Institute of Soil and Water Conservation,Chinese Academy of Sciences and Ministry of Water Resources
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关中地区农村典型涝池水体污染物特征及其 水质现状调查与分析
[目的]探究影响涝池水体水环境质量的主要原因,以期能为涝池水体水环境保护和水质状况改善
提供科学依据。[方法]从涝池的功能、容量、面积和结构等方面出发,选取陕西省杨凌农业高新技术产业示
范区8个具有典型代表性的涝池,对涝池水体 pH 值、溶解氧、化学需氧量、氨氮、总磷、总氮进行测定,同时对
水质样本点各污染物指标进行参数检验,并应用单因子指数等方法对其综合评定。[结果] ① 点源污染型涝
池在不同采样点位置水体污染物浓度差异显著(
p <0.05 ),各涝池总氮、总磷平均浓度范围分别为: 4.70~
78.13mg / L , 0.03~4.27mg
/ L ;氨氮平均浓度范围为0.36~39.18mg / L ;化学需氧量平均浓度范围为33.0
~1 067.40mg / L ;溶解氧平均浓度范围为1.5~7.3mg
/ L ;
pH 值大小平均值范围为7.85~8.64 ; ② 大部
分涝池水体污染严重,水质均为劣 Ⅴ 类,污染物主要以氮类污染物指标为主; ③ 调查区涝池水质污染程度
排序为:点源污染 + 有措施 < 面源污染 + 无措施 < 点源污染 + 无措施。[结论]布设污水处理设施及池底
防渗措施对于改善涝池水环境状态较为重要。此外辅以内源水体的相关修复及管护工作,效果将会更好。</p
关中平原樱桃园白星花金龟子的发生与防治
随着樱桃栽培面积的不断扩大,关中平原部分樱桃园在成熟期白星花金龟子暴发,导致樱桃果实减产或绝收,严重降低了樱桃园
的经济收入。白星花金龟子危害樱桃期为樱桃成熟期,不能开展化学防治。针对白星花金龟子的危害状况,介绍了白星花金龟子的危
害特性、形态特征、生活习性和发生规律,提出防治白星花金龟子应从清洁樱桃园卫生、诱捕成虫、生物防治幼虫等方面着手,并提出了
具体的防治措施。</p
氮磷添加对青藏高原高寒草地土壤微生物及化学计量特征的影响
自20世纪以来,陆地生态系统中大气氮沉积和施肥产生的大量氮磷输入已深刻影响了关键的生态系统过程,比如微生物特征、土壤碳氮磷等含量及组分分配、化学计量比等等,然而目前对氮磷添加对高寒草地的土壤系统的影响还存在较大争议。因此,本文以青藏高原高寒草地开展了9年的氮磷添加野外监测小区为研究对象,采用野外采样调查和室内分析的研究方法,研究了氮磷添加对土壤微生物多样性、土壤碳、氮、磷及其组分、化学计量特征的影响,阐明氮磷添加对微生物碳氮循环的影响机制,揭示土壤化学计量和微生物过程的相互关系,以期为未来全球变化下青藏高原高寒草地生态系统的土壤管理提供参考,主要取得的结论如下:
(1)氮磷添加影响了不同土层的土壤碳、氮磷含量和化学计量比,其中,NP处理提高了不同土层的土壤有机碳(SOC)含量,N处理和NP处理对各个土层的土壤全氮(TN)和硝态氮(NO3--N)含量有不同程度的提高。NP处理和P处理提高了除40-50 cm土层外各层土壤全磷(TP)含量。此外,N处理提高了不同土层的C:P、N:P,而NP处理降低了不同土层的N:P,说明NP合施可以缓解由于单独施氮造成的磷素的限制。
(2)氮磷添加影响了不同土层的有机碳组分和稳定性,不同活性的易氧化碳组分出现随土层的加深而下降的现象。氮磷添加降低了0-10 cm土层中不稳定的C2组分,并增加了稳定性C4组分从而累积了有机碳;N和NP处理分别增加了10-60 cm不稳定碳C1(101.5%~162.4%,102.2%~142.3%)、C2(100.7%~210.5%,101.9%~205.5%)和稳定性碳C4(102.3%~123.4%,102.6%~113.8%)的含量和CPMI(116.5%~288.5%,121.7%~185.6%),在提高地下土壤SOC的含量的同时改善了土壤质量。
