[目的]揭示九江市农地利用碳排放时空演变特征,探究其影响因素和未来变化趋势,进而为促进农业低碳发展提供理论依据和数据支撑.[方法]以九江市为例,基于农业物资投入、稻田种植、农田土壤利用、畜禽肠道发酵和畜禽粪便管理5类碳排放源测算2006-2020年农地利用碳排放量,分析其时空演变特征,利用LMDI模型探究影响因素,并采用ARIMA模型预测了 2021-2025年的变化趋势.[结果](1)九江市农地利用碳排放总量呈先波动上升后持续下降的趋势,碳排放强度在2018年有所上升,其余年份均持续下降,各类碳源的贡献度为稻田种植＞农业物资投入＞农田土壤利用＞畜禽粪便管理＞畜禽肠道发酵.(2)研究期间,各县(市、区)的农地利用碳排放量呈"六升五降"的变化趋势,所有县(市、区)的碳排放强度均大幅下降,降幅均高于50％;碳排放总量的核密度曲线向右移动且趋于平缓,极化效应有所减弱.(3)农业经济水平对农地利用碳排放具有促进作用,农业生产效率、产业结构和劳动规模具有抑制作用,不同县(市、区)的影响因素有所差异.(4)趋势预测结果显示:永修县、都昌县等8个县(市、区)农地利用碳排放在2020年之前达峰,修水县、德安县和共青城市在2021-2025年呈上升趋势.[结论]九江市农地利用碳排放有待进一步降低,未来应在保障粮食安全的前提下因地制宜地稳步推进农地利用碳减排.
[目的]准确理解水源涵养功能的内涵,以提高水源涵养功能计算结果的合理性.[方法]选取秦岭北麓㶚河流域作为研究区域,采用SWAT模型,基于水量平衡法,建立了水源涵养量定量计算公式,分析了近59 a来㶚河流域水源涵养量演变规律;同时,提出了水源涵养功能综合评价新方法,即:基于生态系统水碳循环作为水源涵养功能评价理论基础,水源涵养量与NPP(植被净初级生产力)的比值作为水源涵养功能定量化评价指标,分析了近18 a来㶚河流域水源涵养功能演变规律及空间格局.[结果](1)分季节率定优于全序列率定,采用新的率定方法可以提高模型流量模拟结果.(2)近59 a㶚河流域年际水源涵养量呈下降趋势,变化率为k=-1.4 mm/a,采用Mann-Kendall非参数统计法,2013年开始年水源涵养量呈明显下降趋势;采用Morlet小波对㶚河流域年水源涵养量距平时序数据进行小波分析,在35 a主周期下水源涵养量变化周期为23 a左右.(3)近18 a来,㶚河流域水源涵养功能年际变化总体上呈减少趋势,年际变化率为-0.013 5 mm/g,水源涵养功能在空间上表现为随着坡度上升,水源涵养功能增强.[结论]分季节率定可以提高SWAT模型流量模拟结果,㶚河流域近年来水源涵养功能呈下降趋势.
[目的]揭示流域潜在蒸散发(ET0)时空演变规律,阐明淮河流域ET0变化的主要原因,为淮河流域水资源管理、干旱评估及农业用水评估和规划等提供参考研究.[方法]基于淮河流域内及其周边29个气象站点1960-2020年逐日实测气象数据,采用Penman-Monteith公式、Mann-Kendall法研究了 ET0的基本变化趋势,并运用经验正交函数分解法(EOF)分解了流域各站点组成的ET0矩阵,得到流域年和四季ET.气象场的时空分布结构,通过分析典型分布模态对应的时间系数揭示了流域ET0气象场的变化规律.[结果]流域年ET0 多年均值为858.4 mm,除春季外,其他三季和年ET0均呈下降趋势.流域年ET0整体以同增同减、流域西北和东南区域反相变化两种空间分布模态为主,其中,模态一以1980年为界,有从"全流域高ET0"的空间分布形式转变为"全流域低ET0"的显著变化趋势;模态二也有从"西北ET0偏高东南ET0偏低"向"西北ET0偏低东南ET0偏高"的显著变化趋势.流域四季ET0 整体以同增同减的空间分布为主,流域年ET0 空间分布模态的转变主要是由夏季ET.的空间模态转变造成的.[结论]淮河流域ET0时空变化存在明显的季节和区域性差异,夏季ET0对年ET0的变化贡献率最大,显著减少的日照时数和风速是导致流域存在"蒸发悖论"的主要原因,未来可针对性地加强夏季蒸散发的实际观测和研究.
