渭河流域全新世环境演变对人类文化发展的影响

通过对渭河流域10000 多年来环境资源演变的高分辨率实验数据资料和考古文献资料的分析, 探讨了全 新世以来, 渭河流域人类文化的演进与环境演变之间的耦合关系。分析表明:在8 500～3 100 a B.P.全新世大暖期, 渭河流域水、土、生物资源条件优越, 人类逐步形成了原始定居旱作农业类型文化, 从而奠定了渭河流域农业文明 的基础; 其间4 000～3 000 a B.P., 渭河流域北部的农牧交错带, 由于气候的逐渐冷干化, 导致水、土、生物资源退化, 造成旱作农业土地利用方式由游牧业取而代之; 在3 100 a B.P, 由于季风格局的突变, 整个渭河流域进入了一个相 对干旱缺雨、成壤环境的恶化时期, 环境的恶化导致了水土资源的退化, 大大动摇了旱作农业和游牧业的经济基 础, 影响了先周和西周社会的发展。     

渭河流域全新世黄土与环境变迁

根据黄土理化性质与风化成壤类型,孢粉分析与植被,人类聚落位置迁移与河流水文和气候干湿变化关系等,阐明了渭河流域全新世包含三个寒冷干旱—温暖湿润气候变化旋回,每一旋回的周期约为3700年。现在处于第三旋回暖湿阶段后期,隋唐以来的气候状况还将延续500年左右。     

渭河流域东部全新世环境演变与古文化发展的关系研究

 在对渭河流域东部全新世黄土剖面磁化率、粒度、Rb/Sr、CaCO3等气候指标测定分析的基础上,结合已测定的光释光（OSL）年龄和古文化研究的最新成果,探讨了该区环境演变与人类古文化演进的历史及其相互关系。研究发现,在9.34~6.77 ka BP全新世最适宜的气候条件下,在7.80~7.30 ka BP出现了老官台文化,之后发育了仰韶早期文化;在全新世中期6.77~5.48 ka BP干冷气候初期出现了仰韶文化最繁荣的庙底沟类型文化;中后期随资源环境的持续恶化,该区出现了仰韶文化衰落的西王村类型文化;在全新世中晚期的5.48~3.12 ka BP气候再次发生好转推动了该区龙山文化的发展;4.60~3.76 ka BP期间频繁发生的洪水事件可能进一步强化了人地关系,并进而推动了该区文化进入夏商人类文明时期;3.12 ka BP以来趋于干冷的气候在推动该区人类文明进一步发展的同时,人类活动对环境影响的强度和范围也日益加大。渭河流域古文化得以延续发展至今,一方面说明气候环境的变化并未超越先民适应能力的范围,另一方面也说明渭河流域具有先民维持生存和发展的优越资源环境条件。     

全新世大暖期燕北地区人地关系的演变

本文从考古学文化的空间分布，聚落遗址的规模形态，生产工具的组合特点等几等方面，探讨了燕山地区全新大暖期（８５００ａＢＰ～３０００ａＢＰ）期间的人地关系，尤其是土地利用方式论过程及其与当地自然环境演变过程之间的相互关系。结果表明，大暖期内的诸考古学文化各自所反映的土地利用方式特点，与自然环境演了在极好的对应关系，自然环境条件对史前人类活动起着强烈的制约作用。     

气候变化和人类活动对渭河流域蓝水绿水影响研究

以渭河流域为研究对象,探讨了1980~2009年气候变化和人类活动对蓝绿水资源的影响。结果表明：① 研究时段内,在气候变化和人类活动的共同影响下,蓝水流、绿水流和绿水储量分别下降了23.56 mm/a、39.41 mm/a和17.98 mm/a,中北部的蓝水流和绿水储量呈现增加的趋势,流域上游地区的绿水流呈现下降趋势。② 归因分析表明,蓝水流、绿水流和绿水储量在气候变化驱动下分别下降了13.17 mm/a、44.99 mm/a和22.79 mm/a;土地利用/覆盖变化则导致蓝水流和绿水流分别减少0.42 mm/a和0.37 mm/a,绿水储量增加了0.79 mm/a;而农业灌溉使蓝水流减少了9.97 mm/a,绿水流和绿水储量分别增加了5.95 mm/a和4.02 mm/a。③ 气候变化导致研究区东南部绿水系数呈现增加趋势,而泾河流域绿水系数呈现减小趋势。同时,土地利用/覆盖变化使得东南部的一些子流域绿水系数呈减小的趋势,而在加入农业灌溉情景后,平原地区灌区绿水系数呈明显的上升趋势。     

