近20年黄河流域城乡耦合协调的演化特征及影响因素

[目的]探究黄河流域城乡耦合协调演化特征及影响因素,对于促进流域内城乡融合发展具有重要的指示作用。[方法]基于城乡耦合关系,构建评价指标体系,采用熵权TOPSIS法、耦合协调度和障碍度模型,从省域尺度测算2000—2019年黄河流域八省(区)城市、乡村综合发展水平,分析城乡耦合协调的演化特征及影响因素。[结果]研究期内黄河流域城市、乡村综合发展水平不断上升,分别由0.34,0.35增至0.43,0.4,均呈中下游地区高于上游地区的空间格局。时间分异上,黄河流域城乡耦合协调度整体呈由“基本失调”向“基本协调”发展的上升特征,八省(区)平均水平由0.5上升至0.59。空间分布上,黄河流域城乡耦合协调度呈现从上游到下游逐级递增的阶梯式格局,空间异质性突出。从城市系统阻碍城乡耦合协调发展的主要因素由城市人口密度、城镇常住人口转变为城市人均第三产业产值、城市人均GDP,从乡村系统阻碍城乡耦合协调发展的主要因素为经济领域的乡村人均可支配收入、乡村人均农林牧渔业产值,整体上黄河流域城乡耦合协调程度主要受经济发展水平影响。城乡政策和区域规划对城乡耦合起促进作用,资源禀赋对城乡耦合格局产生固化作用。[结...     

耦合InVEST-PLUS模型的榆林市生境质量时空演变及预测分析

生境质量是衡量一个地区生态环境优劣的重要参考指标,土地利用变化研究可为区域生境质量时空动态演变特征评估提供科学依据。基于1980年、2000年、2018年土地利用数据,通过InVEST模型、PLUS模型、地理信息图谱法分析并预测榆林市土地利用变化情况,以此探究陕西省榆林市生境质量时空演变特征。结果表明：(1)榆林市景观基质主要由草地和耕地构成,林地和未利用地次之,水域和建设用地占比相对较少,退耕还林政策的实施、治沙工程的开展,以及建设用地的开发是土地利用变化的主要驱动因素。(2)从区域整体分析,1980年、2000年、2018年、2030年生境质量平均值分别为0.502 8,0.520 9,0.518 3,0.525 9,生境值总体变化不大,呈现先增后降再增的波动变化趋势。从空间格局分析,榆林市生境质量分布具有一定的规律性,整体呈现东高西低的格局。生境退化平均值分别为0.029 8,0.028 9,0.029 2,0.028 3,具有生境退化的威胁。研究结果对榆林市自然环境的保护和生境质量的提高具有理论支持和政策意义。     

华北平原玉米种植中施入氮肥的去向研究

为了定量研究玉米氮肥利用特性以及肥料氮的去向,设计了~(15) N标记微区控制试验,设置3个施氮水平:不施氮肥(对照)、低氮处理(120kg N/hm~2)和高氮处理(240kg N/hm~2)。结果表明:土壤中残留~(15) N量随施氮量增加而显著增加(P0.05)。在空间分布上,总体呈现出随土壤深度先下降后上升的趋势,高氮处理和低氮处理~(15) N累积量均以40—60cm和60—80cm土层最多,这两层残留~(15) N总量分别占总投入量的37.55%和18.99%。与对照相比,施氮处理均显著提高了玉米地上、地下生物量和籽粒产量以及各部分吸氮量。虽然高氮处理较低氮处理施氮量增加了1倍,但籽粒产量仅增加0.14倍。氮肥农学效率与氮肥表观利用率随着施氮量增加而显著降低。高氮处理和低氮处理中玉米对~(15) N标记氮肥的利用率分别为28.86%和31.15%,土壤氮残留率分别为50.42%和36.52%,当季进入地下水的比率分别为4.27%和0.68%,其他损失率分别为16.45%和32.33%。研究结果表明,施氮量为120kg/hm~2可有效增加玉米产量,同时提高氮肥利用率,减少土壤氮累积,减小氮肥施用产生的环境污染风险。     

