陕北黄土高原区生态服务价值对土地利用变化的响应

为了给陕北黄土高原区生态恢复工程的经济效益评估提供科学数据和参考依据,基于遥感图像解译的土地利用变化数据,运用单位面积价值当量法,剖析了区域的生态系统服务价值对土地利用变化的响应。结果表明:(1)1997—2018年,土地利用格局的变化主要表现为农田向林木和草地转化,未利用地向草地、林木和农田转化; 这些转化同时促使研究区生态系统服务价值增加357.56亿元,增幅33.28%,其中榆林市增量最大,铜川市最小; 除食物生产功能价值量有所减少外,其他服务价值均在增加; 调节服务价值增加量最大,文化服务价值增幅最大。(2)研究区32.93%的区域生态服务价值增加,主要集中退耕还林区和防风治沙区; 农田向林木和草地的转化是价值增加的主要驱动力,促使服务价值增加363.64亿元,占总增加量的95.68%; 未利用地的转化是服务价值增加的另一贡献因子,促使价值量增加16.42亿元,占比4.32%。研究区5.92%区域生态服务价值减少,集中在西部风沙区和南部残塬区; 大型集中农场的修建导致林木和草地向农田转换,促使服务价值损失70.17亿元,占总损失量的93.08%。(3)榆林市辖区43.24%的区域生态服务价值在增加,延安市23.37%增加,铜川市仅11.51%。(4)在不同地物类型中,林木的生态服务价值增加最大,草地次之; 农田生态系统服务价值减少最多。以上监测结果说明,研究区生态恢复工程的实施使其土地利用结构发生变化,随之促使生态服务价值显著增加,生态恢复工程取得了一定的经济效益。     

基于遥感影像与逻辑回归模型的延河流域沟壑分布概率预测

为研究黄土高原沟壑地貌空间分布特征,开展了基于遥感影像和机器学习的沟壑地貌提取,研究了延河流域沟壑地貌空间分布及其环境控制因子。以Google Earth Pro平台为支撑,在人工提取大量沟壑地貌样本的基础上,基于Landsat8 OLI影像波段信息,采用主成分分析前3个变量、缨帽变换前3个变量、NDVI、高程、坡度和坡向10个因子,使用逻辑回归模型预测整个延河流域的沟壑概率分布。结果表明:(1)在10个变量因子中,因子Brightness的R²_McF为0.158,重要性最大,因子elevation的R²_McF为3.6×10^-5,重要性最小;(2)最优逻辑回归模型由组合因子Brightness,PCA₁,Greenness,Wetness,PCA₃和slope确定,其重要性R²_McF为0.206;(3)最优逻辑回归模型的沟壑概率预测精度为73.72%,ROC曲线下面积即AUC值为0.80;(4)延河流域沟壑地貌约占整个延河流域面积的52.05%。研究表明,延河流域沟壑分布呈现从西北方向到东南方向逐渐集中的特点。     

2000—2019年黄土高原地区土壤保持时空变化及影响因素分析

为揭示全球气候变化背景下黄土高原的生态建设成效,以土壤保持量为评估指标,应用美国修正通用土壤流失方程,评估了黄土高原土壤保持服务功能以及植被、气象等因素对其影响,分析了2000年以来植被和气候变化影响下黄土高原土壤保持量时空动态变化特征。结果表明:2000—2019年黄土高原土壤保持量平均值为109.5 t/hm²,并呈增加趋势,平均每年增加2.0 t/hm²,空间分布黄土高原中部和东部土壤保持量增加较明显。2000年以来黄土高原地区植被NPP呈增加趋势,年平均值为330.5 gC/m²,且平均每年增加7.2 gC/m²; 2000年以来植被覆盖度年平均值为29.2%,且以平均每年0.52%的趋势增加。黄土高原地区2000年以来气温和降水量均显著增加,平均年降水量为469.1 mm,且呈增加趋势,平均每年增加3.1 mm,年平均气温为10.2℃,平均每年增加0.03℃。黄土高原生态恢复措施加强,加之区域“暖湿化”有利气候条件,促进了区域生态建设成效显现,成为黄土高原生态恢复、功能提升的重要因素之一。     