[目的]揭示不同出风口高度导风板下的风速流场特征及规律,阐明其聚风效能,进而为导风板配置模式提供理论支撑.[方法]应用风洞模拟手段,测定不同风向夹角(β=90°,β=60°,β=45°和β=30°)条件下,不同出风口高度(h=3 cm,h=5 cm,h=7 cm,h=9 cm)导风板的流场特征,分析1/2出风口高度处的相对风速.从而选取风向夹角(β)、出风口高度(h)、来流风速(V0)以及距离导风板的水平距离(x)等对导风板1/2出风口高度处各点位风速[V(x)]进行多元回归建模.[结果](1)各风向夹角条件下,不同出风口高度导风板均形成一定范围的强风区和增速区,但不同出风口高度及风向夹角下其流场特征存在差异.β=90°时,h=3cm和h=5cm导风板的增速区和强风区影响范围分别为最大;β=60°时,h=9 cm导风板形成的增速区和强风区影响范围均最大;β=45°和β=30°时,h=9 cm导风板增速区和集流加速区影响范围均最大.(2)p=90°和β=60°时,各导风板1/2出风口高度处相对风速随水平距离的变化近似呈"N"形.由于狭管效应,在0.5 H(H为模型高度)处达到相对风速峰值,而后气流发生扩散,到2 H处降至最低值.随迎风夹角减小,导风板垂直风向投影面积急剧减小,过境气流在板后汇集,此时对水平测点1 H后气流有较强加速效果.(3)1/2出风口高度处导风板风速预测模型为V(x)=-0.144+0.145h+(-0.022)β+0.808V0+0.092x(R2=0.758).[结论]风向夹角β=60°时,h=9 cm导风板聚风效果最优;构建的预测模型参数选用较为合理,模型拟合程度较高,可为导风板干扰下1/2出风口高度处各点位风速预测提供理论支撑.
[目的]揭示水沙对关键环境因子的响应规律,以期为促进黄河流域水土保持综合治理提供理论基础.[方法]利用清水河流域场次洪量和输沙量数据,基于径流侵蚀功率理论和随机森林等方法系统分析了清水河流域场次洪水输沙特性及其关键影响因素.[结果]流域产洪输沙量呈现显著的空间分异特性,影响不同子流域洪水输沙过程的主要参量有所区别.随机森林结果表明在小量级洪水频发的区域主要影响因素为径流深、洪水历时与洪峰流量,而在中量级洪水频发的区域则分别为径流深、洪峰流量与平均流量.在侵蚀产沙的解释变量中引入表征径流过程的复合指标更能综合体现天然降水和流域下垫面属性对次洪过程侵蚀产沙的影响,其拟合精度相较于传统的径流-输沙关系更高.[结论]相比于传统的径流深、平均流量或者洪峰流量等单一径流参量指标,径流侵蚀功率更适宜描述次洪尺度水沙关系.
[目的]阐明黄土高原长期退耕还林(草)对土壤水文物理性质的影响,有利于完善黄土高原土壤水文研究,为黄土高原后续生态恢复提供理论依据.[方法]通过采样分析和原位双环入渗试验,针对不同植被恢复类型的土壤有机质、容重、孔隙度、含水量以及入渗性能等土壤水文物理性质进行了分析.[结果]植被恢复对土壤物理性质影响显著(p＜0.05),造成的变化在0-40 cm 土层表现得最为明显,有机质、孔隙度和＞0.25 mm水稳性团聚体含量显著增加,容重显著降低.退耕还林(草)增强了土壤的入渗能力,相较于农地,绥德和神木草地的初始入渗分别增加了 50％和31％;绥德和神木地区的草地、灌木、林地的稳定入渗速率分别增加了 76％,11％,19％和53％,128％和58％.土壤稳定入渗和平均入渗与容重呈显著负相关关系(p＜0.05),与总孔隙度、毛管孔隙度(p＜0.05)和有机质含量(p＜0.01)呈显著正相关.[结论]植被恢复对土壤水文物理性质影响显著,土壤入渗性能显著提高,有机质含量、容重和孔隙度对入渗性能有显著影响.
