黄土高原东西部全新世剖面炭屑记录的火环境变化

对黄土高原东、西部全新世3个典型黄土—土壤剖面磁化率和炭屑浓度进行分析和对比研究,探讨该区域剖面中炭屑含量变化及其所记录的火环境变化特征。马兰黄土堆积时期,气候干旱而不稳定,地方性和区域性火频繁发生,炭屑含量较高;全新世早期,气候由冷干向温湿过渡,但仍较干旱,炭屑含量相应也较高;全新世中期是全新世最为温暖湿润的时期,炭屑含量出现全新世时期的最低值,但在夏商文化时期和庙底沟文化时期炭屑含量出现峰值,则是人类活动的结果;全新世晚期,在干旱的气候条件下,人类活动加速了火的频率和强度,炭屑含量大幅度增加。在全新世不同时期,黄土高原东、西部的炭屑含量存在一定差异,黄土高原东部火活动较为微弱,而西部火活动相对频繁,这是火环境条件区域差异性的表现。     

全新世巢湖沉积物炭屑记录的火环境变化

通过对巢湖湖泊沉积岩芯不同粒级炭屑浓度和磁化率等指标变化的研究,揭示了全新世以来的区域火环境变化及人类活动影响。结果表明：① 全新世早期,气候由寒冷干旱向温暖湿润过渡,但仍较为干旱,炭屑浓度也相对略高,火活动比较频繁,地方性和区域性火时有发生;② 全新世中期是最温暖湿润的适宜期,炭屑浓度出现全新世以来的低值,火活动微弱,但在文化兴盛时期炭屑浓度出现峰值,则归因于人类活动的影响;③ 全新世晚期,在气候趋于凉干的环境背景下,人类活动的增强更加剧了火活动的频率和强度,炭屑浓度大幅增加;④ 近200 a炭屑浓度的降低可能与湖区附近已没有足够生物量引起火灾有关。     

柴达木盆地北缘湖泊表层沉积物炭屑特征及其环境意义

沉积物中的炭屑在探讨火(灾)的基本特征及其与植被和人类活动关系方面具有重要意义。采用孢粉学提取方法,对柴达木盆地北缘的湖泊表层沉积物进行了微体炭屑的分析工作,用以探讨其空间分布及其与区域植被和现代人类活动之间的关系。结果表明:不同粒径的炭屑浓度均呈现出自西向东升高的趋势,与区域植被覆盖度自西向东增加的趋势一致。其中,小粒径的炭屑以近圆形占多数,表明区域性火事件中燃烧的木本植被占主导地位;粒径较大的长条形炭屑在盆地东部区域占优势,表明地方性火事件向东增加,草本植物燃烧逐渐增多,与自西向东草本植物的增多相吻合,且燃烧由区域向近源转换。此外,该地区人口数量也有自西向东增加的趋势,推测人类生产生活用火对炭屑浓度有很大的贡献量,与大颗粒炭屑浓度向东升高有较好的对应关系。表层沉积物炭屑的空间变化特征不仅很好地反映了相应地区的火的信息,还对区域植被和人类活动等要素具有较好的指示意义。     

