降雨和库水位升降对岩质岸坡的影响

三峡库区蓄水以来,库水位在145～175 m周期性波动,库水位升降是诱发岸坡变形失稳的重要因素之一。针对降雨和库水位升降以龚家方4#斜坡为例,运用自动化远程监测其变形和该区域降雨量,通过数据整理、分析,掌握降雨和库水位升降对滑坡变形的影响状况。结果表明: 在监测期间,个别时间段滑坡变形加剧是降雨和库水位升降共同作用的结果,个别时间段降雨、库水位升降分别为斜坡变形加剧的主导因素,斜坡变形与10日降雨量相关性最好。监测表明目前斜坡仍处于变形阶段,通过对该斜坡的变形监测, 可以定量的分析和描述斜坡的运动状态, 对三峡库区其他类似斜坡的研究具有重要的指导意义     

三峡库区柏木林降雨的再分配及养分循环研究

以三峡库区柏木林为对象,定量研究了雨季（７月）林分中降雨的再分配及Ｎ、Ｐ两种养分元素的循环过程。研究结果表明：１）穿透雨量占总降雨量的７９．７０％,树干茎流占总降雨量的１．１７％,树冠截留量占总降雨量的１９．１３％,地表径流系数平均为１９８％;２）由于淋溶作用,实际进入林地的穿透雨和树干茎流中总Ｎ和总Ｐ的含量均升高了较大的幅度。降雨时总Ｎ和总Ｐ含量的相对平衡值分别为０４６１ ｍｇ／Ｌ和０．０７５ ｍｇ／Ｌ,淋溶系数为１．８６和２．９４,迁移系数为０．５７和０．２９;３）柏木林生态系统中,Ｎ的总贮量为３６． ００ ｘ１０３ｋｇ／ｈｍ２,Ｐ的总贮量为２．５１２ Ｘ １０３ｋｇ／ｈｍ２,其绝大部分（Ｎ为 ９９． ５％, Ｐ为 ９８． ８％）贮藏在土壤库中; ４）在有燃料输出的情况下,系统中的 Ｎ和 Ｐ循环效率分别为０．４３和０．４１。燃料的输出导致系统Ｎ和Ｐ循环效率降低,土壤中养分减少,从而导致系统养分的缺乏,生产力下降。     

香附子对不同土壤水分梯度的适应性研究

通过模拟三峡消落带内的土壤水分梯度变化,设置了4个不同梯度处理,包括轻度水分胁迫(干旱T1)、常规水分条件(对照CK)、土壤水分饱和(半淹T2)与过饱和(全淹T3),测定香附子在不同处理条件下的适应性.结果发现,除表观CO2利用效率表现出一定的负向响应以外,净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、叶绿素等其它生理特性指标受水分梯度变化的影响均不显著.在水淹逆境中,香附子的最大净光合速率、光饱和点、光补偿点均表现出显著的负向响应,而CO2饱和点及CO2补偿点则出现了正向响应的表现;在轻度水分胁迫条件下,与最大净光合速率和CO2补偿点不同,光饱和点、光补偿点及CO2饱和点表现出正向响应.说明在一定时期内香附子对水分胁迫与水淹环境有较强的适应能力,可将其用于三峡消落带的植被恢复建设.     

南水北调中线水源地不同植被类型坡地土壤水分特征研究——以秦岭南坡宁陕县寨沟小流域为例

为了解不同植被类型土壤水资源的变化规律,选择南水北调中线水源区宁陕县寨沟区域典型植被针阔混交林、针叶林、板栗林、灌木林、荒坡草地和坡耕地为研究对象,通过样地调查与实验分析的方法对其土壤水分物理特征及有机质含量进行测定研究.结果表明,各种有林地的土壤容重、孔隙度和有机质等理化特征均优于荒坡和坡耕地;针阔混交林土壤含水量最高,蓄水能力明显好于其它植被类型;在垂直剖面上,各种植被类型坡地土壤含水量和饱和蓄水量随土壤深度的增加基本呈递减趋势,但有林地下降幅度较大,表层含水量明显高于荒坡与坡耕地表层.由此可见,在涵养水源方面,针阔混交林最好,针叶林、板栗林与灌木林次之,荒坡与坡耕地较差.     

