沂河流域1961-2010年降雨侵蚀力时空分布特征

[目的]分析沂河流域近50 a的降雨量和降雨侵蚀力的时空变化特征,为流域水土流失防治及土地利用合理规划等工作提供参考.[方法]利用沂河流域及周边12个气象站1961-2010年的日降雨数据,基于日降雨信息的月降雨侵蚀力模型计算流域多年平均降雨侵蚀力,采用Mann-Kendall非参数检验法及析取Kriging内插法分析流域降雨量和降雨侵蚀力的时空变化特征.[结果]沂河流域降雨量和降雨侵蚀力空间分布上呈现出由西南向北逐级递减的变化趋势.多年平均降雨量为789.41 mm,多年平均降雨侵蚀力为2 626.09(MJ·mm)/(hm2·h·a),两者都在1965年产生突变;降雨量和降雨侵蚀力年内分布主要集中在夏季(6-8月),分别占全年比例的63.02％和71.22％,二者最大值都出现在7月,且秋季对流域多年降雨量的减少趋势贡献最多,夏季的降雨侵蚀力上升幅度最大.[结论]沂河流域的降雨量和降雨侵蚀力空间分布趋势相似,不同月份的降雨量与降雨侵蚀力差异不同.     

黑龙江省降雨侵蚀力的变化规律

 利用黑龙江省16个气象站1960—2000年日降雨量资料,采用日降雨量侵蚀力模型计算降雨侵蚀力,对黑龙江省降雨侵蚀力变化规律及其与降雨量的关系进行分析。结果表明:1)黑龙江省1960—2000年年降雨侵蚀力、年降雨量、侵蚀性降雨量都呈升高的趋势,年降雨侵蚀力、年降雨量和侵蚀性降雨量变化速率分别为1.47MJ.mm/(hm2.h.a)、0.29 mm/a和0.35mm/a;2)黑龙江省16个气象站中有11个气象站降雨侵蚀力倾向率为正值,牡丹江降雨侵蚀力升高幅度最大,为15.6MJ.mm/(hm2.h.a),有5个气象站的倾向率为负值,其中齐齐哈尔降雨侵蚀力降低幅度最大,为-16.8MJ.mm/(hm2.h.a);3)16个气象站除哈尔滨、克山、呼玛、通河外,侵蚀性降雨时间变化对侵蚀性降雨量变化的作用大于侵蚀性降雨强度变化对侵蚀性降雨量变化的作用,显示大部分站点侵蚀性降雨量变化主要由侵蚀性降雨时间变化引起的。研究结果可为土壤侵蚀预报以及水土保持规划与决策提供依据。     

辽河流域降雨侵蚀力的时空变化分析

降雨侵蚀力是反映流域降雨侵蚀能力的综合指标之一。根据辽河流域10个气象站的日降雨量资料,利用日降雨侵蚀力模型估算辽河流域的降雨侵蚀力。结果表明：辽河流域降雨侵蚀力的空间变异与降雨量的空间分布趋势基本一致,由东南向西北递减,变化于1000—3800MJ·mm／（hm^2·h·a）之间;降雨侵蚀力年内集中度高,6—8月3个月约占全年的80％;降雨侵蚀力年际变化大,年际变率Cv在0．367—0．649之间,采用时序系列的Mann—Kendall检验表明,降雨侵蚀力并无显著变化趋势;特别是在流域水土流失严重的西辽河地区,年降雨侵蚀力较小,但年内集中程度大,年际变化更突出。     

