基于CMORPH CRT产品的太行山区降水时空格局

为有效利用太行山区降水资源,实现科学的水资源管理和生态建设,本研究利用1998—2017年CMORPHCRT卫星降水产品数据探究山区降水的时空格局和变化趋势,并通过18个地面雨量站的数据验证山区多年来降水趋势变化。结果表明:在年尺度上, 1998—2017年太行山区年均降水量和各季节降水量无明显变化趋势,太行山区南坡和东坡降水量高于北坡和西坡;在月尺度上,7月是全年降水的主要贡献时段,占全年总降水量的7.2%～32.4%,其次是8月和6月。太行山区南部和西北部降水呈现下降趋势,年均降水量减少2～6mm;山区西部和北部降水呈现增长趋势,年均增加量大于8mm;7月是山区降水趋势差异最大的月份,趋势变化范围在-8.6～8 mm·a~(-1)。根据地面实测数据验证降水变化趋势,在年尺度上,两者数据计算得到的降水趋势呈现极显著相关(P0.01);在季节尺度上,冬季(干季)和夏季(湿季)降水趋势变化与地面实测数据的降水趋势具有极显著相关性(R=0.902,P0.001;R=0.550,P=0.018),但在春季和秋季相关性不显著。根据1998—2017年降水趋势的空间分布栅格图,提取每一栅格的像元值,再将提取所得的降水趋势(PT)划分为6个区间(PT≤-5 mm·a~(-1)、-5 mm·a~(-1)PT≤0 mm·a~(-1)、0 mm·a~(-1)PT≤5 mm·a~(-1)、5 mm·a~(-1)PT≤10 mm·a~(-1)、10 mm·a~(-1)PT≤15mm·a~(-1)和PT15mm·a~(-1)),在不同的趋势区间探索20年来的降水趋势变化特征,研究发现在降水趋势5mm·a~(-1)的区间,降水量从1998年到2017年呈现显著增加的趋势。基于高分辨率卫星数据阐明太行山区降水时空格局和变化趋势,能够为该区域水资源合理利用和生态恢复提供建议和支持。     

氮负荷升高对苦草（Vallisneria natans）和穗花狐尾藻（Myriophyllum spicatum）生长的影响

为研究在浅水湖泊的外源污染源控制工作中控氮(N)的必要性,通过室外模拟实验,探究了N负荷升高对浅水湖泊沉水植物生长的影响。实验设置低N组(输入氮磷比为5∶1)和高N组(输入氮磷比为100∶1)两个N负荷水平,同时选择不同生长型的两种沉水植物——莲座型苦草(Vallisneria natans)和冠层型穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)作为实验对象。结果表明:N负荷升高对苦草生长产生了明显的抑制作用,表现为高N组苦草的相对生长率、生物量、根长、株数和叶片数等指标均显著低于低N组。与苦草不同,N负荷升高对穗花狐尾藻的胁迫作用不显著,两种N浓度下穗花狐尾藻的生物量、相对生长率、节间距、株高和株数均无明显差异。总体而言,N负荷升高显著降低了沉水植物的总生物量,实验结束时高N组沉水植物的总生物量(115.86 g?m~(-2))是低N组(321.98 g?m~(-2))的36.0%。研究表明,N负荷升高会对沉水植物的生长产生胁迫,但是不同沉水植物对N负荷升高的响应具有种间差异。从湖泊管理和生态修复的角度,本研究支持外源N、P均需要控制的观点。     

基于SWAT模型的三峡库区大宁河流域产流产沙模拟及土壤侵蚀研究

为研究三峡库区大宁河流域土壤侵蚀的状况和特点,应用SWAT模型对大宁河流域进行了产流产沙模拟,并基于SWATCUP工具中的SUFI-2方法对模型进行了参数敏感性分析、校正、验证和不确定性分析(2008—2010年为校正期,2011—2013年为验证期),进而分析了流域内土壤侵蚀状况和不同土地利用、土壤类型和坡度对土壤侵蚀的影响,并提出了土壤流失超标区域防治措施。结果表明:(1)校正后的SWAT模型在大宁河流域产流模拟中,校正期和验证期的p-factor值分别为0.89和0.75,r-factor值分别为0.75和0.69,R~2分别为0.92和0.91,NS分别为0.87和0.91;在产沙模拟中,校正期和验证期的p-factor值分别为0.90和0.95,r-factor值分别为1.04和1.05,R~2分别为0.77和0.75,NS分别为0.74和0.72。构建的SWAT模型适合大宁河流域产流产沙模拟和土壤侵蚀状况研究,且不确定性满足要求。(2)整个大宁河流域2008—2013年的平均侵蚀模数为468.88t/(km~2·a),总体土壤侵蚀强度属于微度,但在局部子流域(1,2,3,4,22)的土壤侵蚀强度属于轻度,超过了流域土壤流失容许量500t/(km~2·a),其面积占整个流域的37.44%。(3)导致轻度土壤侵蚀区域土壤流失超标的因子包括土地利用类型中的耕地和草地、土壤类型中的深色淋溶土和饱和黏磐土以及坡度25°的耕地和草地,其中饱和黏磐土所占面积过多可能是导致轻度侵蚀区域土壤流失超标的最主要原因。建议在轻度土壤侵蚀区域,对饱和黏磐土、坡度25°的耕地和草地进行一定比例的退耕还林和退草还林。