东北农牧交错区水分条件的空间[2]分异及其对土地利用的影响

大气降水、土壤水分和干燥度指数是在经度方向上控制区域景观格局的主要因素.本文运用最新的调查统计资料,对东北农牧交错区降水、土壤潜在蒸散量、干燥度指数及农作物生长期间土壤水分盈亏量的空间分布进行了分析;提出了研究区内作物生长季期间土壤潜在蒸散量的空间分布规律和干燥度指数的时空变化情形.结合水分条件的空间分布,提出了5种土地利用区域组合类型.     

近48 a新疆干湿气候时空变化特征

 根据新疆101个气象台站1961—2008年的逐月气候资料,采用线性回归、Morlet小波、自然正交分解（EOF）、累计距平、t-检验和Kriging空间插值等方法,对近48 a反映新疆干湿气候的年降水量、潜在蒸散量和地表干燥度等要素的时空变化特征进行了分析,结果表明:①新疆年降水量在空间分布上表现为山区多于平原和盆（谷）地,北疆多于南疆,西部多于东部的格局;近48 a,新疆各地年降水量均为增多趋势,增多倾向率的空间分布为:天山山区>北疆>南疆,全疆平均年降水量以9.123 mm/10a的倾向率增多;新疆年降水量空间异常分布主要表现为“全疆一致型”和“南北疆反向变化”两种模态;全疆平均年降水量主要存在3～4 a、6～8 a、11 a和16 a的振荡周期,并于1987年发生了突变性的增多。②新疆年潜在蒸散量总体表现为南疆大于北疆、东部大于西部、盆（谷）地大于山区的分布格局;近48 a,新疆各地年潜在蒸散量总体为减少趋势,其中南疆为递减倾向率高值区,北疆大部和天山山区为递减倾向率低值区,全疆平均年潜在蒸散量以-23.8 mm/10a的倾向率减少;新疆年潜在蒸散量空间异常分布也主要表现为“全疆一致型”和“南北疆反向变化”两种模态;潜在蒸散量主要存在准22 a的振荡周期,并于1984年发生了突变性的减小。③受降水量和潜在蒸散量时空变化的共同影响,新疆年干燥度指数总体表现为南疆大于北疆、东部大于西部、盆（谷）地大于山区的分布格局;近48 a,新疆各地年干燥度指数均表现为不同程度的减小趋势,其中,吐鲁番、哈密盆地以及塔里木盆地东部地区是干燥度指数减小最明显的区域,全疆平均年干燥度指数以-3.164/10a的倾向率减少;新疆年干燥度指数空间异常分布主要表现为“全疆一致型”;干燥度指数主要存在准5 a、8 a和18 a的振荡周期,并于1987年发生了突变性的减小。     

黄淮海平原冬小麦生长期旱情分析

黄淮海平原降水较少且年际、季际变化大,因此水分供应状况成为该区作物,特别是以冬春季为主要生育期的冬小麦的主限制因素。鉴于作物实际蒸散量与潜在蒸散量关系依赖于作物生长状况和土壤水分的事实,提出反映作物缺水状况的干旱指标———作物水分胁迫指数（ＣＷＳＩ）。计算黄淮海平原冬小麦生长期间的ＣＷＳＩ,并分析其在自然降水条件及适量灌溉条件下的时空分异规律     

近47a塔克拉玛干沙漠周边地区气候变化

根据新疆塔克拉玛干沙漠周边12个气象台站1961—2007年的历史气候资料,采用线性回归、Morlet小波、Mann-Kendall突变检测和自然正交分解(EOF)等方法,对近47a的年平均气温、降水量、潜在蒸散量和地表干燥度等气候要素的基本变化特征进行了分析,结果表明:①年平均气温呈升高趋势,降水量呈增多趋势,年潜在蒸散量和地表干燥度总体呈减小趋势。受其综合影响,气候总体呈较明显的暖湿化趋势。但20世纪90年代初、中期以来,在气温持续上升的同时,潜在蒸散量和地表干燥度呈增大之势,即气候出现了"暖干化"的迹象,该现象值得关注。②突变检测表明,年平均气温在1970年发生了突变性的升高,降水量在1981年发生了突变性的增多,而潜在蒸散量和地表干燥度在1981年发生了突变性的减小。③气温、降水、潜在蒸散量和地表干燥度分别存在准3a、8a的年际尺度和16～23a的年代际尺度的周期性变化。④12站的年平均气温、降水量、潜在蒸散量和地表干燥度等4要素的最主要空间分布特征均是同向变化。     

