摘要:全球平均土壤厚度仅约为1 m，但土壤厚度的空间分布信息在地貌、生态及水文科学等领域的研究和实践中具有重要价值。由于其具有显著的空间异质性，基于现有土壤制图产品、地球物理勘测及经验统计模型难以获取流域尺度土壤厚度分布信息，亟待发展土壤厚度预测的过程机理模型。本文回顾了土壤厚度演化模型理论方法的研究进展，评价了不同土壤生成及输移模型的适用性。研究指出土壤化学风化成土等机理仍不清晰是制约模型发展的理论瓶颈。此外，模型的方法体系仍需完善，亟待进一步发展描述土壤生成和输移的函数形式及其参数的估计方法等，指出物理与随机结合的模拟方法以及基于数学物理途径的参数确定方法等有望解决模型应用中遇到的难题。最后，在土壤厚度演化模型基础上，提出发展基于流域协同演化理论的土壤发生学模型是定量预测土壤理化全要素发生所亟需突破的难点之一。

摘要:“源－汇”景观格局反映了流域土地利用配置与空间要素分布，导控流域能源流动与水沙过程，是影响小流域养分流失的重要因素。为探明景观格局对不同降雨类型下，农业小流域溶解态养分输移的影响，以三峡库区石盘丘小流域的传统农业型集水区与农林复合型集水区为研究对象，监测不同强度侵蚀性次降雨事件中，两个集水区出口断面处径流溶解态氮、磷浓度，利用航测数据结合最小累计阻力模型识别“源－汇”景观空间格局，引用景观空间负荷对比指数（Location-Weighted Landscape Index，LWLI）进一步分析小流域溶解态养分输移对“源—汇”景观格局的响应机制。结果表明：（1）传统农业型集水区内，“源”“汇”景观面积比为1.8：1，以“源”景观为主，景观垂直分异性明显；农林复合型集水区内“源”“汇”景观比例约1：1，且均衡分布，但高陡坡区域占比高、平均坡度大。（2）两种类型集水区内，溶解态氮、磷流失负荷均表现为暴雨>中雨>大雨，而不同降雨事件中，传统农业型集水区养分输出负荷及其变异系数均高于农林复合型集水区，养分输移波动性强，更易受到降雨强度变化的影响。（3）农业用地在两种集水区内均是主要的养分流失来源，但受坡度限制，其他林地可能是农林复合集水区中重要的养分迁出区域；传统农业型集水区的LWLI高达0.75，表征了该集水区的高氮、磷流失风险；农林复合型集水区LWLI为0.28，养分输出量低，这是合理的景观空间格局与农林复合经营模式共同作用的结果。“源－汇”景观格局对小流域养分流失影响显著，可通过“源—汇”景观空间负荷对比指数对小流域养分流失风险进行判别，并为“源—汇”景观格局优化及小流域面源污染防控提供依据。

摘要:探究亚热带喀斯特流域土壤氧化铁特征及其分异，对认识这类特殊地域综合体上土壤的发生发育及类型演化等具有重要意义。以贵州省普定县后寨河流域内53个典型剖面土壤为研究对象，测定诊断表层和诊断表下层不同形态氧化铁含量并计算其风化度指标，分析土壤氧化铁特征及其分异情况，探讨成土环境和土壤属性对氧化铁特征分异的影响。结果表明：由诊断表层至诊断表下层，全铁、游离铁呈增加趋势，平均增幅分别为25.54%和39.63%，铁氧化物具有在诊断表下层富集的特征；诊断表层铁活化度高于诊断表下层，而铁游离度和铁晶胶率与之相反。大部分诊断表下层土壤游离铁在30 g·kg-1以上，铁游离度≥50%，铁活化度< 30%，土壤处于中期脱硅富铝化阶段。母岩、土地利用、流域部位、有机质、pH、黏粒阳离子交换量和质地等对不同形态土壤氧化铁含量及其风化度指标分异均有显著影响（P<0.05）；地理探测器分析表明，母岩与有机质对各氧化铁特征（除铁游离度）分异的解释力较大，二者交互作用下的q值最大（全铁41.9%、游离铁39.8%、非晶质铁40.1%、铁活化度41%、铁晶胶率52.5%），因此母岩和有机质为亚热带喀斯特流域土壤氧化铁特征分异的主控因子。

