嘉陵江中游不同土地利用下紫色土抗蚀性多模型评价

马文灿; 文星跃; 龚林

doi:10.13961/j.cnki.stbctb.2025.03.023

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嘉陵江中游不同土地利用下紫色土抗蚀性多模型评价

水保监测与应用技术

- 嘉陵江中游不同土地利用下紫色土抗蚀性多模型评价
- Purple soil erosion resistance assessment using multi-model under different land-using types in middle reaches of Jialing River
- 水土保持通报 2025年45卷第3期页码：155-164
- 作者机构：
  
  西华师范大学环境科学与工程学院，四川南充 637001
- 作者简介：
  
  马文灿（2000—），男（汉族），河南省濮阳市人，硕士研究生，研究方向为水土保持。Email：wencanm@163.com。
  文星跃（1970—），男（汉族），重庆市人，博士，教授，主要从事土壤发生与环境变化研究。Email：wenxy@cwnu.edu.cn。
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目“岷江上游地区晚第四纪环境变化的古土壤记录与古文化响应”(41671220)
- DOI：10.13961/j.cnki.stbctb.2025.03.023
  中图分类号： S157.1
- CSTR：32312.14.stbctb. 2025.03.023.
- 收稿：2024-10-21，
  
  修回：2025-01-25，
  
  纸质出版：2025-06-10
- 稿件说明：
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马文灿, 文星跃, 龚林.嘉陵江中游不同土地利用下紫色土抗蚀性多模型评价[J].水土保持通报,2025,45(3):155-164.

Ma Wencan, Wen Xingyue, Gong Lin. Purple soil erosion resistance assessment using multi-model under different land-using types in middle reaches of Jialing River [J]. Bulletin of Soil and Water Conservation,2025,45(3):155-164.
马文灿, 文星跃, 龚林.嘉陵江中游不同土地利用下紫色土抗蚀性多模型评价[J].水土保持通报,2025,45(3):155-164. DOI： 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.03.023. CSTR： 32312.14.stbctb. 2025.03.023..

Ma Wencan, Wen Xingyue, Gong Lin. Purple soil erosion resistance assessment using multi-model under different land-using types in middle reaches of Jialing River [J]. Bulletin of Soil and Water Conservation,2025,45(3):155-164. DOI： 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.03.023. CSTR： 32312.14.stbctb. 2025.03.023..

摘要

目的

探讨嘉陵江中游紫色土抗蚀性最优评价模型及指标，揭示不同土地利用方式下土壤抗蚀性的差异性，为长江流域生态环境保护提供科学参考。

方法

分析土壤团聚体、粒度组成、土壤结构和有机质等特征值，利用主成分分析、熵值法、主成分—熵值法及主成分—熵值-TOPSIS这4种模型分别评价土壤抗蚀性。

结果

①提取出团聚体、土壤颗粒、土壤结构、胶结和分散状况等5个主成分； ②最佳紫色土抗蚀性评价指标为粉黏粒含量、细黏粒含量、结构性颗粒指数、风干团聚体平均直径、>0.5 mm和>0.25 mm团聚体破坏率、>0.5 mm和>0.25 mm水稳性团聚体含量、团聚度和分散率。 ③主成分—熵值-TOPSIS模型能避免主成分分析的加权主观性、熵值法的高维数据适应性差、主成分—熵值模型简单加权等问题，评价结果差异显著且拟合效果最佳。

结论

①主成分—熵值-TOPSIS模型评价结果效果较好，适宜用于紫色土区土壤抗蚀性评价。 ②研究区不同土地利用方式下土壤抗蚀性强弱表现为：撂荒地>草地>林地>果园>旱地。

Abstract

Objective

An optimal evaluation model and indicators for the erosion resistance of purple soil in the middle reaches of the Jialing River were explored. Additionally， differences in soil erosion resistance under different land-use types were analyzed to provide a reference for ecological environmental protection in Yangtze River Basin.