华北平原干燥度指数时空分布特征及其影响因素分析

干燥度指数作为潜在蒸散量和降水量之比,是表征气候干湿状况的重要指标。基于1960-2014年华北平原59个站点逐日气象数据,通过Morlet函数、Mann-Kendall检验、主成分分析等方法探讨了华北平原干燥度指数的时空分布特征及其影响因素。结果表明:(1)区域多年平均干燥度在0.97~3.50之间,呈现出自西向东、自北向南、自西北向东南逐渐减少的空间特征。(2)时间上,干燥度年际线性变化趋势不明显,但存在周期结构性,主周期为15 a左右;年内季节变化为冬季春季秋季夏季;空间上,河南省大部分地区干燥度指数呈减小趋势,而河南外大部分地区呈增加趋势。(3)1960-2014年华北平原干燥度指数不存在显著的突变点。(4)干燥度指数的气象影响因子分析表明,水分因子对干燥度影响最大,且呈负作用;其次为日照时数和风速,呈正作用;空气冷热状况对干燥度影响最小,呈正作用。     

小五台山亚高山景观尺度水热条件与植被关系

以河北省小五台山为研究区,通过转化糖方法获取亚高山不同景观部位效应温度,结合DEM模型模拟研究区内太阳直接辐射以及土壤湿润度系数,进而构建生境干燥度指数。以此为基础,在景观尺度上定量分析研究区内亚高山带水热条件与森林和亚高山草甸植被分布格局的关系。结果表明,① 研究区域中森林分布地段生境的太阳直接辐射,效应温度和干燥度指数都显著低于草甸分布地段,土壤水分系数则恰恰相反;② 综合太阳直接辐射或效应温度与土壤湿润度系数的干燥度指数统计分析结果,优于分别以各个因子单独进行分析的结果;③ 在植被格局的形成中,干燥度起着至关重要的作用,这与在水平地带中,森林与草原植被的分布格局受干燥度控制的规律相一致。     

“蒸发悖论”在黄河流域的探讨

利用黄河流域72个气象站点1960-2010年的气象资料,系统分析了过去51年间气温、降水量以及潜在蒸散量的变化趋势,研究了气温、降水量与潜在蒸散量之间的长期变化趋势关系,对影响潜在蒸散量下降的主要因子进行了探讨,重点对黄河流域是否存在“蒸发悖论”进行验证.研究结果表明:(1)过去51年间,黄河流域内气温增加显著、潜在蒸散量呈下降趋势,总体上存在“蒸发悖论”;(2)“蒸发悖论”具有空间上和时间上的不一致性,随着气温增加,春、夏、冬三季潜在蒸散量呈减少趋势,减少区域主要集中于山西、河南大部分区域以及甘肃、宁夏、内蒙古、陕西等少部分区域;时间上主要表现在1960-1979年潜在蒸散量变化趋势不明显,1980-2010年气温与潜在蒸散量变化趋势在空间分布上的逆向关系更加明显;(3)过去51年间,降水量无论是年际还是夏、秋季变化趋势都不明显,降水量与潜在蒸散量时空变化分布上大体呈现逆向变化关系;(4)从气象要素变化对潜在蒸散量变化的贡献率来看,近51年来风速的明显减小是导致黄河流域潜在蒸散量减少的主导因素.     

基于SMOS的黄土高原区域尺度表层土壤水分时空变化

用SMOS土壤水分数据、MODIS植被指数数据和TRMM月降水数据,通过对黄土高原区域尺度表层土壤水分含量时空变化的研究,对表层土壤水分的时空变化特征及其对降水的响应进行了分析。结果表明：黄土高原表层土壤水分空间分布主要表现为西部和东北部低、东南部较高。青海石质高山区及山西西南部等区域土壤水分含量与整个区域存在差异。黄土高原西部与河套平原部分区域表层土壤水分含量季节性变化较大。在不同降水条件下,土壤水分含量与降水量相关性呈显著差异。     

河北省气候干湿状况变化特征分析

以潜在蒸散量计算的气候干燥度指数表征河北省气候干湿状况,提出蒸发量修正系数,根据相关研究和研究区实际情况给出其量值,并对河北省气候干燥度进行分级。选取河北省内均匀分布的68个气象观测站1952年(或建站)至2000年的原始气象记录月报表和信息化资料,利用ArcGIS软件进行数字化、图形叠加和空间分析,讨论近50年河北省气候干湿状况的时空分布特征,认为气候干旱处于缓慢加重状态;全省的气候干湿状况分布具有明显的地域差异,1960s—1990s河北省中南部平原大部、张家口的桑洋盆地和承德部分山区干燥度均有不同程度的增加,而冀北高原、太行山山区及山前平原、燕山山区大部干燥度减小。     