[目的]识别气象变量在气候变化影响下出现的非平稳特征,揭示青海省气象干旱特征的时空演变规律,进而为青海省抗旱减灾提供一定的技术支持.[方法]基于GAMLSS模型构建以气候因子为解释变量的非平稳NSPEI,通过与传统SPEI对比遴选一种更适合青海省的气象干旱指数,并利用游程理论与Copula方法分析了不同情景下干旱重现期的分布特征.[结果] NSPEI较SPEI能更准确地识别青海省不同干旱程度,尤其对于较严重干旱事件.1961-2020年青海省干旱频率呈下降趋势且主要发生中度干旱和轻度干旱,干旱频率高发区为柴达木盆地西北部,青南牧区西南部为干旱低频区;干旱历时、干旱烈度分别以0.018 9/a,0.016 6/a的速率减小,两干旱特征时空变化较同步,均由西北向东北部递减.在中旱情景下,Tor平均为2.79 a一遇,Tand平均为7.52 a一遇;重旱Tor平均为4.11 a一遇,Tand平均为16.22 a 一遇,青海省西南部是中、重旱高风险集中区,而东部农业区为重、中旱低风险集中区.[结论]青海省降水、气温序列的平稳性不复存在,考虑以气候因子为协变量NSPEI在揭示青海省时空变化趋势方面更有优势,可以用来预测未来青海省气象干旱的变化情况.
[目的]分析不同覆被类型下土壤水分时空变化特征及对降雨的响应,探讨覆被类型对土壤水文的重塑过程,为优化毛乌素沙地植物覆盖类型和提高土壤水分的植被承载力提供科学依据.[方法]以陕西榆林市毛乌素沙地典型覆被类型草地、沙柳地和裸地为研究对象,通过全年原位试验监测和经典统计学分析相结合的方法,分析0-150 cm 土壤水分动态及其对降水的响应.[结果](1)在全年尺度,受植被根系分布和耗水差异的影响,典型覆被类型土壤水分可分为稳定期(12月至次年2月)、积累期(3-5月)、消耗期(6-8月)和恢复期(9-11月),降水补给土壤水分主要发生在积累期和恢复期.土壤剖面水分表现出明显的空间分异,草地在20 cm较高,沙柳地在50 cm和150 cm处较高.草地主要利用深度0-50 cm的土壤水,沙柳主要利用50-100 cm的土壤水.(2)沙柳地和草地的土壤水分在浅层(0-50 cm)对降水的响应比裸地慢,深层(50-150 cm)则比裸地快.(3)降水补给深度与降水量呈显著正相关,而响应滞后时间与降水历时呈显著正相关(p＜0.05).[结论]植被类型、降水历时、降水强度、冻融过程影响着土壤剖面水分再分配,主导植被类型在降水格局变化下的演替.
[目的]探究短时暴雨对水稻磷素流失的影响,阐明秸秆和生物炭还田下水稻磷素的利用效果,为稻田土壤磷素管理提供科学依据.[方法]采用盆栽试验和人工模拟降雨的方式,设置暴雨强度为4 mm/h(20 h)和80 mm/h(1 h),选取秸秆(NPK+S)和生物炭(NPK+B)两种还田物料,分析了不同处理对水稻磷素含量、积累量和表观利用率的影响.[结果]短时暴雨条件下,添加秸秆和生物炭能提高水稻磷素含量、积累量和表观利用率.与NPK处理相比,NPK+B处理根TP含量增加了 41.84％,秸秆TP含量增加了 38.43％,NPK+S和NPK+B处理水稻磷素积累量增加了 21.95％,60.14％,NPK+S和NPK+B处理水稻表观利用率增加了 21.96％,60.10％,均达到显著水平.长时暴雨条件下,与NPK处理相比,NPK+S和NPK+B处理根TP含量增加了 28.67％,33.59％,NPK+B处理秸秆TP含量增加了 48.52％,NPK+S和NPK+B处理籽粒TP含量增加了 17.15％,39.28％,NPK+S和NPK+B处理水稻体内磷素积累量增加了 35.70％,74.71％,NPK+S和NPK+B处理水稻表观利用率增加了 35.66％,74.70％,均达到显著水平.[结论]不同暴雨强度条件下,添加秸秆和生物炭均能够有效固持水稻磷素养分,提高磷素表观利用率,降低养分流失风险,施加生物炭的效果优于秸秆.而且,在相同降雨量前提下,长时暴雨的固持效果要好于短时暴雨.
