局地不同下垫面对气象要素的影响及其气候效应

本研究探讨了不同下垫面对气象要素的影响及其产生的气候效应, 以期为局地生态环境的改善提供科学依据.采用同步观测的方法, 对林地、草地、裸地与耕地4种下垫面进行气象观测, 并对获得的气象要素数据进行了分析.结果表明, 春季不同下垫面对气象要素的日变化有显著或极显著影响, 影响程度为风速>地表温度>空气温度>空气湿度.4种下垫面的气象要素在春季、夏季有显著或极显著差异, 而秋季、冬季差异不显著.对不同下垫面蒸散量和热量平衡及其各分量对气象要素影响进行了分析, 结果表明, 林地、草地的降温、增湿气候效应显著, 裸地具有干、热的气候特点, 耕地介于二者之间.     

东北地区耕地扩张对地表增温/降温的生物物理机理分析

土地利用/覆盖变化对气候具有重要影响,为探讨耕地扩张的气候效应,基于土地利用数据及MODIS遥感资料,采用窗口搜索法,利用能量平衡的原理,研究2000−2018年东北地区耕地扩张的潜热和净短波辐射通量变化,分析耕地扩张对地表温度的影响。结果表明：（1）研究期内东北地区耕地面积增加1.6×104km2,主要来自林地和草地,分别占耕地扩增面积的16.33%和76.24%。（2）与林地相比,耕地白天对地表具有增温作用,夜间具有降温作用,全天具有增温作用,并具有明显的季节特征。夏秋季节耕地的蒸散发弱于林地,潜热通量比林地少,导致耕地对地表具有增温作用,冬季耕地的净短波辐射远少于林地,导致耕地对地表降温。（3）与草地相比,耕地夜间总体的降温效应稍强于白天的增温效应,使耕地全天对地表具有降温效应,并具有不同的季节特征。夏秋季节耕地的蒸散发强于草地,耕地的潜热通量比草地多,成为耕地对地表降温的主要原因,而在春冬季节,耕地与草地吸收的净短波辐射差异较小,同时潜热差异也较小,因此对地表的增温/降温效应不明显。     

泥石流多发区小流域土地利用方式对土壤性质的影响

以泥石流多发区云南东川阿旺小河流域为研究区域,采用野外调查与室内分析相结合的方法,探讨了流域内4种主要土地利用方式(林地、灌丛、草地、耕地)对土壤物理性质、抗冲能力、养分特征的影响。结果表明:不同土地利用类型土壤颗粒级配组成差异不明显,土壤含水量、容重、总孔隙度差异明显;含水量表现为林地草地灌丛耕地,容重表现为灌丛草地耕地林地,孔隙度表现为林地耕地草地灌丛;4种土地利用类型的抗冲性能不同,但变化趋势相似,并且抗冲系数的大小为林地草地灌丛耕地;在土壤养分的7种指标中,除水解氮含量在不同利用类型差异不显著外,其余指标有显著差异;从土壤物理性质与养分特征的相关分析中可知,含水量与其他因子的关系最为密切。通过以上分析可知,林地的蓄水保土效益最佳,而耕地的蓄水保土效益最差。     

中国北方5种下垫面对沙尘暴的影响研究

利用中国北方农田、草地、沙地、戈壁、盐壳5种不同下垫面15个气象站点40年的大风与沙尘暴日数气象数据，对这5种下垫面大风日数与沙尘暴日数之间的关系进行了定量研究。通过分析初步得出：大风日数与沙尘暴日数之间存在着一定的相关关系。下垫面对沙尘暴有重要的影响，不同下垫面的沙尘暴日数存在着较大的差异。草地、戈壁、盐壳的沙尘暴日数明显少于大风日数，沙尘暴日数的年际变化较小，农田与沙地的沙尘暴日数明显增多，甚至在许多年份中多于大风日数。这种差异是由不同下垫面对沙尘暴的影响机制决定的。     