气候与下垫面变化对黄土高原蒸散发变化的影响评估

为了揭示近20年黄土高原蒸散发(evapotranspiration,ET)时空变化规律,明晰气候和下垫面变化对蒸散发的影响作用。基于黄土高原295个气象站数据、PML_V2 ET产品及MOD13A1 EVI产品,采用趋势分析和多元回归分析等统计方法,分析了2000—2018年黄土高原蒸散发时空变化特征,并评估了降雨、温度、日照时间、饱和水汽压差、植被和非植被下垫面等影响要素的相对贡献率。结果表明:(1)2000—2018年黄土高原蒸散发年际变化率为4.47 mm/a,62.8%的区域蒸散发呈显著增加趋势,主要分布在山西、青海、陕西省北部地区;不同土地覆盖ET为森林＞农田＞草地＞灌木。(2)植被显著增加是黄土高原ET变化的主导因子,其相对贡献率最大(32.1%);不同气象要素对黄土高原ET相对贡献率大小为降雨(14.6%)＞饱和水汽压差(13.2%)＞温度(12.4%)＞日照时数(10.0%);非植被下垫面变化(水土保持工程措施等)对ET变化的影响作用不容忽视。(3)气象要素和增强型植被指数(enhanced vegetation index,EVI)对林草覆被ET影响作用＞农田覆被ET,而非植被下垫面要素对农田覆被ET的影响作用较大。研究结果为黄土高原生态建设、水资源消耗恢复和水资源可持续性评价提供科学支撑。     

黄土丘陵区第三副区人工牧草SCS-CN值率定研究

径流曲线数法(SCS-CN模型)是估算地表径流的常用方法,可以快速评估不同地表覆盖对降水径流关系的影响。为探讨径流曲线数法在黄土高原地区人工牧草措施下的适用性,提高植被恢复对黄土高原水资源影响的理解,为黄土高原人工牧草地表径流估算提供理论参考,选取黄河水利委员会天水水土保持科学试验站罗玉沟试验场7个径流小区中73场降雨径流事件资料,采用步长法对黄土高原人工牧草标准SCS-CN模型的径流曲线数(CN)和初损率(λ)进行优化率定。结果表明:(1)人工牧草最优λ值为0.15,而对照农田为0.18;(2)不同种类牧草CN值差异不显著,约为79,对照农田CN值为81,表明美国土壤保持局推荐的CN值对黄土高原人工牧草径流计算具有适用性,但λ值需根据实际情况进行优化率定;(3)根据前期土壤湿度情况修正S值,模拟效果较为理想,修正后的SCS-CN模型适用于黄土高原半干旱人工牧草地区。     

一次青藏高原短时强降水的数值模拟及成因分析

利用NCEP／NCAR提供的水平分辨率为1°×1°的格点资料和WRF模式对2011年8月发生在青藏高原的一次短时强降水进行了数值模拟,并利用模式输出的高分辨率资料对此次降水进行诊断分析。结果表明,WRF模式能够较好地模拟此次高原强降水,较成功地再现了造成降水的系统;降水发生前,35°N附近低层大气有一条东西走向的强气流辐合带生成并东移扩张,这条辐合带在17日16：00开始影响降水中心,使得降水中心低层出现短时的强辐合运动。加上充沛的水汽供应．导致短时强降水的爆发。     

