电阻率测井曲线构建了煤层风氧化区地电模型;然后采用MAXWELL软件对理论模型的瞬变电磁响应进行了数值模拟,发现在煤层风氧化区瞬变电磁反演电阻率断面表现为浅部低阻层变厚、低阻异常幅值减小的异常特征,可以以此来圈定煤层风氧化区的分布范围;最后在数值模拟的基础上,在串草圪旦煤矿开展了现场试验,结合钻探情况对试验数据从瞬变电磁反演电阻率断面和平面2个角度进行了分析,结果表明瞬变电磁法探测划分风氧化带是可行的。

1970—2020年黄土高原水蚀风蚀交错区极端降水时空变化研究及驱动因素分析

黄土高原水蚀风蚀交错区作为中国北方典型的生态脆弱区,因其独特地形和气候条件,极端降雨事件对其环境和生态系统的影响更加突出。选取水蚀风蚀交错区28个气象站点,结合RClimDex模型计算11个极端降水指数,采用线性相关分析法、Mann-Kendall趋势检验法和小波交叉法,分析了1970—2020年黄土高原水蚀风蚀交错区极端降水事件时空分布特征,探讨了极端降水事件的驱动因素。结果表明:(1)1970—2020年水蚀风蚀交错区持续干燥日数(CDD)呈下降趋势,其余10个指数呈上升趋势,反映出近50a研究区极端降水事件的频率、量级和强度不断增加。交错区年降水量增加和极端降水事件增加具有密切关系,且极端降水事件增加主要是由中雨日数(R10)和大雨日数(R20)引起。(2)1970—2020年极端降水事件在全区整体为增加趋势,交错区中部和西南部极端降水事件显著发生,陕西段极端降水量和强度呈显著增加趋势且极端化程度更显著。(3)湿日总降水量(PRCPTOT)、暴雨日数(R25)、5d最大降水量(R5d)3个极端降水指数,与影响因子厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)、东亚夏季风(EASM)和太阳黑子(SN)具有不同的功率,与SN的交叉小波变换功率最大,说明影响因子中SN和极端降水指数的相关性最高,SN对极端降水事件的影响最大。

农牧交错带草地植被的水土保持作用研究

在农牧交错带以小麦地为对照,研究退耕建植草地植被及天然草地植被的水土保持作用。结果表明,退耕建植草地植被可以明显减轻土壤风蚀程度,并有利于土壤在雨季对降水的蓄积;天然草地植被与农田植被相比,可以较好地减轻水蚀的发生。

水蚀风蚀交错带植被恢复对土壤物理性质的影响

黄土高原北部晋陕蒙接壤区是典型的水蚀风蚀交错带和强烈侵蚀中心,探讨该区植被恢复对土壤性质的影响有助于该区植被恢复模式的合理选择和土壤生态效应的科学评价。以神木六道沟小流域为研究区域,探讨了土壤物理性质变化与植被恢复的关系。结果表明,研究区土壤容重、砂粒含量以及饱和导水率普遍较高,表层(0-20cm)均值依次为1.38gcm-3、44.2%和1.46mmmin-1,而土壤总孔隙度与粘粒含量则较低,表层均值分别为45.6%和2.4%,反映了研究区土壤荒漠化的严峻现状,其中北坡(迎风坡)表现尤为严重。与农田相比,采用自然弃耕、种植紫花苜蓿(Medicagosativa)和柠条(Caragana korshinskii)、恢复次生天然草地等不同的植被恢复模式可以不同程度地降低土壤容重,增加土壤总孔隙度、饱和导水率以及团聚体稳定性,改善土壤的物理性质,而且随着恢复时间(1-30a)的延长,这种效应会进一步增强。通过种植人工草地并使其自然恢复为次生天然草地的植被恢复模式,对土壤结构的改善作用显著优于直接种植柠条灌丛和自然弃耕等模式。但是,短期内(<30a)植被恢复对土壤颗粒组成、比重等物理性状无显著影响,意味着土壤一旦出现沙化将很难逆转。从对植被恢复响应的敏感性而言,土壤容重、总孔隙度以及团聚体稳定性可以作为土壤生态效应评价的主要指标。

