赣江上游章水流域水沙变化及其归因分析

随着气候变化和人类活动的加剧,流域水沙情势发生变化,定量分析降水变化和人类活动的水沙效应是当前水科学研究的热点。本文基于赣江上游章水流域1961—2020年的水文、气象观测资料,采用累积量斜率变化率比较法、经验统计分析法定量分析了降水变化和人类活动对水沙变化的贡献率及人类活动的水沙效应对年降水量响应的临界值。结果表明：降水量和径流量均呈非显著下降趋势(P>0.05),输沙量呈极显著下降趋势(P<0.001);降水量和径流量的突变年份均为2003年,输沙量的突变年份为1998年;降水变化和人类活动对径流减少的贡献率分别为10.7%和89.3%,对输沙减少的贡献率分别为3.5%和96.5%;人类活动的减水、减沙效应对年降水量响应的临界值分别为1170 mm和858 mm。研究成果可为流域生态建设、水土资源优化管理提供科学依据。     

不同空间尺度松嫩平原土地利用强度变化及其对气候因子的影响

土地利用/覆盖变化通过改变地面反射率对区域气候产生直接的影响,探究不同空间尺度下土地利用/覆盖变化对气候因子的影响具有重要意义。基于人机交互式方式提取松嫩平原土地利用信息,利用Matlab编程方式获取研究区域内1985-2015年间不同空间尺度土地利用强度变化情况,研究不同空间尺度下松嫩平原土地利用强度时空变化特征及其对气候因子的影响。研究结论：①不同空间尺度的土地利用强度的均值分别为3.92、3.92、3.93、3.93以及4.34,均值呈现逐渐增加的变化趋势;② 1980-2018年间松嫩平原年平均降水量呈现下降的趋势,其下降的变化率为-9.89 mm/10 a,年平均温度变化呈现上升的趋势,其上升的变化率为0.256℃/10 a;③松嫩平原土地利用强度与降水之间呈现负相关,即对降水量增加表现为抑制作用,与温度之间呈现较为明显的正相关,即对温度的增加表现为促进作用,且随着空间尺度不断增加其抑制或促进作用均表现为先增强后减弱的变化趋势;④偏相关和复相关分析知,松嫩平原土地利用强度与降水、温度呈现明显的相关性,且10 km网格空间尺度上土地利用强度对区域气候的作用表现得更为明显。     

1986—2019年黄土高原干旱变化特征及趋势

干旱作为极端气候事件之一,其频率和强度的变化影响到区域水资源,而干旱半干旱区植物生长的主要限制因素是水分,因此,研究黄土高原干旱时空特征及未来变化趋势对当地的生态环境具有重要意义。本研究基于1986—2019年降水和温度逐月格点数据,计算标准化降水蒸散发指数(SPEI)和干旱发生频率,并运用Mann-Kendall检验和Sen斜率估计方法,探讨了黄土高原的年、季尺度干旱时空分布及变化特征,最后利用NAR神经网络结合Hurst指数对黄土高原未来干旱趋势进行预测。结果表明: 研究期间,黄土高原总体呈现干旱化趋势,且年际和季节尺度的干旱发生频率在空间上差异较大。其中,年际、春季和冬季以黄土高原东南部和西部干旱发生频率最高,夏季和秋季以西北部干旱发生频率最高。夏季以中度干旱发生频率最高,年际及其他季节以轻度干旱发生频率最高。黄土高原春、夏季呈现干旱化趋势,秋、冬季研究区大部分区域干旱趋势减轻。黄土高原年际、春季、夏季的SPEI值在未来一段时间内仍处于下降趋势,即干旱化趋势加重,且夏季的Hurst指数最大,持续性变化最强,未来持续干旱的可能性高于其他季节。     