摘要:土壤有机碳（Soil organic carbon，SOC）既是衡量土壤质量的重要指标，也是影响全球碳氮循环的关键因素之一。作为数字土壤制图（Digital soil mapping，DSM）研究中起主要作用的环境变量，地形元素在SOC预测制图中也是无可替代的。应用机器学习模型，通过引入不同超参数设置下获得的高分辨率（5 m）Geomorphons（GM）地形分类图作为丘陵地形特征信息的补充，结合数字高程模型（Digital elevation model，DEM）衍生变量和光学、合成孔径雷达（Synthetic aperture radar，SAR）遥感数据对句容市黄梅镇北部小流域尺度（1：25 000）丘陵地貌区地表层SOC含量进行预测制图，并评估不同GM变量在SOC含量预测中的表现。基于74个土壤样本和不同环境变量组合，分别采用袋装决策回归树（Bagged classification and regression tree，Bagged CART）、随机森林（Random forest，RF）和立体派（Cubist）三种方法构建SOC含量预测模型，并通过四个精度验证指标，采用十折交叉验证对生成的模型性能进行分析评价。总体上，Cubist模型的预测表现优于Bagged CART和RF模型。分析显示，与单独使用DEM衍生变量相比，引入GM变量能提供更准确的SOC含量预测，其中设置20像元（cells）搜索半径（L）与5°平坦度阈值（t）的GM变量表现出最高的模型贡献度，两者与遥感类变量的组合产生了最高的预测精度（R2=0.53）。引入GM变量后，使用Cubist模型估算SOC含量的R2提高了14.3%。研究表明，在小流域尺度丘陵地貌区，地形类变量是SOC预测的主要解释变量，其中谷底平坦综合指数（Multi‑resolution index of valley bottom flatness，MRVBF）和高程是模型中最重要的两个环境变量；同时，在建立SOC预测模型时，高分辨率GM图像具有作为输入环境变量的应用潜力。

摘要:植物根系是土壤结构以及土壤水力参数变化的重要影响要素。目前不仅缺乏定量描述“根-孔隙-土壤水力参数”相互作用的研究方法，在更大尺度上根系作用的客观表达也尚不明确，由此导致降雨入渗、径流和蒸发等流域水文过程的精细刻画与模拟预测具有很大的不确定性。基于文献检索，本文对国内外相关研究进行了回顾与梳理，量化了植物根系对土壤水力参数的改变和影响，并提出其与植被、土壤类型的响应方式，总结了植物根系动态性生长下的土壤水力参数定量表述及其预测模型进展。同时分析了在定量研究根-土复合系统中存在的问题及未来研究的发展方向，指出目前根系影响土壤水力参数的研究主要集中在小尺度控制实验方面，忽略了大尺度下土壤空间异质性及外部环境因素的干扰，强调大尺度根系作用和根系参数纳入土壤结构的重要性和实际意义，进一步与水文模型的深度耦合逐渐成为未来研究的热点。

摘要:经济林土壤磷素积累与潜在流失风险的研究对流域内磷素管理和面源污染控制十分必要。通过采样调查和室内分析研究了西苕溪流域主要经济林土壤测试磷的状况及磷素流失的潜在风险，调查采集了西苕溪流域安吉段主要经济林（毛竹、白茶、板栗）土壤样品105个，探讨了土壤理化性质对土壤磷素流失的影响以及土壤有效磷的控制阈值。结果表明，土壤水溶性磷（WEP）与土壤有机碳（SOC）、全磷（TP）呈极显著正相关（P<0.01），模拟酸雨浸提磷（SARP）也与土壤SOC、TP呈极显著正相关（P<0.01），土壤WEP、SARP与pH呈极显著负相关（P<0.01），但决定系数R2分别仅有0.187～0.280，影响相对较小。土壤WEP、SARP与有效磷（Bray 1-P）的关系可用分段线性回归方程描述（P<0.01），R2分别可达0.992、0.991，估算得出，与WEP、SARP相对应的土壤Bray 1-P的阈值分别为93.63、87.68 mg·kg-1，后者较前者降低了5.95 mg·kg-1。此外，土壤Bray 1-P含量超过40 mg·kg-1、低于5 mg·kg-1的样品占比分别可达17.14%、38.01%，缺磷与磷过度积累现象并存。土壤磷素的流失风险主要受土壤Bray 1-P、TP、SOC、pH等因素的影响，其中Bray 1-P是最重要的影响因子。酸雨会加大土壤磷素流失的潜在风险，作为酸雨频发区域的西苕溪流域，土壤有效磷水平的限制应更为严格。