黑龙江省降雨侵蚀力空间分布规律

利用黑龙江省16个国家级气象站,1960-2000年日降雨量资料,分析黑龙江省侵蚀性降雨和降雨侵蚀力的空间分布规律。在16个气象站中,日降雨量达到侵蚀性标准（≥12mm／d）的降雨时间为9～15d／a,最大值同最小值之间相差近0．7倍;日降雨量达到侵蚀性标准的年降雨量为192～387mm,最大值同最小值之间相差l倍。16个气象站年降雨侵蚀力多年平均值为794～2144MJ·mm／（hm^2·h·a）,最大值同最小值之间相差近2倍。降雨侵蚀力空间分布从西北到中南部逐渐升高,东部低于中部,年降雨侵蚀力空间分布基本与年降雨量空间分布相似。年内降雨侵蚀力分布主要集中在6—9月,7月份下半月或8月份上半月达到最高值,6—9月降雨侵蚀力占全年比率为88％～95％,其中西部比东部略高。     

东北地区降雨-径流侵蚀力研究

降雨-径流侵蚀力反映了降雨和融雪及其径流潜在的侵蚀能力。东北地区融雪侵蚀十分显著,进行土壤侵蚀预报时,需要计算降雨侵蚀力,也要求推算融雪径流侵蚀力。利用21个典型流域水文站径流泥沙资料及相应雨量站点资料,推导融雪径流侵蚀力（Rw）估算方法;利用全区234个气象站降水资料,提出了不同类型降水资料计算年降雨-径流侵蚀力（Rτ）的方法,并分析其空间分布特征。结果表明：在降雪量占年降水量≥10％的地区,融雪径流侵蚀力可利用多年平均11-翌年4月降水量P11-4估算：Rw=33.124P^0.5845 11-4;若有逐日降水量资料,则可在计算出融雪径流侵蚀力基础上,利用日降雨量计算降雨侵蚀力（R）,二者之和为年降雨-径流侵蚀力（Rτ）;若无逐日降水资料,则可采用平均年降雨量P计算年降雨-径流侵蚀力,Rτ=0.0668P^1.626.6;本区Rτ值变化于523.3-8243.4MJ·mm／（hm^2·h·a）之间,大致从西北向东南递增。研究成果有助于提高土壤侵蚀预报精度,为本区水土保持规划提供依据。     

湖北省侵蚀性降雨时空分布特征

侵蚀性降雨是南方红壤区剧烈水蚀的原动力,因此分析其时空分布特征对于区域内水土保持相关研究有十分重要的意义。选取国家气象数据网站数据(2014—2020年)、结合水土保持监测站点人工观测数据(2016—2019年),对湖北省4个水土保持分区24个监测站点的侵蚀性降雨标准及降雨侵蚀力进行了分析、计算,并用克里格模型进行插值。结果表明：湖北省整体的降雨侵蚀力从西北到东南逐渐增加,与降雨量的空间分布表现出相同特征,同时降雨量与侵蚀性降雨量表现出高度协同性。全省年平均降雨量813.88～1 590.15 mm(2014—2020年),多年平均年降雨量为1 201.98 mm,多年平均侵蚀性年降雨量为603.53 mm。多年平均侵蚀性年降雨量占多年平均年降雨量的50.21%,多年平均侵蚀性降雨频次(天数)为14次,平均次侵蚀性降雨量为46.88 mm。根据多年平均半月侵蚀力计算结果分析可知,湖北省全省多年平均年降雨侵蚀力值为6 650.10 MJ·mm/(hm²·h·a)。省内年内降雨侵蚀力时间分布基本符合正态分布。4—10月总降雨侵蚀力值为6 202.10 MJ·mm/(h...     