新疆焉耆盆地人类活动与气候变化的效应机制

通过对新疆焉耆盆地及其周边近40a(1973—2014)的气候变化趋势检测、LUCC和生物量估算,探讨气候变化和人类活动的生态效应机制,研究区域陆地生态系统演变及其归因。分析结果表明:(1)焉耆盆地山区和平原区降水变化都有明显的突变点,并呈现增加趋势,蒸发量在山区减少,在平原区波动性减少趋势;(2)LUCC分析表明,山区裸地面积减少5.40%,冰川面积减少3.36%,高地植被面积增加8.76%;同时平原区天然绿洲面积增加1.96%,沙漠面积减少1.62%,水域面积减少1.30%,人工绿洲面积增加15.41%,湿地面积增加1.27%;(3)山区陆地生态系统对区域气候变化非常敏感,其中降水变化是决定山区地表植被生存状态和分布的重要因素;(4)人类活动的推动作用和有益气候变化的支撑是绿洲平原区生态系统好转的原因,其中人口急剧增加和社会经济快速发展,导致绿洲平原区生态系统结构及其时空分布的主要因素。焉耆盆地及其周围区域陆地生态系统的演变对气候变化和人类活动有明显的时空尺度效应,其反应程度各不相同。     

和田地区植被覆盖变化及气候因子驱动分析

基于MODIS NDVI(2000—2016年)数据集,结合气温、降水数据,利用最大值合成法、斜率分析法及相关分析等方法,分析和田地区近17年的植被覆盖时空变化特征及其与气候因子的相关性。结果表明:(1)近17年和田地区植被覆盖的月际变化表现为先增加再减少,年际变化表现为显著上升趋势,增速为0.452/10a;(2)近17年和田地区植被覆盖增加和减少的区域分别占总面积的4.48%和0.21%,绿洲及昆仑山北部部分区域变化剧烈,高海拔区域基本不变;(3)近17年温度和降水小幅增加,增速分别为0.144/10a和0.156/10a;月尺度上,植被覆盖与温度为正相关,植被生长滞后于温度两个月;与降水以负相关为主,滞后效应不明显。(4)NDVI对气候因子响应的空间分布中,NDVI与平均温度以负相关为主,与降水以正相关为主,与降水的相关性较温度的相关性高;昆仑山北部植被对降水变化更敏感,和墨洛绿洲、策勒-于田绿洲和和田地区西南部山区对温度变化更敏感。     

近50年黄土高原地区降水时空变化特征

根据黄土高原地区214个地面气象站最近50年(1961-2010年)的逐日降水量数据, 采用非参数Mann-Kendall和Mann-Whitney法,从黄土高原地区、典型黄土高原和综合治理分区3个层面,对本地区年降水量(PTOT)、侵蚀性降水量(R12mm)、汛期降水量(RJJAS)和暴雨量(R50mm)的时空变化特点进行了研究。结果表明:(1)在黄土高原地区,PTOT、R12mm和RJJAS变化的空间格局基本一致,从东南向西北,其减少幅度逐渐变小,至西北部和最西部,其反而略有增加。但是R50mm变化的空间趋势不大明显。相比之下,典型黄土高原PTOT、R12mm和RJJAS变化的空间趋势更为突出。(2)在黄土高原地区,约83%的站点PTOT呈减少趋势,69%的站点R12mm和RJJAS呈减少趋势;其中20%的站点PTOT减少显著,10%的站点R12mm和RJJAS减少显著。而约68%的站点R50mm变化率为零。相比之下,在典型黄土高原,呈减少或显著减少趋势的站点比例较高,约92%的站点PTOT呈减少趋势,80%的站点R12mm和RJJAS呈减少趋势;其中24%的站点PTOT减少显著,12%的站点R12mm和RJJAS减少显著。R50mm变化率为零的站点比例则较底,约占62%。(3)近50a黄土高原地区的PTOT和R12mm总体上分别呈显著和接近显著减少趋势,递减率分别为9.9mm/10a和5.9mm/10a;但是其RJJAS和R50mm的减少不显著。近50a典型黄土高原的PTOT和R12mm均呈显著减少趋势,递减率分别为13.4 mm/10a和8.1mm/10a。其RJJAS减少趋势接近显著,递减率为7.6mm/10a。但是其R50mm减少不显著。(4)就5个综合治理区而言,第Ⅰ区和第Ⅱ区的PTOT总体呈显著减少趋势,这两个区的R12mm分别呈接近显著和显著减少趋势,而第Ⅲ至Ⅴ区的PTOT和R12mm总体呈不显著增加趋势。仅第Ⅱ区的RJJAS呈显著减少趋势。R50mm在第Ⅰ区、第Ⅱ区和第Ⅳ区减少不显著,在第Ⅲ区和第Ⅴ区变化率为零。(5)近50aPTOT减少的突变时间在黄土高原地区、典型黄土高原和综合治理第Ⅱ区始于1986年, 在第Ⅰ区始于1991年。PTOT在其余3个区没有出现突变现象。这些结果表明,在典型黄土高原,尤其是其水土保持重点区(即第Ⅱ区),近50a的年降水量、侵蚀性降水量和汛期降水量明显减少,但暴雨量却未显著减少。这意味着如果此种趋势继续下去,尽管因水蚀导致的土壤侵蚀量总体上会有所减少,但是缺水情形会更为严峻,因暴雨导致的剧烈水土流失仍不会有明显缓解。     

