黄土丘陵沟壑区作物生产潜力影响因素分析——以王家沟流域为例

针对黄土丘陵沟壑区土壤侵蚀非常严重、作物产量低而不稳以及农业生产力水平低下的特点,本文首先分析了近几年来王家沟流域不同种类和不同年份作物生产力变化的特征,然后在地理信息系统(GIS)技术支持下,利用基于土壤侵蚀条件下的YIELD作物生产力模型并结合各作物的实际观测资料,从降雨量、气温等气象因素以及地膜覆盖、施肥、梯田等耕作措施两方面分析了该小流域作物生产力变化的原因,结果表明在气象因素(大气降水)和土壤侵蚀的共同影响下,土壤水分和养分的变化是影响该区域作物生产力变化的主要制约因素。     

坡耕地径流与土壤侵蚀研究进展（英文）

土壤侵蚀一直是重要的全球性环境问题之一,而坡耕地的土壤侵蚀是坡地水土流失的主要源头。作为坡耕地的主要覆盖方式,作物对坡耕地径流和土壤侵蚀的发生和发展都产生了重要的影响。本文主要回顾了目前坡耕地径流和土壤侵蚀的影响因素,以及作物生长、降雨溅蚀及其空间分布等问题。作物主要影响了坡耕地雨滴溅蚀、坡面径流和侵蚀产沙,并且径流和土壤侵蚀还受降雨强度、坡度、土壤前期含水量、土壤表层物理结皮及土壤糙率等因素影响。不同作物对径流和土壤侵蚀的作用和影响机制,以及它们在不同外部条件下影响侵蚀的能力的变化,都将成为未来研究的重点。作物植被对坡地土壤侵蚀的影响是了解大规模土壤侵蚀系统的一个重要因素,对这一课题的深入研究对坡耕地径流和土壤侵蚀研究的理论和实践都具有重要意义。     

关中—天水经济区生态系统服务的权衡关系

关中—天水经济区是西部大开发规划中提出的需要重点发展的第三个经济区,经济迅速发展的同时带给生态环境巨大压力,因此研究关中—天水经济区的生态系统服务变化以及生态系统服务之间的关系,对经济区的可持续发展具有重要意义。本文测算了2000年至2010年关中—天水经济区的净初级生产力(NPP)、保水量以及土壤侵蚀量——反映狭义上的保土服务功能(减少土壤侵蚀),引入玫瑰图以及生产可能性边界方法研究这三种生态系统服务之间的权衡和协同关系,并对2030年关中—天水经济区的土地利用类型进行情景模拟,在不同情景下研究净初级生产力(NPP)保水以及土壤侵蚀三者的空间分布和相互之间权衡和协同关系。结果表明:NPP与保水之间存在协同关系,NPP的增加会促进保水量的提高,反过来,保水量的增加有利于NPP的积累;NPP与土壤侵蚀以及保水与土壤侵蚀之间为权衡关系,NPP、保水的增长有利于减少土壤侵蚀,增加土壤保持量;保护情景下获得的NPP与保水量最多,土壤侵蚀量最少,是最优的土地利用类型方案,最有利于生态环境;不同情景下NPP与土壤侵蚀以及保水与土壤侵蚀之间也存在权衡关系。     

三江源地区2000-2015年土壤侵蚀变化及生态恢复潜在影响研究（英文）

土壤侵蚀对于生态环境的保护恢复以及人与自然的和谐发展产生了巨大威胁。本文采用修正的通用土壤流失方程(Revised Universal Soil Loss Equation, RUSLE模型)对三江源区2000–2015年的土壤侵蚀进行定量模拟,通过对研究区土壤侵蚀强度的时空变化特征进行分析,比较了不同生态系统土壤侵蚀的差异,探讨了气候变化对研究区土壤侵蚀的影响作用,评价了该区域生态保护和恢复工程对土壤保持的作用效果。模型模拟结果可以通过地面观测站点验证,对模拟数据和验证数据的相关分析结果显示,模型的拟合效果良好,其复相关系数达到0.62。2010–2015年的土壤侵蚀模数比2000–2005年增加了6.2%,比2005–2010年下降了1.2%。基于叠加分析,影响土壤侵蚀的主要驱动因素是气候(约64%),特别是降水的作用明显,其次是植被覆盖度(约34%)。虽然模型和数据存在一些不确定性,但本研究量化了全球气候变化下生态恢复工程的相对贡献,同时也认识到了生态恢复工程是一项复杂、艰巨、长期的任务。在未来,持续的地面观测、进一步的参数化以及获取更高质量的输入数据是减少模拟结果不确定性的必要方式。     