川北典型小流域产流对降雨的多时间尺度响应规律

为了解川北深丘区典型小流域河川径流动态变化规律,以嘉陵江李子口小流域为研究对象,基于2005～2016年的降雨、径流等实测数据,采用相关分析、降雨弹性系数、流量历时曲线等方法探讨了径流对降雨的响应规律。结果表明:(1)径流深和降雨量年际差异性均较大,整体呈不明显上升趋势,径流深的上升幅度略小于降雨量;(2)降雨量和径流深年内分布极不均匀,6～9月分别占年值的67.4%和78.5%,夏季易产生洪涝灾害;(3)极丰水流量、平水流量和极枯水流量分别为2.9、0.2、0.01 m~3/s。极丰水事件通常由长历时暴雨导致;极枯水日则多因长期无降雨或仅少量降雨;(4)典型次降雨中,暴雨、大雨、中雨的流量过程线从尖瘦型转变为平坦型,流量峰值滞后时间依次为1.5、3.67、5 h,滞后时间随着次降雨量的减小而变长,流量过程线的增长幅度随着次降雨量减小而变小。综上,径流和降雨在各时间尺度上均呈极显著相关(P0.01),不同时间尺度响应规律表现出较大的差异性。     

长江三峡花岗岩坡面林地土管特性及其对管流的影响

相互连通具有一定通透性的土壤大空隙称为大孔隙,亦可称其为土管。根据土管成因不同将其分为四种类型,即土壤动物流动导致的土管、植物根系形成的土管、土壤裂隙形成的土管和土壤水分运动形成的土管。在长江三峡花岗岩地区至少存在两种成因的土管,即植物死亡根系形成的（生物性）土管和由土壤裂隙形成的（地质性0土管。由降雨导致水分在土壤大孔隙中的运动过程称为管流,管流是优先流的主要形式之一。管流的产生对于降雨而言具有一定的滞后性（管流开始出现一般较开始降雨时间推迟3－4小时）,管流的产生与降雨强度、降雨量和土壤水力特性等要素有关,相同条件下管流流量和降雨强度及降雨量呈正相关,管流特性不仅与土管的成因有关,而且与土管在土壤剖面的位置也有一定关系。由于土管内部粗糙程度和分枝合流情况不同,土壤前期降雨量、本次降雨强度影响也造成管流的水文过程产生差别。     

我国南方不同类型草地生产力及对气候变化的响应

为进一步明晰南方不同类型草地的碳源汇关系,预测未来气候情景下可能的碳循环特征,利用本地参数化的BIOME-BGC模型对2001~2010年低山丘陵草原化草甸、典型草山草坡和典型山地草甸样地净初级生产力(NPP)与净生态系统生产力(NEP)进行了模拟估算。不同类型草地的NPP和NEP 10年间变化趋势不同,低山丘陵草原化草甸、典型草山草坡和典型山地草甸的NPP平均值分别为357.17、232.4和191.96gC/(m2·a);NEP的平均值分别为3.25、21.28和81.96gC/(m2·a)。3种类型草地NPP与温度之间存在显著的正相关关系,NEP与温度之间存在着显著的负相关关系;本模型模拟的NPP和NEP与年平均降水量之间相关性不明显。未来气候情景C1P-1T1下(CO2浓度倍增,年均温增加2℃,降水减少10%),低山丘陵草原化草甸样地NPP增加26.93%,NEP增加160%;典型草山草坡样地NPP增加62.20%,NEP增加153%;典型山地草甸样地NPP增加135%,NEP增加206%。3种南方草地类型在未来气候情景下都将有一定的碳汇增长潜力,其中以典型山地草甸的碳汇潜力最为明显,与降水量相比受温度变化的影响相对较大。     