青藏高原东北缘武山盆地中中新世炭屑记录及其古气候意义

火是生态系统中的重要因子,是反映古气候和环境变化的重要标志。因此,重建火活动历史可以帮助我们理解过去的气候变化和火活动的机制,但是目前在全球范围内十分缺少对中新世时期高分辨率的火活动记录的研究。炭屑已被证明是重建火活动历史的有效替代性指标,基于青藏高原东北缘武山盆地中中新世时期高分辨率的炭屑记录,重建了研究区天然火活动历史,结合现有资料,探讨了火-植被-气候之间的关系以及研究区火活动对全球变化的响应。结果表明：（1） 15.30~13.60 Ma时期,炭屑总浓度变化范围为59~4324粒·g^-1,平均浓度为835粒·g^-1。炭屑形状以次圆形为主,且几乎所有的炭屑粒径都小于50 μm,反映出研究区天然火活动是以乔木植物燃烧的森林火活动为主,主要是区域性火活动。根据炭屑总浓度的变化趋势,将研究区天然火活动历史分为2个主要阶段。阶段Ⅰ（15.30~14.00 Ma）：炭屑总浓度逐步增加,平均浓度为866粒·g^-1。其中,阶段Ⅰ又可以细分为3个次要阶段,Ⅰa（15.30~14.38 Ma）：炭屑总浓度最低,平均浓度为693粒·g^-1;Ⅰb（14.38~14.20 Ma）：炭屑总浓度快速减少,平均浓度为1140粒·g^-1;Ⅰc（14.20~14.00 Ma）：炭屑总浓度急剧增加,平均浓度为988粒·g^-1。阶段Ⅱ（14.00~13.60 Ma）：炭屑总浓度急剧减少,平均浓度为777粒·g^-1。（2） 孢粉数据重建的研究区的植被和气候变化结果表明,15.30~14.38 Ma时期为开阔的森林植被,湿度较低;14.38~14.00 Ma时期乔木增加,湿度增加;14.00~13.60 Ma时期乔木属种显著减少,湿度降低。（3） 经过对比分析,炭屑总浓度变化趋势与乔木类花粉百分比趋势相近,次圆形炭屑浓度趋势与阔叶类植物花粉的百分比趋势显著正相关,认为武山盆地中中新世的天然火活动与森林植被的盖度（尤其是阔叶林的盖度）有较强联系,在气候温暖湿润的时期,炭屑浓度高。此外,通过对比炭屑总浓度趋势和深海底栖有孔虫氧同位素的变化,可以推测,全球温度变化可能通过影响研究区植被变化来对天然火活动产生重要影响。     

浅层黄土滑坡易发性评价：以晋西黄土区蔡家川农地小流域为例

黄土高原中部地区极端暴雨事件频发,引发大面积浅层滑坡和泥流灾害。随着全球变暖,降雨增加,中国西北黄土高原植被覆盖发生显著变化,不考虑植被因素的黄土滑坡易发性分区的评价方法需要改进。本文以晋西黄土区蔡家川流域农地小流域为研究对象,基于暴雨前后流域高分辨率图像、数字高程模型,野外滑坡调查和室内岩土测试,利用半定量的信息量模型、信息量-逻辑回归耦合模型和定量的物理模型,按有植被和无植被两种工况开展了浅层黄土滑坡易发性分区,并评估模型精度。结果表明：考虑植被时,半定量模型获取的易发性指数均下降,物理模型计算的稳定区面积显著增大,说明植被对浅层滑坡有抑制作用;考虑植被时,各个模型的评价精度都有所提高,信息量-逻辑回归耦合模型的精度高于信息量模型,物理模型的精度整体高于两个半定量模型。研究结果可为以暴雨滑坡为主要类型的小流域水土流失预测预报提供参考。     

高海拔干旱区湖泊沉积物多指标记录的环境变化研究——以阿克赛钦湖为例

青藏高原西北部湖泊沉积物记录了丰富的区域气候环境变化信息,对于揭示青藏高原西风-季风环流系统变化及其相互作用过程具有重要意义.通过对青藏高原西北部高海拔干旱区典型湖泊阿克赛钦湖沉积岩芯粒度、总无机碳(Total inorganic carbon,TIC)、总有机碳(Total organic carbon,TOC)、总...     