北方农牧交错带风水蚀复合区水土流失现状与综合治理对策

风水蚀复合区是中国北方农牧交错带的一部分。区域的东面与南面毗邻水蚀地貌形态,东南界为沙漠化土地发生、发展的东南界;区域的西面与北面与风蚀地貌形态接壤,西北界为旱作农业的西北界。复合区包括74个县(旗),面积42.77万km2,总人口2400万(2004年)。主要生态问题为:沙漠化持续发展,沙尘暴频发;土地退化严重,承载力急剧下降;生态环境恶化,自然灾害频繁。复合区水土流失的主要特点表现为风水蚀在时间上交错,空间上叠加。受侵蚀营力系统与环境系统的制约,水土流失类型表现出明显的地域分异规律。2000年水土流失面积26万1517.35 km2,占全区土地面积的61.14%;复合区每年流失土壤11.97亿t,其中水力侵蚀量5.55亿t,风力侵蚀量6.42亿t。近20多年来,复合区大部分地区的水土流失面积有所减少,侵蚀强度有所降低。随着国家加大生态建设的力度,预计在未来的十到几十年,复合区的水土流失态势将呈现逐步逆转的趋势,但局部的水土流失状况依然很严峻。风水蚀复合区水土流失治理要以预防为主、保护领先为原则,生物措施、农业技术与工程措施相结合综合治理,把国家的生态需求与农户的经济需求相结合,依法协调经济开发与环境保护的关系,注重科学研究,提高科技含量。根据风水蚀复合区现状,提出了一些治理工程项目,主要包括复合区黄河粗泥沙综合治理工程和生态修复工程。这些工程的实施,将大大减少进入黄河的粗泥沙量,风水蚀复合区水土流失状况可以得到改善。

黄土高原水蚀风蚀交错带煤田开发区小流域植被恢复模式

该文以陕北神木县六道沟小流域为研究区,应用参与性农户评估方法（PRA）调查煤田开发对流域居民收入和流域可持续发展的影响,分析流域内主要植被的生长和土壤水分状况,探讨陕北特大型煤田开发基地的生态恢复模式,为煤田可持续开发提供科学依据。调查表明,煤田开发明显改变了流域内农民的收入结构和数量,工农收入比由1.4∶1（1993年）变为26.5∶1（2007年）,人均收入由830.0元增加为9 340.0元,增加了约10倍;收入的增加提高了流域农民对退耕还林（草）政策的认知度,高达95%的群众对退耕还林还草政策持肯定态度;流域内的土地利用方式有了明显变化,表现为种植业用地显著下降,由原来的31.3%下降为21.5%,而畜牧业用地（包括荒草地）从39.6%增加为52.4%,原因是煤田开发让大部分劳动力投入到煤矿生产中,部分耕地特别是坡耕地荒废,成为荒草地。流域内小叶杨人工乔木林85%以上林木生长老化、衰败,树高平均仅4~6 m,形成典型的低效、低产林,林地土壤水分亏损严重,0~50 cm土层含水量仅有3.85%;流域10年生人工柠条灌木林郁闭度只有0.2,并且深层土壤水分被过渡利用,200~600 cm层次平均含水量仅有4.1%;10年生人工紫花苜蓿草地土壤水分消耗也较显著,但程度明显低于人工柠条林地,且紫花苜蓿的存在促进了天然草本群落的演替。研究认为,在煤炭资源枯竭之前,进行有效的草本植被恢复,建立以草本植物为主体、草灌结合、具有高效生态效益和一定经济效益、有利于促进流域次生地带性植被自然生长的人工植物群落是流域有效的植被恢复模式。因此,保证流域形成具有一定郁闭度的优质放牧草原群落,在煤炭资源枯竭之后,流域经济可以顺利地由资源消耗型经济转为以放牧业为支柱产业的循环经济,实现流域的可持续发展。

黄土高原水蚀风蚀交错区不同下垫面土壤水蚀特征实验研究

以位于黄土高原水蚀风蚀交错区的神东矿区为研究基地,以黄土、沙黄土、风沙坡、基岩风化坡地、人为弃矿渣为物质基础,采用野外人工模拟降雨的方法,重点分析不同组成物质和同一物质不同固结程度斜坡地的土壤水蚀特征。对系列实验数据,应用SPSS和DPS数据处理系统进行分析。结果表明:①在条件相近的情况下,场降雨侵蚀模数的排序为:黄土>沙黄土>沙坡>弃矿渣>风化壳;②在相同的雨强和坡度条件下,黄土坡面产流快,易形成细沟、浅沟,使坡地变得起伏不平;沙黄土坡面则产流慢,形成沟谷的时间较迟,但演化快。③多石块的粗骨性风化壳侵蚀量随降雨强度的增加而增加,但产沙过程却以产流初期最大,之后趋于减少并稳定;④同一物质不同堆积年限的坡地,在没有人为破坏的情况下,随着堆积年限的增加而固结程度提高,侵蚀模数由16 379 t/(km2.a)下降到1 227 t/(km2.a)。⑤弃矿渣坡地的侵蚀容易出现滑塌和滑坡,产沙过程波动明显,有短暂的高含沙量的泥石流过程。