基于地形特征分异的土地利用分布研究--以珠穆朗玛峰国家级自然保护区为例

为了协调地形特征显著区域的土地利用与生态保护活动,以珠穆朗玛峰国家级自然保护区为例,利用DEM和Landsat OLI数据,研究土地利用在高程、坡度和地形位级上的分布指数,并构建土地利用垂直带谱,进而分析了研究区2017年基于地形特征分异的土地利用分布特点和规律。结果表明:各高程级上地类表现出垂直分布规律,由低到高各主导地类表现为林地、耕地、建设用地-耕地、水域、建设用地-草地、水域、裸地-草地、裸地、冰川及永久积雪-冰川及永久积雪;各坡度级上地类分布较为复杂,随坡度级升高,分布着耕地、水域、建设用地-耕地、草地、裸地、建设用地-耕地、草地、林地、裸地、冰川及永久积雪、建设用地-草地、林地、裸地、冰川及永久积雪-草地、林地、冰川及永久积雪;各地形位级的地类分布呈现出层级性,随地形位级增加,主导地类基本分布规律为水域-耕地、建设用地-耕地、草地、裸地-林地、草地、冰川及永久积雪-林地、冰川及永久积雪。研究区土地利用受地形因子影响较大,不同地形级别上的土地利用以自然地类为主导,分布格局相对稳定,但高原土地利用活动对土地利用结构的形成也产生着深远影响。     

科尔沁沙地不同土地利用类型土壤入渗特征比较研究

[目的] 探究科尔沁沙地不同土地利用类型土壤入渗特征的差异,为干旱—半干旱区包气带水分与物质运移等相关研究提供科学参考。[方法] 利用双环入渗仪野外实测和室内土壤物理性质分析相结合的方法,研究了科尔沁沙地具有代表性的8种土地利用类型(樟子松林地、小叶锦鸡儿林地、白柠条林地、撂荒草地、草甸草地、疏林草地、玉米农田以及裸沙地)土壤入渗特征及其影响因素,同时采用Kastiakov模型、Horton模型、Philip模型和G-P综合模型对其水分入渗过程进行了拟合,比较其拟合优度。[结果] ①不同土地利用类型土壤入渗特征存在显著差异,初始入渗率变化范围为1.595～12.020 mm/min,由大到小依次为：裸沙地>白柠条林地>玉米农田>樟子松林地>小叶锦鸡儿林地>草甸草地>撂荒草地>疏林草地;15 min入渗率变化范围为0.617～3.690 mm/min,由大到小依次为：裸沙地>白柠条林地>樟子松林地>小叶锦鸡儿林地>玉米农田>撂荒草地>草甸草地>疏林草地;土壤稳定入渗率变化范围为0.576～3.495 mm/min,由大到小依次为：裸沙地>白柠条林地>玉米农田>小叶锦鸡儿林地>樟子松林地>撂荒草地>草甸草地>疏林草地; ②不同土地利用类型入渗率与土壤容重、细砂含量呈极显著负相关,与中砂含量呈极显著正相关;稳定入渗率与非毛管孔隙度呈显著正相关; ③各模型对科尔沁沙地土壤入渗过程的拟合优度依次为：Horton模型>G-P综合模型>Kastiakov模型>Philip模型,其中Horton模型决定系数最高且相对误差最小,能更准确地模拟科尔沁沙地土壤入渗的实际情况。[结论] 科尔沁沙地不同土地利用类型土壤入渗特征存在差异,土壤性质对其入渗特征影响显著;Horton模型在科尔沁沙地拟合度较高,可应用此模型来估算水分入渗过程。     

新疆艾比湖地区不同土地利用类型土壤养分及活性有机碳组分研究

土壤有机碳及其组分是土壤质量的重要指标,在土壤许多物理、化学和生物特性中发挥着重要作用。通过对我国内陆荒漠自然生态系统中新疆艾比湖地区不同土地利用类型土壤进行采样和分析,系统地研究和比较了不同土地利用类型土壤养分及有机碳组分。结果表明:新疆艾比湖不同土地利用类型土壤总孔隙度与土壤容重变化趋势相反。不同土地利用类型对土壤养分具有较大影响,土壤有机碳、全氮、全磷和全钾均呈现出一致性规律,大致表现为林地草地耕地未利用地,而不同土地利用类型土壤全磷差异并不显著(p0.05)。不同土地利用类型土壤易氧化有机碳(EOC)、颗粒有机碳(POC)、轻组有机碳(LFOC)、水溶性有机碳(WSOC)、土壤微生物量碳(MBC)和微生物量氮(MBN)均呈现出一致性规律,大致表现为林地耕地草地未利用地。林地和草地EOC/SOC比例显著低于耕地和未利用地,说明林地和草地转变成耕地降低了土壤有机碳的稳定性;微生物商(MBC/SOC)基本表现为耕地林地草地未利用地,其中耕地和林地土壤MBC/SOC比例差异不显著(p0.05)。相关性分析表明,土壤活性有机碳各组分与SOC,TN,TK均具有极显著相关性关系,并且不同土地利用类型土壤EOC,POC,LFOC,WSOC和MBC含量之间均具有极显著相关性(p0.05),说明土壤活性有机碳很大程度上依赖于有机碳含量,活性有机碳各组分之间相互影响和密切联系,其中SOC,TN和TK是不同土地利用类型土壤活性有机碳变化的重要影响因子。     