基于DEM的黄土沟谷横剖面形态特征研究——以宜君、延安、绥德为例

选用1:10 000高精度5.0 m分辨率的DEM数据,在陕北地区,按黄土地貌演化序列次序,遴选分别代表黄土残塬沟壑、梁状丘陵沟壑、峁状丘陵沟壑地貌的宜君、延安、绥德3个流域,研究其中1 831个沟谷横剖面19个因子的形态特征,利用主成分分析法确立核心因子,分析结果表明:①沟谷深度、宽度、横剖面面积、宽深比、侵蚀度与不对称性指标的主成分累积贡献率为95.02%,为黄土沟谷横剖面核心指标;②随级别的增加,3个流域沟谷宽度、横剖面积、宽深比、侵蚀度均呈现总体增加的态势,与黄土地貌发育阶段具有明显的空间耦合性,尤其是宽深比与侵蚀度指标,反映出低级别黄土沟谷溯源侵蚀现象明显,以下切侵蚀为主,而高级别沟谷沟沿线后移,以侧向侵蚀拓宽为主的规律;③随级别增加沟谷深度呈现先增后降的态势,并在中级别沟谷出现拐点,与实地调研发现沟谷在中级别下切侵蚀遇到基岩的现象相吻合。     

生态重建模式的评价方法——以黄土丘陵区为例

生态重建模式是协调生态脆弱地区人地关系的系列政策和配套措施的总称。作者在按模式总体特征、生态重建规模、投资需求及实施效果开展评价方法讨论和筛选评价指标的基础上,以黄土丘陵区为例,总结了“赈济退耕”、“梯田退耕”和“坝系根治”3种模式的基本特征,计算了不同模式下黄土丘陵区生态重建关于退耕、新修梯田、园地扩建、建坝淤地以及林草植被恢复等的规模和投资需求额度,分析了各模式下的生态重建效益。结果表明：“梯田退耕”可作为黄土丘陵区生态重建的主体模式,目前正在实施的“赈济退耕”具有显著的过渡性特征,“坝系根治”在局部区域可作为辅助模式。     

分布式侵蚀预报模型中网格面积的选定——以黄土高原丘陵沟壑区为例

在分布式土壤侵蚀过程模型中 ,承载数据以及进行运算的最小单元 ,即基本地块的选取是非常关键的 ,它直接关系到模型的模拟精度和运算数据量。目前大多数分布式模型都采用平均布设矩形网格的方法 ,这种方法在基本网格的大小选取上存在着盲目性和不统一性。本文以黄土高原丘陵沟壑区为例 ,利用GIS和SPSS分析了黄土高原丘陵沟壑区属性均一的基本地块在面积上的统计规律 ,给出了基本地块选取的合理依据 ,以促进建立更好的分布式模型     

柴达木盆地环境演化与绿洲农牧业变迁初步研究——以诺木洪绿洲为例

位于柴达木盆地南缘的诺木洪绿洲农牧业曾兴盛于约3300aBP,衰亡于约2900aBP之后的全新世晚期,诺木洪绿洲农牧业在这一发展过程中曾出现过一次间断。因此,可将晚全新世诺木洪绿洲农牧业的发展分为前后两期。全新世气候与环境的变化深刻地影响着盆地绿洲农牧业的出现、发展与衰亡。从诺木洪绿洲农牧业兴盛与衰亡史中可知,约于3300aBP在柴达木盆地就有了绿洲农牧业,而且盆地绿洲农牧业深受盆地环境变化的控制,干旱和沙漠化是盆地绿洲农牧业走向衰亡的直接原因。     

The impact of cropland conversion on environmental effect in the Loess Plateau: a pilot study based on the national experimental bases

Conversion of cropland to forestry and grassland is an important method to reduce soil erosion and improve the biophysical environment in the Loess Plateau. The feasibility, methods, and environmental effects of cropland conversion were studied based on 11 typical watersheds of national experimental bases instead of different geographic areas of the Loess Plateau. Between 1986 and 2000, cropland, sloping cropland and non-agricultural land decreased by 8%, 92.5% and 8% respectively, while forestry increased by 15.7%. The land use change not only decreased annual soil erosion by 74%, but also increased vegetation coverage by 100% and improved the soil condition and biodiversity. This can be achieved by building basic farmland, increasing capital and scientific input, and planting trees and grasses according to the natural biophysical restrictions.     