陕北水蚀风蚀交错带土壤特性及系统分类研究

对陕西北部神木、榆林、定边等县区 11个典型剖面的分析研究表明 ,本地区土壤存在不同程度的退化现象 ,表现为土壤机械组成粗化 ,有机质含量较低 ,氮磷营养成分贫乏 ,土壤交换性能较差等。在系统分类中共检索出 5个土纲 ,7个亚纲 ,11个土类。发生分类与系统分类结果之间既存在着差异 ,也有一定的对应关系。

水蚀风蚀交错带植被恢复对土壤有机质和氮素的影响

以陕西省神木县六道沟小流域为研究区域,探讨了植被恢复对土壤有机质(SOM)和氮含量的影响。结果表明,研究区不同植被恢复模式表层(0-20 cm)SOM和全氮(TN)的变化顺序为:天然草地>灌丛>人工草地>弃耕地>农田,但是相互间统计差异不显著(p>0.05),意味着不同模式对促进土壤质量恢复均有一定的作用,但效果并不明显,因此考虑到研究区水分的限制性,建议植被恢复模式以草地为主。植被恢复阶段对SOM和TN的影响表现为前期(<14 a)降低而后期稳定增加的趋势,但对矿质氮(Nmin)则无显著影响。坡向比较结果表明,南坡(背风坡)SOM,TN以及矿质氮均显著高于北坡(迎风坡),这与其它地区的研究结果恰恰相反,这一特征意味着土壤沙化导致土壤肥力退化的机理可能在于土壤沙化因增强SOM的矿化消耗而降低了土壤养分的累积。

神府—东胜矿区风蚀水蚀交互作用研究

风蚀水蚀交互作用是风蚀水蚀交错带土壤侵蚀的主要过程。以神府—东胜矿区为研究范围，讨论了风蚀水蚀交互作用的时间分布规律和全矿区、小流域及坡面３种空间尺度的空间分布规律，并讨论了风蚀水蚀交互作用与坡面侵蚀和沟谷侵蚀的发育。

中国北方农牧交错带风水蚀复合区的粮食与退耕还林(草)问题

中国北方农牧交错带风水蚀复合区是一个非常特殊的生态脆弱区,通过对该类型区60个典型县域的实地考察和统计资料分析表明:①该类型区的人均粮食产量自给有余,但粮食单产较低,较高的人均粮食产量是以扩大耕地面积,牺牲生态为代价的,今后粮食增产的主要潜力重点应放在提高水浇地单产上。②从区域和国家生态安全角度考虑,该类型区不适宜大规模开垦耕地,而应在粮食自给的基础上逐渐转变为以牧为主的发展方向,退耕还林(草)正是实现这一重要转变的最有效途径和措施。③农户调查结果表明,退耕对农户粮食产量和家庭经济收入的影响不大,大部分农户能够自觉接受退耕还林(草)政策,但目前正处于相持阶段,仍需要国家给予适当经济补偿。因此,该类型区的退耕还林(草)工程不但不能压缩,而且应该进一步扩大规模,加大投资力度。

水蚀风蚀交错带小流域淤地坝泥沙沉积特征

淤地坝泥沙沉积特征是小流域土壤侵蚀及坝地内泥沙运移沉积过程的信息载体。通过对水蚀风蚀交错带典型坝地内不同剖面中泥沙沉积旋回厚度及粒径组成变化的分析,初步探讨了坝地内泥沙沉积空间分布特征及对小流域土壤侵蚀和泥沙运移沉积过程的响应。结果表明:坝地泥沙沉积旋回厚度从坝尾到坝前呈现不均匀变化,但沉积旋回厚度总体呈逐渐变薄的趋势,沉积旋回中沙层厚度普遍大于粘层厚度;坝地内不同剖面沉积旋回泥沙主要由细砂粒组成,其平均含量为59.8%,其次为粉砂粒(23.4%),黏粒(11.2%)和粗砂粒(5.6%)含量较少;从坝前到坝尾各个剖面中沉积泥沙颗粒组成粗化度逐渐增大,且沉积旋回中沙层的粗化度变化大于粘层的变化。初步揭示了淤地坝沉积泥沙从坝尾到坝前的沉积规律,可以为以后相关工作的开展提供参考。

