SWAT‐LUT: A Desktop Graphical User Interface for Updating Land Use in SWAT

Long‐term simulations of agricultural watersheds have often been done assuming constant land use over time, but this is not a realistic assumption for many agricultural regions. This paper presents the soil and water assessment tool (SWAT)‐Landuse Update Tool (LUT), a standalone, user‐friendly desktop‐based tool for updating land use in the SWAT model that allows users to process multi‐year land use data. SWAT‐LUT is compatible with several SWAT model interfaces, provides users with several options to easily prepare and incorporate land use changes (LUCs) over a simulation period, and allows users to incorporate past or emerging land use categories. Incorporation of LUCs is expected to provide realistic model parameterization and scenario simulations. SWAT‐LUT is a public domain interface written in Python programming language. Two applications at the Fort Cobb Reservoir Experimental Watershed located in Oklahoma and pertinent results are provided to demonstrate its use. Incorporating LUCs related to implementation of recommended conservation practices over the years reduced discharge, evapotranspiration, sediment, total nitrogen, and total phosphorus loads by 59%, 9%, 68%, 53%, and 88%, respectively. The user’s manual is included in this article as Supporting Information. The SWAT‐LUT executable file and an example SWAT project with three land use rasters and the user’s manual are available at the United States Department of Agriculture‐Agricultural Research Service Grazinglands Research Laboratory website under Software. Editor’s note : This paper is part of the featured series on Optimizing Ogallala Aquifer Water Use to Sustain Food Systems. See the February 2019 issue for the introduction and background to the series.     

生态保护地协同管控成效评估

分区分类管理是我国生态保护的重要管控制度,生态保护地是事关国家生态安全的关键区域,开展生态保护地保护成效评估及不同类型生态保护地之间的协同管控成效评估具有重要意义。以吉林省自然保护地和重点生态功能区等生态保护地(即禁止开发区和限制开发区)为研究对象,以重要生态空间、植被生态、水源涵养功能为主要内容,基于"禁止开发区—限制开发区—省域"的管控梯度差异,评估分析了生态保护地的协同管控成效。结果表明:(1)从重要生态空间协同管控成效来看,自然保护地的重要生态空间面积比例最高、人类活动干扰指数最低,这与生态保护管控严格程度呈现很好地正相关。但是1980—2015年间重要生态空间面积比例均有所减少,减少幅度与管控严格程度没有表现出正相关。(2)从植被生态协同管控成效来看,植被覆盖总体呈现出自东向西逐步降低的特点,与东部分布有重点生态功能区和森林类自然保护区、西部分布较多的湿地类自然保护地的空间特征一致。但是,由于湿地及水域类型自然保护地面积占比较高,且分布在吉林西部草原和平原区的面积比例较高,自然保护地的年际变化较大、且植被覆盖稳定度低于重点生态功能区。(3)从水源涵养功能协同管控成效来看,水源...     

全球人口与粮食的空间错位演变及影响因素分析

基于重心模型和空间错位指数方法,系统分析了1990—2017年全球人口与粮食的时空格局、空间错位特征及影响因素等。结果表明：（1）近30年来,全球人口与粮食均呈增长态势,两者的时序变化特征存在明显差异,全球人均粮食产量的区域差异特征显著,多数国家的“人粮关系”矛盾突出。（2）在全球尺度,人口与粮食重心存在显著的空间错位特征,两者在空间分布上呈现反向错位发展的态势。（3）在国家尺度,人口与粮食的空间错位格局呈现由南至北依次为“正错位区—负错位区—正错位区”。负向高错位区稳定在印度、日本等国家,正向高错位区稳定在美国、加拿大等国家。（4）全球各大洲人口与粮食的空间错位格局基本稳定,空间错位指数发生转向的国家分布在亚洲、欧洲、南美洲和非洲。（5）自然环境、国际环境、农业发展、社会环境等多种因素综合作用致使人口规模和粮食产量在空间分布上存在区域差异,促成全球人口与粮食的空间错位格局。政策启示：中国有必要加快农业供给侧结构性改革,增强农业竞争力和粮食自给率,合理统筹配置两种资源和处理两个市场之间的关系,建立规避世界粮食贸易波动和不确定性风险的应对策略,构建中国农业生态安全和粮食安全的保障体系。     

冀中南平原区气溶胶标高变化及估算模型研究

作为反映大气气溶胶垂直分布的重要参量,气溶胶标高被广泛应用于气溶胶反演及模型订正研究中.为研究气溶胶标高时空变化规律并构建其简易计算模型,基于2009～2016年气象站点观测资料及MODIS卫星反演数据,利用Peterson模型及多元回归分析对冀中南平原区气溶胶标高进行了估算分析.研究结果表明:区域气溶胶标高夏季最高,...     

环首都地区城乡融合水平时空分异及乡村振兴路径

构建适于县域尺度的城乡融合评价指标体系,借助泰尔指数、ESDA方法分析1995—2018年间环首都地区县域尺度城乡融合水平时空分异特征,并划分出城乡融合发展类型区,提出差异化的乡村振兴路径。结果表明：（1）以2000年为拐点,环首都地区县域尺度城乡融合水平经历了先减后增的“U”型变化历程,整体趋势向好;城乡融合水平的区域差距先增后减,总体趋于缩小。北京及环京三市区域间的差异对总体城乡融合水平差异的贡献率略高于两类地区内部差异,环京三市内部差异是造成两类地区内部差异的主要原因;张家口市与保定市内部差异是影响环京三市城乡融合水平总体差异的主要原因,其中保定市内部差异占主导地位。（2）低水平融合区的数量波动减少,高水平融合区持续增加;城乡融合水平高、低值区的“核心—边缘”结构突出,且经历了“单组单核—多组多核—单组多核”的动态演变历程;城乡融合水平呈现显著的空间正相关性,集聚性先增后减;城乡融合热点区呈团簇状集聚在北京市域范围内,冷点区和次冷点区呈环形或带状布局在保定市中心城区外围,状态渐趋温和;城乡融合“冷热”空间格局与地理环境和社会经济发展背景联系紧密。（3）可将环首都地区划分为五类城乡融合区：城乡融合引领示范区、城乡融合先行发展区、城乡融合优化升级区、城乡融合转型提升区和城乡融合落后欠发达区,并根据各类型区特点,提出差异化的乡村振兴实施路径。     