[目的]揭示东北地区植被碳利用率的时空分布特征,探明植被CUE与影响因子间的关系,为监测区域生态环境质量和植被生态系统状况提供参考.[方法]基于MODIS GPP和NPP数据,结合气象数据,采用一元线性回归分析、Mann-Kendall显著性检验和偏相关分析等方法,探讨了 2000-2020年东北地区植被CUE的时空变化特征,分析了植被CUE与气候因子的相关关系及时滞效应,揭示了影响植被CUE变化的气候驱动机制的空间分布特征.[结果]2000-2020年东北地区多年平均植被CUE为0.64,在空间上呈现东高西低的分布格局.近21年,东北地区植被CUE呈缓慢上升趋势,变化斜率为0.002/a.变化斜率大于0的区域占69.22％,植被CUE呈极显著上升和极显著下降的占比分别为6.28％,1.11％,极显著下降区域主要位于黑龙江省的东北部地区.植被CUE与气温、日照时数和相对湿度整体呈负相关,与降水整体呈正相关,且降水对植被CUE的影响强于其他气候因子.东北地区植被CUE主要响应于当月气温、降水、日照时数和相对湿度的变化,且植被CUE主要受气温、降水、日照时数、相对湿度弱驱动.[结论]东北地区植被CUE总体呈上升趋势,且主要受当月气候因子的影响.研究结果可为制定东北地区植被生态系统可持续发展方针提供参考依据.
[目的]探究宝鸡中晚更新统Li—S5层黄土和古土壤层水分稳定入渗率变化特征及其与土壤容重、土壤初始含水量和土壤毛管孔隙度等土壤属性的关系,为揭示宝鸡中晚更新统L1-S5层黄土和古土壤的入渗规律提供参考依据.[方法]运用双环法进行入渗试验,探讨了宝鸡中晚更新统Li—S5层黄土和古土壤水分入渗的变化特征及其影响因素.[结果](1)宝鸡中晚更新统Li—S5黄土层的平均稳定入渗率(2.38 mm/min)大于古土壤层的平均稳定入渗率(1.55 mm/min),其差异的原因可能与形成时的气候与风化成壤作用的强弱有关.(2)L1—S5层黄土和古土壤层水分入渗试验过程可以用考斯加可夫和通用经验公式进行很好地拟合.(3)土壤容重、土壤初始含水量和土壤毛管孔隙度等土壤属性是影响Li—S5层黄土和古土壤层水分稳定入渗率变化的重要因素.(4)利用土壤容重、土壤毛管孔隙度和毛管最大持水量等土壤参数可以很好地模拟宝鸡中晚更新统Li—S5层黄土和古土壤层的土壤稳定入渗率(R2=0.88,NSE=0.88).[结论]宝鸡中晚更新统L1—S5层黄土和古土壤层水分稳定入渗率的变化主要由土壤容重、土壤初始含水量和土壤毛管孔隙度等土壤属性的变化所致,利用上述土壤参数可以较好地模拟该区中晚更新统Li—S5黄土和古土壤层土壤稳定入渗率的变化.
[目的]探究沙漠化土地植被恢复过程的植物与土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征的演变关系,可以深入认知樟子松固沙林植被恢复的机制.[方法]以榆林毛乌素沙地的半固定沙地为对照,分析了恢复25～56 a樟子松林下的物种多样性、樟子松植物组织(叶片、枯落物、细根)与土壤的C,N,P含量及其化学计量动态变化特征与交互作用.[结果](1)樟子松植物组织C,N,P平均含量表现为:叶片＞枯落物＞细根,碳氮磷化学计量比为:枯落物＞细根＞叶片.(2)与半固定沙地相比,植被恢复后樟子松植物组织和土壤中的C,N,P含量显著变化.从恢复25 a到56 a,枯落物和土壤C含量分别显著增加了 14.9％和61.5％,N含量分别显著增加了 55.0％和52.4％.(3)随着恢复年限增加,枯落物和细根的C:N以及叶片和细根C:P,N:P均显著降低,叶片C:N及枯落物C:P,N:P显著增加.(4)枯落物与土壤C含量,细根与土壤N,P含量及植物组织与土壤间C:P均呈显著正相关关系.(5)植被恢复年限通过影响枯落物生物量和林下植被根量间接影响土壤C,N,P含量,且总效应最大.[结论]榆林沙区樟子松林植被恢复土壤C含量的增加与枯落物的输入密切相关,土壤N,P含量的增加主要与细根养分密切相关,C:P是影响樟子松林地植物-土壤间养分交互的关键化学计量比.