泾河流域植被覆盖时空演变及其与降水的关系

在当前全球变化和人类活动剧烈影响下, 研究黄土高原植被覆盖的发展趋势及其与主要限制因子的关系, 对黄土高原退化生态系统的恢复和区域生态环境评价有着重要意义。我们利用GIMMS-NDVI数据和长期降雨数据, 对黄土高原中部泾河流域22 a的植被覆盖时空演变及其与降水的关系进行了研究。结果表明, 1)1982~2003年, 泾河流域植被覆盖整体呈微弱的增加趋势, 并在空间上表现出一定差异。植被覆盖增加的地区约69.62%, 其中显著增加的地区16.61%, 主要分布在泾河流域的中西部和下游小流域, 显著下降的地区约1.65%, 主要分布在泾河流域上游及周边地区; 2) NDVI与降水极显著相关。年NDVI随年降水服从对数分布, 生长季(4~11月)NDVI比降水滞后1个月; 3) 泾河流域降水利用效率不稳定变化, 土地退化状况未见有效改善, 并且泾河流域降水利用效率随降水量的增加而降低, 值得探索。     

南岭山地1968到2015年降雨的时空变化特征研究

南岭山地位于广东、广西、湖南、江西、福建五省的交界处, 是我国南方重要的生态屏障带。认识南岭地区降水的时空分布特征, 对于深入了解南岭山地生态屏障作用及气候变化条件下该区域的降水规律意义重大。利用1968—2015年中国南岭区域14个气象站的逐月降水资料, 主要采用Mann-Kendall统计检验法、聚类分析法、小波分析方法和Kriging插值法, 研究了南岭地区48年内降水的时空分布特征。结果表明: ①南岭区域的多年平均雨量分布在1203.19 mm到2019.56 mm之间, 总体上来看, 南岭地区降雨量主要集中在南部, 自南向北呈减少趋势, 降水量随着经度增加而增加, 随纬度增加而减少, 且随海拔的升高而减少。②通过对14个站点的48 a降雨情况进行聚类分析可将南岭全区域划分为5个子区域, 全区域以及5个子区域春季、秋季的降水量呈下降趋势, 夏季和冬季呈上升趋势, 汛期大多表现出下降趋势, 非汛期大多呈上升趋势, 但除了南岭最西部的子区域的汛期降雨量表现出显著的下降趋势以外, 其余区域的各时间段降雨量趋势变化均不显著。③全区域和5个子区域的年均降雨量在48 a内没有发生显著的突变, 人类活动以及气候变化对于南岭地区的降水尚未造成非常明显的影响。④南岭地区降雨序列存在多个不同时间尺度的周期, 仅有2 a和13 a通过了85%的红噪声检验, 13 a周期所对应的小波方差峰值较2 a的峰值更高, 因此可将13 a作为南岭地区降雨量变化的主周期。研究结果可为南岭地区的农业、林业、旅游业发展决策和生态屏障作用评价提供参考依据。     

