基于文献计量学的EPIC模型应用综述

[目的]检索1991—2021年EPIC模型的应用情况,进行文献计量和聚类分析,为EPIC模型未来的应用和发展指出方向。[方法]通过检索Web of Science核心数据库,基于检索到的1991—2021年与EPIC模型相关的261篇论文和R软件包bibliometrix文献计量和聚类分析法,分析了EPIC模型的研究热点和历史发展趋势。[结果] 1991—2021年,EPIC模型应用年发文量呈增加趋势,已有研究侧重于水文水资源与气候变化、土壤侵蚀与养分流失、农业干旱和作物生长等4个方面。该模型模拟精度高,能够很好地评价和预测过去、现在和未来的水、土、土壤养分流失和作物产量,但模型也存在参数多,输入数据制备难的缺点。[结论] EPIC模型可应用于多个研究领域,与其他模型及深度学习等方法的耦合,为深入开展“双碳”和水土流失研究、作物生产及对气候变化的响应模拟和预测等工作提供支撑。     

EPIC模型在黄土高原地区的应用

介绍了EPIC(侵蚀-生产力影响计算模型)的特点、组成部分及应用步骤，对部分作物参数进行了修订。以黄土塬区冬小麦和春玉米为例，对EPIC模型的适用性进行了分析和验证，表明EPIC在黄土高原地区作物生产潜力模拟研究中具有较好的适用性。结果显示，冬小麦产量模拟值与实测值之间多年平均误差为7．78％，春玉米多年平均误差为9．60％。冬小麦水分胁迫天数多年平均为9．9d，最少为1．7d(1993年)，最多为23．1d(1995年)；春玉米水分胁迫天数多年平均为13．4d，最少为1．1d(1993年)，最多为44．2天(1995年)，与各年作物生育期降水情况基本一致。     

EPIC模型中土壤氮磷运转和作物营养的数学模拟

土壤侵蚀和生产力影响估算模型EPIC是国际上较有影响的水土资源管理和作物生产力评价动力学模型。本文简要介绍了EPIC模型中描述土壤氮磷养分运转与作物氮磷营养的基本原理及其主要数学方程。在作物和土壤微生物等生物因素,热量、降水等气候因素,施肥、灌溉和土壤耕作等管理因素的影响下,农田土壤氮素和磷素不断发生空间运移和形态转化。EPIC模型能够逐日定量描述土壤中氮磷养分的矿化与固定、硝化与反硝化、淋洗与挥发、流失与吸收、矿质磷循环、豆科作物固氮等运移、转化及作物吸收过程的变化速率和数量,揭示出土壤剖面氮磷运移、转化和作物营养的动态变化规律,可供农田土壤管理和作物营养定量评价研究中借鉴。     

基于EPIC模型的冬小麦生长模拟参数全局敏感性分析

模型参数的敏感性分析是模型本地化、区域化过程中不可或缺的重要环节。局部敏感性分析忽略了参数间的相互耦合作用对模型结果的间接影响,从而导致敏感参数选取具有一定的片面性。该研究以河北衡水冬小麦试验区为研究区,使用全局敏感性分析方法分析EPIC模型在冬小麦产量模拟中的敏感参数。研究表明：收获指数（HI）、生长季峰值点（DLAI）、潜在热量单位（PHU）、最大作物高度（HMX）是影响模型本地化最为关键的参数（总敏感指数＞0.1）;作物的播种日期、收获日期及种植密度是影响区域尺度的作物产量估计最为敏感参数（总敏感指数＞0.1）。研究同时表明全局敏感性分析方法可用于作物生长模型本地化、区域化研究,且优于传统局部敏感性分析方法。     