Methods

The characteristics of the soil aggregates， particle size composition， soil structure， and organic matter were analyzed. Four models， principal component analysis （PCA）， entropy method， PCA-entropy method， and PCA-entropy-technique for order preference by similarity to ideal solution （TOPSIS）， were used to evaluate soil erosion resistance.

Results

① Five principal components were extracted： aggregate structure， soil particles， soil structure， cementation， and dispersion. ② The optimal evaluation indicators for purple soil erosion resistance were silt-clay content， fine clay content， structural particle index， mean weight diameter of air-dried aggregates， destruction rates of aggregates > 0.5 and > 0.25 mm， water-stable aggregate content of aggregates > 0.5 and > 0.25 mm， aggregate stability， and dispersion rate.③ The PCA-entropy-TOPSIS model avoids subjective weighting of PCA， poor adaptability of the entropy method to high-dimensional data， and simple weighting of the PCA entropy model. The results indicated significant differences and best-fitting effects.

Conclusion

① The PCA-entropy-TOPSIS model provided the best evaluation results and is suitable for assessing soil erosion resistance in purple soil regions. ② The erosion resistance of soil under different land use types in the study area was ranked as follows： abandoned land > grassland > forest land > orchard > dryland.

关键词

Keywords

references

Huang Jingwen . Combining entropy weight and TOPSIS method for information system selection ［C］∥ 2008 IEEE Conference on Cybernetics and Intelligent Systems . September 21 — 24 ， 2008 ， Chengdu ： IEEE ， 2008： 1281 - 1284 .

毛瑢，孟广涛，周跃 . 植物根系对土壤侵蚀控制机理的研究［J］. 水土保持研究， 2006 ， 13 （ 2 ）： 241 - 243 .

Mao Rong ， Meng Guangtao ， Zhou Yue . Mechanism of plant roots on soil erosion control ［J］. Research of Soil and Water Conservation ， 2006 ， 13 （ 2 ）： 241 - 243 .

Li Qiang ， Liu Guobin ， Zhang Zheng ， et al . Relative contribution of root physical enlacing and biochemistrical exudates to soil erosion resistance in the loess soil ［J］. Catena ， 2017 ， 153 ： 61 - 65 .

刘广路，范少辉，蔡春菊，等 . 不同混交模式毛竹林下土壤抗侵蚀性研究［J］. 水土保持通报， 2015 ， 35 （ 4 ）： 12 - 17 .

Liu Guanglu ， Fan Shaohui ， Cai Chunju ， et al . Soil anti-erodibility under moso bamboo with different mixture patterns ［J］. Bulletin of Soil and Water Conservation ， 2015 ， 35 （ 4 ）： 12 - 17 .

李勇，吴钦孝，朱显谟，等 . 黄土高原植物根系提高土壤抗冲性能的研究：Ⅰ.油松人工林根系对土壤抗冲性的增强效应［J］. 水土保持学报， 1990 ， 4 （ 1 ）： 1 - 5 .

Li Yong ， Wu Qinxiao ， Zhu Xianmo ， et al . Studies on the intensification of soil anti-scourability by plant roots in the Loess Plateau：Ⅰ. the increasing effect of soil anti-scourablity by the roots of chinese pine ［J］. Journal of Soil and Water Conservation ， 1990 ， 4 （ 1 ）： 1 - 5 .

任霞，严宁珍，程永毅，等 . 重庆溶洼—丘峰区土地利用类型对土壤抗蚀性的影响［J］. 中国岩溶， 2020 ， 39 （ 6 ）： 829 - 835 .

Ren Xia ， Yan Ningzhen ， Cheng Yongyi ， et al . Effects of different land use types on soil anti-erodibility in Chongqing karst depression and karst-hill peak areas ［J］. Carsologica Sinica ， 2020 ， 39 （ 6 ）： 829 - 835 .

史晓梅，史东梅，文卓立 . 紫色土丘陵区不同土地利用类型土壤抗蚀性特征研究［J］. 水土保持学报， 2007 ， 21 （ 4 ）： 63 - 66 .