近45年内蒙古大兴安岭林区不同等级降水变化特征

利用内蒙古大兴安岭林区11个气象站点1971—2015年逐日降水资料,采用一元线性趋势、反距离加权(IDW)插值法和Morlet小波分析方法,分析了该林区近45年不同等级降水(小雨、中雨和大雨)日数及强度的时空变化特征。结果表明:(1)小雨日数呈现减少趋势,中雨、大雨日数变化趋势不明显;不同等级降水强度年际变化趋势不明显,进入2000年以后,大雨强度波动趋于平缓;(2)各级降水对总降水的平均贡献率大小依次为小雨中雨大雨;(3)不同等级降水强度均存在不同时间尺度的周期变化规律,小雨存在7、13、19、27 a左右的周期变化,中雨存在22、10 a左右的周期变化,大雨存在25、7 a左右的周期变化;(4)在空间分布上,中雨、大雨日数和各级降水强度均呈现由西向东逐渐增加的空间分布趋势,小雨日数却呈相反趋势;(5)林区各地的降水量年际变化差异不显著。研究结果可为该地区林业、农业生产提供基础性参考。     

2000-2010年中国三北地区生态系统时空变化特征

基于遥感解译反演、模型模拟估算等方法,以地面调查作为主要验证手段,分析了21世纪前10年我国三北地区生态系统宏观结构、质量及关键服务变化状况及其驱动因素。结果表明:(1)2000-2010年,三北地区林地面积净增加了0.69万km²,草地面积减少了0.13万km²,湿地面积净减少0.21万km²,耕地面积减少了0.87万km²,人工表面增加了0.57万km²,其它类型面积持续减少了496.5km²。(2)近10年,三北地区归一化植被指数(NDVI)、叶面积指数(LAI)、地上植被生产力总体呈现轻微增加趋势,特别是黄土高原丘陵沟壑区,然而植被覆盖度总体呈现微弱减少趋势。(3)近10年,三北地区单位面积土壤风蚀模数下降了27.25%,减少速率为每年1.13t/hm²,由于风蚀力逐年减弱导致防风固沙服务量呈现减弱趋势。三北地区水蚀区近10年土壤水蚀模数总体呈现微弱增加趋势,而黄土高原区和风沙区则呈现降低趋势,生态系统单位面积土壤保持服务量呈现增加趋势,年增速0.28t/hm²,说明土壤保持能力有所提高。(4)三北地区近10年气温变化斜率为0.02℃/a,适度增温、降水量增加有利于植被恢复;东北华北平原农区和黄土高原丘陵沟壑区人类负向扰动指数呈现减少趋势,说明人类活动对这两个区域自然生态系统的扰动有所遏制。     

生态恢复对流域水沙演变趋势的影响——以北洛河上游为例

黄土高原生态环境恶劣,水土流失严重。选择退耕还林(草)程度非常显著的陕北吴旗县所在北洛河上游为研究区,探讨黄土高原丘陵沟壑区水土流失治理及大幅度退耕背景下流域水、沙等生态要素的演变规律,分析人类活动的影响贡献程度,为黄土高原生态治理及环境效应分析提供理论依据。结果表明:在1963—2009年期间年降雨量没有显著变化背景下,同时期流域年径流量和年输沙量均呈现极显著减少趋势,年均减少率分别为0.28 mm/a和180 t km-2a-1,其突变时间均发生在1979和2002年,具有很好的同步性。与1979年前相比,20世纪70—80年代水土流失综合治理以及1999年后退耕还林(草)的事件背景,使汛期和平水期径流量逐时段减少,而枯水期径流量反而持续增加。输沙量呈持续性大幅度减少态势,且其减少程度远大于径流量的变化程度。水土流失综合治理和退耕还林(草)工程实施等人类活动,对流域径流量减少的影响贡献程度分别为38.2%和51.4%,对输沙量减少的影响程度分别为74.7%和86.7%。研究结果提示,黄土高原生态环境的大幅度改善在区域尺度上已经表现出一定程度上削洪补枯的水文效应特征,以及林草措施减水更减沙的良好生物治理效果。     