中国不同强度降雨量的多属性时序变化特征及其对ENSO的响应

ENSO是影响全球和区域降雨最显著的海气环流因子之一,且具有明显的周期性发展变化特征。基于1961～2016年中国545个气象观测站的日值降水数据,依据中国气象局中央气象台划定的日降雨强度标准,将降雨分为8种强度类型,诊断其8种不同强度降雨量的多属性时序变化特征,及其在不同时频域上对ENSO的响应。结果表明:(1)1961～2016年中国低强度降雨量以减少趋势为主,高强度降雨量则以增加趋势为主。不同强度降(暴)雨量对总降(暴)雨量的贡献率也有类似变化特征。由低强度降雨向高强度降雨转变过程中,中间强度降雨量及其贡献率呈现出先增后减的现象。说明中国降雨在朝着极端化方向发展。(2)除大雨与总降雨外,其它强度降雨量均存在4年及以内的振荡周期,其与ENSO发生发展周期具有较好的一致性。(3)除小雨外,其它强度降雨量的突变均通过了0.05显著性水平的检验,其中中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨、总暴雨和总降雨量分别在1967、1972、1995、1995、1996、1994和1973年发生了突变。上述突变中,低强度降雨量突变多在拉尼娜年发生,而高强度降雨量则多在厄尔尼诺年发生。(4)除小雨外,其它强度降雨量在1961～2016年与ENSO具有良好的相关性,均通过了0.05显著性水平的检验。在不同时频域上,中国不同强度降雨量与ENSO多在4年及其更短尺度上具有较好的一致性变化特征。尤其在低能量波谱区的高强度降雨和总降雨量与ENSO在长期变化上一致性较高。     

气候工程对中国不同等级降雨结构的可能影响

气候工程作为人类快速有效给地球降温的手段,在应对气候变化的国际谈判中越来成为各界讨论的焦点话题之一。为诊断当前GeoMIP设定的当量下,气候工程不同实施阶段是否对中国降雨结构产生影响。依据中国气象局中央气象台的日降雨强度划分标准,基于BNU~ESM模式的太阳辐射管理气候工程G4实验和RCP4.5情景下非气候工程的0.5°×0.5°空间分辨率日值降水数据,对比分析气候工程实施的3个不同时段,即2010~2099、2020~2069和2070~2099年,中国不同等级降雨雨量和雨日贡献率空间差异特征。结果表明：(1)在气候态上,3个时段两种情景下的中国不同等级降雨结构的气候态高低分异特征具有较好的一致性。气候工程并未改变中国降雨结构的空间高低分异特征。(2)在气候工程与非气候工程差异上,气候工程实施的不同阶段确实可以对中国不同区域的降雨结构产生影响,且不同时段差异性有所不同。(3)在气候工程实施前后差异上,气候工程实施中相比实施后促进了中雨、大雨和总暴雨事件,而抑制了小雨事件。在当前GeoMIP模式设定的当量下,气候工程实施会对中国降雨结构会产生不同层面的影响。     

土壤侵蚀对土地利用和降雨变化响应和空间分布特征——以金沙江一级支流小江流域为例

全球变化引起了一系列环境效应,土壤侵蚀是全球变化最为敏感环境效应之一。选择生态极其脆弱区小江流域作为研究对象,通过遥感影像和雨量站点获取3期土地利用和降雨变化信息,结合区域基础地理信息数据,利用通用土壤流失方程（USLE模型）对该区域土壤侵蚀对土地利用和降雨变化的响应进行了分析。研究表明：（1）降雨量在1981~1990年为降雨量较小年份,1991~2000年为降雨量较大时间段,2001~2005年降雨量开始急剧减少;（2）1987、1995和2005年的平均侵蚀量分别为：7058、8008和7981 t/（hm2〖DK1〗·a),中度侵蚀以上面积分别占总面积的2992%、3383%和3318%,其中极强度侵蚀分别占915%、1281%和1263%;（3）在分布特征上,强度侵蚀和极强度侵蚀主要分布在小江流域的中下游地段。极强度侵蚀主要分布在中海拔区域（1 600~2 800 m）,所占的比例呈持续下降的趋势,但在高海拔区域,极强度侵蚀呈增加趋势;同时,极强度侵蚀集中分布在高坡度段（>35°）上,占其面积的85%以上,且呈持续增加趋势,在中坡度段（15°~35°）上,极强度侵蚀呈现明显的减少趋势。USLE模型可以较好的反映出全球变化条件下土壤侵蚀效应,为合理开发土地资源和人类经济活动提供科学依据     