EPIC模型及其应用

作物生长模型是定量评估作物生产潜力的重要工具。EPIC 模型自1985 年发表后, 以其强大的功能在全球范围内得到了广泛应用。本文简述了EPIC模型的主要结构和功能, 介绍了运行该模型所需的数据及数据库的构建方法, 总结了EPIC模型的主要应用领域以及在中国包括作物生产潜力评估、水分和气候变化对产量影响、养分循环和损失、土壤碳储量变化、土壤侵蚀预测等方面的应用情况, 最后提出了EPIC模型使用时的注意事项和研究展望。     

不同时间尺度下气象 -水文要素变化对察尔汗盐湖盐田蒸发作用的影响

目前对察尔汗盐湖蒸发量的研究主要集中在气象-水文因素与卤水蒸发量定量关系,缺乏在不同时间尺度下盐湖蒸发量的驱动因素动态变化研究。利用2020年11月5日—2023年5月1日察尔汗盐湖盐田的空气温度、露点温度、风速、相对湿度、总辐射日累计以及盐田的蒸发量、水温、水位等监测数据,结合获取的察尔汗盐湖补给河流格尔木河流量等水文资料,采用相关性分析、多元回归模型等方法探讨了不同时间尺度下盐田蒸发作用与气象-水文因素之间的关系。研究表明,不同盐田的水温、水位、淡水蒸发量变化保持一致,卤水蒸发量变化与盐田密度有关。随着时间尺度的增大,蒸发量与气象要素之间的相关性增强。察尔汗盐田蒸发量在逐小时与逐月尺度主要受到环境温度的影响,日尺度下主要受到太阳辐射的影响。在极端天气作用下河流水文与盐湖微气象因子呈同步变化,对蒸发量的影响具有滞后性。这一研究结果可为盐田生产工艺优化提供理论指导。     

不同植物篱坡面的土壤侵蚀过程CA模拟

在一般元胞自动机(CA)模拟方法的基础上,将土壤侵蚀的水力学原理引进CA模型,改进其系统演化的规则,从而建立了可以模拟不同植物篱影响下的坡面土壤侵蚀过程模型,植物篱对于土壤侵蚀的影响使用产流和产沙因子来描述。结合在4个栽有不同植物篱的试验小区和一个对照小区进行的人工降雨侵蚀试验,利用该模型分别对5个小区的水土流失情况进行了模拟,并对模拟结果以及引起模拟误差的原因进行了分析。通过试验观测结果与模拟数据的对比分析发现,该模型可以很好地模拟不同植物篱影响下的坡面累积产流和产沙强度。观测和模拟的结果分别表明植物篱可以显著地减少坡面土壤的流失量,并且不同的植物篱的作用不同,其中,香根草植物篱具有最好的水土保持作用。     

黑河流域植被净初级生产力的遥感估算

利用光能利用率模型C-FIX,高时空分辨率的SPOT/VEGETATION遥感数据,全球格网化气象再分析资料以及黑河流域土地利用图,估算了1998—2002年黑河流域不同生态系统净初级生产力(NPP)的年总量和平均生产力,输出了黑河流域NPP年累积量空间分布格局图、NPP季节动态图,分析了近5a来黑河流域NPP时空变化特征,评价了不同土地利用类型下的生态系统生产力水平差异。其结果表明,黑河流域陆地生态系统NPP空间分布及其季相变化特征是流域自然环境、地貌、气候以及人类生产活动长期共同作用和影响的结果,其中水分条件是控制黑河流域陆地生态系统NPP空间格局的决定因子。1998—2002年黑河流域山区高覆盖度草地和下游荒漠区净初级生产力持续下降,反映出这些地区生态环境恶化严重。这些研究结果可以为黑河流域的水-生态-经济系统的合理设计与有效实施提供科学数据集。     