贵州山区土壤物理性质对土壤侵蚀影响的研究

分析研究了贵州山区主要土训类型及其不同利用方式下的土训主要物理性质对土壤侵蚀的影响，认为，土壤物理性质是影响土壤侵蚀和土壤抗蚀力的内在因素，贵州山区土壤表现出明显的粗骨性土训的特征，不同土地利用方式下的土壤物理性质具有显著的差异，林地，草地和台耕地的土壤物理性状良好，有效地减缓了土壤侵蚀的发生发展，能有效地发挥保持水土的作用，而大面积的农耕坡地和裸坡地的土壤物理现状极差，则促进了山区土壤侵蚀的发生发展，是引起土壤侵蚀的主要土壤因素，通过对比分析，提出评价山区土壤抗蚀性的主要指标，主得出不同土地利用类型的土壤抗蚀能力依次为：台耕地＞林地，草地＞坡耕地，裸坡地。     

雨强和土地利用方式对黄土丘陵区水土流失的影响

为了更好掌握黄土丘陵区雨强和土地利用方式对水土流失的影响规律和机理,利用人工降雨模拟器,设计了5种雨强和4种土地利用方式的区组试验,对水土流失进行了定量研究。结果表明：雨强对不同土地利用方式的产流产沙都呈极显著的正效应,4种土地利用方式的地表平均产流产沙与雨强均呈幂函数显著增长趋势;5种雨强的平均地表产流量为林地＞休闲耕地＞栽培草地＞草地,平均产沙量分别为休闲耕地＞栽培草地＞草地＞林地,产流与产沙没有呈现完全的对应关系。如果没有林冠层、灌木层和枯枝落叶层对降雨的截留、阻滞和消弱,林地产流量高于其他土地利用方式,但具有良好的保土效果,而草地具有良好的保水和保土效果。     

不同土地利用类型对伊犁地区土壤活性有机碳库和碳库管理指数的影响

土壤碳库管理指数（CPMI）可以比较准确地发现人为因素对土地利用的干扰情况。以伊犁河谷不同土地利用类型（耕地、林地、草地和荒地）为研究对象,分析了不同土地利用类型土壤有机碳（SOC）含量、活性有机碳含量及其在SOC中的分配情况,各类有机碳含量之间的相关性、CPMI。研究表明:（1）不同土地利用类型SOC含量和水溶性有机碳（WSOC）含量有显著差异,SOC含量为草地 > 林地 > 耕地 > 荒地;WSOC含量为耕地（最高） > 荒地（最低）;易氧化碳（ROC）含量为草地最低;在0—20 cm和20—40 cm土层,微生物量碳（MBC）含量为草地（最高） > 林地（最低）;ROC含量为荒地高于草地。不同土地利用类型SOC含量均随土层深度增加而降低;ROC含量均随土层深度增加而升高;除林地外,其他样地MBC含量均随土层深度增加呈先升高后降低趋势,而WSOC含量均随土层深度增加而逐渐降低。（2）不同土地利用类型下ROC,MBC和WSOC所占SOC比例各不相同,且碳库的活度主要取决于ROC所占比例,ROC所占比例为荒地 > 耕地 > 林地 > 草地;MBC所占比例为荒地 > 耕地 > 草地 > 林地;WSOC所占比例为耕地 > 林地 > 荒地 > 草地。同一土地利用类型各活性有机碳所占比例情况为ROC > MBC > WSOC。（3）不考虑土层深度影响,耕地ROC含量与MBC含量呈极显著线性负相关;林地SOC含量与ROC含量呈显著线性负相关;荒地SOC含量与WSOC含量呈极显著线性正相关。不同土地利用类型下SOC,ROC,MBC,WSOC含量之间线性相关程度总体偏低。（4）同一土地利用类型,CPMI均随土层深度的加深先增大后减小;0—20 cm土层的CPMI为林地 > 荒地（100） > 耕地 > 草地。土地利用类型由荒地、草地、耕地转变为林地,有利于CPMI的提高,有利于土壤培肥,促进碳循环。     