[目的]了解气候变化条件下诺敏河流域径流变化特征,为诺敏河流域水文水资源综合规划提供科学支撑.[方法]通过SDSM统计降尺度模型和大气环流模式,生成未来不同情景模式下的气温和降水数据,运用SWAT模型模拟计算得到了不同气候情景模式下的径流数据.[结果]从趋势上看:3种情景模式下径流都保持增长趋势,RCP2.6模式下增幅最少,RCP4.5模式其次,RCP8.5模式下径流量增幅最大.从突变上看:RCP2.6模式下,径流在未来依旧不会存在突变点;RCP4.5模式下,径流在未来存在很大可能形成突变;而在RCP8.5模式下,年径流将在2067年附近发生突变,突变后的径流量表现为显著的增长.从周期上看:RCP2.6模式下,径流变化周期主要由56 a的主周期控制;RCP4.5模式下,年径流变化周期主要由56 a和44 a的控制;RCP8.5模式下周期特征和RCP4.5模式相似,相比之下,56 a时间尺度下能量密度更为密集,该周期的控制效果得到进一步增强.[结论]不同气候情景模式下诺敏河流域径流差异较大,未来制定水文水资源综合规划应考虑不同气候条件的影响.
[目的]揭示珠三角地区土地利用生态风险的空间结构模式和时空变化规律,为促进土地资源可持续利用和保障区域生态安全提供参考依据.[方法]基于景观指数构建土地利用生态风险评价模型,测算2000年、2010年、2020年珠三角地区多种尺度下的土地利用生态风险,利用半变异函数确定最适宜的研究尺度,运用空间自相关和GIS空间分析方法分析了适宜尺度下土地利用生态风险的时空特征.[结果](1)3 km样方尺度是最佳研究尺度,小流域尺度也较合适;两个尺度下土地利用生态风险空间变异均以结构性因素影响为主,即存在较强的空间自相关性.(2)研究区土地利用生态风险总体上具较强的正空间集聚特征,但集聚程度趋于减弱;大多单元局部空间集聚特征相对稳定,以高—高集聚和低—低集聚为主,低—高和高—低集聚区零星分布且变化不大.(3)区域土地利用生态风险总体呈略微下降趋势,以低风险和较低风险等级区为主且面积逐渐增加,中风险等级以上面积减小.[结论]珠三角地区土地利用生态风险整体上呈现正空间集聚特征,且土地利用生态风险水平逐渐降低,研究结果可为区域国土空间优化利用和生态风险管控提供决策参考.
[目的]探究土地利用变化背景下生境质量的格局分布特征和时空演变规律,为促进区域生态安全及土地资源可持续利用提供决策参考.[方法]基于2000年、2010年、2020年3期土地利用数据,利用InVEST模型及空间自相关和热点分析方法,评估闽东南地区生境质量状况,分析了其时空演变特征.[结果]闽东南地区具有不低于67％的高植被覆盖度,但建设用地大量侵占以耕地、林地及草地为主的非建设用地,面积增幅达112.74％,加剧了区域景观破碎化程度,使景观空间形态趋向复杂.生境退化指数极值和均值分别上升23.44％,43.94％,退化强度持续提高,退化高值区域由东南沿海向内陆蔓延,退化水平表现出圈层式演化的空间形态.生境质量水平整体较好,中等以上等级区域占比保持在63％左右,但城市建成区的较低等级区域及城镇交界处的高等级区域易向下级转移且难以恢复,区域生境质量逐期降低,平均降幅达5.17％.生境质量分布带有明显空间聚集特征,集中于东南部、以市辖区为中心的生境质量冷点区逐步向周边乡镇扩散,分布于西北部、倚靠山地丘陵的生境质量热点区缓慢延展,生境质量冷点及热点区域乡镇分别增加11,6个,生境质量东西部差异趋于扩大.经济发展、产业调整、人口增长所带来的以建设用地爆发式扩张为主要表现的土地利用格局变动,是导致闽东南地区生境破碎、退化和质量下滑的首要原因.[结论]闽东南地区近20 a 土地利用变化显著,对区域生境质量产生不利影响,未来应注重把控城镇空间扩张规模与速度,做好生态治理与恢复工作.