黄河流域水蚀区土壤侵蚀空间尺度效应分析

以黄河、延河、杏子河、纸坊沟四级流域尺度为例,应用信息熵原理分析了各级流域尺度上土壤水力侵蚀与 其影响因子之间的空间相关性,通过比较各因子在不同空间尺度上与土壤侵蚀的相关性,定量分析了土壤侵蚀过 程的空间尺度效应。分析结果给出了降雨、地形、土质、植被等因子在不同流域尺度上对土壤侵蚀的影响大小,以及 每个尺度上各影响因子重要性的主次顺序。总体而言,随着流域空间尺度的增大,各因子对土壤侵蚀的影响具有放 大或缩小效应,影响因素的主次顺序随之易位,其中微观因子的控制作用有所减小,而宏观因子的控制作用则逐渐 突显。本文建立的流域土壤侵蚀空间尺度效应的定量分析方法和分析结果有助于解决当前土壤侵蚀评估模型普遍 存在的尺度转化和区域通用性问题。     

基于RUSLE的流域土壤侵蚀敏感性评价——以福建省吉溪流域为例

以修正的通用水土流失方程(RUSLE)为核心,在分析流域土壤侵蚀敏感性影响因子的基础上,运用G IS技术对各敏感因子值进行估算,结合已有研究成果探讨了定量化的流域土壤侵蚀敏感性评价指标体系的建立,并以吉溪流域为例进行土壤侵蚀敏感性评价。同时分析了该流域土壤侵蚀敏感性与土壤侵蚀量的关系。最后,针对不同的流域土壤侵蚀敏感等级提出了相应的管理措施和建议。     

塔中春季水平能见度变化及影响因子分析

利用2004、2005年3月至5月塔克拉玛干沙漠腹地塔中气象站的能见度仪自动监测资料,气温、气压、风速、相对湿度等地面气象常规沙尘观测记录以及PM10自动监测仪观测资料,分析了塔中水平能见度变化特征以及与气象因子、PM10的相关关系,气象因子与PM10对水平能见度有一定的制约关系,但并非简单的线形关系,不同时段,不同天气条件下,各因素的作用不同。     

渔子溪流域水文过程影响因素的特征时间尺度分析

采用渔子溪流域三期遥感影像(1986、1994和2002年)获取该区域的土地利用/覆被资料,并结合实际调查数据、采用斑块驱动模型模拟得到该流域1986~2004年间逐年土地利用变化数据;然后根据该模拟数据以及渔子溪流域不同时间尺度的气象和径流资料,采用逐步线性回归和多元非线性回归方法,对渔子溪流域不同时间尺度下降雨-土地利用-径流系统及其内部各元素之间的关系进行了统计分析,结果表明:(1)不同时间尺度下径流量与降雨量的相关关系具有明显差别,土地利用变化对降雨-径流关系有重要影响,在年尺度上,降雨量对径流量的影响要大于气温对径流的影响,而在月尺度上则相反。(2)不同时间尺度下非线性回归的模拟误差要比线性模拟误差下降1.18%~23.8%,且不同影响因子在不同时间尺度上的非线性程度各不相同。     

土壤侵蚀及其影响因素空间相关性分析

土壤侵蚀是影响区域生态环境的重要因素,它受气候、地形地貌、土壤、植被和人类活动等因素的影响.为寻找流域上土壤侵蚀的主导影响因子,收集了黄河流域气候、地形、植被、土壤等数据,通过引入信息熵原理分析了各个影响因子与土壤侵蚀的空间相关性.结果表明,在黄河流域1:10万地图比例尺条件下.各因子对土壤侵蚀影响的大小排序为:①水蚀区,加权降雨量＞地形起伏度＞植被覆盖度＞土壤类型＞沟壑密度;②风蚀区.地形起伏度＞风蚀气候因子＞植被覆盖度＞土壤类型＞沟壑密度;③冻融区,沟壑密度＞地形起伏度＞气温变化率＞植被覆盖度＞土壤类型.该研究在定性变量和定量变量之间建立了定量的空间相关性分析,研究结果给出了影响黄河流域水力侵蚀、风力侵蚀、冻融侵蚀的主导性因子,可为流域土壤侵蚀过程研究和水土保持决策提供参考.     