(3)氮磷添加改变了土壤细菌-真菌群落的互作关系。其中,N处理、P处理和NP处理增加了细菌-真菌分子生态网络的节点数、连接数、平均连通度和网络密度,表明氮磷添加增加了微生物生态网络的复杂性和稳定性。氮磷添加增加了细菌内部以及细菌与真菌之间的正相关连接比例,降低了负相关连接比例,表明氮磷添加使微生物群落之间更为稳定,具有更高的抗干扰能力。
(4)氮磷添加改变了土壤表层的微生物群落组成,N处理和NP处理显著降低了MBC和MBN的含量,显著增加了β-葡萄糖苷酶的活性、执行反硝化的功能基因和降解纤维素、半纤维素、木质素和几丁质酶的基因丰度,单独的磷添加对调节土壤关键生物学过程的土壤微生物没有显著影响。进一步分析发现,编码降解半纤维素(R2=0.602,P<0.01),纤维素(R2=0.487,P<0.05),几丁质(R2=0.532,P<0.01)和木质素的酶(R2=0.422,P<0.05)的基因丰度与土壤C:N相关。为了维持化学计量的平衡,土壤微生物通过调节群落结构及酶活性来调节资源转化的速率和方向和获取缺乏的养分并释放多余的养分这两种方式来影响碳氮循环的变化。因此,土壤养分水平和土壤微生物群落需求之间的化学计量差异可以显著影响微生物群落组成、活性和碳氮循环。这些结果为氮磷输入对微生物碳、氮循环的影响机理提供了新的实验见解。
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海绵城市防洪减涝效应评价模型及其应用
我国人口城镇化率接近60%,未来仍将长期处于持续性的城市化进程中。城市不透水地面占用了涵养水源的林草、湖泊和湿地,切断了地表水和地下水间的水力联系,挤占了洪涝灾害的调蓄空间,导致城市洪涝灾害频发。海绵城市建设秉持低影响开发理念,以恢复城市的自然水循环过程和洪涝灾害调蓄能力为目的。海绵设施与洪涝灾害间水文水动力过程复杂、时空异质性强,研发适用模型辨析海绵城市建设驱动下的城市产汇流规律,科学规划建设以避免或减少城市化导致的洪涝灾害已经成为城市化建设中亟待研究的热点和重要内容。本文构建分布式城市水文水动力模型,以江西省萍乡市为研究对象,采用情景模拟和敏感性分析技术,开展海绵城市建设措施防治洪涝灾害的效果评价和成因分析。主要研究结果如下:
(1)分析了模型的功能性需求和原理,研发了分布式城市水文水动力模型,编写了具有自主知识产权的模型计算机代码程序。依据模型的功能性需求(海绵设施的产汇流过程和海绵设施-改造小区-区域不同空间尺度洪灾-涝灾过程耦合模拟),构建了分布式城市水文水动力模型。模型中的产流模块采用可表征复杂地表场次雨洪关系的径流曲线数法(SCS-CN)和超渗产流模型;汇流模块采用可模拟洪涝时空分布的水动力耦合模式,即地表汇流采用圣维南运动波方程,河网汇流采用马斯京根方程,地下汇流采用指数退水曲线。地表汇流方案依循单向流算法确定的流向及累积汇流量级别制定;二维网格处产流模型计算的地表和地下净雨量作为水量平衡要素,参与坡面和河网汇流的水动力过程模拟;海绵设施改变原城市地貌SCS-CN模型径流曲线数值(CN值)、稳渗率值、地表糙率值,并通过产汇流模型影响产汇流过程。同时,以WebGIS和Java语言开发集成环境下IntelliJ IDEA交互编程,编写了具有自主知识产权的模型计算机程序。
(2)系统分析了江西省萍乡城市建设驱动下的土地利用/覆被变化规律,构建了模型运行的气象、水文、土地利用/覆被等数据库,验证了海绵城市建设背景下分布式城市水文水动力模型的模拟效果。选择五丰河流域为研究区,基于2016-2018年高分影像和海绵设施现场调查数据,利用ENVI5.3平台对多源数据进行解译和像元叠加,构建流域土地利用/覆被栅格数据。分析了土地利用变化转移面积、概率矩阵和动态度,明确了在所有土地利用类型/覆被变化中海绵体历年变化最剧烈。其中,2017年增加了19 km2,动态度为25441%,2018年增加了77 km2,动态度为401%,增加面积均主要由广场和公路转化而来。根据土地利用变化规律,建立历年场次雨洪、土地利用/覆被、数字高程模型(DEM)、流向和累积汇流量等数据库。选择1小时和30米作为模型的时空尺度以满足模拟的准确性和时空异质性要求。采用反距离权重方法内插出网格逐小时雨洪过程、CN值、稳渗率值、地表糙率值等产汇流参数,确定坡面累积汇流量等级阈值为800,逐级进行坡面水动力过程演算。基于2016-2018年的模型数据库,通过14场洪水过程验证了分布式城市水文水动力模型模拟值与实测值间纳什系数的均值为0.68,表明模型模拟效果良好。