基于黄土高原关键带类型的土地利用与年径流产沙关系空间分异研究

区域植被恢复改变了土地利用类型,从而有效控制了水土流失,但土地利用与水土流失关系的空间分异尚未明晰。整合了黄土高原坡面径流小区试验观测研究文献59篇和1121条年径流产沙记录,以8大关键带类型作为空间分层依据,采用地理探测器分析了土地利用与年径流产沙关系的空间分异。结果显示：撂荒地的年均径流量和产沙量最高分别为35.99 mm和4208.82 g/m²,撂荒地、裸地和耕地的产流产沙能力显著高于人工草地、林地、自然草地和灌丛,灌丛和林地的年均产沙量显著低于人工和自然草地（P<0.05）;除了撂荒地的年均产沙量在山地森林关键带最高（16240.40 g/m²）外,在丘陵沟壑农林草交错关键带的撂荒地年均径流产沙显著高于丘陵农业-草地关键带,丘陵沟壑农林草交错关键带和丘陵农业-草地关键带裸地、耕地的产流产沙能力较高,人工草地和灌丛年均产沙量显著高于其他关键带类型（P<0.05）;在山地森林关键带的林地年均径流量、径流系数和产沙量最低,分别为1.56 mm、0.41%和307.36 g/m²,而自然草地在各关键带类型都有较高的年均产流量和较低的年均产沙量;坡面径流小区的局地特征（如土地利用、面积、坡度、坡长）是影响年径流产沙关键带分异的首要因素,且存在多因子互作、非线性增强的关系。这些结果表明植被恢复能有效地保持水土,但是区域植被恢复时需要选择合适的类型,黄土丘陵沟壑区应首选自然草地、灌丛和林地。研究可为黄土高原区域植被恢复的优化配置提供科学依据。     

黄土高原多沙粗沙区侵蚀产沙的多维临界

黄土高原多沙粗沙区侵蚀产沙受到自然要素和人文要素的综合作用。从该地区侵蚀产沙的自然和人文影响要素识别入手,比较系统地揭示了各主要影响因子侵蚀产沙过程的单维临界响应及其发生的内在机理,在此基础上建立了侵蚀产沙要素交互作用的多维临界综合集成模型,并依据该模型定量计算出目前该地区自然和人文要素及各主要影响因素分别对侵蚀产沙的贡献,最后提出了该地区水土流失治理的调控目标和现有治理措施的调整思路。研究结果表明:(1)由于该地区自然和人文要素的交互作用,使得各影响因素侵蚀产沙的单维临界响应发生位移和变化,达到复合临界极值的多维临界点趋于降低或基本保持不变。(2)该地区的侵蚀强度在自然和人文要素的交互作用下仍在加剧。其中,可分离的自然因素作用占80%左右,人为因素作用占20%左右。就自然因素而言,降水对产沙强度的贡献最大约为61%;(3)该地区水土流失的治理速度抵不上人为破坏速度;(4)在多沙粗沙区人为因素产沙贡献中,农业结构的贡献最大。这意味着该地区生态环境治理与建设首先要把农业结构调整和优化置于第一位。     

黄土高原土壤保持服务供需平衡及其驱动因素

土壤保持服务是黄土高原重要的生态系统调节服务，明确土壤保持服务供需空间格局及驱动因素，对于实现黄土高原生态系统管理和资源有效配置具有重要意义。采用修正通用土壤流失方程(RUSLE)量化了2000—2018年黄土高原土壤保持服务供给量和需求量，并分析其时空演变及供需匹配特征，基于地理加权回归(GWR)模型探究不同因子对土壤保持供需平衡影响的空间异质性。结果表明：(1)2000—2018年，黄土高原土壤保持服务供给量、需求量以及供需比均呈现波动增加的趋势，增幅分别为57.13%、11.9%、150%。供给量和需求量均呈现“东南高、西北低”的空间分布格局，供需比高值位于黄土高原东北部和西南部，低值位于西北部。(2)黄土高原土壤保持服务供需以低低型空间匹配为主，主要分布在黄土高原的西北部和东南部地区。(3)黄土高原土壤保持供需主要受到坡度、NDVI、降水、DEM以及人口密度的影响。其中，坡度、NDVI、降水和DEM表现出明显的正向促进作用；人口密度既有正向促进作用又有负面抑制作用，但促进作用强于抑制作用。该研究对优化调控黄土高原生态建设以及促进区域可持续发展具有一定的借鉴意义。     