基于FCS及EPIC模型的未来情境下作物空间竞争模拟

该文模拟了未来2030年气候变化和社会经济情景下东北地区粮食作物玉米、水稻和大豆空间竞争情况,并将竞争结果空间化,以期为相关研究和农业区域布局政策制定提供参考。该文设置A2C1D1(IPCCA2 CO2排放气候变化情景、农民无打工收益、3种作物政府收购价格翻一番)、A2C1D2(IPCCA2 CO2排放气候变化情景、农民无打工收益、3种作物政府价格翻二番)、B2C2D1(IPCC B2 CO2排放气候变化情景、农民无打工收益、3种作物政府收购价格翻一番)和B2C2D2(IPCC B2 CO2排放气候变化情景、农民无打工收益、3种作物政府价格翻二番)等4种IPCC气体排放气候变化和社会经济混合情景,与2009年3种作物空间竞争结果比较,可以得到如下结论:1)在A2C1D1情景下,玉米面积所占粮食作物农田面积比例由82.3%下降到77.36%,大豆由7.7%上涨至8.93%,水稻则由10%上涨到13.71%,空间上,玉米在小兴安岭与嫩江平原区之间的过渡地带及辽宁省腹地水系较为发达地区的周边地区有所减少,而大豆在小兴安岭与嫩江平原区之间的过渡地带,水稻在辽宁省腹地辽河平原面积相应有所增加;2)在A2C1D2情景下,玉米面积比例由82.3%下降到75.56%,而大豆由7.7%上涨至9.52%,水稻则由10%上涨至14.92%,空间上,这一情景的变化与A2C1D1非常相似;3)在B2C2D1情景下,玉米所占面积比例由82.3%上升到84.16%,而大豆由7.7%下降至7.27%,水稻由10%则下降到8.57%,空间上,玉米面积在小兴安岭与嫩江平原区之间的过渡地带和辽宁水系较为丰富的腹地地区,大豆种植区在小兴安岭与嫩江平原区之间的过渡地出现萎缩,而水稻在辽宁腹地种植面积逐渐减少,这一现象与A2C1D1和A2C1D2相反;4)在B2收购价格翻两番的情景下,玉米所占面积比例由82.3%下降到80.06%,而大豆由7.7%上升至9.01%,而水稻由10%则上涨到10.93%,空间上分布没有明显变化。从指导实际生产的角度分析,在中国经济发展呈现新常态特征的情况下,2030年B2C2D1和B2C2D2的情景预测可能更加符合实际情况,从农产品相对平衡发展的角度出发,收购价格无差别化提高2倍对于优化农产品布局更加有利。     

ANSWERS土壤侵蚀模型及其应用

该文讨论了土壤侵蚀模型的发展,ＡＮＳＷＥＲＳ土壤侵蚀以及应用该模型与地理信息系统相结合对紫色丘陵区的三次降雨进行模拟,以展示该模型的应用和值得注意的问题。     

土壤侵蚀模型研究进展

本文分三部分综述了国内外土壤侵蚀模型研究进展。第一部分分三个阶段，即１９５８年通用流失方程（ＵＳＬＥ）诞生前、１９５８年ＵＳＬＥ诞生至１９７８年以及１９７８年以后，综述了以美国、澳大利亚和英国为代表的国外研究进展；第二部分从流失量与影响因子的关系方程及美国通用流失方程（ＵＳＬＥ）的应用二个方面，介绍了国内研究现状；第三部分就侵蚀模型的发展作了展望。     

地学编码模型

<正> 随着遥感信息、地理信息系统、地理专家系统等高密技术逐步引入地理学的研究,地理学自身的表达方式就更趋形式化。要达到定性描述与定量数据的归一化,特定的地理学研究对象:气候、水文、植被、土层、岩石、地形之间的物质转移、能量交换、信息传递都需要运用数学手段来进行运算,同时,专题地图和综合地图输入或输出地理信息系统也都需要用数学模型进行,这样就产生了地学编码模型(GCM)。本文就近年来的研究,提出这一概念,并给出GCM的两种类型以及简单的运算规则。     

基于侵蚀条件下的作物生产力模型研究

土壤侵蚀是影响农业作物生产力发挥的重要制约因素。首先对土壤侵蚀与生产力的关系以及作物模型作了一个简单概述，然后从作物生产力的角度对目前4种基于土壤侵蚀条件下的作物生产力模型进行了评述，并认为只有建立能够将土壤侵蚀模型和生产力模型有机结合为一体的作物生产力模型，才能使得所建立的模型能够有效地预测土壤侵蚀条件下的作物生产力。     

土壤降雨侵蚀仿真模型

在研究早期流体力学模型的基础上,本文提出了描述土壤多年降雨侵蚀过程的仿真模型.尤其是在缺少土壤侵蚀观测资料时,用实例论证了利用这种模型的可行性.     

土壤侵蚀预报模型及其在中国发展的考虑

土壤侵蚀的研究对国土利用、土壤侵蚀的治理十分重要。叙述了我国土壤侵蚀研究的成就。详细说明经验统计模型研究在预报方面的不足。介绍了美国土壤侵蚀预报模型的研究情况。特别途述了ＵＳＬＥ及ＷＥＰＰ的基本情况：理论基础、模型的适用性与局限性。阐述了模型研究了重要性和在我国进行土壤侵蚀模型研究的必要性。提出了建立我国土壤侵蚀模型所必须进行的研究工作和需要解决的科学问题。     

黄土高原土壤侵蚀模型及其应用

该综合考虑了气候、水、地貌、土壤、植被及土地利用等因素，以ＤＴＭ上的最小沟谷单元为侵蚀的基本单元，并把坡面侵蚀和沟谷侵蚀分别处理，提出了一种新的定量模型来计算黄土高原地区的土壤侵蚀。然后以陕西省府谷县为例，利用地理信息系统技术，对该模型参数的获取进行了探讨和验证。     

基于RUSLE模型的湟水流域土壤侵蚀时空变化

研究黄河上游土壤侵蚀的时空变化对于维持黄河上游生态系统服务功能、保护黄河上游水塔具有重要意义.以黄河上游典型区域湟水流域为研究区,采用RUSLE模型定量评估了该流域2000—2015年土壤侵蚀的时空变化特征,并分析了有无梯田措施下土壤侵蚀的空间变化,从而量化了梯田建设对防治坡面土壤侵蚀的影响.结果表明:2000—201...     