黄土高原不同地貌类型区降雨侵蚀力时空特征研究

通用土壤流失方程USLE是迄今为止较为成熟,应用较广的土壤侵蚀预报模型,区域降雨侵蚀力R及其分布特征是将USLE应用于较大地区的关键.以日降雨量计算侵蚀力模型为基础,建立了黄土高原月降雨量计算降雨侵蚀力模型.用黄土高原235个气象站点1971-2000年30 a的月降雨量数据,计算得各站点的时间序列月降雨侵蚀力和年降雨侵蚀力,通过Kriging空间插值方法生成降雨侵蚀力时空分布栅格图像,并分析了不同地貌类型区降雨侵蚀力的时空特征.黄土高原降雨侵蚀力空间分布从东南到西北呈梯度递减趋势,范围在300～7 500,平均不到3 000,不同地貌类型区从大到小依次为土石山区、丘陵沟壑区(延安)、高塬沟壑区、丘陵沟壑区(榆林)、丘陵区(陇西);降雨侵蚀力年内分布主要集中于7,8两月,年际变化上存在一个2.7 a的波动周期,波动范围在多年平均值的1倍以上,不同地区相差较大.     

1951-2018年韶关不同量级降雨侵蚀力变化

降雨是引起土壤水蚀的主要动力因子之一,为探讨韶关市不同量级降雨对土壤水蚀特征造成的影响,选取1951—2018年韶关市逐日降雨量数据,采用日降雨侵蚀力模型计算降雨侵蚀力,利用变异系数、趋势系数分析不同时间尺度各量级降雨侵蚀力的变化。结果表明:(1)68年来韶关市年均降雨侵蚀力为9 314(MJ·mm)/(hm~2·h·a),变异系数为0.29,属于中等变异;(2)年降雨量、降雨日数、侵蚀性降雨量和降雨日数均呈上升趋势,而非侵蚀性降雨量和降雨日数则呈下降趋势,且暴雨量和暴雨侵蚀力呈较明显上升趋势,说明韶关市降雨更为集中,降雨侵蚀力增加;(3)大雨以上量级的降雨日数和降雨量占总降雨日数和总降雨量的比例分别为43.91%,51.15%,而其引起的降雨侵蚀力占总降雨侵蚀力比例却高达77.05%。研究结果为韶关市的土壤侵蚀的监测和水土保持工作提供参考。     

广西降雨侵蚀力时空变化分析

利用GIS软件对广西进行降雨侵蚀力时空变化分析研究,根据广西1965—2010年的日降雨量变化数据,估算出年均降雨侵蚀力,计算其趋势系数和气候倾向率,并使用Kriging空间插值法生成空间分布图,结果发现:广西的多年平均降雨侵蚀力整体上呈现出从桂东南、桂东、桂东北向桂西北递减的趋势;46年间广西大部分地区降雨侵蚀力呈增加趋势,小部分地区呈减小趋势,减小区域分布呈双向弧状;广西年降雨侵蚀力变化情况只有4个气象站点通过了显著性为0.05的置信度水平检验,显著性气候变化站点较少。     

辽宁省降雨侵蚀力计算方法及空间分布特征研究

降雨侵蚀力因子估算结果会直接影响土壤侵蚀模型预报精度。采用EI3 0经典算法与章文波日雨量模型分别计算降雨侵蚀力并进行比较,发现日雨量模型适用于辽宁省降雨侵蚀力计算。采用辽宁省及周边省份共39个气象站1961—2015年日降雨资料,计算得到辽宁省降雨侵蚀力均值为3 316.02 MJ·mm/(hm~2·h·a),空间分布上呈由东向西、从南到北逐渐减小的趋势,降雨侵蚀力最小值出现在朝阳市建平县,最大值出现在丹东市宽甸县。     

西南岩溶区水土保持生态效应指标体系与定量评价

西南岩溶区是我国水土流失重点治理区,但对于其治理的生态效应尚缺乏一套科学客观、简单可行的快速评价方法。通过将数据统计分析结果与专家经验判断相结合,构建了西南岩溶区不同尺度下水土保持生态效应评价指标体系,并提出了综合量化模型。实例研究表明:该评价方法兼顾科学性和实用性,能对西南岩溶区坡面、小流域和区域尺度的水土保持生态效应进行快速的量化评价,可为今后西南岩溶区水土保持生态效应的监测与评价提供参考依据。     