黄土高原退耕还林(草)及其综合效应研究--以黄土高原国家试验示范区典型小流域为例

Conversion of cropland to forestry and grassland is an important method to reduce soil erosion and improve the biophysical environment in the Loess Plateau. The feasibility, methods, and environmental effects of cropland conversion were studied based on 11 typical watersheds of national experimental bases instead of different geographic areas of the Loess Plateau. Between 1986 and 2000,cropland, sloping cropland and non-agricultural land decreased by 8%, 92.5% and 8% respectively,while forestry increased by 15.7%. The land use change not only decreased annual soil erosion by 74%, but also increased vegetation coverage by 100% and improved the soil condition and biodiversity. This can be achieved by building basic farmland, increasing capital and scientific input,and planting trees and grasses according to the natural biophysical restrictions.     

Erosion environment in the sediment-rich area on the Loess Plateau

Based on the investigation and analysis of characteristics of precipitation, natural environment, socio-economic factors and soil erosion, this paper indicates that the precipitation is the main driving force for the soil erosion in the sediment-rich area, its variability determines the characteristics of soil and water loss; the natural conditions such as the drainage systems, geological and topographic features, the composition of soil and land surface materials, vegetation and climate determine the seriousness of soil and water loss; irrational socio-economic activities of human beings usually accelerated soil and water loss; meanwhile, the low preservation rate and inferiority of soil and water conservation measures made it impossible to make rapid progress on soil and water loss control. Furthermore, the characteristics of erosion environment endowed this area with more sediment that is the main reason for the flooding disasters by the Yellow River. Therefore, more emphasis should be placed on the enhancement of soil and water conservation. The soil loss prediction models will provide scientific basis for the planning of soil and water conservation, the designing of soil and water conservation measures and the valuation of effects of soil and water loss control. According to the analysis of the previous studies on soil loss prediction, and the water-sediment variation features, it is thought that study on soil loss prediction under various rainfall conditions and soil-water conservation measures should be carried out.     

Erosion environment in the sediment-rich area on the Loess Plateau

Based on the investigation and analysis of characteristics of precipitation, natural environment, socio-economic factors and soil erosion, this paper indicates that the precipitation is the main driving force for the soil erosion in the sediment-rich area, its variability determines the characteristics of soil and water loss; the natural conditions such as the drainage systems, geological and topographic features, the composition of soil and land surface materials, vegetation and climate determine the seriousness of soil and water loss; irrational socio-economic activities of human beings usually accelerated soil and water loss; meanwhile, the low preservation rate and inferiority of soil and water conservation measures made it impossible to make rapid progress on soil and water loss control. Furthermore, the characteristics of erosion environment endowed this area with more sediment that is the main reason for the flooding disasters by the Yellow River. Therefore, more emphasis should be placed on the enhancement of soil and water conservation. The soil loss prediction models will provide scientific basis for the planning of soil and water conservation, the designing of soil and water conservation measures and the valuation of effects of soil and water loss control. According to the analysis of the previous studies on soil loss prediction, and the water-sediment variation features, it is thought that study on soil loss prediction under various rainfall conditions and soil-water conservation measures should be carried out.     

黄土高原地区沙尘暴高发带的跃变现象

对黄土高原地区沙尘暴日数与年降水量关系的分析表明,在黄土高原地区存在着一个原生沙尘暴带和一个次生沙尘暴带,后者是人类破坏植被、改变土地覆盖状况的结果。发现原生沙尘暴带与次生沙尘暴带之间存在着跃变现象,这一现象发生在年降水量为300 mm左右的地区。这表明,对于沙尘暴带的演化而言,年降水量为300 mm左右的地区是一个超常不稳定带。     