昆明市城市河流景观特征及其变化分析

河流作为一种门然要素,是城市生态系统的重要组成部分,近年来,城市河流的廊道功能退化,导致其生态质量不断恶化,河流生态功能的正常实现关系到整个城市的可持续发展和城市人居环境的适宜度.应用景观生态学原理对城市河流展开多尺度、多学科的综合研究是解决城市河流问题的必然趋势.根据景观生态学的廊道理论、尺格局原理、源汇理论等,在现...     

石脑油/脱丁烷塔进料换热器结垢腐蚀原因及对策

对轻烃回收装置石脑油/脱丁烷塔进料换热器E-1202B结垢腐蚀进行了检查、检验,从腐蚀介质来源、垢样分析结果、流速等多方面分析了换热器腐蚀泄漏的原因,提出了相应的对策。     

乡镇尺度大娄山区生态系统服务价值时空变化研究

乡镇尺度生态系统服务价值(Ecosystem Service Value,ESV)核算对于制定乡镇差异化发展调控政策具有重要参考价值.以大娄山区水源涵养与生物多样性保护功能区(简称“大娄山区”)为研究对象,基于2000年和2018年2期土地利用数据,通过单位面积价值当量核算、地貌、地表粗糙度、空间统计等方法,研究了乡镇域ESV,并分析其地形效应和空间关联特征.结果表明:①2000—2018年大娄山区ESV整体呈稳定且微弱增长趋势,由1 891.44×108元增至1 895.73×108元;有28个乡镇ESV呈下降趋势,其中22个分布在贵州省.②在大娄山区4种地貌类型中,以缓坡区域的ESV最高(2018年),为811.69×108元;而区域单位面积ESV由高到低依次为峡谷底(0.21×108元/km2) >山脊(0.07×108元/km2) >缓坡(0.06×108元/km2) >陡坡(0.01×108元/km2).③2000年和2018年大娄山区ESV全局Moran's I值分别为0.111和0.109,且P值均小于0.05,表明研究区有显著的空间自相关性和空间聚集效应.2000—2018年,乡镇尺度ESV变化主要有5个空间热点聚集区和2个冷点聚集区.研究显示,建议对大娄山区28个ESV下降的乡镇、ESV冷点聚集区所涉及的乡镇、Ⅲ级地表粗糙度和缓坡重叠区域应优先开展“三生”空间优化.      

多重密度布点对土壤有机质空间特性的解析

论文以张家港市耕层土壤有机质（Soil organic matter, SOM）为目标变量,通过网格布点建立11种样点密度梯度,运用经典统计学和地统计学方法研究其空间特性随布点密度变化的趋势规律。结果表明,各密度下SOM的变异系数稳定在21.70%~23.12%之间,表现出中等程度变异;随着布点密度降低,SOM的块基比和分维数分别由37.52%、1.838波动降至18.70%、1.714,Moran’s I则由0.485起伏升高至0.857,相应地其空间变异中结构变异组分增多、随机变异贡献减少,空间自相关性也逐渐增强;SOM呈现西南-东北递减分布,随着样点密度减小,其空间格局趋于简化。论文以布点密度为视窗,揭示了SOM的多重空间尺度特征,可为解析土壤属性的层级结构提供参考依据。     

不同取样尺度下亚高山草甸土壤呼吸的空间变异特征

基于对4个取样尺度(10、5、2.5、1.25 m)下亚高山草甸土壤呼吸速率的观测,对不同尺度土壤呼吸的空间变异特征进行了研究,分析了不同尺度土壤全氮、有机碳、碳氮比、全硫、土壤温度和土壤水分对土壤呼吸空间异质性的影响,并对各尺度不同置信水平与估计精度下的必要采样数量进行了计算.结果表明:除1.25 m和2.5 m尺度上土壤温度的空间变异属于弱变异外,土壤呼吸及其相关因子的空间变异均属于中等变异,土壤呼吸和土壤温度的变异系数随着取样尺度的增大而增大,而土壤全氮、有机碳、全硫和土壤水分的变异系数随着取样尺度的增大均有减小的趋势;不同取样尺度,影响土壤呼吸的关键因子不同.在10 m尺度,土壤呼吸与土壤全氮、有机碳呈极显著正相关,与土壤温度呈显著正相关,与土壤全硫、碳氮比和土壤水分相关性不显著;在5 m尺度,与土壤全氮和有机碳呈极显著正相关,与土壤全硫、碳氮比、土壤水分和土壤温度相关性不显著;在2.5 m尺度,与土壤有机碳、全氮和土壤水分呈极显著正相关,与土壤全硫、碳氮比和土壤温度相关性不显著;在1.25 m尺度,与土壤全氮、有机碳和土壤水分呈极显著正相关,与碳氮比呈显著负相关,与土壤温度呈极显著负相关,与土壤全硫相关性不显著.随着取样尺度的减小,土壤水分所起的作用逐渐增大,相关系数从0.27~0.49,土壤温度与土壤呼吸的相关性由显著正相关向极显著负相关变化;4个取样尺度95%置信水平误差在10%和20%内必要采样数量分别为28、21、18、14个和7、5、4、4个,随着取样尺度的减小,必需的采样数量减少.