黄土高原不同退耕还林植被土壤干燥化效应

土壤水分是黄土高原植被恢复的主要限制因子,退耕还林工程在恢复生态环境的同时也造成了区域土壤含水量下降和土壤干燥程度的加剧,土壤干燥化正日益威胁到土壤水资源的持续利用和人工植被建设的成效。选取黄土高原退耕还林试点县吴起境内刺槐、杏树、柠条和沙棘4种分布广泛的退耕植被类型,对照撂荒草地,分析了不同林龄和不同植被类型样地0—500cm的土壤水分特征和土壤干燥化效应,并根据作物耗水量估算土壤干层水分的恢复时间。结果表明:不同退耕还林植被类型样地土壤含水量由表层向深层呈降低趋势,随林龄增加,各植被类型样地土壤含水量、有效储水量逐渐减少。刺槐林土壤含水量较同龄沙棘和柠条林低,而杏树林则较同龄柠条林高。各植被类型样地土壤剖面均不含渗透重力水与极易效水层,随林龄增加,土壤相对湿度及易效水土层厚度占比逐渐减少,中效水、难效—无效水土层厚度逐渐增加。随林龄和土层深度的增加,各植被类型样地土壤干燥化强度、土壤干层厚度逐渐增加,土壤湿度恢复到土壤稳定湿度所需要的时间及难度呈上升趋势。     

黄土高原森林草原区退耕还林还草土壤保持效应评估

黄土高原地处生态过渡带和环境脆弱区,区内大范围的土壤侵蚀严重影响了当地的生态环境。以黄土高原森林草原区为研究对象,应用修正通用土壤流失方程,根据2000、2005、2010年气象数据及土地利用等数据,从不同坡度、植被覆盖度、土地利用类型评估了黄土高原森林草原区退耕还林还草工程的土壤保持效应。结果表明,(1)随着退耕还林还草工程的实施,林地和草地面积明显增加,分别增加2 219.41 km~2、2 205.27 km~2,研究区植被覆盖度逐渐改善。(2)2000—2010年土壤保持量增加2.41亿t,单位面积土壤保持量由3 033.15 t·km~(-2)·a~(-1)增加至5 114.86 t·km~(-2)·a~(-1),土壤保持效应显著提升。(3)研究区土壤保持效应与植被覆盖度呈正相关关系,在不同土地利用类型中,林地、草地和耕地具有较高的土壤保持效应,单位面积土壤保持量分别为5 405.57、3 598.41、3 078.81 t·km~(-2)·a~(-1)。退耕还林还草工程的实施提升了区域的土壤保持效应,但是,区内东北部由于矿产资源开采导致的植被破坏、地表塌陷以及土壤侵蚀问题亟待解决。     

基于地形梯度的陕西省土地利用变化研究

笔者利用2000、2010 年土地利用现状和DEM数据,基于地形位梯度指数、分布指数和土地利用程度综合指数等,探讨了陕西省土地利用分布变化的地形梯度特征。研究结果表明：陕西省土地利用现状以林地、耕地和草地为主,三者土地面积占区域总面积的95%以上;2000—2010 年土地利用变化特征是耕地面积逐渐降低,大量耕地退耕为草地(3761.33 km2)和林地(1198.61 km2),而建设用地面积明显增加,主要源于对耕地(729.66 km2)和草地(225.86 km2)的侵占;土地利用类型在地形位梯度上的变化特征是随着地形位的增高,草地、耕地、园地、水域、建设用地和未利用土地的分布指数逐渐降低,而林地与之相反。土地利用程度显示,在地形位指数较低的区域土地利用程度较高,土地利用类型转换剧烈,而随着地形位指数增高土地利用程度随之降低。     

基于游程理论和Copula函数的干旱特征分析及应用

干旱是一种复杂的自然灾害现象,理解和掌握干旱事件的发生发展状况对防治其危害具有重要意义。选用1960—2015年间陕北黄土高原9个地面气象观测站的月降水数据集,基于游程理论从标准化降水指数中提取出干旱事件的历时和强度,采用拟合优度最高的Copula函数对干旱特征变量进行拟合,分析干旱特征变量的联合累计概率和干旱事件的联合重现期,并基于30 a时间间隔的滑动窗口分析联合重现期变化曲线,最后将研究结果运用到陕北地区1995—2010年间干旱实际受灾面积中,进一步分析干旱事件联合重现期与农作物旱灾损失之间的联系。结果表明:1)1960—2015年间陕北黄土高原出现的最低干旱事件频次为94次,最高103次,榆林东部和延安的北部是主要的干旱灾害频发区,延安的东南部和铜川干旱事件发生频次相对较小;2)干旱历时和干旱强度具有较强的相关性,随着干旱历时和干旱强度的不断增大,二者的联合累计概率和联合重现期也不断增大;3)研究区内不同站点的相同历时不同强度和相同强度不同历时的联合重现期变化曲线变化趋势不尽相同;4)陕北地区农作物实际受旱灾面积与干旱历时和强度密切相关,不同类型干旱事件联合重现期的拟合能够反映该区域实际干旱受灾情况,根据游程理论提取出干旱事件的干旱特征与实际干旱特征较为接近的情况下,理论重现期与实际重现期的误差范围仅在0.1~0.3 a之间。研究可为旱作农业生态管理提供依据。     

关中-天水经济区气候变化特征分析

为正确认识关中-天水经济区气候变化特征,以1960—2014年研究区所辖的七市一区气象站点逐日气温和降水量实测值为基础,综合运用气候倾向率、累积距平法、Morlet小波函数、Mann-Kendall非参数检验法,并结合滑动t检验、Yamamoto分析对其气候变化特征进行诊断分析。研究结果表明:关天经济区近55年来,年平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温及降水强度均有上升趋势,年降水量、降水日数呈下降趋势。20世纪90年代是气候变化的转折点,降水量、年平均气温较其它年代增幅明显。降水量存在准6、14、22、32年周期;降水强度存在准6、10、22、27、32年周期,年平均气温存在准28、22年尺度的变化周期。降水要素仅存在弱突变,气温要素呈现相对较强突变。研究区气候整体态势偏向暖湿化趋势发展。