横断山区泥石流空间格局和激发雨量分异性研究

地形、降雨等环境因子决定了泥石流的时空分布特征,理解泥石流与这些因子的关系有助于区域泥石流灾害风险评估与防灾减灾工作。以横断山区为研究区域,选取降水、气候、地貌、地质、土地覆盖、土壤厚度、高差势能以及湿度指数等因子,利用地理探测器和灰度关联分析等方法,探讨了环境因子与泥石流沟空间分布的关系以及降水特征与泥石流灾害的时间关联性。结果表明,湿度指数是决定泥石流沟空间格局的最主要因子,其次是高差势能和土壤厚度,多年平均分布的降水特征对泥石流沟分布的影响较小。泥石流灾害事件与降水特征的时间关联具有较大的区域异质性。泥石流发生地的激发雨量、湿度指数、高差及土壤厚度的统计分布在不同地貌、地质和气候单元中有明显差异。这表明泥石流预警不仅需要考虑雨量等激发因子,还必须考虑其他影响因素的空间差异性。     

东北农牧交错区水分条件及其对植被分布的影响

水分条件是决定植物生长，分布的主要因子之一，也是生态学和地理学研究所关注的一个基本问题，本文依据最新的数据资料对东北农牧交错区水分条件的基本特征进行了分析，以三维图形表达了湿度指数的空间分布格局；对典型站点的年干燥度以及在年内的变化进行了分析；通过Kira指数，湿度指数和NDVI植被指数说明了农牧交错区植物生长，分布与水分条件的关系。     

试论青藏高原多年冻土类型的划分

本文采用综合分析与主导因素相结合的原则，以干燥度作为主要指标并参考年降水量，年平均相对湿度及气温较差等，结合地形因素将青藏庙的多年冻土划分为：湿润，亚湿润，半干旱，干旱和极干旱５种类型，并对各类型代表性和冻土地区进行分别论述。     

广西土地合理利用与生态环境建设探讨

生态环境的破坏与建设与土地利用是密切相关的，分析了广西土地类型和土地利用现状，探讨了由于土地不合理利用导致的生态环境问题，提出了通过合理利用土地来建设生态环境的措施。     

温度与降水变化的小波分析及其环境效应解释——以东北农牧交错区为例

中国东北农牧交错区属于环境变化的过渡区域和敏感区域 ,是最容易感受气候变化的地带之一。该文运用小波分析方法 ,对 5 0年代以来东北农牧交错区典型站点的温度和降水变化情景进行了分析 ,主要分析了其变化的多尺度特征和规律 ;区域和样地分析结果表明 ,降水与温度的时空变化是导致土地退化和环境变化的重要驱动力     

基于RS、GIS的宁夏土地利用动态变化分析

根据1986年、1996年和2000年三期遥感图像，通过遥感和地理信息系统空间分析方法，研究了1996－2000年宁夏回族自治区 的土地利用动态变化情况。结果发现土地利用动态变化中耕地增加、草地减少是宁夏土地利用变化最大的特点，城镇居民建设用地有较快增长但规模不大，其它土地类型变化不大基本处于动态平衡中。进一步分区域的对比研究表明，各区土地利用变化随自然条件不同有不同程度和幅度的变化，并且土地利用变化空间分布的区域差异会产生耕地结构不合理、草地退化和荒漠化等资源环境问题。     

乡村土地利用结构效率时空特征及影响因素

探讨乡村土地利用结构效率地区差异对于引导乡村土地高效利用具有重要的现实意义,同时在乡村振兴战略背景下,科学合理评估乡村土地时空配置情况,可以为实现乡村可持续发展提供国土资源保障。论文以2009—2016年中国大陆31个省市为研究对象,采用Super-SBM模型和地理探测器对乡村土地利用结构效率时空分异与影响因素进行分析。结果表明：① 2009—2016年中国乡村土地利用结构效率整体处于中等水平,且呈现逐年上升态势;② 全国乡村土地利用投入产出效率的空间差异显著,中国乡村土地利用投入产出效率表现为东高西低、北高南低的分布态势;③ 各因素对中国乡村土地利用结构效率的影响力存在时间上的波动性和空间上的异质性,乡村条件的影响力显著高于城乡关系作用;④ 中国乡村土地利用过程中各类型用地均表现为投入冗余,各地区之间可节约用地比例差异明显,需要依据地区发展实际情况进行结构优化。     

