黄土丘陵区小流域横断面土壤水分的空间分布特征

以黄土丘陵区的纸坊沟小流域为研究对象,研究了横断面上土壤水分空间变化特征,得出如下规律:①从总体来看,土壤水分含量大致是阴坡高于阳坡,坡下高于坡上,地形起着决定性作用,但植被的影响也非常重要。②在小流域断面水分分布中,乔木林地的平均含水量最低,灌木林次之,草本植被最高。表明丘陵区最适宜的植被应是草本植被和灌木群落。③植被的生长弱化了断面地形变化的影响,刺槐的阴阳坡、上下坡的土壤水分含量趋于接近,柠条的生长良好时的大耗水量也使阴坡和坡下的水分优势减弱,长势良好的草本群落使梁峁坡上的土壤水分状况优于其他坡位。④纸坊沟小流域除阴坡草本植被外,全部有土壤干层的存在,但并不影响植被的正常生长,因此,在植被恢复良好的地区,干层的产生是正常的。     

沂蒙丘陵区土地利用与土地覆被变化驱动机制研究

驱动力及其驱动机制的研究对于揭示土地利用/覆被变化的原因、内部机制、基本过程、预测未来土地变化方向和后果,以及制定相应的对策至关重要.文章分析了94 a以来沂蒙丘陵区的土地利用时空变化过程,在此基础上研究了该地区土地利用变化的驱动机制,揭示出农业用地向非农建设用地转移、农业结构调整是该区域土地利用变化的主导过程.其驱动因素主要包括是人口增长、经济发展、政策调控、市场配置以及科技进步的综合作用.     

基于SPEI的陕北黄土丘陵区干旱特征及影响因素分析

为探讨陕北黄土丘陵区干旱特征及其影响因素,借助绥德2000-2014年逐日的气象数据,基于Hargreaves、Thornthwaite和Penman-Monteith蒸散模型及同一套降水资料计算,获得不同时间尺度(月、半年和年)3种标准化降水蒸散指数(SPEI),对比分析上述3种SPEI的差异并选取适宜于陕北黄土丘陵区的SPEI,而后采用SPEI分析干旱特征,并利用通径法分析气象因子对SPEI敏感性。结果表明:1)基于Penman-Monteith蒸散模型的SPEI(SPEI-PM)能够准确反映陕北黄土丘陵区干旱事件,与SPEI-PM相比,基于Hargreaves和Thornthwaite的SPEI值偏低,计算误差为0.26～0.38;2)干旱变化呈现减弱趋势,短时间尺度上(1和6个月)SPEI-PM值变化频繁,长时间尺度上(12、18和24个月)SPEI-PM值变化幅度小且变化周期长;3)在月、半年和年尺度上对SPEI-PM影响程度最大的气象因素分别为气温和相对湿度。     

固原东部黄土丘陵区降水及退耕林地土壤水分的时空分布特征研究

通过对固原市原州区杨达子沟流域的降水及其退耕林地土壤水分时空分布特征进行分析,结果表明：同时次降雨量、月降雨量均存在显著空间异质性。土壤水资源由于地形、降雨、植被覆盖等的差异性,特别是植被差异性利用,则存在时空异质性。土壤水分在雨季后1屯月在0-150cm形成高值期,150cm以下的土壤恢复缓慢。森林植被差异利用形成了土壤水分剖面不同：沙棘林〉柠条林〉山桃＋山杏林〉乔木林。根据对水资源系统分析,提出了流域水资源开发利用的对策：植被空间合理布局;降雨、土壤水的利用等。     

半干旱黄土丘陵区小流域雨水资源潜力的定量分析

根据半干旱黄土丘陵区小流域土地利用现状和相关雨水集蓄资料,计算了彭阳中庄小流域雨水资源潜力,并对雨水资源开发利用潜力及其供需关系进行了初步评价。结果表明:(1)示范区小流域雨水资源最大理论值为7304550 m3,就地利用、异地利用和叠加利用3种方式所占比例分别为37.49%、2.10%和60.41%;(2)示范区雨水资源可实现潜力量为7124503 m3,占全流域雨水资源理论潜力的97.5%;(3)目前示范区小流域的需水总量为5339096.60 m3,仅占可实现潜力量的74.94%,从试区雨水资源的可实现潜力来看,还有较大的开发利用潜力。(4)雨水资源利用评价结果表明示范区小流域对雨水资源的利用还很不充分,应适当地加大雨水就地利用的规模。     