关中西部漆水河全新世特大洪水与环境演变

古洪水水文学研究是全球变化研究的前沿课题。本文通过对漆水河流域深入调查研究, 在漆水河与湋河交汇的二级阶地全新世黄土-土壤剖面中发现古洪水沉积夹层, 利用沉积地貌学、沉积学、考古学和释光年代学方法, 确定了在全新世时期的11500 年内, 漆水河曾经在4650~4600a BP、4600~4300a BP、4300~4100a BP 和3100~3000a BP 发生了4 期20 次洪水事件。通过利用水位-流量关系模型, 计算出这4 期20 次特大洪水的洪峰流量, 大大延长了洪水水文数据序列, 并建立了漆水河全新世洪水频率曲线, 科学、系统地提高了漆水河洪水水文学计算精度, 增强了渭河流域防洪减灾和水资源开发当中洪水频率分析的可靠性。这项研究成果对于我国著名的农业科技城-杨凌的防洪减灾、水资源开发和生态环境建设具有重要的应用价值, 同时填补了渭河流域古洪水水文学研究的空白, 对于渭河流域生态环境综合治理具有重要的科学意义。     

全新世以来西辽河流域聚落环境选择与人地关系

通过聚落环境选择重审全新世以来西辽河流域人地关系,并提出重点环境整治地区是本文的研究重点。通过对全新世以来西辽河流域三次农业垦殖过程的研究,提出流域内聚落环境选择存在首选地与次属地的区别,从高程与地貌两项因素来看,400~600m等高区的坡地属于首选地,这里不仅是历次农业垦殖期人口主要迁入地,也是人类活动持续期较长的地带;400~600m等高区以外的区域多属次属地,二次移民是次属地农业垦殖的开端,这样的人口迁移现象在清代光绪年间后最为突出。西辽河流域的农业垦殖是以草地转为农田为主的环境变化过程,由于首选地与次属地之间的环境差异,次属地的农业开垦对环境带来的扰动更大,这里不仅成为环境问题的焦点,也是需要进行环境整治的重点地区。     

渭河流域生境质量时空演变及其地形梯度效应与影响因素

生境质量是关乎人类福祉和区域可持续发展的重要基础,对保护生物多样性、提升生态系统服务功能以及构建区域生态安全格局具有重要意义。基于2000—2020年3期土地利用数据,综合应用InVEST模型、地形位指数、地理探测器及空间统计分析等方法,对渭河流域生境质量空间分布特征及其地形梯度效应与影响因素进行综合分析。结果表明：（1）2000—2020年渭河流域生境质量指数呈逐年增加态势,由0.607增长至0.624,增长幅度为2.463%,空间上呈现出两极化分布格局,低等和高等生境质量面积持续增加,而中等和良好生境质量面积有所下降。（2）渭河流域生境质量空间分布受地形因素影响较大,具有显著的地形梯度效应,低等生境质量在低地形梯度上分布广泛,分布指数最高,而高等生境质量在高地形梯度上占据主导优势。（3）土地利用类型是渭河流域生境质量空间分异的主要影响因素,且任意2个因子对生境质量空间分异的交互作用均大于单个驱动因子的作用,土地利用类型与降雨量、气温、海拔、归一化植被指数的交互决定力均大于0.6。研究结果可为渭河流域可持续发展以及生态保护与高质量发展提供科学的理论支撑与决策支持。     