峡山地不同垂直带土壤层的水文功能及其影响因子

渗透性能和持水能力是土壤重要的水力学性质,是土壤调节径流、保持水土和涵养水源等水文功能的基础。以三峡库首的夷陵-大老岭山地为对象,采集亚高山棕壤针叶林地、中山黄棕壤针阔混交林与茶园地和低山黄壤针叶林地等4个样点剖面的土壤样品,在室内进行土壤饱和导水率、水分特征曲线和理化性质测定,量化了不同样地土壤渗透性能、持水能力和水分库容等水文功能参数,并明确了其主要影响因子。结果表明: 研究区山地土壤饱和导水率在0.06～14.78 mm/min之间,亚高山棕壤和中山黄棕壤林地土壤渗透性能较好,其平均饱和导水率在7.15～14.78 mm/ min之间,低山黄壤次之（1.3 9 mm/min）,中山黄棕壤茶园土壤渗透能力最差（1.17 mm/min）。不同类型土壤的饱和含水量、毛管含水量、田间持水量存在较大差异,凋萎含水量差异较小。同一类型土壤的不同发生层内,土壤饱和含水量随土壤深度的增加而递减,毛管持水量和田间持水量随土层深度的增加波动上升。不同样地间土壤水分总库容差异较大,随着海拔的升高,土壤水分总库容增加。土壤水分特征参数与土壤性质的相关分析表明,饱和导水率与土壤总孔隙度呈显著正相关,与容重呈显著负相关;饱和含水量、毛管持水量、田间持水量均与土壤总孔隙度、粘粒含量呈显著性正相关,与容重呈显著负相关;饱和含水量与根系重量呈显著正相关;毛管持水量、田间持水量与砂粒含量呈显著负相关。与中山茶园地和低山黄壤林地相比,亚高山棕壤和中山黄棕壤林地渗透性能较好且持水性更强,具有更好的调蓄径流和涵养水源的水文功能。 关键词： 山地土壤;土壤孔隙度;饱和导水率;持水能力;三峡库区     

三峡库区腹地土壤侵蚀动态演变研究

以三峡库区腹地5个区县为研究区,以1988、2000、2010和2015年4期遥感数据为数据源,借助RS和GIS技术,得到研究区土壤侵蚀数据,采用土壤侵蚀综合指数,从区域尺度、乡镇尺度分析三峡库区腹地土壤侵蚀时空演变规律及其差异性。结果表明：（1）在27a间,区域尺度的土壤侵蚀状况呈现波动性演变,2000年以前研究区土壤侵蚀状况在恶化,而2000年以后侵蚀状况逐渐好转并趋于稳定;（2）在乡镇尺度上,进一步分异,出现4种演变类型：持续性变好、持续性变差、波动性变好、波动性变差;主体演变类型与整体大体一致,但在云阳县和长江沿岸存在与整体相反的演变类型;（3）侵蚀状况始终严重或持续性变差的12个乡镇为治理重点区域,而波动性变差的24个乡镇为治理的次重点区域。研究结果有助于该区域水土流失的精准治理。关键词： 土壤侵蚀演变;土壤侵蚀综合指数;多尺度研究;三峡库区腹地     

三峡库区重庆段人类活动强度的景观格局梯度响应

基于三峡库区重庆段1995、2005、2015年土地利用图像,利用ArcGIS和FRAGSTATS软件,并结合夜间灯光数据构建人类活动强度带,分析了三峡库区重庆段在不同人类活动强度带3个时期的景观格局变化特征,并进一步研究了2015年研究区4种面积变化较大的景观类型格局特征随人类活动强度的梯度变化规律。研究结果表明：（1）人类活动的空间分布差异显著,强度由西向东逐渐递减,长江干线流域的人类活动强度相对周边区域更强;（2）在景观水平上,随着人类活动强度的增加,研究区景观斑块数大幅减少,多样性和均匀度指数先增加后减少,连通性有所下降;景观聚集度先减后增,破碎化程度有所增加,但在2015年得到一定改善;（3）在类型水平上,建设用地、水域、草地、低密度植被覆盖林地这4种景观类型能较好地反映景观格局变化特征,其中各景观类型的斑块密度、形状指数和分维数随人类活动强度的变化表现出较为明显的波动;除建设用地外其余景观类型的最大斑块指数和面积变化幅度较小,在人类活动强度最大时的建设用地面积占比和斑块指数分别达到71.2%、35.72%;（4）三峡工程、移民工程、城市化推进以及“退耕还林”等政策实施是三峡库区景观格局演变的重要驱动力。揭示了20a来三峡库区重庆段景观格局沿人类活动强度的梯度变化规律,可为研究区自然资源的合理开发及区域可持续发展提供参考。     