秸秆和地膜覆盖条件下玉米农田土壤有机碳组分生长季动态

基于黄土高原8 a的春玉米覆盖定位试验,研究了秸秆和地膜覆盖下土壤有机碳、微生物量碳、潜在可矿化碳及颗粒有机碳在作物不同生育期的季节变化特征,探讨旱作农田不同碳组分对地表覆盖的响应规律。结果表明:1)秸秆和地膜覆盖下土壤有机碳及其各组分含量在玉米生长期间总体呈苗期下降、拔节期上升、大喇叭口—抽雄期下降、灌浆和收获期回升的变化趋势。2)与不覆盖对照相比,秸秆覆盖在大部分作物生育期均显著提高了土壤有机碳各组分含量,有助于培肥地力和土壤固碳;而地膜覆盖在作物生育后期导致土壤有机碳及各组分含量显著下降。3)秸秆覆盖下表层土壤颗粒有机碳对总有机碳变化具有重要贡献,地膜覆盖后土壤有机碳变化可能主要来自于潜在可矿化碳和颗粒有机碳,而土壤微生物量碳相对含量在不同处理间差异不大。4)对照和地膜覆盖处理土壤潜在可矿化碳和颗粒有机碳的相对含量在大喇叭口—抽雄期均有显著下降,而秸秆覆盖下两种组分的相对含量则保持平稳,表明秸秆覆盖对生育后期土壤潜在可矿化碳和颗粒有机碳有重要的补给作用。总之,黄土高原的春玉米田秸秆覆盖具有明显的提升土壤有机碳及组分含量的作用,地膜覆盖则无明显效果,且在春玉米生育后期降低了土壤总有机碳及各组分的含量。     

青藏高原地区3种全球DEM精度对不同地形因子的响应

[目的]探究青藏高原地区3种全球DEM精度对不同地形因子的响应,以便对全球DEM在各领域应用研究提供支撑。[方法]以青藏高原地区作为研究区,以ICESAT/GLAS的GLAH14高程数据作为高程参考数据,研究SRTM DEM,ASTER GDEM和HydroSHEDS DEM的精度对坡度、坡向以及地形粗糙度等地形因子的响应规律。[结果]总体上,SRTM DEM精度最高,HydroSHEDS DEM精度最低。不同地形因子对3种DEM精度均有不同影响。DEM误差随着坡向分布呈不同的态势。其中SRTM DEM正负测量偏离值点分别集中在南坡向和西北坡方向;ASTER GDEM正负测量偏离值点分别集中西北坡向和东南坡向;HydroSHEDS DEM正负测量偏离值点分别集中在东坡向和西南坡向。3种DEM精度与地形粗糙度均呈现较为明显的二次多项式关系。[结论]在青藏高原地区,3种DEM精度均与地形要素有着不同程度相关性,SRTM DEM精度最优且受地形要素影响程度小,HydroSHEDS DEM精度最差,受到地形要素的影响程度最大。     

人类活动对秦岭月河流域径流变化的影响分析

气候变化和人类活动是河川径流变化的主要驱动力。在相似气候的前提下,人类活动是流域径流变化的主导因素,定量识别人类活动对径流变化的作用机制对深入探究径流的变化特征具有重要意义。本研究以秦岭月河流域为研究对象,基于流域内水量平衡的基本原理,在相似气候的前提下,结合土地利用/覆被变化(LUCC)和归一化植被指数(NDVI)的变化,分析月河流域的径流变化来量化人类活动对径流的影响程度。结果表明:(1)1960—2018年流域内径流量的平均值为8.3×10⁸m³,径流整体呈现出减少的趋势,变化趋势不显著。(2)在相似气候的前提下,本研究共得出6组气候相似年组,其中有3组年径流量增加,2组年径流量减少。(3)以第3组相似年组(2000年和2016年)为例来定量区分气候变化和人类活动对流域径流的影响,2016年与2000年相比,径流减少了4.7×10⁸m³。(4)在第3组相似年组的时段内有25751.4 hm²的耕地转化为林地,林地面积增加了24998.9 hm²。(5...     