基于RS的岷江流域土壤侵蚀变化及其驱动力分析

依据1995年、2000年土壤侵蚀遥感数据并结合2005年实地调查资料,研究岷江流域土壤侵蚀演变规律及其驱动力。研究结果表明:1)2000年岷江流域土壤侵蚀面积为19 907.7 km2(比1995年减少369.6 km2),占流域面积的43.77%,土壤侵蚀量为8 943.26万t,平均侵蚀模数1 966 t/(km2.a),以水蚀和中度侵蚀为主。2)选择降雨变化、土地利用变化、植被覆盖度变化3个自然因素和人口密度、万元GDP(作为经济发展指标)2个社会发展指标作为研究区土壤侵蚀变化的驱动因素。结果表明:2000年降雨侵蚀力对土壤侵蚀的影响是1995年的71%;森林覆盖率每增加1%,土壤侵蚀模数减少0.4%~7%,平均减少53 t/(km2.a);林地、草地面积之和与土壤侵蚀面积呈明显的线性相关,旱地面积与土壤侵蚀面积呈二次函数关系;土壤侵蚀面积、土壤侵蚀量与万元GDP呈指数关系;单位人口密度和县域土壤侵蚀面积与土壤侵蚀量均呈幂指数关系。     

黄土丘陵沟壑区坡面土壤侵蚀的临界坡度

坡度是重要的地貌因子.采用岔巴沟径流场和王家沟径流场资料,首先研究坡度与最大30 min雨强(I30)对土壤侵蚀影响,然后确定了主导侵蚀为溅蚀片蚀与主导侵蚀为细沟侵蚀之间的临界雨强,最后探讨了不同侵蚀类型下的临界坡度.结果表明:1.坡度与降雨强度存在明显的交互作用,随着坡度的增大,雨强对土壤侵蚀的影响增大;2.团山沟的溅蚀片蚀与细沟之间的临界I30为0.31 mm/min,同时,该临界雨强不是一定值,受下垫面因素等影响而具有一定的波动范围;3.以溅蚀片蚀为主时,土壤侵蚀存在一个＜31°的临界坡度,侵蚀模数随坡度的变化趋势与径流模数随坡度变化的趋势相同,从9°～31°土壤侵蚀模数随坡度增加是先增加后减小;以细沟侵蚀为主时,在9°～31°间土壤侵蚀不存在临界坡度,土壤侵蚀模数随坡度的变化趋势与径流含沙量随坡度变化的趋势相同,从9°～31°土壤侵蚀模数随坡度增加先逐渐增加后缓慢增加,临界坡度＞31°.     

土地利用变化对土地生产力的影响研究进展

土地利用变化对土地生产力的影响是土地利用/覆被变化(LUCC)效应研究的重要内容之一。本文基于对土地利用变化和土地生产力概念的辨析, 着重从土地利用变化对土地生产潜力、粮食生产能力和土壤质量3 个方面的影响, 总结梳理了当前的主要研究内容和方法, 探讨了研究的影响尺度特征。最后指出今后的研究应加强土地利用结构、方式和强度变化对小尺度范围内耕地生产力的影响, 强化不同尺度的综合以及空间分析和动态评估方法的应用。     

农业景观对土壤侵蚀的适应机制研究初探

随着气候变化对农业系统的影响不断加剧,为保障粮食安全,必须掌握变化中的自然与人文因素,判别农 业景观中可调整的关键机制,依据未来的可能情景,尽早订定农业景观优化方案。本研究以土壤侵蚀问题为切入 点,整合相关的环境因子,构建农业景观对土壤侵蚀适应性的研究框架。基本思路为首先通过目前气候变化对土壤 侵蚀的影响研究,为不同时空尺度上土壤侵蚀发生、发展趋势提供理论依据;其次,从增强未来农业景观对土壤侵 蚀适应能力的角度,详细讨论景观类型、空间配置和管理措施等与土壤侵蚀的关系,以提高农业景观优化配置的针 对性;最后,为科学评价农业景观对土壤侵蚀适应的程度,基于Agent 模型原理设计土壤侵蚀模拟模型,通过不同 土壤侵蚀情景下景观类型、结构、空间配置和管理措施等的适应性分析,为有效提升区域农业景观的土壤抗侵蚀能 力提供科学依据。     