Impact on Mountainous Agricultural Development in the Three Gorges Reservoir Area forced by Migrants of the Three Gorges Project

Abstract

The Three Gorges Project attracts worldwide attention because of the Three Gorges migrants, and the agriculture of the Three Gorges Reservoir Area is a foundation for the development of the Three Gorges migrants. The Three Gorges Reservoir Area is situated at the mountainous area with bad agricultural development conditions and relatively low levels of development. As a result, the large-scale migration has special influence on its agricultural development, which has attracted much attention. The paper analyzes influence that the migrants have forced on its agricultural development based on the scientific data, and makes some explorations on the models that are suitable for the development of mountainous agriculture in the Three Gorges Reservoir Area     

Impact on Mountainous Agricultural Development in the Three Gorges Reservoir Area forced by Migrants of the Three Gorges Project

The Three Gorges Project attracts worldwide attention because of the Three Gorges migrants, and the agriculture of the Three Gorges Reservoir Area is a foundation for the development of the Three Gorges migrants. The Three Gorges Reservoir Area is situated at the mountainous area with bad agricultural development conditions and relatively low levels of development. As a result, the large-scale migration fias special influence on its agricultural development, which has attracted much attention. The paper analyzes influence that the migrants have forced on its agricultural development based on the scientific data, and makes some explorations on the models that are suitable for the development of mountainous agriculture in the Three Gorges Reservoir Area.     

长沙地区典型树木蒸腾对环境因子的响应及模拟

以长沙地区的桂花树、樟树、马尾松和枫香等典型树木为研究对象,基于2013～2015年监测的树木茎水势、树干液流、土壤水分和各气象因素,探究树木蒸腾对环境因子的响应;利用MJS、BTA和MBTA蒸腾模型模拟4种典型树木的蒸腾,选出适合当地气候条件的最优模型.结果表明:在非干旱期间,树木蒸腾对降水和土壤水分的敏感性较弱,太阳辐射对桂花树和马尾松蒸腾的影响最大,敏感系数＞0.75,而樟树与枫香的蒸腾对太阳辐射和水汽压亏缺的敏感性均强.在2013年夏季干旱期间,土壤含水量是树木蒸腾的主导因子,敏感系数＞0.71,气温和水汽压亏缺对树木蒸腾均有抑制作用.3个模型中,MBTA模型对树木蒸腾的模拟效果最好,相对误差低于5％;BTA模型未能模拟出2013年夏季干旱时树木日蒸腾量的下降过程,且明显高估2014～2015年生长季马尾松的蒸腾水平;MJS模型对树木蒸腾的模拟效果一般.3个模型对2013年生长季树木蒸腾的模拟效果均较2014～2015年生长季的模拟效果差,这表明当环境胁迫超出树木的适应范围时,树木生理结构会发生改变,并导致基于环境因子构建的蒸腾模型模拟精度降低.     

三峡水库干流与香溪河库湾水体营养状态及其对水文条件的响应

基于三峡水库干流和香溪河库湾2003年7月至2013年7月10年间的水质数据,采用Carlson营养状态指数营养状态指数及差值二维坐标评价方法,阐述三峡水库干流和香溪河库湾在蓄水前后10年以来的营养水平,评价其水体营养状态及其限制限制因素,通过建立干支流中营养状态与水动力条件的关系,判断在干支流上水动力条件是否是富营养化的限制因子.结果 表明:蓄水10年来,三峡水库水体营养状态没有出现显著的上升或下降趋势.在三峡水库长江干流水动力条件对营养盐利用几乎没有调控作用.与水库干流不同,在香溪河支流库水动力条件在一定程度上能影响藻类对营养盐的利用,即可通过调节香溪河支流库湾水动力条件来控制藻类水华的发生.     