贡嘎山地区全新世的冰川变化、气候变化与河谷阶地发育

本区冰川变化与河谷阶地发育关系密切，全新世初气候转暖，冰川逐步后退，形成第四级河流阶地（Ｔ４下部），全新世中期的高温期（７５００－４０００ａＢＰ）冰川强烈消融，形成第四级阶地（Ｔ４中上部）＜７４２０±９０ａＢＰ；全新世晚期气候转冷，新冰期可分出三次冰进：前观景台冰进＞３０８０±８０ａＢＰ，观景台冰进１５５０±８０－２３５０±６５ａＢＰ，海螺沟冰进９４０±８５－７８０±９０ａＢＰ，相应出现Ｔ３＞３０００ａＢＰ，Ｔ２１２００±７０－２１７０±６０ａＢＰ，Ｔ１９３０±７０ａＢＰ，现在小冰期最早出现在４００年前，有３次波动，相当于公元１６０３－１６５０；１７５１－１８００；１８５１－１９００；三次气候寒冷期。     

1990—2005年疏勒河流域土地利用/覆盖变化分析

选择疏勒河流域为研究区域,利用1990年TM、2000年ETM和2005年TM影像为信息源,应用地理信息系统和遥感技术,提取三期疏勒河流域土地利用信息,并对土地利用动态进行了分析。结果表明,近15 a来,疏勒河流域土地利用变化缓慢,土地利用格局没有发生显著变化;不同土地利用类型中,耕地面积和建设用地增加较多;林地、草地面积减少;水域在1990—2000年间减少,2000—2005年间增加;未利用地在1990—2000年之间增加,2000—2005年之间减少。     

近52年渭河流域气候变化对植被净第一性生产力的影响

利用渭河流域及其周边地区52个气象站1959-2010年的逐日气象资料,采用周广胜-张新时模型、Penman-Monteith模型、气候倾向率、相关分析和Spline插值等方法分析了近52年渭河流域气温、降水、湿润指数的时空变化特征及其对植被净第一性生产力(NPP)的影响,并对其未来变化趋势进行预测。结果表明：(1)在渭河流域,气温呈上升趋势（0.4 ℃/10a,p<0.001）,且北部快于南部,东部快于西部;降水呈减少趋势（-20.1 mm/10a,p>0.1）,且南部快于北部。(2)湿润指数总体下降,仅关中部分地区微弱变湿。(3)NPP高值区位于秦岭山区、关中部分地区;NPP总体下降,仅个别站点微弱上升。NPP下降速率南部大于北部,空间分布格局与同一时期降水量和湿润指数的变化较为一致。(4)NPP与降水量、相对湿度和湿润指数均呈显著正相关（p<0.01）,与潜在蒸散量、日照时数和气温负相关,温度对于NPP累积所起到的作用有限,水分是主要制约因素。(5)不同气候变化情景下对NPP的模拟表明,温度和降水同时上升的情况下,NPP增加15%以上;仅温度升高而降水不变时,NPP增加10%左右;温度上升而降水下降导致NPP不升反降,仅个别地区出现小幅上升。     

渭北高原土地利用变化对土壤剖面发育的影响——以洛川-长武塬区耕地转为苹果园为例

在对渭北高原地区土地利用调研的基础上,选择6个耕作土壤剖面和8个苹果园土壤剖面为研究对象,通过对这些剖面的构型、质地、元素组成、理化性质和微形态的研究,分析了土地利用变化对土壤演化的影响和机理。结果表明,耕地转为苹果园后,土壤构型从Ap-Bc-A-Ck-C逐渐变为AB-(Bc)-A-Ck-C;土壤表层(0~35cm)的磁化率、有机质、常量元素(Si、Al、Fe、K、Mg、Ca、Na)和微量元素(Cu、Co、Ni、Zn、V、Cr、Pb、As)含量趋于增加,CaCO3含量和pH趋于降低;35~90cm,CaCO3含量趋于增加,而磁化率、有机质、常量元素和微量元素含量趋于降低;90cm深度以下土壤性质变化不大;土壤孔隙的数量减少而平均孔径和孔隙率增加,粘土矿物总含量增加,而残积粘土/淀积粘土比值降低,次生碳酸盐的空间位置从主要出现在0~35cm深度变为在0~90cm范围内普遍出现。这些表明土地利用方式从耕地改为苹果园,土壤剖面构型发生了明显分异,土壤性质的变化主要发生在90cm以上,土壤表层(0~35cm)的变化大于土壤下层(35~90cm)。     