(3)评价了海绵城市建设措施对五丰河流域海绵技术改造小区-区域尺度产汇流的影响,揭示了影响的成因。根据五丰河流域土地利用/覆被变化规律,分别将2016年和2017、2018年分别作为效应评价基准期和分析期,利用分布式城市水文水动力模型,分别模拟了基准期和分析期产汇流过程。模拟分析表明:经过海绵城市建设,五丰河流域CN值减小了31%,各不透水铺装地面CN值平均降幅达到61%。CN值减小导致产流能力的降低,总量分别为20-30 mm、30-40 mm、40-90 mm和90 mm以上场次暴雨相应径流系数平均减少了44%。其次,五丰河流域稳渗率增加了53%,道路和公共管理用地稳渗率增幅超过20倍。稳渗率变大导致地表净雨量占净雨总量比例降低,地下净雨量占比提高。地表净雨量占比减少,表明地表产流机制相对于地下被削弱,与场次径流系数减少的影响叠加,造成地表径流系数减少,地表产流能力降低。地下净雨量占比增加,表明地下产流机制相对于地表加强,但仍不足以抵消径流系数减少的影响,导致地下径流系数减少,地下产流能力降低。此外,五丰河流域地表糙率增加了27%,各不透水铺装地面地表糙率增加了3倍,而马斯京根蓄量常数增加了91%。诸项汇流参数的变化导致地表洪水单宽流量减少了37%,表明流域汇流过程被阻滞。海绵设施在改造小区尺度发挥源头削减、过程阻滞和末端调控功能。其在流域上犹如分布式“水库”,增强流域径流控制能力,抑制地表超渗产流机制,加强地下产流机制,阻滞汇流过程。
(4)评价了五丰河流域海绵城市建设措施对洪水的影响,分析了洪水要素对产汇流参数的敏感性,揭示了影响的成因。经过海绵城市建设,五丰河流域不同量级暴雨(总量分别为20-30 mm、30-40 mm、40-90 mm和90 mm以上)所形成洪水的洪峰流量平均减少了38%,洪水总量平均减少了14%,洪水过程坦化。设置CN值、稳渗率值和地表糙率值3个因素和5个水平,采用正交试验制定敏感性试验方案。通过模型模拟各因素不同水平下五丰河流域出口断面处形成的洪水过程表明,海绵设施源头削减和过程阻滞功能导致CN值降低、地表稳渗率和糙率增加,是洪峰流量、洪水总量减少的成因。其中,CN值降低呈现出更为明显的敏感性和边际效应,是洪峰流量、洪水总量减少的主因。
(5)定量评价了海绵城市建设前后城市内涝灾害的变化,揭示了城市内涝灾害对海绵设施的响应及其成因。经过海绵城市建设,五丰河流域不同量级暴雨(总量分别为20-30 mm、30-40 mm、40-90 mm和90 mm以上)产生的内涝积水深度时程均值减少了38%,内涝积水深度时程最大值减少了47%,内涝灾害面积缩小了51%,内涝灾害累积时长缩短了62%。究其原因,海绵设施源头削减功能导致地表净雨量减少,内涝积水深度、灾害面积、累积时长随之减少;过程阻滞功能导致地表糙率增加,内涝积水深度、灾害面积、累积时长随之增加。海绵设施源头削减功能导致的内涝积水深度、灾害面积、累积时长减少量大于过程阻滞功能导致的增加量。海绵设施的源头削减功能是内涝积水深度、灾害面积、累积时长减少的主因。</p
LS因子尺度变换及其在土壤侵蚀抽样调查中的应用
中低分辨率DEM提取的LS因子并不能完全反应地形与土壤侵蚀的关系,故对中低分辨率DEM上提取的LS因子进行降尺度变换,是区域土壤侵蚀评价、DEM 数据资源高效利用所需解决的重要问题。本研究从不同黄土高原侵蚀分区选取6个样区,根据ANUDEM生成20个不同分辨率DEM(2.5m-90m),利用地理信息系统的技术方法(包括数字图像处理、数字地形分析和数字地图制图),从统计分布和空间格局上分析不同分辨率坡度、坡长和LS因子的变化,再结合直方图匹配原理,对中低分辨率提取的地形因子进行降尺度变换,并将降尺度模型运用到土壤侵蚀抽样调查单元中,分析LS因子降尺度变换前后对土壤侵蚀评价的影响。主要研究结果如下:
(1)地形因子的尺度效应:随着DEM分辨率的降低(2.5m到90m),坡度平均值逐渐减小,其频率的峰值向低坡度范围移动,坡度值域缩小且集中于较小坡度段,主要在沟坡上出现坡度衰减;坡长平均值和标准差逐渐增大,频率和累计频率曲线均向长坡长范围移动,坡长值变化范围增大但更加分散,主要在细小沟道的坡面上发生扩张;LS平均值和标准差先增大后减小,在分辨率为 10-20m之间达到最大,LS主要在坡面上发生变化,在细小的沟道和坡面上LS先增加后减小,在主沟道的坡面上LS因子逐渐减小。总体上,坡度在陡坡样区衰减的更强烈,坡长在缓坡样区扩张的更强烈,LS因子在陡坡样区的变化幅度更大。
(2)地形因子的降尺度计算以及降尺度模型的可用性:从统计分析得出,尺度变换后的坡度、坡长和LS的值域、平均值和标准差与高分辨率数据的特征值接近,变换后数据的频率曲线和累计频率曲线与所对应的高分辨率数据频率曲线基本接近,降尺度后的坡度、坡长和LS的直方图相似指数(HS)均比降尺度前的值大,接近高分辨率的HS。从空间格局上得出,6个样区变换后的坡度、坡长和LS宏观格局与高分辨率数据更加相似,陡坡样区的分布相似度优于缓坡样区,但微观纹理特征与低分辨率数据相似。总体表明,6个样区生成的坡度降尺度模型效果较好,其次是坡长,LS的尺度变换效果不如坡度和坡长,主要因为LS的变化受到坡度和坡长的影响,而坡长又受到坡度的影响。
(3)LS尺度变换的适用性:根据中国土壤流失方程(Chinese soil loss equation, CSLE)和30m分辨率坡度、坡长的降尺度模型得出,暂不考虑陡坡样区2,尺度变换后陡坡样区1和中缓坡样区的抽样单元,土壤侵蚀速率增加,增加的值域为91.3 t·km-2·a-1~1024.5 t·km-2·a-1,抽样单元尺度变换后的面积加权平均值增加了323.6 t·km-2·a-1,变化比较明显,即坡度较陡样区的低分辨率LS使土壤侵蚀速率被低估;对于较陡坡样区、缓坡样区1和缓坡样区2的抽样单元,尺度变换后土壤侵蚀速率减小,减小的值域为5.3 t·km-2·a-1~320.9 t·km-2·a-1,变换后抽样单元的面积加权平均值减小了76.3 t·km-2·a-1,变化比较小,即在较缓地区粗分辨率LS因子使土壤侵蚀速率被高估。通过对典型抽样单元降尺度变换前后的LS和土壤水蚀速率分级制图和空间分布比较,说明尺度变换后LS主要在沟道的坡面上发生变化,对应的土壤水蚀流失速率发生改变,从而影响了不同级别土壤侵蚀强度的分级,对土壤侵蚀评价有一定的影响。
该研究能支持大区域土壤侵蚀抽样调查中的土壤侵蚀评价,为形成一套完整的高精度的计算土壤水蚀流失速率的实用系统奠定基础。</p
Change in Soil Particle Size Distribution and Erodibility with Latitude and Vegetation Restoration Chronosequence on the Loess Plateau, China
Analyzing the dynamics of soil particle size distribution (PSD) and erodibility is important for understanding the changes of soil texture and quality after cropland abandonment. This study aimed to determine how restoration age and latitude affect soil erodibility and the multifractal