广东省裸地和草地地表温度时空分布特征

利用广东省86个站点裸地和草地2006-2008年自动观测资料,分析了两种下垫面地表温度日、年变化特征及其空间分布规律。结果表明：（1）裸地和草地温度（0cm）的日变化趋势一致,其日最高温度出现时间较日最高气温分别提前1.18±0.95h和1.37±1.05h,日最低温度出现时间比日最低气温分别提前0.20±0.66h和0.45±0.80h。（2）裸地和草地作为透水性下垫面,其日平均温度、日最高温度、日最低温度和日较差具有相同的温度变化趋势,但草地有草皮覆盖,日较差低于裸地。（3）广东裸地和草地日平均温度、日最高温度和日最低温度均有明显的纬向分布特征,日平均温度和日最高温度在夏半年由南向北递增,冬半年相反;受城市热环境的影响,广州及其附近的站点裸地和草地的温度指标也相应高于周边地区。     

元谋干热河谷冲沟集水区土壤入渗性能及其影响因素

试验研究元谋千热河谷冲沟沟头集水区5种土地覆被类型的土壤入渗特征及其影响因素.结果表明:(1)冲沟沟头集水区不同覆被类型下土壤入渗性能存在较大差异.裸地A(地表无铁锰胶膜)和裸地B(地表有铁锰胶膜)的入渗性能远远低于印楝林地、耕地和草地的入渗性能,这可能是导致裸地A、裸地B所在沟头发育仍然活跃的原因之一;(2)3种公式拟合效果以通用经验公式为最佳,拟合结果表明,初始入渗速率和稳定入渗速率均按照印楝林地>耕地>草地>裸地A>裸地B的顺序递减;(3)相关分析表明,土壤砂粘比、总孔隙度、毛管孔隙度、容重均与各土壤入渗性能指标呈显著的相关关系,但非毛管孔隙度、有机质含量、初始水分含量与入渗性能指标相关性不显著.主成分分析也表明,土壤容重、毛管孔隙度和砂粘比是影响该区土壤入渗性能最重要的3个因子.     

新疆天池自然保护区春季融雪产流特征分析

通过对新疆天池自然保护区春季融雪期间径流小区的定位观测试验,对新疆天池自然保护区不同土地利用类型的降雪、积雪和融雪产流规律进行了研究.结果表明:(1)雪岭云杉的截雪率明显高于杨树,约75%,是杨树的3～4倍;(2)不同土地利用类型的融雪产流率依次为:裸露地(15.6%)＞杨树林地(8.5%)＞草地(1.6%)＞雪岭云杉林(0);(3)比起林地,草地融雪径流发生的时间较早;(4)植被因子、坡度、土壤性质都显著地影响着草地融雪径流量的大小,且植被因子对于草地融雪径流的影响大于土壤性质以及坡度对于草地融雪径流的影响.     

贵州喀斯特山区土壤物理性质对土壤侵蚀的影响

对贵州喀斯特山区在不同土地利用方式下土壤主要物理性质对土壤侵蚀的影响进行了研究。结果表明:土壤物理性质是影响土壤侵蚀和土壤抗蚀性能的内在因素。贵州喀斯特山区土壤表现出明显的粗骨性土壤特征。不同土地利用方式下土壤物理性质具有明显的差异,林地、草地和台耕地的土壤物理性状良好,缓解了土壤侵蚀的发生发展,能有效地发挥保持水土的作用;大面积农耕坡地和裸坡地的土壤物理性状极差,促进了山区土壤侵蚀的发生发展,是引起土壤侵蚀的主要因素。喀斯特山区不同土地利用类型的土壤抗蚀能力依次为台耕地>林地、草地>坡耕地、裸坡地。     

黄土高原人工植被小气候生态效应研究

采用定位短期观测的方法,对安塞县退耕后栽植的人工植被（混交林、灌木林和人工草地）的光照、风速、大气温度、大气相对湿度等表征区域小气候特征的项目进行了测定,同时以邻近裸露坡地为对照进行同步观测。结果表明,在夏季高温天气里,不同类型的人工植被均可显著的削弱光照,降低风速,降低局地范围内温度,提高空气相对湿度;草地、灌木林、混交林日均光照强度为对照的78．79％,23．48％,11．36％,日均气温比对照降低o．58℃,1．12℃,1．51℃,日均相对湿度增加1．67％,9．67％,12．1％,遮光降温保湿效应是混交林〉灌木林〉草地;对不同类型植被小气候要素进行回归分析,发现对照气象要素与不同类型人工植被气象要素间存在显著的相关关系,以气温和土温的相关性最好。     

