西南喀斯特地区土壤侵蚀特征研究现状与展望

受地质背景的强烈制约,西南喀斯特地区土壤侵蚀与其他类型区显著不同,叠加了化学溶蚀、重力侵蚀和流水侵蚀的耦合作用,呈现地面流失和地下漏失的混合侵蚀机制。从土壤地表侵蚀产沙、土壤地下漏失、土壤侵蚀强度与分级标准、土壤侵蚀过程模拟等几个方面简要综述了该区土壤侵蚀特征,并对未来研究方向进行了展望。今后应该加强西南喀斯特地区水土流失途径与土壤流失/漏失定位监测技术研究,进一步发展水土二元流失模拟模型,为该区土地利用变化的水土保持功能定量评估提供科技支撑,服务石漠化综合治理和后续规划制订。     

喀斯特地区县域土壤侵蚀估算及其对土地利用变化的响应

喀斯特地区土层浅薄,不合理的土地利用导致严重的水土流失,加剧石漠化程度.为定量分析生态工程实施前后土壤侵蚀状况及其对土地利用变化的响应,基于GIS技术和RMMF模型,对环江县1991、2000和2010年土壤侵蚀进行模拟,并采用邻近水文站和径流小区泥沙监测数据进行验证.结果表明:1991、2000和2010年研究区土壤侵蚀模数分别为76.36、76.46和49.60t/(km2·a),与相关监测数据比较一致;土壤侵蚀总量分别为34.76万、34.80万和22.58万t,主要来源于非喀斯特区(均约占全县侵蚀总量的94％).研究区微度侵蚀面积占90％以上,轻度及以上等级所占比例较小.对比不同土地利用类型的土壤侵蚀模数,旱地远大于其他类型,其次是中覆盖度草地和其他林地.相同降雨条件下,由于旱地面积减少,2010年土壤侵蚀量较1991年减少4.21万t;2010年喀斯特区、非喀斯特区土壤侵蚀量较2000年分别减少了4.21％和8.76％.这预示生态工程实施后,环江县耕地减少、林地增加,土壤侵蚀减少.本研究为评估喀斯特地区土壤侵蚀现状以及退耕还林的水土保持效应提供参考依据.     

喀斯特与非喀斯特地区参考作物蒸散量时空变化分析——以广西壮族自治区为例

参考作物蒸散量(ET_0)是确定植被生态系统需水量的关键因子,其时空分布特征及主要影响因素分析对于制定植被恢复策略与区域水资源配置方案具有重要意义。本文基于FAO-56 Penman-Monteith公式和广西地区25个气象站点1960—2010年的逐日资料,计算了各站点的ET_0,在此基础上采用GIS的克里金插值、Spearman秩次相关法和通径分析方法分析了广西喀斯特与非喀斯特地区ET_0的时空变化特征及其影响因子。结果表明,51年来广西各站点多年平均ET_0为1 138 mm×a~(-1);空间分布呈由南向北、由低纬度向高纬度递减的特征,高值区主要分布在非喀斯特地区,低值区主要分布在喀斯特地区。喀斯特与非喀斯特地区年ET_0累积距平曲线均呈"N"型分布;20世纪70年代最高,90年代最低,21世纪以来年ET_0有所回升,但仍低于51年平均值。此外,喀斯特地区ET_0年际变化小于非喀斯特地区。日照时数、风速和平均温度是影响非喀斯特地区年ET_0变化的主要气象因子,而相对湿度则通过与其他气象因子的相互作用间接对喀斯特地区年ET_0的变化产生较大影响。在季节尺度上,日照时数和平均气温在各季节都是ET_0最主要的影响因子,与ET_0呈正相关关系;风速在喀斯特地区冬、春两季对ET_0的间接作用系数为负,在非喀斯特地区并未发现这一现象。了解不同地区ET_0的变化趋势是植被生态需水定额计算的必要措施。     

夏季黑河中游绿洲样带蒸散量遥感估算

黑河中游绿洲集中了全流域95%的耕地,利用了全流域68%的水资源,绿洲农田蒸散是水资源的主要支出项。为了解绿洲生态系统不同景观单元的耗水规律,高效管理区域水资源,该文利用2011年6-8月的7期Landsat TM影像,结合地面气象、物候数据和土地覆盖类型,基于SEBAL-METRIC模型估算了夏季黑河中游样带尺度不同土地覆盖类型蒸散量,并利用涡度观测数据对卫星过境日模型估算的蒸散量进行验证,发现遥感估算值与实测值具有较好的一致性。结果表明:由于土地覆盖类型和灌溉的差异,黑河中游样带尺度内蒸散量空间变化较大,6-8月农田平均总蒸散量是340 mm,林地是328 mm,草地的平均值是214 mm,荒漠区只有97 mm;夏季不同土地覆盖类型蒸散量均保持在较高水平,农田日蒸散量在6月底达到最大值,荒漠日蒸散量于7月中旬达到最大值,草地6月和7月平均日蒸散值较8月大,林地蒸散量月际变化较小。另外,荒漠与绿洲土壤类型差异较大,在荒漠区与绿洲区分别选取"热点"可有效提高模型估算精度。研究对于干旱半干旱区域水资源利用与管理有参考价值。     

西南喀斯特小流域关键带含水介质分布特征

地球关键带（Earth`s Critical Zone）含水层结构的评估和量化对水文水循环和水资源管理有重要意义。然而,表征小流域尺度复杂关键带含水层结构仍存在巨大挑战。以桂西北喀斯特白云岩峰丛-洼地小流域（1.20 km2）为研究对象,共设置21条、总长度为12605 m的高密度电法测线,并结合水文地质钻井,解析小流域尺度含水介质的分布特征及其影响因素。结果发现,构造运动和动力变质作用导致小流域发育多条断层带,为岩溶含水介质（包括土壤、表层岩溶带和表层岩溶泉）的空间分布提供了物质和动力基础。断层带集中发育在洼地,具备良好的水动力和溶蚀环境,导致洼地土壤和表层岩溶带厚度高于坡地且与海拔呈显著（P < 0.05）负线性相关关系。同时,土壤和表层岩溶带厚度空间耦合度高,呈显著正线性关系（R2 = 0.63,P < 0.01）,与坡面侵蚀和汇流以及土壤-表层岩溶带系统特殊的水-CO2-岩石作用有关。岩溶泉出流于洼地或坡脚,其水文特征与土壤-表层岩溶带系统的分布及储水特性有关。该研究可为流域尺度岩溶含水层的表征及未来陆面模型的构建提供数据与技术支撑。     

黄土高原中部降水梯度带植被覆盖度动态变化特征

黄土高原植被生长的水分环境从东南向西北呈现明显的梯度变化,定量分析各降水梯度带植被覆盖度空间分布特征和演变趋势,对正确评价退耕还林草工程的生态效应具有重要意义。选择一条垂直于降水梯度变化的样带,利用MODIS/NDVI数据,基于像元二分模型获取了研究区2000—2010年植被覆盖度空间分布特征,采用斜率法和相关系数法分析了植被覆盖度的变化趋势和影响因素。结果表明:(1)研究区植被覆盖度在空间分布上由东南向西北降低,东南部地区植被覆盖度达82.6%,北部荒漠地区仅为38.6%;(2)由于退耕还林草工程的实施,该区11a间植被覆盖度整体呈现上升趋势,其中2007年植被覆盖度值最高,为65.3%,与降水年际变化趋势一致;(3)研究区植被覆盖度主要受当年4—8月降雨量和气温影响,时间序列具有显著相关性。