贵州麦岗水库沉积物的矿物磁性特征及其土壤侵蚀意义

对取自贵州西南部紫云县麦岗水库的沉积物柱芯MG1-1进行了包括SIRM、ARM、χlf、χfd、IRM-20mT和IRM-100mT等磁性参数的矿物磁性测量,并计算了ARM/SIRM、HIRM和IRM-100mT/SIRM。根据沉积物的这些矿物磁性特征,并结合137Cs、粒度、TOC、C/N分析结果,推测了麦岗水库流域在1960～2007年(47年)间的土壤侵蚀变化情况。研究表明:麦岗水库流域的土壤侵蚀强度变化虽然存在一些波动,但整体上呈现由强到弱到强再到弱的变化过程。结合降水资料和土地利用/土地覆被变化情况,探讨了影响土壤侵蚀变化的主要原因。结果表明,降水量对流域土壤侵蚀变化的影响不大,而人类活动,特别是土地利用的变化可能是引起流域土壤侵蚀变化的主要原因。     

不同土地-气候情景下三江源地区产水和水土流失评价（英文）

探讨三江源地区产水和土壤保持对整个青藏高原地区、黄河流域、长江流域及澜沧江流域的生态稳定和人类社会的可持续发展具有重要意义。以4期(2000年、2005年、2010年、2015年)土地利用现状数据、降水及气温日值数据集、1∶1000000中国土壤数据库为研究的数据源,结合居民点、道路、河流等矢量数据及人口、经济栅格数据集和CCSM4通用气候模式预测成果数据,以三江源地区为案例区,基于FLUS模型和降尺度校正方法设计4种土地利用发展情景和2种气候变化情景,应用InVEST模型对研究区域2030年不同情景下的产水和土壤侵蚀进行定量模拟。结果表明:(1)不同土地利用发展情景下,草地仍然是三江源地区的优势土地利用类型,面积占比始终大于67%。(2)RCP4.5气候情景下,年产水量和土壤侵蚀量增加幅度分别超过7%和3.9%;RCP8.5气候情景下,年产水量和土壤侵蚀量的减少幅度分别超过3.3%和1.3%。(3)气候变化在产水量和土壤侵蚀量变化中起主导作用。气候变化对产水量变化的贡献率高达89.97%–98.00%,对土壤侵蚀模数变化的贡献率在60.49%–95.64%之间;而土地利用类型变化对区域产水量变化的贡献率仅在2.00%–10.03%之间,对土壤侵蚀模数变化的贡献率在4.36%–39.91%之间。因此,三江源地区土地开发策略应综合考虑区域发展、退耕还林还草的投入及产生的生态效益等多方面问题。     

云蒙湖流域土壤侵蚀时空分布及影响因素分析

以小流域为研究尺度,选取云蒙湖流域为研究区,以TM遥感影像和DEM为数据源,在RS和GIS支持下,以最新的全国土壤侵蚀分类分级标准(SL190-2007)为模型基础,得到研究区1986年和2010年2个时段的土壤侵蚀强度及分布数据,分析土壤侵蚀时空格局特征及主要影响因素。结果表明:1)从1986—2010年,土壤侵蚀强度呈减小趋势,变化面积比例为29.47%,主要以中度、强烈、极强烈侵蚀等级面积向轻度、微度等级及相邻较低侵蚀等级面积转化为主。2)通过将研究区划分为88个小流域的研究表明,25年来小流域土壤侵蚀强度指数降低趋势明显,76%的小流域侵蚀强度指数减少10%以上;侵蚀加强的有5个小流域,增加幅度最大者为6.23%,主要分布在中西部和西南部地区。3)影响因素的岭回归分析表明,坡度因子始终是影响土壤侵蚀时空分布的最主要因素,但影响程度逐渐降低,贡献率由1986年的85.36%下降到2010年的80.79%;土地利用结构对侵蚀格局的影响逐渐增强,2010年贡献率达到19.21%;因此当植被覆盖度达到一定程度后,流域内土地利用结构的改变是制约土壤侵蚀时空分布的主要影响因素。