西充县河流水质空间分布特征及影响因素

[目的]研究西充县河流水质空间特征及影响因素.[方法]通过对西充县河流断面的水质调查与评价,采用聚类分析法和判别分析法,分析了河流水质的空间分布特征,进而结合河流周围用地类型和人为活动探讨了其影响因素.[结果]受农村面源污染与城镇污染的综合影响,河流TN普遍偏高,平均值达Ⅴ类水质标准;内梅罗指数为0.94～1.91,河流水质污染情况不容乐观.聚类分析可将各断面划分为两组,相对第Ⅰ组而言,第Ⅱ组具有较高的CODCr(P＜0.01)和较低的TN(P＜0.05),其他指标无显著性差异.第Ⅱ组各断面因距离县城、场镇或村庄较近,受到较强的城镇污染,CODCr明显高于第Ⅰ组.同时,第Ⅱ组各断面相对处于对应河流上游,农村面源污染负荷较低,而第Ⅰ组除位于对应河流相对下游外,且多紧邻稻田,农村面源污染负荷较高,因而第Ⅰ组TN明显高于第Ⅱ组.[结论]表征西充县河流水质空间差异显著性水质指标为CODCr与TN,这种差异与断面所处不同位置时受到农村面源污染与城镇污染程度的不同有关.     

黄土丘陵区林草景观界面土壤养分分布特征和空间变异性研究

通过对泾河流域林草景观界面的土壤养分测定,分析比较界面中养分的分布特征及空间变异性。结果表明:该流域内的土壤养分分布不平衡,除钾素含量(22.977～25.183 g.k-g1)富足外,其他养分含量都很低;林地内养分含量高于草地(有机质含量高16.310%;水解氮含量高19.570%),在界面上养分变化较大,林内和草地内养分变化较小;界面上养分时空差异不明显,而层次之间差异显著。无论是林地还是草地,土壤各养分的变化是确定性变异和随机性变异共同作用的结果,且确定性的变化规律往往控制一定范围内土壤养分的变化和分布。     

川中丘陵区小流域道路特征研究——以盐亭县林山乡西沟小流域为例

基于对川中丘陵区盐亭县林山乡西沟小流域田间道路的外业调查数据,利用GIS空间分析方法研究了流域内各级道路的分布规律。结果表明:林山乡小流域的道路总共可以分为4种等级,包括干道、田间道、生产路和支路;各级道路总长度都随级别增大而减少,且累计总长度与道路级别线性相关,道路长度则随道路级别增大而减小;道路网系和流域水系在结构规律上具有一定的相似性;不同级别道路分布范围受地形和人类活动的影响;爬坡道路坡度与地形坡度之间存在线性回归关系,且次级道路分布受主路控制。     

黄土丘陵区小流域表层土壤的有机碳密度及其空间分布

通过野外调查和室内分析,采用多元线性逐步回归和地理信息系统(GIS)相结合的方法,研究了黄土丘陵区燕沟流域表层(0~20 cm)土壤的有机碳密度、空间分布及其与土地利用类型和地形因子等的关系。结果表明,流域表层土壤有机碳密度平均为1.72 kg/m2,变幅为0.97~2.93 kg/m2;土地利用类型是影响土壤有机碳密度变化的首要因子;流域土壤有机碳密度呈镶嵌的树枝状和条带状空间分布格局,其高值斑块区与乔木林地和灌木林地的分布一致,中值斑块区与草地和川坝地的分布一致,低值斑块区与梯田、果园、坡耕地、疏林地和未成林地的分布一致。流域表层土壤有机碳总储量为76.81×103t。     