摘要:水土保持区划历经70年发展日趋成熟，明确了水土保持工作的发展方向，但却难以直接指导水土保持措施布设，故本研究提出在小流域（50 km2）尺度划分水土流失防治分区。基于压力-状态-响应模型构建包含水土流失敏感性、土壤侵蚀态势、生态系统服务三个维度的指标体系。并且针对目前应用于分区的方法众多，其分区效果有待评价的问题。以江西省宁都县小洋小流域为例，使用三种聚类评价指标对三种常用聚类算法所得水土流失防治分区方案进行评价。结果表明，k-means算法最适用于小洋小流域水土流失防治分区。水土流失防治分区探讨了复杂环境特点和社会发展需求，并在此基础上提出了水土保持措施布设意见，为小流域合理配置水土保持措施提供科学依据，提高综合治理效益。

摘要:为了进一步探究遥感与表层土壤导水率的联系，以内蒙古锡林河流域为研究区，对厚栗黄土、草甸沼泽土、荒漠风沙土、石灰性草甸砂土、淡黑土5种土壤类型下的表层土壤进行采样，测定其粒径组成、容重、有机质、饱和导水率等理化特征。使用Saxton、Cosby、Wosten三种土壤饱和导水率传递函数及非线性多元经验回归模型对点尺度上0～30 cm表层土壤每10 cm土层的饱和导水率进行拟合，并利用这些点的土壤参数均值进行验证，结果显示Saxton模型效果最好，拟合及验证结果与实测值的拟合系数R2分别为0.985、0.988。在此基础上，利用Radarsat-2四极化后向散射数据将模型中的表层土壤参数均值进行了8 m精度的面尺度扩展，并对遥感影像研究区范围内表层土壤饱和导水率进行预测。研究表明，土壤传递函数可以很好地刻画半干旱草原型流域表层土壤的饱和导水率，且土壤传递函数的结果与模型中包含的参数个数并不存在直接联系，人类活动对研究区表层土壤的饱和导水率影响极大。

摘要:青岛大沽河流域的含水层主要分布在大沽河中下游沿线的狭长地带内，构成了地下水库，是青岛市主要的水源地之一。由于大沽河流域地下水超采严重，为加强该地区地下水资源的综合管理，亟需准确计算地下水补给量。土壤水和地下水耦合模拟研究是准确计算地下水补给量的重要保障。本文以HYDRUS package for MODFLOW软件的原理为基础，结合GIS技术，建立了流域尺度（4 781 km2）土壤水-地下水流耦合模型；在综合考虑研究区大气降水、蒸发、植物吸水、土壤质地、含水层分布、土壤水和地下水相关参数、地下水开采量、土壤水分含量及地下水埋深等资料情况下，利用本模型对大沽河流域土壤水和地下水流的运动过程进行模拟。经过模型校正和实例验证表明：耦合模拟所得的土壤剖面含水量和地下水位与实测数据的拟合结果较好，土壤水-地下水流耦合模型能够较好地模拟大沽河流域土壤水和地下水的时空变化；通过模拟计算，2013年夏玉米生长期内大沽河流域地下水补给量为3.15×109 m3，2012年6月16日至2013年6月16日期间内地下水的补给量为4.77×109 m3，计算所得的地下水的垂向入渗补给量具有较高的可信度和准确度，可以为制定合理的流域水资源优化配置方案提供科学依据。

摘要:基于湟水流域1985 年第二次土壤普查的45个剖面数据和2015 年土壤调查的61个剖面数据，采用统计和地统计学法，分析了流域0~15 cm和15~30 cm土层近30 年全氮（TN）的时空变异及影响因素。结果表明：从1985年至2015年，0~15 cm和15~30 cm层TN均值分别由1.33 g kg-1和 1.15 g kg-1升高至2.25 g kg-1和2.08 g kg-1，增幅为69.20%和80.87%；近30年来，湟水流域0~15 cm和15~30 cm土层全氮呈现增加趋势，其中西部、北部、中部以增加为主，东南部以递减为主；空间相关性由强变为中等，1985 年TN含量在东西和南北两个方向均呈现先减后增的趋势，2015 年则整体呈从东南向西北增加的趋势；气候因子、海拔、土壤质地、土壤类型等自然因素和土地利用、施肥、种植结构以及农业机械化等人为因素共同导致了TN时空分异，人类对土壤养分干预作用表现出增强的趋势。考虑到TN含量存在较大的时空变异，建议建立湟水流域土壤TN含量长期监测点，并对农业氮肥的施用实行分区管理，以保障整个农业流域的可持续发展。