Shi Xiaomei ， Shi Dongmei ， Wen Zhuoli . Study on soil anti-erodibility of different land utilization types in purple soil hilly region ［J］. Journal of Soil and Water Conservation ， 2007 ， 21 （ 4 ）： 63 - 66 .

张华渝，王克勤，宋娅丽 . 滇中尖山河流域不同土地利用类型土壤抗蚀性［J］. 水土保持学报， 2019 ， 33 （ 5 ）： 50 - 57 .

Zhang Huayu ， Wang Keqin ， Song Yali . Soil erosion resistance under different land use types in Jianshan River watershed in middle Yunnan Province ［J］. Journal of Soil and Water Conservation ， 2019 ， 33 （ 5 ）： 50 - 57 .

Wang Lei ， Wu Jiajun ， Xie Jianzhi ， et al . Effects of different hedgerow patterns on the soil physicochemical properties， erodibility， and fractal characteristics of slope farmland in the Miyun Reservoir area ［J］. Plants ， 2022 ， 11 （ 19 ）： 2537 .

Li Xiangxin ， Wang Kongsen ， Liu Liwen ， et al . Application of the entropy weight and TOPSIS method in safety evaluation of coal mines ［J］. Procedia Engineering ， 2011 ， 26 ： 2085 - 2091 .

Meng Y ， Chen L S . Evaluation of urban competitiveness in environmental protection zones based on principal component analysis （PCA） and entropy method ［J］. Journal of Environmental Protection and Ecology ， 2021 ， 22 （ 1 ）： 182 - 188 .

梁博，聂晓刚，万丹，等 . 喜马拉雅山脉南麓典型林地对土壤理化性质及可蚀性 K 值影响［J］. 土壤学报， 2018 ， 55 （ 6 ）： 1377 - 1388 .

Liang Bo ， Nie Xiaogang ， Wan Dan ， et al . Impacts of forest typical of the southern piedmont of the Himalaya Mountains on soil physicochemical properties and erodibility K ［J］. Acta Pedologica Sinica ， 2018 ， 55 （ 6 ）： 1377 - 1388 .

田福金，马青山，张明，等 . 基于主成分分析和熵权法的新安江流域水质评价［J］. 中国地质， 2023 ， 50 （ 2 ）： 495 - 505 .

Tian Fujin ， Ma Qingshan ， Zhang Ming ， et al . Evaluation of water quality in Xin’anjiang River basin based on principal component analysis and entropy weight method ［J］. Geology in China ， 2023 ， 50 （ 2 ）： 495 - 505 .

Liu Zaohong ， Jiang Z ， Xu Chen ， et al . Assessment of provincial waterlogging risk based on entropy weight TOPSIS-PCA method ［J］. Natural Hazards ， 2021 ， 108 （ 2 ）： 1545 - 1567 .

Liang Xuedong ， Liu Canmian ， Li Zhi . Measurement of scenic spots sustainable capacity based on PCA-entropy TOPSIS： A case study from 30 provinces， China ［J］. International Journal of Environmental Research and Public Health ， 2017 ， 15 （ 1 ）： 10 .

Li Jinlin ， Bao Yuhai ， Wei Jie ， et al . Scaling properties of particle-size distributions of purple soils in a small agricultural watershed： A multifractal analysis ［J］. Catena ， 2022 ， 215 ： 106326 .

段文明，穆兴民，王飞，等 . 嘉陵江流域降雨侵蚀力时空变化分析［J］. 水土保持通报， 2012 ， 32 （ 5 ）： 182 - 185 .

Duan Wenming ， Mu Xingmin ， Wang Fei ， et al . Spatiotemporal variability of rainfall erosivity in Jialing River basin ［J］. Bulletin of Soil and Water Conservation ， 2012 ， 32 （ 5 ）： 182 - 185 .

Islam K R ， Weil R R . Land use effects on soil quality in a tropical forest ecosystem of Bangladesh ［J］. Agriculture ， Ecosystems & Environment， 2000 ， 79 （ 1 ）： 9 - 16 .