基于系统发育的黄土高原地区木本植物多样性及特有性格局

黄土高原地区植被类型多样, 森林、草原和荒漠在此交汇并逐渐过渡。由于水热条件限制和人类活动加剧, 该地区生态环境脆弱, 生物多样性保护面临的形势日益严峻, 因此获取该区域物种多样性的空间分布格局并阐明其影响因素成为该地区生物多样性保护的首要任务。本研究首先结合标本采集记录与环境因子, 利用物种分布模型获取了293种木本植物的潜在分布区, 分析了物种丰富度和物种加权特有性的空间格局。其次, 引入系统发育信息, 分析系统发育多样性和系统发育特有性的空间格局, 并进一步利用环境因子对上述格局分别进行解释。最后, 对黄土高原地区的特有中心性质和显著性进行分析。结果表明, 生物多样性热点地区均出现在黄土高原南部水热条件较好的地区, 即秦岭和中条山一带。本区域的生物多样性空间格局由年平均降水量和最冷月最低温主导, 符合植物区系交汇带的特点。特有中心集中在南部地区和青海省, 由南向北分别是古特有中心和混合特有中心, 不存在单独的新特有中心。黄土高原地区木本植物起源较为古老, 生物多样性格局的形成以来源于热带或亚热带的物种扩散为主, 物种的分化不占主导地位。上述结果表明了将植物的进化历史纳入生物多样性保护的重要性。     

渭河源流域源汇景观演变对径流泥沙的影响

探讨源汇景观演变特征与径流泥沙的关系对定量识别源汇景观功能对生态过程的影响具有重要的科学意义。以位于黄土高原和西秦岭山地交错区域的渭河源为例,分析了流域源汇景观格局演变与降雨耦合驱动对径流和泥沙的影响,结果表明:(1)研究区1982—2017年汇景观比例逐渐增加并超过源景观,源汇景观功能演变主要发生在黄土丘陵区,源汇景观负荷比指数呈逐年下降趋势;(2)影响流域径流和泥沙的主要因素不同,洪峰流量与含沙量主要受源景观面积比例和源汇景观负荷比的影响,呈显著的下降趋势,而径流量仅与降水量存在相关性;(3)基于信息理论方法的相对重要性分析表明,降雨对流域径流量的相对重要性高于源汇景观负荷比,而源汇景观负荷比对洪峰流量和含沙量的相对重要性较高,传输距离和海拔分布对径流泥沙和洪峰流量具有重要影响。在长时间尺度上,源汇景观格局演变影响了径流及泥沙特征,并且对泥沙影响的相对重要性高于径流。源汇景观合理的时空分布可以有效调控水土流失过程,对黄土高原生态可持续发展具有重要意义。     

黄土高原近10年植被覆盖的动态变化及驱动力

基于Timesat的非对称高斯函数(AG)拟合法重建MODIS-NDVI数据,利用像元二分模型估算了黄土高原近10年的植被覆盖度(VC),并分析了年植被覆盖度的变化趋势和其与降水温度的相关性。研究结果表明:黄土高原植被覆盖度总体上呈现东南高西北低、由东南向西北递减的特征。其中森林生态系统平均覆盖度最高,灌木、草地生态系统次之,荒漠生态系统最低,空间差异明显。2010年森林生态系统植被覆盖度达到81.6%,主要包括太行山、吕梁山和秦岭地区。暖温带森林区植被组成以落叶阔叶林为主,覆盖度常年较高,为80%以上。西北部温带草原区,植被覆盖度达到38.8%。温带草地主要依水分梯度,由东南到西北分布有以旱生性多年生草本植物为主的典型草原,植被覆盖度呈现相应的递减趋势。黄土高原总面积78.6%的地区年植被覆盖度呈增加趋势;而占总面积19.4%的地区年植被覆盖度呈下降趋势。在空间分布上,植被覆盖度显著增加的区域主要分布在榆林至延安周边地区和秦岭一带;植被覆盖度显著减少区域沿兰州至银川呈条带状分布。     