关于水蚀风蚀交错带植被建设中的几个问题

植被建设是水蚀风蚀交错带生态环境整治的重要手段。神木试区针对该地区植被建设中的低效林草地改造、集流造林技术等重大问题开展试验研究，并对这一地区的植被建设提出了建议．

晋陕蒙地区的生态环境特征及其研究

该文简要论述了晋陕蒙接壤区在国家能源方面所处的战略地位，以及它的区域生态环境特征，即生态环境的过渡性、波动性、脆弱性和敏感性，并阐述了在这一地区建立试区的科学意义。

陕北水蚀风蚀交错带土地利用变化及生态效应

在GIS技术支持下,分析陕北水蚀风蚀交错带1986—1997年土地利用时空变化,并运用马尔可夫模型对未来土地利用进行预测。采用生态弹性度,进行土地利用变化与生态效应研究。结果表明:区域1986—1997年土地利用类型变化主要是水田、旱地、其他林地、高覆盖草地、水体和建设用地增加,其他呈现减少趋势。土地利用的年均动态变化指数为2.4%,土地利用动态变化幅度远远高于绝对值变化量,土地利用类型内部转换非常剧烈。除水田、高覆盖草地和其他草地外的土地利用类型垂直重心下降。生态弹性度整体呈现下降趋势,但降解幅度减小。

土地覆盖遥感专题信息分层分级提取方法研究

【目的】以陕西省横山县1990年的TM图像和2013年的OLI图像作为基础数据源,准确获取横山县土地覆盖专题信息,并制作土地利用类型转换图谱。【方法】对图像预处理后,将横山县10种土地利用类型分别归属到不同的专题层,按照提取难度排列各专题层的处理顺序;对于一个专题层针对性的构建特征空间,并辅助专题图件在特征空间中通过全局阈值分割,获取目标土地利用类型的概貌信息;将包含一层概貌信息的二值图像作为掩膜文件与原图像进行求交运算,依据剩余地物之间的光谱特征和形态特征差异选取尺度,对求交结果依次执行面向对象分割、SVM监督分类和基于数学形态学开闭运算的分类后处理操作,以进一步分离出较难识别的背景地物,获取目标土地利用类型的精确空间分布信息;复合各专题层的提取结果,形成一期的土地覆盖分类结果,然后由两期结果制作横山县1990-2013年土地用类型转入、转出图谱。【结果】分层分级提取方法依据目标土地利用类型对象与背景地物对象的光谱特征和形态特征差异,对多光谱遥感图像逐层逐级分解计算,有效减少对光谱特征微弱、混淆地物的漏分误判现象,降低椒盐效应。两期TM/OLI图像提取结果的总体分类精度和Kappa系数分别为82.31%和0.775,81.26%和0.762。【结论】实验所设计的专题信息提取方法能够较为准确、快速地获取横山县土地覆盖专题信息,为解译黄土高原水蚀风蚀交错带TM/OLI图像提供一个新的思路。

水蚀风蚀交错区土壤呼吸特征及其对水热因子的响应

为研究黄土高原水蚀风蚀交错区不同土地利用方式下的土壤呼吸特征及其对水热因子的响应,于2012年5月至10月,采用动态密闭气室法（IRGA）对裸地、农地、苜蓿地、柠条地和撂荒地土壤呼吸速率进行连续日动态测定,基于小时测定结果,分析土壤呼吸特征及其与水热因子的关系。结果显示,土壤呼吸日动态变化为单峰曲线,土壤呼吸速率一般在5：00—7：00（UTC＋8）最低,在13：00—15：00最高,9：00和19：00时土壤呼吸测量值最接近日平均值。土地利用方式显著影响土壤呼吸速率（P〈0.01）,其均值大小顺序为：苜蓿地〉柠条地〉撂荒地〉农地〉裸地。温度是影响土壤呼吸的决定性因子,土壤呼吸速率与5cm土层温度相关程度最高（P〈0.01）。5月至8月中旬降雨促进土壤呼吸,8月下旬至10月下旬降雨抑制土壤呼吸;水分对土壤呼吸具有双向调节作用：当0～10 cm土层含水量低于0.20 cm^3·cm^-3时,水分促进土壤呼吸,超过0.20 cm^3·cm^-3时抑制土壤呼吸。研究提出的E-P-Q（Exponential-Piecewise-Coefficient）模型能够合理解释区域内水热因子对土壤呼吸的响应规律。