黄土高原土壤干层形成原因分析

以丰水年洛川人工林地深层土壤水分恢复为依据,采用高精度土壤含水量测量与逐层分析技术,以含水量变化率为主要指标,研究洛川2004年1月-2005年5月不同植被土壤水分的季节变化与水量平衡.结果显示,降水渗深以内表层土壤水分受气候和植被生长影响,呈明显季节变化;渗深以下深层土壤水分,中产农田和梨树林砍伐后基本维持平衡,苹果林地持续减少并以春季减少最多.研究表明,黄土高原深层土壤水分呈低水平循环状态,易形成土壤干层,而季节干旱是土壤干层形成的直接驱动力;"低降水、高蒸发"的气候特点是黄土高原土壤干层形成的决定因素,半湿润半干旱气候中的干旱特征对黄土高原自然地理环境产生广泛而深刻的影响.     

黄土高原地区土地覆盖变化对气候的反馈作用数值模拟

区域尺度土地覆盖变化是自然变化和人类活动共同驱动的结果,同时又对区域气候环境产生反馈。利用欧洲中值数值预报中心（ECMWF） ERA-Interim再分析资料,驱动RegCM4.5区域气候模式,进行了两个时间段（1980-2014、2005-2014）的数值模拟试验。以1：250 000土地利用图为基础,结合植被图、土壤图制作具有高精度、极强现势性的土地覆盖资料,区域模式中陆面过程模式采用BATS,模拟了现实的土地覆盖改变对气候要素的影响,分析了黄土高原地区土地覆盖变化对气候的反馈作用。结果表明：（1） RegCM4.5不但能够较好描述黄土高原气温、降水的时间空间分布特征,也能够模拟土地覆盖变化对黄土高原局地气候变化的反馈。（2）不同土地覆盖变化特征对气候反馈作用不同,荒漠化会引起局部地区气温升高和降水减少,并通过正反馈机制,致使自然植被生长发育受阻;水域旱化会导致夏季气温升高和降水增加,从而加剧干旱洪涝灾害风险;草地覆盖增加会导致春夏季降水量与气温的降低,秋冬季降水量与气温升高。（3）土地覆盖变化对气温与降水的影响在夏季较强。该研究可促进对黄土高原生态治理环境效应的理解,也能深化对土地利用-气候变化之间互馈作用的过程认识,并为区域生态建设对策选择提供参考。     

黄土高原南部全新世土壤微结构形成机理探讨

通过对黄土高原南部不同剖面土壤微结构的研究和与相邻地区的对比 ,探讨了风化成土过程的特征 ,揭示出全新世土壤S0 是由上下两个土壤层组成的复合土壤 ,显示两个较完整的成土过程。早期成土阶段形成了具棕壤特征的古土壤S0 2 ,晚期成土阶段形成了淋溶褐土型古土壤S0 1 。土壤S0 以上的部分是风尘堆积增强时期形成的风积黄土层 ,但被人类耕作活动所扰动。     

黄土高原小流域土地利用优化调控

At present, land use optimization at small watershed scale is the key measure to control soil erosion, restore the eco-environment and improve the farmers’ living standard on the Loess Plateau, China. Based on the land use survey maps of 1966, 1988, 1997, 2003 and the digital topographic map of 1984 in Yangou watershed, and assisted by spatial techniques of GIS, the basic characteristics and driving forces of land use change in Yangou watershed are analyzed. According to the summarization of land-use optimization characteristics since 1997, and with the help of continuous monitoring data for years and farmer investigation data, this paper appraises eco-environmental benefits, economic benefits and sustainability of Yangou watershed. We have used sediment reduction benefits, coverage ratio of permanent vegetation, per capita food production and per capita income of farmers as indices. The results show that Yangou watershed project has successfully controlled the soil and water loss and the farmers’ living standard has been improved markedly by reasonable adjustment to land use structure. The benefit of sediment reduction is higher than 80% and the coverage ratio of permanent vegetation reaches 61.03%. In 2006, the per capita income increased by 1493 yuan compared with the year 1998. The successful measures and experiences of Yangou watershed are worth promoting on the Loess Plateau.