[目的]探究不同植物篱对太行山坡地表层土壤水盐分布影响,为太行山坡地布设最优植物篱和减少水土流失提供理论与实践依据.[方法]以太行山坡度13°、海拔152 m正南坡地的薄荷、白芍、泽兰、艾草、锦灯笼、鱼腥草植物篱小区为研究对象,以空白裸地小区为对照,采集各小区植物和带上、带中、带下0-20 cm 土壤,比较分析植物生理特征和土壤水盐特征差异,并采用主成分分析、聚类分析对植物篱影响土壤水盐分布能力进行综合评价.[结果](1)植物篱生理特征存在差异.薄荷、白芍地上、地下、总生物量较高,锦灯笼、鱼腥草则较低;白芍根冠比最高(p＜0.05);鱼腥草、锦灯笼植物含水率较高,白芍则最低.(2)植物篱影响坡地土壤水盐分.与空白裸地相比,植物篱带中、带下平均土壤容重降低了 9.23％,7.22％;植物篱带中平均自然含水量、饱和持水量、毛管持水量、田间持水量分别增加了 8.10％,14.98％,21.49％,19.78％;植物篱带下平均电导率则降低了 9.97％.(3)植物篱类型与篱带位置对土壤水盐分布存在交叉影响,其中植物篱类型显著影响自然含水量、饱和持水量、毛管持水量、田间持水量、pH和电导率(p＜0.05),篱带位置显著影响电导率(p＜0.05),植物类型×篱带位置显著影响自然含水量和电导率(p＜0.05).(4)植物篱生理特征与土壤水盐相关性显著,其地下生物量、根冠比、植物含水率与土壤水盐指标之间多呈显著或极显著相关(p＜0.05,p＜0.01).(5)各植物篱对土壤水盐分布影响能力综合排序为:白芍＞泽兰＞锦灯笼＞鱼腥草＞薄荷＞艾草.[结论]植物篱显著影响坡地表层土壤水盐分布,白芍植物篱对表土水盐分布影响能力最强,艾草植物篱则最弱,因此防治坡地水盐流失可优选白芍植物篱,若采取艾草植物篱则宜采取混交种植模式并合理布局.
[目的]阐明中国区域连续时空范围内极端气候事件的高发区域和时段,增强对我国极端气候事件发生规律的认知,进而为人类社会减缓和适应气候变化提供重要科学依据.[方法]基于CRUNCEP的温度和降水量数据,在1.5倍标准差极端值判别法的基础上结合连续时空极端事件分析方法,分析了 1981-2015年中国区域不同类型极端气候事件的变化规律特征.[结果](1)全国极端降水和温度事件出现年份的极端气候事件具有明显的区域差异性.1983年、1998年、2012年为全国极端强降水年,极端强降水事件的主要发生区域分别位于长江中下游、长江上游和内蒙古东部,以及长江中下游和内蒙古地区.对于全国极端干旱年、1986年全国大部分区域均较常年偏干,而2011年干旱区域集中出现在亚热带—热带季风气候区.全国极端高温和极端低温年分别出现在1998年、2012年,其中1998年全国大部分地区温度偏高,而2012年极端低温事件主要发生于温带大陆性气候区.(2)1981-2015年,46％的极端强降水事件发生在2001-2015年;13％的极端干旱事件发生在2001-2015年的亚热带-热带季风气候区;极端高温事件频发于1991-2000年(42％)和2001-2015年(43％);21％的极端低温事件发生在2001-2015年的温带大陆性气候区.(3)复合极端气候事件出现比例存在逐年代际递增的趋势,其中极端低温强降水事件出现比例最高(34％),并且主要集中在2001-2015年(23％).[结论]单因子极端气候和复合极端气候事件在中国四大气候区具有较强的差异性,未来应加强分析中国区域日、月等短时间尺度上极端气候事件的时空分布特征.