滇中岩溶高原滇青冈原生林植物水分利用来源的稳定同位素分析

为阐明滇中岩溶高原滇青冈Cyclobalanopsis glaucoides原生林植物水分利用机理及其对岩溶干旱生境的适应策略,运用氧稳定同位素技术,分析了滇青冈,云南木樨揽Olea yue nnanensis,清香木Pistacia weinmannifolia等3种不同年龄阶段常见优势木琴植物小枝木质部水分及土壤水、表层岩溶带水氧同位素值的相关性,确定植物水分来源,并通过IsoSource模型计算不同潜在水源对滇青冈原生林的贡献。结果表明：滇青冈及其伴生的乔木水分利用层位及利用比例呈现时空差异,并形成明显的水分竞争关系。旱季,滇青冈、成熟云南木樨揽、幼龄清香木主要利用55～115 cm深层土壤水,成熟的滇青冈和清香木对表层岩溶带水利用比例增加。雨季,成熟的滇青冈、云南木樨揽、清香木和幼龄清香木因大气降水对浅表层土壤的补给主要利用20-55cm土壤水,利用比例分别为100％,33．3％,66．0％,37．4％,幼龄植株对表层岩溶带水的利用比例大于成熟植株。图2参23     

陇东旱塬区小麦茎秆含水量与产量和水分利用效率的关系

在甘肃省陇东黄土高原通过试验分析不同品种冬小麦茎秆含水量、籽粒产量、水分利用效率（WUE）的差异,探讨旱作条件下茎秆含水量与产量和WUE 的关系。结果表明,不同基因型冬小麦之间产量、WUE、植株含水量存在显著差异,随着灌浆过程的进行植株含水量呈下降趋势。小麦抽穗期茎秆含水量与籽粒产量和水分利用效率显著相关,但灌浆中期茎秆含水量与籽粒产量和水分利用效率相关不显著。     

河南省中日合作黄土高原林业新技术及管理方法推广普及项目实施评价

全面分析了河南省中日合作黄土高原林业新技术及管理方法推广普及项目的实施完成情况,总结了项目培训的特点和取得的成效,提出了项目的后续工作建议,对以后实施类似引智培训项目提供了经验借鉴。     

渭北旱塬果园土壤干燥化生态修复方式效应研究

【目的】探讨不同生态修复方式对渭北旱塬果园土壤水分和果树光合特性的影响。【方法】2012-05-12,以地处渭北旱塬的陕西陇县梁甫村10年生红富士苹果园为研究对象,设置秸秆覆盖、起垄覆膜、微孔梯度深层集水、秸秆覆盖+起垄覆膜、秸秆覆盖+微孔梯度深层集水、起垄覆膜+微孔梯度深层集水、起垄覆膜+微孔梯度深层集水+秸秆覆盖7个处理,以裸地为对照(CK),于7-11月每月30号采集果园0~2m土层土样测定土壤含水量,8-9月每月30号测定果树叶片光合特性。【结果】各处理0~2m土层土壤平均含水量均高于对照,其中以起垄覆膜+微孔梯度深层集水+秸秆覆盖处理的效果最好,其0~1m土层土壤含水量比对照提高9.83%,1~2m土层土壤含水量比对照提高7.91%,其次是秸秆覆盖+微孔梯度深层集水处理,其0~1和1~2m土层土壤含水量分别比对照增加8.55%和7.40%;不同生态修复方式均能明显提高苹果树的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs),且均以起垄覆膜+微孔梯度深层集水+秸秆覆盖处理最高,其Pn、Tr、Gs分别比对照提高了18.46%,0.90%和52.94%。各生态修复处理的Pn均与对照差异达极显著水平(P0.01),而在Tr和Gs中,除起垄覆膜+微孔梯度深层集水+秸秆覆盖和秸秆覆盖+微孔梯度深层集水处理与对照差异达显著水平(P0.05)外,其他处理均与对照差异不显著。Pn、Tr、Gs与土壤含水量呈正相关线性关系。【结论】微孔梯度深层集水方式与地表覆盖方式相结合能够大幅度提高土壤水分含量,影响果树光合特性,其中以起垄覆膜+微孔梯度深层集水+秸秆覆盖方式效果最好,可作为改善果园土壤干燥化的方法加以利用。