湖南省休闲农业空间分布特征及影响因素

以湖南省170个五星级休闲农庄作为研究样本,运用最邻近点指数、地理集中指数、地理联系率以及核密度分析法,运用Arcgis软件对休闲农业的空间分布及影响特征进行分析,结果表明:全省的休闲农业分为农渔家乐、康体养生、特色农庄、休闲农业园、农业科技五大类,整体趋于集聚状态;康体养生的集中率最高,其次是农渔家乐、农业科技,农业休闲园接近均匀分布状态,特色农庄的分布最为稀疏;影响休闲农业分布的原因主要有经济发展、资源禀赋、交通等因素。     

黄土高原小流域出口断面水力几何模型

流域出口断面水力几何关系能够为流域水文模型参数获取、洪水过程演变及灾害预警提供辅助工具。以黄土高原丘陵沟壑区桥子西沟和桥子东沟2水土流失对比流域为研究对象,首先采用幂函数、自然对数函数和二阶对数函数模型分别拟合桥子西沟流域1987—2006年出口断面水文观测数据,应用模型决定系数(R2)和模拟残差平方和(RSS)评价3种模型拟合结果,优选平均流速-流量、水面宽-流量与平均水深-流量的水力几何模型。然后将桥子西沟流域观测数据随机分为2部分:1987—2002年共594组数据用于率定优选模型,2003—2006年共362组数据用于验证。采用均方根误差(RMSE)、模型效率系数(E)以及图形拟合等手段评价各优选模型的有效性。桥子西沟流域模型率定及验证结果表明:平均流速-流量和平均水深-流量关系适用于自然对数函数表达(RMSE值为19.89%和30.70%,E值为0.59和0.84),而水面宽-流量关系则适用于二阶对数函数表达(RMSE=3.84%,E=0.87)。进一步应用桥子东沟流域1987—2006年出口断面共1 006组观测数据验证各优选水力几何模型在相似流域的适用性,结果表明:平均水深-流量关系拟合效果优于桥子西沟流域,而平均流速-流量和水面宽-流量关系拟合优度稍逊于桥子西沟流域。该研究为黄土高原地区小流域洪水监测与预报提供基础。      

黄土高原小流域土壤养分空间特征及其与地形因子的相关性

【目的】分析黄土高原地区小流域内土壤养分含量的空间特征及其与地形因子的相关性,为养分精确管理和土地资源高效利用提供参考依据。【方法】以位于黄土高原的陕西彬县红岩河小流域为例,于2011年结合GPS共采集了121个田间土样,对其土壤养分(有机质、碱解氮、速效磷、有效钾)含量进行测定,并应用地统计学方法对土壤养分含量半方差函数模型及其参数进行了确定,用普通克里格插值(Kriging)绘制了研究区土壤养分空间分布图,统计分析高程、坡度、坡向、坡形等地形因子与土壤养分含量的相关性,并进行了插值结果检验。【结果】陕西彬县红岩河小流域土壤碱解氮的空间变异性很弱,有机质、速效磷和有效钾具有强烈的空间变异性。各养分含量空间分布均呈斑块状,条带性分布趋势不明显。总体上土壤有机质和速效养分含量与高程和坡度呈负相关,与坡向呈正相关,与坡形相关不显著。【结论】随机性变异(人为因素)对碱解氮的空间变异起主导作用,且变程较小,有机质、速效磷和有效钾的空间变异主要由结构性变异(自然因素)引起,且变程较大。高程、坡度及坡向明显影响土壤养分的含量和分布。     

黄土高塬沟壑区砚瓦川流域近60年降水时空变化特征

采用气候趋势倾向率、小波变换、Mann-Kendall突变检验等方法,对黄土高原砚瓦川流域1951—2009年近60年的降水进行时空特征分析。结果表明：从时间过程上看,该流域春、秋季降水量明显趋于减少,而夏、冬季则稍有增加,年降水量在波动中呈下降趋势;年降水量最显著的振荡周期为32年,经历高-低-高3个循环交替,夏、秋季的周期变化对年降水量的影响较大;该流域50年一遇的年降水量和最大日降水量分别是815.3 mm和111.5 mm;降水年内分布主要集中在6—9月,占全年的68%。年降水量没有明显的突变现象,但在50年代有两次降水转折,80年代后期以来出现七次降水转折。从空间分布上看,流域年降水呈西高、东低的态势,其中东北部年降水量近60年来下降幅度较大,西部年降水量下降幅度较小。     