现代农业地理工程与农业高质量发展——以黄土丘陵沟壑区为例

农业地理学是农业科学与地理科学的交叉学科,农业地理工程是地理学与工程学交叉研究在现代农业与乡村领域的进一步深化和系统应用。随着现代农业科学技术和人地系统科学的创新发展,区域农业基础建设的科技需求日益旺盛,农业地理工程试验成为农业工程技术研发和农田系统管理的重要任务。本文阐述了农业地理工程的科学内涵、试验原理与技术方法,并以黄土丘陵沟壑区为例开展了地理工程试验研究和农业高质量发展对策探讨。结果表明：① 农业地理工程试验主要包括针对特定区域地理环境和农业发展问题的水土配置、土层复配、大田试验、生态防护、地理空间分析与监测,旨在探明区域高标准农田建设、健康农业生态系统营造的水土气生资源要素耦合规律,建立可持续土地利用系统与多功能农业经营模式。② 农业生态系统试验主要包括沟道边坡防护方式、健康农田系统结构、作物与土壤匹配关系、耕地投入产出经济分析,通过开展土地改良、作物优选交互试验和田间试种,揭示新造地“作土关系”耦合机理与优化调控途径。③ 作土关系优化调控是工程试验设计的主要内容,包括气候—作物优选、土体结构改良、地形—作物优选、土壤质量改良、土壤—作物优选、效益—作物优选6个阶段。④ 农业地理工程技术应用的核心任务是深化贯通综合研究、揭示微观耦合机理、建立工程试验范式,其应用路径主要体现在时间维、空间维与逻辑维三个维度。新时期农业地理工程试验与示范应用,有利于丰富农业地理学前沿理论与方法论,对于推进地理工程化研究和服务农业农村高质量发展决策具有重要意义。     

我国西部地区生态地理区域系统与生态建设战略初步研究

生态地理区域系统是根据代表自然界的生物和非生物要素地理相关性的比较研究和综合分析,按照自然界的地域分异规律,划分或合并而形成不同等级的区域系统。其主要研究的对象是自然要素的空间格局,及其与自然资源的匹配。生态地理区域系统所体现的温度、水分等立地条件地域差异,是认识生态环境的宏观框架,可以也应该成为制定治理措施的基础,对植被的恢复和保护有重要的指导意义。我国西部在生态上受到西北地区的沙漠化和盐碱化,黄土高原、西南地区的土壤侵蚀,青藏高原的草场退化,西南地区的滑坡、泥石流等的胁迫。管理上也存在许多问题,如盲目的退耕还林,盲目强调植树造林等。因此,西部地区的生态建设在认识自然环境的基础上,解决管理上的问题,包括在指导思想上的误解,即“生态建设 =种树”,“退耕必定还林”;局面上避免开发的无序状态 ;工作措施上,则要防止“一刀切”的方式。本文综合西部地区的温带、水分、植被、土壤等因素,将西部地区生态地理区域系统划分 8个温度带,2 5个自然区。通过综合西部地区的环境胁迫特点,植被恢复和保护与自然环境和生态区域系统的关系,从西部地区的生态地理区域系统,合并构成西部地区的生态建设格局的 6个区域,并且提出各个区域生态建设的主要措施。     

多尺度土地利用与土壤侵蚀

土地利用能够通过改变一系列的自然现象和生态过程影响土壤侵蚀,尺度不同,土地利用与土壤侵蚀的作用机制也会发生变化。本文针对坡面尺度、小流域／流域尺度和区域尺度,综述了不同尺度上土地利用对土壤侵蚀的影响研究。其中,在坡面尺度上,土地利用与土壤侵蚀的研究主要包括土地利用方式和土地管理措施对土壤侵蚀的影响,相应尺度上的模型有USLE／RUSLE、WEPP等;在小流域／流域尺度上,土地利用与土壤侵蚀的研究主要涉及土地利用结构和土地利用格局对土壤侵蚀的影响,相关的模型有LISEM、AGNPS、EUROSEM和SEDEM等;在区域尺度上土壤侵蚀评价研究主要是通过尺度上推和宏观因子评价的方法进行。多尺度土地利用与土壤侵蚀研究作为自然地理学研究中的热点问题,在进一步的研究中需要关注多尺度综合与尺度转换、土地利用政策效应、土地利用格局与土壤流失过程等方面的研究内容。     

Progress and prospects of applied research on physical geography and the living environment in China over the past 70 years (1949–2019)

Physical geography is a basic research subject of natural sciences.Its research object is the natural environment which is closely related to human living and development,and China's natural environment is complex and diverse.According to national needs and regional development,physical geographers have achieved remarkable achievements in applied basis and applied research,which also has substantially contributed to the planning of national economic growth and social development,the protection of macro ecosystems and resources,and sustainable regional development.This study summarized the practice and application of physical geography in China over the past 70 years in the following fields:regional differences in natural environments and physical regionalization;land use and land cover changes;natural hazards and risk reduction;process and prevention of desertification;upgrading of medium-and low-yield fields in the Huang-Huai-Hai region;engineering construction in permafrost areas; geochemical element anomalies and the prevention and control of endemic diseases;positioning and observation of hysical geographical elements;and identification of geospatial differentiation and geographical detectors. Furthermore, we have proposed the future direction of applied research in the field of physical geography.