dimensions of PSD during natural recovery. We collected soil samples from grassland, shrubland, and forests with different restoration ages in the steppe zone (SZ), forest-steppe zone (FSZ), and forest zone (FZ). Various analyses were conducted on the samples, including multifractal analysis and erodibility analysis. Our results showed that restoration age had no significant effect on the multifractal dimensions of PSD (capacity dimension (D0), information dimension (D1), information dimension/capacity dimension ratio (D1/D0), correlation dimension (D2)), and soil erodibility. Multifractal dimensions tended to increase, while soil erodibility tended to decrease, with restoration age. Latitude was negatively correlated with fractal dimensions (D0, D2) and positively correlated with K and D1/D0. During vegetation restoration, restoration age, precipitation, and temperature affect the development of vegetation, resulting in differences in soil organic carbon, total nitrogen, soil texture, and soil enzyme activity, and by affecting soil structure to change the soil stability. This study revealed the impact of restoration age and latitude on soil erosion in the Loess Plateau.</p
施氮量对黄土高原旱地冬小麦产量和水分利用效率影响的整合分析
【目的】明确氮肥在黄土高原地区不同种植条件下对冬小麦生产的影响及各条件下合理的施氮量。【方法】通过文献检索共获得 82 篇大田试验文献,包含 355 个独立研究的 1169 组观测数据,采用整合分析比较氮肥在黄土高原不同区域、不同年均温、不同年降水量及不同耕层有机质含量下对冬小麦产量和水分利用效率的影响,并采用回归分析探究各分组产量和水分利用效率与施氮量间的关系。【结果】施氮整体上显著提高了黄土高原冬小麦产量和水分利用效率,相对增长率分别为 66.09%和 72.38%( P <0.05)。施氮后西北部产量相对增长率(69.27%) 高于东南部,水分利用效率增长率(65.53%)低于东南部;西北部在施氮量 212 kg·hm-2时产量达到最高,东南部 需多施 15 kg·hm-2 才能获得最高产量;西北部施氮 232 kg·hm-2 时水分利用效率最高,而东南部水分利用效率在施 氮 224 kg·hm-2时基本趋于稳定。施氮后年均温≤10℃地区产量和水分利用效率的相对增长率(79.12%,75.00%) 均高于>10℃地区;年均温>10℃地区施氮 189 kg·hm-2和 187 kg·hm-2时产量和水分利用效率分别达到最高,而年 均温≤10℃地区施氮 225 kg·hm-2时产量才趋于最大,水分利用效率在施氮 239 kg·hm-2时达到最高。