土壤侵蚀情景模拟模型研究进展

土壤侵蚀是全球面临的一个严峻的生态环境问题息,土壤侵蚀模型的研究对土壤侵蚀的治理十分重要,土壤侵蚀预报模型能有效地对土壤侵蚀进行监测与预报,土壤侵蚀情景模拟模型则通过改变不同侵蚀因子进行情景模拟并分析不同条件下土壤侵蚀状况,进而为侵蚀治理提供依据。本文通过对国内外土壤侵蚀预报及情景模拟模型研究进行综述,提出了建立我国土壤侵蚀情景模拟模型的重要性及需要解决的科学问题。     

基于WebGIS的土壤侵蚀模型的研究及应用

土壤侵蚀是一个世界性的环境问题 ,它使土壤的生产力和用水的质量降低 ,从而引起土壤沉积并增加了发生洪涝灾害的可能性。随着世界范围内土壤侵蚀的日益严重以及水土流失问题的突出 ,土壤侵蚀的研究越来越深入。但目前对土壤侵蚀的工作大多局限在模型的改进和其相关因子的选择上 ,缺乏一个良好的用户界面来完成土壤侵蚀模型各个因子以及土壤侵蚀预测结果的分析与其可视化。通过充分利用 GIS的有关技术 ,建立了一个基于 USL E的网络土壤侵蚀模型 ,并设计了应用界面 ,解决了上述问题。试验表明 :这个基于 WEBGIS的土壤侵蚀模型 ,不仅使土壤侵蚀研究成果通过 GIS的良好界面表现出来 ,而且还可以利用 GIS的有关分析工具 ,反过来促进土壤侵蚀模型的改进。     

泥沙和养分输出模型与地理信息系统的连接

以地理信息系统(GIS)为基础的栅格与不同的侵蚀模型结合用来预测低山区小流域的泥沙和养分输出.这些水文过程受土壤、地形、土地利用和植被覆盖、气候及其人为的改变和管理等因子的空间变异性的影响.GIS IDRISI的空间数据处理能力与应用水文模型EPIC和AGNPS的连接显示了用空间分布数据的全部信息分析水文过程的优点.     

黄土区小流域土壤侵蚀模型系统解析

针对黄土高原小流域土壤侵蚀的特点,对建造土 模型系统进行了分析。首先地土壤侵蚀量模型过程进行了描述,其次对土壤侵侵蚀量的发展和两种模型类型进行了比较,并对分布型参数模型进行了时间和空间上的全分布型结构设计分析,最后指出建造分布型参数的土壤侵一模型系统所具有的很多优点,它同当前土壤侵蚀研究的发展趋势。     

分布式土壤侵蚀模型研究概述

分布式模型是近年在经验统计模型和物理过程模型的基础上发展起来的土壤侵蚀模型。本文分析了几种分布式侵蚀模型的特征及物理过程，对其中的网格划分、网格单元侵蚀量的计算、流域出口侵蚀量的计算、模型参数的采用等主要技术环节进行了讨论，并展望了今后的研究方向。     

利用137Cs估算土壤侵蚀速率的定量模型

A quantitative model was developed to relate the amount of ^137Cs loss from the soil profile to the rate of soil erosion,According th mass balance model,the depth distribution pattern of ^137Cs in the soil profile ,the radioactive decay of ^137Cs,sampling year and the difference of ^137Cs fallout amount among years were taken into consideration.By introducing typical depth distribution functions of ^137Cs into the model ,detailed equations for the model were got for different soil,The model shows that the rate of soil erosion is mainly controlled by the depth distrbution pattern of ^137Cs ,the year of sampling,and the percentage reduction in total ^137Cs,The relationship between the rate of soil loss and ^137Cs depletion i neither linear nor logarithmic,The depth distribution pattern of ^137Cs is a major factor for estimating the rate of soil loss,Soil erosion rate is directly related with the fraction of ^137Cs content near the soil surface. The influences of the radioactive decay of ^137Cs,sampling year and ^137Cs input fraction are not large compared with others.