震后极端降雨下流域产沙及物质运移规律模拟——以四川省洪溪河流域为例

汶川地震引发的滑坡产生了大量松散物质,在极端降雨事件驱动下进入下游河道,导致河床淤升,河道变宽,给沿河道地势较低的居民区形成了新的洪涝风险。基于四川洪溪河流域2013年极端降雨数据,从无强降雨事件情景开始逐渐加大降雨强度及频次生成6个不同降雨情景。运用凯撒二维水动力地表景观演变模型(CAESAR-lisflood)模拟不同降雨情景下流域产沙以及物质运移规律及其空间分布格局。结果表明:随着降雨强度的增加,流域出口产沙量以及流域总产沙量都呈非线性的增加趋势,且累积产沙量在极端降雨事件发生前后有明显的突变现象;各个降雨情景下侵蚀堆积的严重程度以及影响范围差异明显;震后流域遭到破坏的植被对流域的物质运移规律及空间分布格局有较大的影响,在较少滑坡、泥石流灾害的上游地区和滑坡、泥石流灾害严重的中下游地区水土流失程度差异明显。     

我国沙障固沙技术研究进展及展望

利用文献荟萃法,对我国沙障的类型及其固沙技术进行了研究。目前,沙障固沙技术的理论尚有待完善,沙障的规格、材料选取没有相应的规范,沙障固沙体系布局不合理,沙障对沙地生态系统的影响研究不充分,重大工程中的沙障效益评价困难。随着科学技术的不断进步和材料科学的发展,我国沙障治沙技术研究趋势为:(1)重大工程沙障效益评价指标体系研究;(2)在现有沙障设施内,开展沙障—沙生植物—微生物相互作用的研究;(3)防风固沙体系模式的优化研究。     

减氮配施有机肥对夏玉米——冬小麦土壤硝态氮及氮肥利用的影响

为实现华北平原夏玉米-冬小麦的高产及氮肥的高效利用,采用田间小区试验方法,研究了氮肥减量及其与有机肥配施对夏玉米-冬小麦轮作体系内土壤硝态氮分布及氮肥利用的影响。结果表明:与不施氮处理(CK)相比,施用氮肥增加了冬小麦和夏玉米的生物量和产量,而在农民习惯施氮基础上减量1/3不会显著影响到生物量和产量。其中减氮配施有机肥(ONM)处理的周年总产最高,相比习惯施氮(CN)和减氮处理(ON)分别提高了1.85%和3.78%。处理CN的0~180 cm土壤硝态氮累积量的周年变化均值达502.7 kg hm^-2,分别是处理CK、ONM、ON的2.95、2.17、1.56倍。与处理CN相比,处理ONM显著降低了剖面(0~180 cm)土壤中的硝态氮含量,其中在夏玉米季和冬小麦季的降低幅度分别为18.1%~66.7%和37.3%~87.2%。处理ON和ONM相比处理CN,植株周年总吸氮量无显著性差异,氮肥利用率却得到了显著提高。其中处理ONM的周年氮肥利用最高,比处理CN提高了36.9%。综合分析,减氮与有机肥配施不仅显著降低了0~180 cm土壤硝态氮含量,大幅度提高了氮肥利用率,且有助于增加冬小麦和夏玉米的生物量及产量。     

2001-2015年青藏高原草地碳源/汇时空变化及其与气候因子的关系

净生态系统生产力(NEP)是估算区域植被碳源/汇的重要指标。以青藏高原为研究区,基于光能利用率模型,利用遥感数据、气象数据和基础地理数据测算了2001—2015年草地生态系统净初级生产力(NPP),同时,应用土壤呼吸模型估算了逐月平均土壤呼吸量(Rs),进而估算青藏高原草地净生态系统生产力(NEP)。研究揭示了2001—2015年青藏高原草地生态系统NPP,NEP时空格局及其与气候因子的关系。结果表明:(1)2001—2015年,青藏高原草地生态系统整体表现为碳汇,平均净碳汇总量为1.82×1014 gC/a;(2)2001—2015年青藏高原草地生态系统NEP呈波动增加趋势,年平均值为120.8gC/(m2·a),年平均增长率为0.7gC/(m2·a);(3)研究区草地NPP与温度、降水相关性不显著,NEP与降水、温度均呈负相关。     