黄土高原水土流失治理现状、问题及对策

黄土高原位于黄河中游地区,是世界上水土流失最为严重的区域之一;黄土高原水土流失治理问题历来受到国家高度关注,涌现了种类多样的水土流失治理模式,目前还缺乏对黄土高原区域尺度水土流失治理模式的总结和整理。本文总结和整理了建国以来黄土高原主要的四类水土流失治理模式,生物措施模式主要由退耕还林、荒山造林和封山育林工程组成,工程措施模式包括修建梯田和淤地坝,以及近期涌现的治沟造地工程;小流域综合治理模式主要体现在坡面、沟道系统整治,生物和工程措施相结合的特点,区域综合整理模式则强调对生态系统进行整体保护、系统修复和综合治理,达到生态、社会、经济可持续发展。基于黄土高原水土流失治理模式存在的问题,提出了黄土高原水土流失治理模式调整和优化建议,以期对黄土高原生态恢复建设和水土流失科学治理提供科学依据。     

黄土高原地区生态系统碳储量空间分布及其影响因素

准确估算生态系统碳储量,探明其空间分布及其影响因素对区域生态管理具有重要意义,但黄土高原地区碳储量现状、空间格局及其驱动因素尚不清楚。选择黄土高原地区森林（包括乔木林和灌木林）,草地和农田生态系统为对象,基于大量实测样点通过克里金插值和地统计方法,评估了三种生态系统地上生物量碳密度、地下生物量碳密度和0-100 cm土壤有机碳密度空间分布,并通过路径分析探讨了各碳库的主要影响因素。结果表明：黄土高原地区约占全国总面积的6.7%,其生态系统总碳储量约为2.29 Pg,仅占我国生态系统碳储量的2.3%。生态系统各碳库中,地上生物量碳储量、地下生物量碳储量、土壤有机碳储量分别为0.44、0.32和1.52 Pg;森林、草地、农田（仅指土壤）生态系统碳储量分别为0.98、1.09和0.21 Pg。气候（年均温度、年均降水）、海拔、坡度、土壤质地（砂粒、粉粒、粘粒含量）、植被覆盖状况（用NDVI表示）等因子可解释地上生物量碳密度、地下生物量碳密度、农田土壤有机碳密度空间变异的12%、8%和32%,其中,年均降水、海拔、粘粒含量是黄土高原地区生态系统碳储量空间格局的主要影响因素。本研究表明,由于黄土高原地区独特的气候、地形和土壤条件,其生态系统虽然具有较大的碳储量,但是低于我国生态系统碳储量的平均水平。     

近70年来不同地貌和植被类型区水沙特征演变及其对生态恢复的响应

黄土高原水土流失治理和退耕还林(草)等生态环境建设,对不同植被类型区和治理度下的水沙过程均产生了深刻的影响。以北洛河流域为例,基于1952—2019年实测水文数据,采用水文统计法,对比分析了上、中、下游等不同地貌和植被类型区生态恢复对水沙数量、径流调节、影响因素贡献等的影响及其差异。结果显示：(1)上、中、下游年均径流深分别为30、23、21 mm,产沙量为0.6、0.05、-0.02亿t。中游年均产流量占流域总水量的51%,上游年均产沙量占流域总沙量的90%以上。(2)上、中、下游径流深极显著减少,减少率分别为-0.28、-0.16、-0.43 mm/a;上游产沙量以0.02亿t/a速度极显著降低,中、下游产沙量不显著减少。(3)上、中、下游的削洪、补枯程度逐年代增加,与20世纪60年代比,21世纪10年代洪水期流量(Q₅)分别减少了63%、45%、60%,上游枯水期流量(Q₉₅)增加了68%,中游20世纪80年代枯水期开始产流。(4)与20世纪60年代比,上、中、下游21世纪10年代人类活动对产流量减少的贡献率分别为94.7%、26.7%...