黄土高原水蚀风蚀交错带六道沟小流域坡面表土钙质结核分布

量化坡面钙质结核分布,有助于深化对黄土高原水蚀风蚀交错带特定土壤类型（含钙质结核土壤）中水土过程的认识。本研究通过对坡面不同部位的表层土壤（0~20 cm）颗粒组成、钙质结核质量分数和植被地上生物量、盖度、丰富度及多样性指数的测定和分析,研究了坡面钙质结核的分布及影响因素。结果表明：土壤黏粒体积分数沿坡面呈逐渐降低趋势;钙质结核质量分数沿坡面呈单峰曲线分布,在坡面1/4~1/3的位置（距离坡顶20~30 m）处,达到峰值（10%~15%）。钙质结核质量分数与坡度呈线性正相关,与植被地上生物量（盖度）呈单峰曲线关系,峰值即为植被影响钙质结核质量分数的临界点,临界点处的植被盖度在11%~16%之间。影响坡面钙质结核分布的最主要因素为坡度和植被;小尺寸的钙质结核在坡面分布范围最广、数量最多,起决定作用的钙质结核尺寸在5~15 mm之间。坡面钙质结核质量分数及分布反映了径流、植被和钙质结核之间的相互作用关系,钙质结核质量分数可以用来指示坡面的土壤侵蚀状况。

黄土高原粗质地土壤剖面水分运动与浅层地下水补给可能性模拟

黄土高原水土流失严重,生态环境脆弱,水资源短缺,地下水对保障区域社会经济发展和维持生态系统平衡具有重要意义,而该区的地下水转化和补给机制尚不明确。为探究黄土高原水蚀风蚀交错区土壤剖面深层水分运动及降水对浅层地下水补给的可能性,利用六道沟小流域分布的粗质地风沙土样地2013—2016年土壤剖面0~600 cm含水量数据,运用HYDRUS-1D模型对各土层水力参数进行反演和验证,并用于模拟样地土壤深剖面0~1 500 cm水分运移过程。结果显示,在平水年2014年(439 mm)和干旱年2015年(371 mm),0~600 cm土壤含水量生长季末与生长季初持平或略有亏缺;降水充沛年2013年(669 mm)和2016年(704 mm)土壤含水量生长季末远高于生长季初,降水入渗深度超过观测深度(600 cm)。深剖面水分运动模拟显示,2014年和2015年剖面含水量变化不明显,水分向深层运移微弱缓慢;但是,2013年和2016年降水可分别入渗运移至1 100 cm和1 200 cm深度,远超过样地上生长的旱柳根系区域,可能补给浅层地下水。在4年模拟期间,平均土壤蒸发为14.87 cm·a-1,平均植物蒸腾为33.70 cm·a-1,土壤水分主要以植物蒸腾形式损耗。在2个丰水年,得益于较充足的降水和粗质地风沙土壤的高入渗率,降水大量转化为土壤水快速向下入渗运移,模拟显示当年生长季末降水最深运移至1 200 cm,至年末已超过模拟深度(1 500 cm),水分继续运移可能补给浅层地下水。相关研究结果为黄土高原水蚀风蚀交错区地下水来源和补给机制提供理论依据。

中国风水侵蚀交错区分布特征分析

风水侵蚀交错带的研究 ,对景观、土地覆盖 /土地利用、全球变化等研究具有重要意义。论文以GIS技术为支撑 ,定量计算出我国风水侵蚀带。在分布特征上 ,主要分布我国北方地区 ,其中以西部沙漠 ,北部山脉沿线为重 ,这种分布与气候、地貌分界有明显联系。 49.6 %风水侵蚀复合带的降水量小于 2 0 0mm。风水侵蚀复合带的土地利用主要以草地为主 ,占 41.8% ,其次为耕地。两种类型的分布 ,草地以与其它土地利用类型交错分布为主 ;而耕地是有重心的分散分布。风水侵蚀复合带的总体侵蚀要强于全国水平。