Celik I . Land-use effects on organic matter and physical properties of soil in a southern mediterranean highland of Turkey ［J］. Soil and Tillage Research ， 2005 ， 83 （ 2 ）： 270 - 277 .

黄鑫，郑江坤，任雨之，等 . 川中丘陵区紫色土坡耕地植物篱措施对土壤抗蚀性的影响［J］. 山地学报， 2024 ， 42 （ 1 ）： 27 - 36 .

Huang Xin ， Zheng Jiangkun ， Ren Yuzhi ， et al . Effect of hedgerow on anti-erodibility of sloping farmlands consisted of purple soil in the hilly area of central Sichuan basin ［J］. Mountain Research ， 2024 ， 42 （ 1 ）： 27 - 36 .

李会，周运超，刘娟，等 . 喀斯特土壤抗蚀性对不同土地利用方式的响应［J］. 中国水土保持科学， 2015 ， 13 （ 5 ）： 16 - 23 .

Li Hui ， Zhou Yunchao ， Liu Juan ， et al . Responses of karst soil anti-erodibility to different land use types ［J］. Science of Soil and Water Conservation ， 2015 ， 13 （ 5 ）： 16 - 23 .

胡尧，李懿，侯雨乐 . 不同土地利用方式对岷江流域土壤团聚体稳定性及有机碳的影响［J］. 水土保持研究， 2018 ， 25 （ 4 ）： 22 - 29 .

Hu Yao ， Li Yi ， Hou Yule . Effects of land use types on stability and organic carbon of soil aggregates in Minjiang River valley ［J］. Research of Soil and Water Conservation ， 2018 ， 25 （ 4 ）： 22 - 29 .

高维森 . 土壤抗蚀性指标及其适用性初步研究［J］. 水土保持学报， 1991 ， 5 （ 2 ）： 60 - 65 .

Gao Weisen . Primary study of cassification of different indices of soil anti-erosibility and its adaptation in the hill region of the Loess Plateau ［J］. Journal of Soil and Water Conservation ， 1991 ， 5 （ 2 ）： 60 - 65 .

王国梁，周生路，赵其国 . 土壤颗粒的体积分形维数及其在土地利用中的应用［J］. 土壤学报， 2005 ， 42 （ 4 ）： 545 - 550 .

Wang Guoliang ， Zhou Shenglu ， Zhao Qiguo . Volume fractal dimension of soil particles and its applications to land use ［J］. Acta Pedologica Sinica ， 2005 ， 42 （ 4 ）： 545 - 550 .

黄进，杨会，张金池 . 桐庐生态公益林主要林分类型土壤抗蚀性研究［J］. 水土保持学报， 2010 ， 24 （ 1 ）： 49 - 52 .

Huang Jin ， Yang Hui ， Zhang Jinchi . Study on soil anti-erodibility of main forest types in Tonglu’s ecological non-commercial forest ［J］. Journal of Soil and Water Conservation ， 2010 ， 24 （ 1 ）： 49 - 52 .

陈舒艳 . 统计学： Stata应用与分析［M］. 北京：机械工业出版社， 2020 .

Chen Shuyan . Statistics With Stata ［M］. Beijing ： China Machine Press ， 2020 .

黄润龙 . 数据统计与分析技术： SPSS软件实用教程［M］. 北京：高等教育出版社， 2004 .

Huang Runlong . Data Statistics and Analysis Technology： A Practical course of SPSS Software ［M］. Beijing ： Higher Education Press ， 2004 .

于俊峰，孙丽娜，王震洪 . 不同土地利用类型对紫色土抗蚀性影响研究［J］. 广东农业科学， 2012 ， 39 （ 24 ）： 62 - 64 .

Yu Junfeng ， Sun Lina ， Wang Zhenhong . Soil anti-erodibility of different land utilization types about purple soil in Xishui County of Guizhou Province ［J］. Guangdong Agricultural Sciences ， 2012 ， 39 （ 24 ）： 62 - 64 .

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