大凌河流域土地利用/覆被变化及其对气候变化的响应研究

基于Landsat遥感影像提取大凌河流域1986~2014年7期土地利用/覆被变化信息,并结合1986~2014年流域气候变化情况,发现大凌河流域土地利用变化对流域气候变化具有负面影响。研究表明：① 近30 a大凌河流域土地利用/覆被变化情况表现为：建设用地和农林用地的大幅度扩张,面积分别增加了322.30 km²和1 504.94 km²,并伴随着水域和旱地及其他未利用地面积的显著减少,面积分别减少了102.42 km²和1 724.61 km²;② 大凌河流域近30 a来土地利用变化导致流域平均年降水量、平均相对湿度及平均风速小幅度下降,分别减少了14.94 mm、0.2%和0.04 m/s,平均气温缓慢上升,增长了0.1℃;③ 退耕还林还草及成立凌河保护区等工作能提高流域植被覆盖面积、使流域水域面积得以回升,从而可以缓解城市热岛效应带来的温度升高,提高流域生态环境质量。     

渭河流域关中段潜在蒸发量时空变化特征

根据渭河流域关中段11个主要代表气象站点1955~2012年逐日气象数据,以FAO Penman-Monteith 公式得出潜在蒸发量,分析渭河流域关中段潜在蒸发量的时空变化特征。结果表明：① 渭河流域关中段年平均潜在蒸发量在1 073.9~1 284.1 mm,流域内多年平均蒸发量随着海拔的降低逐渐增高。② 夏季潜在蒸发量在327.6~547.2 mm,占全年的34%~42%,变化趋势与全年潜在蒸发量变化趋势高度一致。③ 渭河关中段随气温上升,潜在蒸发量减少。④ 年均潜在蒸发量与日较差、平均气温、平均风速、日照时数呈正相关,与相对湿度和水汽压呈负相关。     

1961-2016年渭河流域极端降水事件研究

基于1961-2016年渭河流域26个气象站点的逐日降水数据,选取与极端降水事件密切相关的9个指数,利用线性趋势法、Mann-Kendall突变点检验和方差分析等方法,揭示渭河流域极端降水事件的变化趋势、突变情况以及渭河流域上、中、下游降水情况的差异特征,对研究区未来极端降水事件提供科学预测和理论参考。结果表明:①渭河流域上、中、下游地区及整个流域的年总降水量分别以16.588 mm/10a、8.319 mm/10a、6.703 mm/10a和9.544 mm/10a的速率下降,表明渭河流域56 a来降水总量存在逐年减少的趋势,整个渭河流域地区呈现变干的趋势。②降水强度(SDII)、强降水总量(R95PTOT)和极端降水总量(R99PTOT)在整体上均呈现上升趋势,极端降水总量的上升趋势高于强降水总量,上游地区的上升趋势高于中下游地区,表明渭河流域极端降水强度有所增强,极端降水事件发生频率有所增大。③渭河流域出现极端降水事件的年份集中在20世纪90年代和21世纪初期,且降水情况的年际差异较大,中游地区的变化更为明显。④相关分析显示中下游地区对整个流域极端降水事件的发生情况起到较大的贡献...     

1960-2017年渭河流域极端气温变化及其对区域增暖的响应

基于逐日最高和最低气温,计算1960-2017年渭河流域16项极端气温指数,发现近58 a渭河流域极端冷指数(冰冻日数、霜冻日数、冷夜日数、冷昼日数和冷持续指数)呈下降趋势,极端暖指数(夏日日数、热夜日数、暖昼日数、暖夜日数、作物生长期和热持续指数)呈上升趋势,特别是20世纪80年代后上升速率明显加快。流域半干旱区对气候变暖的响应更敏感,主要体现在白天温度增高以及冰冻和霜冻日数减少,而半湿润区主要为夜间增暖。相比1960-2003年,2004-2017年流域平均温度升高1.75℃,暖夜/暖昼日数增加10.99/6.79 d,而霜冻/冷夜日数减少8.71/2.35 d。分析发现地形条件是影响流域极端气温空间差异的重要因素。在流域半干旱区,冷夜和冷昼日数的快速减少,有利于农作物的生长。而在相对湿度较大的半湿润区,随着夏季连续高温天气增多,高温热浪事件的危害更大。