施氮后在年均 降水≤600 mm 地区产量相对增长率(70.48%)更显著,而水分利用效率则在年均降水>600 mm 时更显著;年均降 水≤600 mm 地区在施氮量 235 kg·hm-2和 244 kg ·hm-2时,产量和水分利用效率分别达到最高,年均降水>600 mm 地区实 现高产的施氮量为 250 kg·hm-2。施氮后耕层有机质含量≤12 g·kg-1 条件下,产量和水分利用效率的相对增长率 (78.24%, 86.55%)均高于>12 g·kg-1条件,前者在施氮量 226 kg·hm-2和 212 kg·hm-2时产量和水分利用效率分别达 到最高,而后者获得最高产量和最高水分利用效率的施氮量分别为 163 kg·hm-2和175 kg·hm-2。【结论】在黄土高原,冬小 麦在东南部和西北部获得高产的合理施氮量分别为 227 kg·hm-2 和 212 kg·hm-2;年均温>10℃地区合理施氮量为 187 kg·hm-2,年均温≤10℃地区为 239 kg·hm-2;年均降水>600 mm 地区合理施氮量为 250 kg·hm-2,年均降水量≤600 mm地区为235 kg·hm-2;耕层有机质含量≤12 g·kg-1条件下的合理施氮量为226 kg·hm-2,高于12 g·kg-1时则为163 kg·hm-2。 </p
不同水氮供应模式对设施番茄生长及产量的影响
探索合理的设施番茄水肥一体化滴灌系统模式和设计方法。【方法】以设施番茄为研究对象,通过
设置滴灌毛管布置方式(T1(1 管1 行)、T2(1 管2 行)、T3(1 管3 行))、灌水量(W1(50% ET0)、W2(70% ET0)、
W3(90% ET0))和施氮量(N1(120 kg/hm2)、N2(180 kg/hm2)、N3(240 kg/hm2))3 因素3 水平试验,研究了番
茄生长发育及产量指标对水氮供应的响应。【结果】灌水量和施氮量对番茄株高、茎粗、叶面积指数、光合作用、叶
绿素量及产量均有显著影响。植株株高、茎粗、光合作用和产量随灌水量和施氮量的增加而增加,但在生育后期N2
水平株高和茎粗最大,灌水因素对株高、茎粗和产量的影响大于施氮因素;各处理叶面积指数最大差异出现在结果
初期,最大值(T1 W2N2 处理)最小值(T3 W2N1 处理)相差2.57;影响叶片叶绿素量的施氮因素大于灌水因素,
中水(W2)、中肥(N2)叶绿素SPAD 值最高,在结果初期达66.2;不同滴灌毛管布置方式影响最小,均无极显著
差异。【结论】适宜的灌水量和施氮量不仅有利于番茄的生长,还能获得较高产量。毛管布置方式为T2(1 管2 行)、
灌水量W2(70% ET0)、施氮量N3(N 240 kg/hm2),其番茄植株生长发育最好,经济产量最高(107 104.0 kg/hm2)。</p
丹江口库区及上游水土保持工程生态效益评价
丹江口库区及上游地区水土保持工程是南水北调中线工程水质保障的关键举措之一。在生态文明战略引领下,不断改善库区和上游地区的生态环境,促进区域经济社会可持续发展,是各级政府面临的重大挑战。2006年,根据国务院关于《丹江口库区及上游水污染防治和水土保持规划》(以下简称《规划》)的批复“国函[2006]10号”的精神,国家发改委、水利部启动实施了丹江口库区及上游水土保持工程。2012年国务院以国函[2012]50号文件批复了《丹江口库区及上游水污染防治和水土保持“十二五”规划》,建立了国家发展改革委、南水北调办公室牵头,河南、湖北、陕西三省人民政府和有关部门共同参与的部际联席会议机制。
丹江口水库是我国南水北调中线工程的水源地工程,库区及上游水土保持工程直接影响供水质量。本论文针对大型供水工程水源地建设水土保持生态效益评价研究薄弱问题,以丹江口库区及上游水土保持工程二期工程为研究对象,通过实地勘察、资料分析、模型构建,对生态效益进行评价,得到如下结论:
(1)依据丹江口库区及上游水土保持工程“多输水、输好水”的目标,综合文献频次法、专家选取法、实地调查等方法,提出了调蓄水能力变化、保土能力变化、林草覆盖率、土壤侵蚀减蚀率、减少土壤N、P、K的流失量等的适合项目区的生态效益评价指标体系。