基于GWR模型的河北省土壤水分空间分异研究

为研究环境因素对土壤水分空间分异的影响,利用2013—2017年SMOS Level-3土壤水分数据,选取降水、DEM、坡度、植被、地表温度为影响土壤水分的环境因子,对河北省土壤水分进行了空间自相关分析,建立了河北省土壤含水量与影响因子之间的地理加权模型,将GWR模型与一般线性回归模型对比,分析了影响因子在空间上对土壤水分作用的异质特征。结果表明:河北省土壤含水量具有空间异质性,集聚特征明显。GWR模型的拟合效果在拟合优度和空间分布上都远远优于OLS模型。GWR模型的拟合优度R2比OLS模型提高了43%,GWR模型对土壤水分影响因子的解释能力比OLS模型提高了34.6%,GWR模型的残差平方和、AIC值均远远小于OLS模型。研究区影响因子对土壤水分的作用参数具有空间分异特征,影响因子的作用程度也不同,DEM影响最大,其次是坡度、地表温度、降水、NDVI。各因子在空间上对土壤水分既有负向又有局部正向的作用,但在大部分范围里都呈负向影响。研究成果对研究区的精准农业发展、水土保持利用和生态建设具有重要意义。     

UPLC-MS/MS同时测定土壤中19种植物激素方法的建立和验证

[目的]本文旨在建立土壤中多种植物激素的提取及超高效液相色谱串联质谱法,并用此方法同时测定土壤中茉莉酸、吲哚-3-乙酸、反式玉米素,玉米素核苷、异戊烯基腺嘌呤、吲哚-3-丁酸、N6-异戊烯基腺嘌呤、独脚金内酯、玉米素、二氢玉米素核苷、吲哚-3-丙酸、吲哚-3-乙酸甲酯、二氢玉米素、吲哚-3-羧酸、茉莉酸甲酯、油菜素内酯、脱落酸、赤霉素、水杨酸共19种植物激素含量。[方法]以根标土壤为试验材料,采用异丙醇水甲酸(80∶19∶1,V/V/V)作为提取剂,经过超声、离心后得到植物激素提取液,提取液于常温条件下真空浓缩至干,采用甲醇进行复溶,得到植物激素待测液。采用Waters ACQUITYUPLC■HSST3色谱柱对19种植物激素进行分离,以0.30 mmol/L甲酸铵水溶液(含0.01%甲酸)作为流动相A和0.30 mmol/L甲酸铵乙腈(含0.01%甲酸)作为流动相B进行梯度洗脱,流速为0.3 mL/min,柱温为30℃;采用超高效液相色谱串联质谱,多反应监测离子模式进行定性定量分析,其中,茉莉酸、吲哚-3-乙酸、反式玉米素、玉米素核苷、异戊烯基腺嘌呤、吲哚-3-丁酸、N6-异戊烯基腺嘌呤、独脚金内酯、玉米素、二氢玉米素核苷、吲哚-3-丙酸、吲哚-3-乙酸甲酯、二氢玉米素、吲哚-3-羧酸、茉莉酸甲酯、油菜素内酯采用正离子模式扫描,脱落酸、赤霉素、水杨酸采用负离子模式扫描;采用外标法测定植物激素回收率。[结果]在本试验浓度范围内,上述19种植物激素浓度与对应峰面积的相关系数(r)均大于0.99,检出限介于0.02~1.06 ng/g之间,19种植物激素的加标回收率为70.2%~117%,相对标准偏差介于0.20%~7.3%之间。采用优化后的实验方法测定土壤中的植物激素,结果检测出吲哚-3-乙酸、吲哚-3-羧酸、吲哚-3-乙酸甲酯、水杨酸和独角金内酯5种植物激素,含量为0.55~5.79ng/g。[结论]本方法前处理不需要过夜浸提,加入二氯甲烷后,超声离心浓缩复溶后可直接进样检测,大大缩短了样品的前处理时间,超高效液相色谱串联质谱法操作简单,选择性好,灵敏度高,可实现土壤样品中多种植物激素的同时检测,为土壤中植物激素的深入研究提供了一种有效的研究方法。     