[目的]揭示降雨引发区域土壤侵蚀的潜在能力,分析降雨侵蚀力时空变化特征,为区域生态建设和水土流失治理提供科技支撑.[方法]基于近60 a(1960-2020年)山西省气象站点均一化逐日降水数据,采用线性回归及Mann-Kendall非参数检验、Hurst检验和地理信息空间插值等方法对山西省降雨侵蚀力变化趋势和时空分布特征进行分析,探讨了近60年山西省降雨侵蚀力时空变化.[结果]山西省1960-2020年多年平均降雨侵蚀力变化范围为828.29～3 002.21 MJ·mm/(hm2·h),最低值出现在1997年,最高值出现在1964年;各站点的降雨侵蚀力年际变化趋势迥异,其中五台山站呈显著下降趋势,除侯马站外,其他站点均呈下降趋势,且Hurst指数均高于0.5,表明该下降的趋势将长期持续;山西省多年平均降雨侵蚀力空间分布呈现东南高西北低的特征,且与降雨侵蚀力与地形存在一定的正相关关系.[结论]山西省大部分地区降雨侵蚀力呈下降趋势,黄河沿线表现为上升趋势,未来水土保持与生态治理工作依旧艰巨,应进一步加强山西省黄河沿线生态建设与水土流失综合治理.
[目的]探究干湿交替下植物根系对黄土抗剪性能的影响,为常年处于干湿交替状态下的黄土区生态建设和工程建设提供理论基础.[方法]以黄土区典型草本植物苜蓿为研究对象,采用室内直剪试验,研究黄土抗剪特性与干湿交替作用、根系尺寸(根长、根径)、土体容重、含水率等影响因素的关系,并基于Wu模型评估了根系对土体抗剪特性的增强作用.[结果]经历干湿交替后的根土复合体表面变得粗糙、松散、易脱落,并出现不均匀裂隙,而且其抗剪性能指标均呈降低趋势.干湿交替下,根系尺寸显著影响根土复合体抗剪特性,根长越长,根径越大,其抗剪强度越大.在一定范围内,黏聚力、内摩擦角与土体容重呈正相关关系.不同容重的根土复合体,经历干湿交替作用后,其黏聚力、内摩擦角均降低.相同干湿交替作用下,黏聚力随着含水率的增加呈先增加再降低的趋势;相同含水率水平下,进行干湿交替土体抗剪强度指标均弱于原状土体.Wu模型的局限性导致模型估算根系附加黏聚力结果与实际值相差较大,可以采用根系抗拔强度替换根系抗拉强度,优化Wu模型对根系附加黏聚力的估算结果.[结论]干湿交替下,植物根系尺寸、土壤容重与土壤含水率都对黄土抗剪性能有一定影响.
[目的]探究川东地区植被空间分布与时空变化特征,揭示影响植被变化的主要因素和具体范围,进而为该地区生态文明建设与高质量发展提供科技支撑.[方法]基于MODIS-NDVI数据与地面气象站点数据,利用趋势分析、偏相关系数和残差分析等方法探究了川东地区植被覆盖变化趋势与影响因素间的关系.[结果](1)2000-2020年川东地区植被NDVI呈"东北高西南低"的分布格局,植被覆盖整体呈上升趋势,并具有明显阶段特征.21a来川东地区大部分区域植被覆盖明显改善,局部地区植被退化严重.(2)气候变化与人类活动对植被NDVI均起促进作用,两者对植被影响区域有所差异,并且人类活动对植被影响更加显著.(3)2000-2020年川东地区植被NDVI与气温和降水呈正相关,且气温因子影响更为显著,但通过0.05显著性检验区域面积较小,表明植被变化主要受非气候因素影响.(4)人类活动对植被影响具有两面性,一方面城镇化导致植被NDVI下降,另一方面通过林业生态工程实施,林、草地植被恢复明显.[结论]川东地区植被整体上得到有效恢复,其变化主要受人类活动因素影响,对影响因素的研究有助于为生态环境保护与可持续发展提供理论支撑.