近25年三峡库区土地覆被变化及驱动力分析

基于1990、2000、2005、2010和2015年五期30 m空间分辨率土地覆被遥感数据,利用动态度模型和转移矩阵,综合分析了近25 a三峡库区土地覆被的时空格局、变化特征及驱动力。研究结果表明：2015年三峡库区土地覆被以森林和耕地为主,分别占总面积的41.45%和24.58%;1990~2015年三峡库区人工表面、湿地、森林和其他用地的面积增长明显,耕地、灌丛和草地的面积整体减少,区域综合土地覆被动态度呈先增加后稳定的变化趋势,人工表面是最为活跃的土地覆被类型,其次是湿地和耕地;前10 a三峡库区人工表面占用耕地较为突出,后15 a土地覆被类型转换主要为森林、灌丛和耕地转为人工表面和湿地;三峡工程建设、移民安置与迁建、经济发展与城镇化导致人工表面不断扩张,水库蓄水导致湿地面积迅速增加,农业结构调整促使园地面积扩张。三峡库区近25 a来,在退耕还林等生态保护政策影响下,生态环境状况趋于改善,库区森林面积显著增加,坡耕地面积持续减少,但人地矛盾日益突出,研究结果可为后三峡时代库区生态环境保护与社会经济的协调发展提供数据支撑。     

三峡库区建坝前后森林生态系统服务动态

基于六期Landsat TM/ETM+/OLI影像数据,利用生态系统服务功能评估规范及GIS空间统计方法,对三峡库区1990~2015年间森林生态系统服务价值动态变化进行分析。结果表明：三峡库区森林面积与森林覆盖率逐年增加,森林面积增长率71.04%,森林覆盖率由31.27%增加到53.48%。库区整体的森林类型结构比较稳定,表现为针叶林>混交林>灌木林>阔叶林。时间上,三峡库区森林生态系统服务价值呈上升趋势,具体表现为快-慢-快的增长特征。三峡库区单位面积森林生态系统服务价值在总体增长趋势下出现局部负增长趋势,各森林类型的单位面积价值与三峡库区整体的单位面积价值有着相同的变化趋势,均表现为增加-减少-增加的变化特征。三峡库区各类型服务价值的贡献表现为：涵养水源>固碳释氧>生物多样性保护>保育土壤>净化大气环境>积累营养物质>森林防护。空间上,1990~2015年,三峡库区森林生态系统服务价值的地域分布大致以巫溪至武隆一线为界,呈现出东南高、西北低的特征。1990~2015年三峡库区森林生态系统服务价值变化幅度呈现出“西增加快,东增趋缓”的格局特点。     

喀斯特生态环境治理下土壤保持功能对石漠化的响应机制

喀斯特地区土壤保持功能是衡量石漠化生态治理成效的重要手段之一,基于InVEST模型,利用"3S"技术对2005、2010、2015年的关岭-贞丰花江示范区的石漠化进行解译,研究石漠化与土壤保持量两者的响应机制。结果表明:(1)2005～2015年石漠化程度总体减缓,面积由3 773.56 hm~2减少至3 474.23 hm~2,土壤保持总量相继上升,从29.29万t提高至37.29万t,2005～2010年单位面积土壤保持增量集中在6～30 t·hm~(-2)·a~(-1),后五年增量在0～6 t·hm~(-2)·a~(-1)。(2)由于土地利用方式、坡度、土层厚度等差异,土壤保持功能并未呈现简单式下降,而是表现为强度中度、轻度潜在、非喀斯特无石漠化。其中轻度与潜在差值最大,可达5.53 t·hm~(-2)·a~(-1),说明了潜在石漠化是今后治理的重点。(3)2005～2010年石漠化恢复型土壤保持增量为10.27 t·hm~(-2)·a~(-1),由于土地利用方式的转变以及治理时效性在2010～2015年降低为3.01 t·hm~(-2)·a~(-1)。稳定型石漠化变化土壤保持变化最为平稳,强度石漠化减缓区土壤保持功能上升快,轻度最为平缓,表明了治理期长且需循序渐进。因而,在治理过程中需考虑不同等级石漠化具有的土壤保持功能特性及其恢复的时效性。