蚯蚓粪覆盖对降雨后黄土区土壤水分影响的室内模拟研究

通过室内模拟试验研究蚯蚓粪覆盖对降雨后黄土区土壤水分的影响,以蚯蚓粪覆盖厚度和雨强为试验变量,试验处理设置如下:降雨强度设置为大雨、中雨、小雨;蚯蚓粪覆盖厚度分别为1 cm、2.5 cm、4 cm,覆盖面积为土柱表面积的90%,以裸土作为对照。分别测定降雨完成后10 h内的湿润锋迁移过程和48 h内0～5 cm(上层),5～10 cm(中层)和10～15 cm(下层)的土壤含水率变化情况。结果表明:蚯蚓粪覆盖对降雨后黄土区土壤水分分布具有一定影响,降雨入渗结束后,覆盖蚯蚓粪处理的土壤含水率在较短时间内低于裸土,但5～15 cm土层含水率不断增加,并逐渐高于裸土,表明蚯蚓粪覆盖能够延缓降雨入渗,并影响黄土区土壤水分再分配过程,对降雨后表层以下的水分增加具有促进作用,有利于提高黄土区降水的利用率。     

北京市灵山侵蚀沟道治理与近自然修复效果研究

以灵山亚高山草甸植被保护为目的,按照"源头修复—中段防治—末端控制"的思想,采取传统工程、土壤生物工程、植物措施相结合的方式,对灵山高山地区侵蚀沟道进行治理,建立起一套较为完整的亚高山草甸侵蚀沟道近自然修复体系,研究了其水土保持效果和人工促进下草甸群落恢复的动态变化特征。研究结果表明:该体系能有效控制侵蚀沟道溯源侵蚀发展速率,减弱横向和纵向扩张规模,2016年研究区土壤侵蚀模数为647 t/(km^2·a),与治理前相比降低了71.8%,达到了北京市水土流失控制要求。经过3年的治理,侵蚀沟道内物种数量呈上升趋势,由2014年的19种增加到了2016年的27种,治理工程的实施有效促进了侵蚀沟道内植被数量的恢复,2015年开始植物群落结构逐渐清晰,并朝着正向演替的方向发展。     

基于信息熵的长江下游地区人居生态系统发展演化

基于对人居生态系统结构复杂性的分析,结合耗散结构理论以及熵变理论,构建了长江下游地区人居生态系统演化评价指标体系;运用年份信息熵和指标信息熵两个模型分别对人居生态系统的演化方向以及健康协调程度进行了评价;最后运用灰关联模型对评价指标和城市综合、协调发展度间的关联性进行了分析,结合熵权大小识别出研究区未来发展的制约性因子,并对今后人居生态系统的发展提出建议。结果显示:在2005-2015年,长江下游五省人居生态系统熵流、熵产生和总熵变均呈波动下降趋势,人居生态系统有序度不断提高,总体朝健康态势发展;系统综合发展度先下降再上升,向着健康有序的方向发展。而协调发展度则是先上升再下降,由环境滞后型向经济滞后型转化;研究区今后重点治理方向有增加地方财政收入、开发新能源、调整消费结构、治理城市污水以及工业废气、加大环保投资比例等。本研究方法能反映出研究区人居生态系统的演化方向及趋势,并能针对性地提出增强系统可持续发展能力的针对性措施。