黄土地表藻类结皮分布影响因素研究

以仅见于黄土高原半干旱区局部地段的黄土藻类群落为对象,分别从植被类型、坡向、坡度、地貌部位、干扰程度等方面对其分布规律进行系统地研究。通过调查,测定了藻类结皮在不同立地条件下的结皮厚度、植被分布、结皮盖度等指标。结果表明:①不同植被类型对藻类结皮盖度和厚度的影响呈现出不同的规律性。植被类型不同,藻类结皮盖度不同,荒坡>樟子松林>油松林。但结皮厚度表现出相反的特点,即油松林>樟子松林>荒坡地。②坡向对藻类结皮分布有明显影响。阴坡藻类结皮盖度和厚度均大于阳坡。③坡度对藻类结皮分布的影响是在多种因素的共同作用下形成的,不同坡度对藻类结皮盖度的影响差异不显著;但影响结皮厚度,即平缓坡>缓坡>陡坡>极陡坡。④地貌部位对藻类结皮分布有明显影响,在林地里,结皮盖度表现为坡上部>坡中部>坡下部。结皮厚度无显著差异。⑤干扰程度对藻类结皮分布具有明显影响,干扰程度弱,藻类结皮盖度和厚度均大,反之则小。     

晋西黄土区不同空间尺度径流影响因子的辨析

【目的】研究不同空间尺度下晋西黄土区径流的主要影响因子,为当地生态建设和水土流失治理提供参考。【方法】通过对晋西黄土区坡面和小流域2个不同空间尺度下生态水文过程进行长期定位和半定位监测,应用SPSS统计分析软件和灰度关联方法分析了2个空间尺度下径流的主要影响因子。【结果】在坡面尺度,对径流影响最大的是降雨强度和郁闭度,权重分别为21.84%和21.81%;其次为雨前土壤含水量和降雨量;对坡面径流影响最小的因子为坡度,权重为16.39%。在小流域尺度,对径流影响最大的是降雨量和流域面积,权重均为18.11%;其次为形状系数、降雨强度和森林覆被率;沟道比降对径流的影响最小,其权重为14.05%。【结论】在本研究尺度范围内,随着研究空间尺度的增大,降雨量对径流的影响作用加大,降雨强度和植被对径流的影响作用变小,坡度和沟道比降对径流的影响均较小。     

黄土高原3种灌木林地土壤有机质及氮素的空间分布特征

【目的】分析研究黄土高原地区3种灌木林地土壤的有机质和氮素在剖面不同土层深度、坡向及坡位间的分布特征,为黄土高原灌木林地土壤的培育提供基础依据。【方法】通过野外采样、室内土壤分析并结合数理统计的方法,以荒草地作为对照,对黄土高原地区的柠条、沙棘林地和天然次生林地的有机质和氮素含量在不同土层深度(0~20,20~40,40~60,60~80 cm)、不同坡向(阳坡、半阴半阳坡、阴坡)和不同坡位(坡上部、坡中部、坡下部)的变化进行了研究。【结果】3种灌木林地土壤有机质含量随土层深度的增加而递减,不同土层间差异显著;各土层间土壤全氮含量差异不明显;碱解氮含量以表层显著高于20~80 cm土层,表层以下各土层差异较小;从坡上部、坡中部到坡下部,柠条林地土壤有机质含量差异很小,沙棘林地的土壤有机质含量呈降低趋势,而天然次生林地的土壤有机质含量却呈逐渐增大趋势;全氮含量总体呈现出坡上部-坡中部-坡下部逐渐下降的趋势,但天然次生林地土壤全氮含量则呈先上升后下降的变化规律;土壤有机质和土壤全氮含量在不同坡向的变化趋势相同,均为阴坡>半阴半阳坡>阳坡,而碱解氮含量却无明显规律性。【结论】黄土高原地区灌木林地有机质、全氮和碱解氮含量基本处于"中等"水平,且在土壤剖面及不同坡向、不同坡位之间具有一定的分布规律。     