(2)基于丹江口库区及上游水土保持工程是一项时间持续性工程,需量化反映工程生态效益发展变化态势,结合多模型比选最终筛选了与项目区特点相吻合的基于灰色关联度的TOPSIS模型作为项目区生态效益评价模型。
(3)结合构建的生态效益评价指标及优选模型,对丹江口库区及上游水土保持工程生态效益评价显示,2015年生态效益值为1.0950,是2011年生态效益值(0.3150)的3.48倍,表明研究区治理后的生态效益显著提升并稳定在一个较高水平。
(4)研究区内3个省的典型流域在“十二五”时期治理生态效益均有提升,其中:湖北省郧阳区的生态效益值由2011年的0.1507提升至2015年的0.8661,是2011年效益值的5.74倍;陕西省西乡县的生态效益值由2011年的0.1468提升至2015年的0.9105,是2011年效益值6.2倍;河南省西峡县的生态效益值由2011年的0.5771下降至2015年的0.4145,是是2011年效益值0.72倍。《“十二五”规划》提出以削减总氮为目标的面源污染防治措施,河南省西峡县由于人为活动等因素对河流全氮含量影响较大,2015年老灌河河流断面全氮含量2.81mg·L-1是2012年1.143mg·L-1的2.458倍,且该指标权重较大,因此对整体生态效益的影响较大,出现的较大幅度的负增长。除去“减少土壤N、P、K的流失量能力”不考虑,河南省西峡县生态效益显著2015年生态效益值0.8756是2012年0.3698的2.36倍。</p
黄土高原植被变化及其对极端气候的响应
植被是连接土壤、水和大气的纽带,在全球变化中有着重要的作用。随着全球变暖,极端气候频发,强度增强,对植被的生长产生了重要的影响,导致植被覆盖状况的剧变。本文基于1982—1999年黄土高原GIMMS NDVI数据和2000-2017年MODIS NDVI数据与87个气象站日降雨、日最高温和日最低温数等气象数据,采用趋势分析、相关分析等方法,研究黄土高原植被覆盖度时空变化及其对极端气候的响应。得到以下研究结果:
(1)黄土高原NDVI呈显著增加趋势。1982-2017年黄土高原NDVI以每年0.37%的幅度增加(p<0.01)。黄土高原各月植被NDVI季节变化明显,呈单峰模式变化,从4月开始生长,8月达到峰值,在8月后,NDVI值整体呈下降趋势。空间上,该地区植被呈西北低东南高的分布格局,与1982年相比,2017年黄土高原西北地区植被覆盖状况明显改善,且分布在高值区的东南部植被覆盖状况也呈增长趋势。
(2)极端气候指数变化中,极端气温指数变化趋势显著,而极端降水指数显著性检验不明显。极端气温指数变化趋势较为一致,即表征极端高温事件的指数(SU25、TMAXmean、TMINmean、TN90p、TXx、TNn)呈极显著的增加趋势,表征极低温事件的指数(FD0、TN10p)均呈现下降的趋势,极端降水指数未发生明显变化。极端降水指数(RX1day、RX5day、R50 mm、CDD)空间分布较为一致,均呈由西北部向东南部递增的空间分布格局。黄土高原中部和东南部降水更多,主要分布在子午岭林区、黄龙山林区、山西吕梁以及太行山区。较降水指数相比,各站点气温指数变化趋势显著。
(3)不同时间尺度的极端气候指数与NDVI相关性表现不同。年际变化中,NDVI 与极端气温指数(TMAXmean、TMINmean、TN90p、TXx、TNn)显著相关(p<0.01);月尺度上,NDVI与极端降水指数(RX1day、RX5day)和极端气温指数(TMAXmean、TMINmean、TN90p、TXx、TNn)显著相关(p<0.01);黄土高原地区NDVI与极端气温指数TMAXmean、TN10p、TN90p、TNx、TXx前1个月的相关性大于当月、前2个月、前3个月的相关性,说明植被变化对极端气候的响应具有一定滞后性。季节尺度,NDVI与极端降水指数未表现出明显相关性,而与极端气温指数显著相关;且春季和夏季的相关性高于秋季和冬季。</p