紫色土不同土地利用方式下降雨入渗试验研究

降雨人渗是坡面水文过程的重要环节.运用Norton型下喷式人工模拟降雨机,通过原位布置试验径流小区进行人工模拟降雨试验,探讨紫色土林地、草地和耕地的降雨人渗特征.结果表明,紫色土不同土地利用方式下降雨人渗过程差异显著.原状林地和原状草地的降雨入渗率随时间变化缓慢,耕地、处理林地和处理草地的降雨入渗率随时间变化剧烈.稳定入渗率在不同降雨强度下均呈现为原状林地>原状草地>耕地>处理草地>处理林地.对比不同土地利用方式下的入渗率差异并分析其原因,认为在土壤初始含水条件基本一致的情况下,影响紫色土原状林地和原状草地降雨入渗的主导因素是降雨强度和植被的水文功能.影响紫色土耕地、处理林地和处理草地降雨入渗的主导因素是降雨强度和土壤理化性质.     

快速城市化地区土地利用类型对热环境的影响——以广东省东莞市为例

以快速城市化的典型地区广东省东莞市为例,利用Landsat/TM资料反演地表真实温度,将反演结果与土地利用分类数据进行叠加分析,获取不同地类的地表温度信息.通过引入效应和权重概念、改进现有热贡献指数、建立冷贡献指数等,形成不同土地利用类型热环境效应的定量评价体系.结果表明,热效应的大小顺序为:水域<林地<草地<耕地<建设用地,热贡献指数大小顺序为:水域<草地<林地<耕地<建设用地,冷贡献指数大小顺序为:草地<建设用地<耕地<林地<水域.水域具有最小的热效应-4.427℃、最大的冷贡献指数35.765%,对区域的低温效应显著;建设用地具有最大的热效应3.132℃、最大的热贡献指数59.628%,是区域内高温区最集中的地类.     

滨海盐碱地白蜡人工林的小气候效应

以滨海盐碱地白蜡人工林为研究对象,以旷野裸地为对照,采用定位观测的方法,研究白蜡人工林的动力、热力和水文等小气候效应,以期为滨海盐碱地人工造林的生态影响评价提供参考.结果表明：林内太阳辐射、风速、土壤温度、土壤湿度明显低于旷野;空气相对湿度林内显著高于旷野;而林内空气温度春季高于旷野,夏秋季则低于旷野.林带防风效应和遮荫效应在夏季发挥最好,分别可达77.87％和67.50％,气温最高可降低0.40℃,空气相对湿度可增加7.59％ ～ 18.61％.林内不同小气候因子间极显著相关,且气温和土温的相关性最好.     

基于GIS的浙江省土地利用/覆盖与地表温度的关系

利用MODIS数据的分裂窗算法,获取了浙江省各地2008年一整年的地表温度数据,综合利用遥感、地理信息系统(GIS)技术,研究了地表温度的时空分布特征、地表温度与不同土地覆盖类型间的关系以及地表温度与归一化差值植被指数(NDVI)的定量关系。结果表明:①地表温度在空间分布的高度异质性,一方面是由区域内海拔高度差异较大造成的,另一方面与下垫面类型有关;②不同土地覆盖类型间地表温度的月季变化趋势基本一致,但各类别间的地表温度高低存在显著差异,年平均地表温度总体表现为建设用地耕地林地水体;③植被对地表温度的影响受下垫面类型的制约,分析夏季NDVI与地表温度的关系可见,林地、耕地和建设用地的NDVI与地表温度呈显著负相关;水体的NDVI与地表温度呈正相关。研究结果可为当地高温热浪、低温冻害等灾害的动态监测提供新的途径,具有重要的应用价值,对政府土地合理规划和利用及防灾减灾具有重要指导意义。     

鄱阳湖沙化地区不同下垫面土壤水分动态

土壤水分状况是沙化防治,固沙植物选育,退化生态系统修复与重建的重要参考指标。基于野外实测数据对鄱阳湖典型沙化地区不同下垫面类型(7年生湿地松、4年生湿地松、草地、裸沙地)土壤水分(0—80cm)的动态变化进行了分析。结果表明:(1)不同下垫面土壤平均体积含水量大小顺序依次为:4年生湿地松(5.22%)草地(4.88%)7年生湿地松(4.01%)裸沙地(2.95%)。(2)不同下垫面不同深度的土壤水分年内均表现为中等变异程度。其中,4年生湿地松变异程度最高,裸沙地最低。(3)不同时期,4种下垫面土壤水分在垂直方向上的变异程度存在差异,变异系数在8月份最大,10—12月份次之,3—6月份最小;相对于裸沙地,除8和10月份外,有植被覆盖的土壤水分在垂直方向上的变异程度较低。