黄土高原丘陵沟壑区浅沟对切沟发生和发育的影响

浅沟和切沟是侵蚀沟的重要组成部分,二者之间是否存在较为明显的关联性,成为新时期黄土高原沟道侵蚀治理的关键问题之一。为探究黄土高原切沟沟头上方浅沟对其下方连通的切沟发生、发育的影响,该研究在陕西子洲岔巴沟流域上、中、下游各选1个典型小流域为研究区,基于厘米级无人机航摄和高精度野外实测,系统分析黄土高原丘陵沟壑区浅沟与切沟连通性现状及这一连通性对切沟在极端暴雨情景下新成和之后3 a时间尺度发育的影响。结果表明:1)在极端暴雨情景下,有浅沟的坡面更有利于切沟的发生,3个小流域在陕北2017年“7.26”极端暴雨中共发生43条新成切沟,其中67.44%与浅沟连通。2)切沟沟头上方是否存在浅沟对切沟形态特征具有重要影响,和浅沟连通的切沟长度显著大于和浅沟不连通的切沟,在切沟宽度上这一影响不显著。3)切沟沟头上方浅沟对其下方连通的切沟发育也有显著的影响。在2017年“7.26”暴雨后3 a时间尺度上,相比与浅沟不连通的切沟,与浅沟连通的切沟在后续发展过程更加活跃。有浅沟连通条件下沟头发育的新成切沟和原有切沟的占比分别是无浅沟连通的1.67倍和3.11倍,沟头前进速率分别是其1.80倍和2.17倍。...     

长期秸秆和地膜覆盖对旱作冬小麦农田土壤碳组分的影响

地表覆盖秸秆和地膜是我国西北旱作农田土壤固碳的重要田间管理措施,但其对土壤碳组分的长期影响尚不明确。基于田间定位试验,设生育期高量秸秆覆盖(9 000 kg·hm^-2,HSM)、生育期低量秸秆覆盖(4 500 kg·hm^-2,LSM)、夏闲期秸秆覆盖(9 000 kg·hm^-2,FSM)、生育期地膜覆盖(PM)和无覆盖对照(CK)共5个处理,研究了秸秆覆盖和地膜覆盖12 a和13 a后旱作冬小麦农田土壤总有机碳(SOC)、颗粒有机碳(POC)、潜在矿化碳(PCM)和微生物量碳(MBC)含量的变化规律。2 a平均结果表明：与CK相比,HSM和LSM处理均显著提高了0～10 cm土层各碳组分含量以及10～20 cm土层SOC、POC、MBC含量,同时还显著提高了0～20 cm土层POC和MBC占SOC的比例;而FSM和PM处理对各土层土壤碳组分含量及其占SOC的比例均无显著影响。土壤碳组分含量相互之间均存在极显著正相关关系。综上可知,长期生育期秸秆覆盖能有效提高旱作冬小麦农田耕层土壤有机碳及其组分含量,且提高覆盖量有助于促进...     

新疆春季融雪洪水危险性动态评价研究

从新疆春季融雪洪水发生的机理出发,选取雪深、高程、水系距离3个评价因子,结合历史灾情数据,利用客观性较高的信息量模型以及GIS技术对新疆春季融雪洪水灾害的危险性开展了定量评价,获取了新疆春季融雪洪水危险性区划图。利用动态致灾因子日正积温和日降水量,驱动静态新疆春季融雪洪水危险性区划,建立了春季融雪洪水危险性动态评价体系,在日尺度上对全疆春季融雪洪水的发生进行了动态评价。结果表明:(1)新疆春季融雪洪水的高危险区主要分布在北疆的伊犁河谷、博州、中天山北坡、塔城北部和阿勒泰地区。(2)对新疆伊犁地区2005年3月中上旬的融雪洪水灾害进行动态评价检验发现,融雪洪水危险性动态评价结果精度较高,可应用到全疆的融雪洪水动态评价中。本研究可为新疆春季融雪洪水的防治和水资源管理提供支撑。     

基于多元线性回归模型和Anusplin的秦巴山区≥10℃积温空间模拟比较

为获取山区准确的高精度空间积温数据,采用高精度的气象插值软件Anusplin和多元线性回归模型两种方法,模拟山区≥10℃积温的空间分布,为山区积温空间模拟提供解决方法。以地形起伏较大的秦巴山区作为研究区,选用研究区内69个气象站点及其周边22个气象站点1960—2019年的逐日平均气温实测数据,采用Anusplin和多元线性回归模型两种方法,模拟了秦巴山区30 m分辨率≥10℃积温的空间分布。通过对预留气象站点实测数据进行验证,评价了两种方法在山区积温空间分布模拟复杂性问题中的适用性。结果表明:基于Anusplin的≥10℃积温的空间模拟方法较多元线性回归模型插值精度略高。即基于Anusplin的空间模拟方法能更真实地反映山区积温的空间分布情况,体现了海拔、经纬度对积温的影响,能更好地模拟复杂山区高精度的积温数据,为山区积温空间模拟提供了新的选择方法。