黄土高原南部小流域土壤水分时程变化的分层特征及其驱动机制

选取位于黄土高原南部的长武王东沟小流域为研究对象,通过对典型样地0～600 cm土壤剖面水分的长期连续测定,系统研究了王东沟小流域土壤水分年内、年际变化的分层特征以及驱动机制。结果表明,土壤水分剖面的时程变化有分层特征,与利用类型关系密切;王东沟小流域0～50 cm土层土壤水分季节变化剧烈, 0～150 cm土壤含水量在雨季前（6月）降到最低; 与雨季前相比,小麦地12月土壤水分恢复深度可达到460 cm,而刺槐林地、苹果园和苜蓿地土壤水分恢复深度最大达到260 cm左右;就同一测点比较,2011年刺槐林地和苹果园300～600 cm土壤含水量较2003年减少,而2011年小麦地和荒草地300～600 cm土壤含水量较2003年有所增加。土地利用和地形地貌是驱动王东沟小流域土壤水分变化的主要因素,但是土地利用对深层土壤水分的影响更加显著     

黄土高原高寒区不同人工林土壤养分及生态化学计量特征

[目的]通过分析黄土高寒区不同人工林和不同土层的土壤养分和生态化学计量变化,旨在阐明不同人工林土壤养分和化学计量特征,揭示土壤养分和化学计量随土层深度的变化规律.[方法]以青海黄土高寒区退耕的人工林地(包括青海云杉、华北落叶松、青杨、白桦)为研究对象,以自然退耕的草地和农田为对照,测定了6种植被类型在0～20 cm、2...     

黄土高原水蚀风蚀交错带植被覆盖时空演变分析

【目的】分析近25年来黄土高原水蚀风蚀交错带植被覆盖的时空演变特征,为黄土高原生态极其脆弱区的环境发展方向及宏观决策提供依据。【方法】利用1982-2006年GIMMS（Global Inventory Modeling and Mapping Studies）归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）8 km/15 d分辨率数据,统计检验年、季节及月等不同时间尺度上NDVI的演变特征,在ArcGIS软件中表达10年尺度间NDVI均值的空间分布差异,并用面积累积频率曲线表达研究区NDVI值的整体分布及演变状况;同时用时间相关及空间对应法分析研究区NDVI与降水量的时空联系。【结果】近25年来,黄土高原地区水蚀风蚀交错带植被NDVI总体呈显著（P<0.05）上升趋势,秋季及9-10月NDVI分别呈极显著（P<0.01）和显著（P<0.05）上升趋势。在10年尺度上,研究区植被NDVI空间分布差异较大,持续性增加面积仅为22.3%,集中分布在陕北吴旗、志丹所在北洛河上游,安塞、延安所在延河地区以及西宁西南部。年降水量与年NDVI均值有较好的正相关关系,月尺度上则存在着明显的滞后效应;在10年尺度上,西宁西南部、吴旗-延安等NDVI持续性增加地区与降水量增加的空间分布比较吻合,而内蒙古东胜附近NDVI改善但降水量呈减少趋势,本区属于鄂尔多斯草原禁牧、退耕还林还草生态恢复区,说明生态环境建设产生了较好的生态环境效益。【结论】黄土高原水蚀风蚀交错带25年来NDVI整体呈显著改善趋势,但空间差异较大;其改善程度的空间差异性既有降水的作用,也有人为活动的影响。     

黄土高原小流域不同地形下土壤有机碳分布特征

研究了黄土高原小流域尺度塬面、坡地、沟道和梯田4种地形条件下土壤有机碳总量和活性组分的分布、储量及碳库管理指数的差异.结果表明,小流域土壤有机碳和不同活性有机碳的变异系数介于32％-70％之间,表现出中到高度的变异特征.4种地形下各组分有机碳含量和储量以塬面土壤最高,沟道土壤最低,并随土层深度的增加而降低,降低程度随有机碳活性增强而增加.以塬面土壤为对照所获得的碳库管理指数可灵敏指示有机碳对地形条件的响应特征,中活性有机碳库管理指数的指示效果最好.研究结果可部分解释黄土高原土壤有机碳地带性分布特征.