New Thought of Meteorological Forecasting and Warning Models of Geological Disasters in Loess Plateau of North Shaanxi

The study established daily comprehensive precipitation equations and calculated respective critical daily comprehensive precipitation value of loess-collapse disasters and landslide disasters by dint of the geological disasters and corresponding precipitation data in 47 years.Considering geological disaster risk divisions,precipitation influence coefficient and daily comprehensive precipitation,hourly rolling daily-forecasting and hourly warning fine and no-gap models on the base of high temporal and spatial resolution rainfall data of automatic meteorological station were developed.Through the verifying of combination of dynamical forecasting model and warning model,the results showed that it can improve efficiency of forecast and have good response at the same time.

基于特征分区的陕北黄土高原植被覆盖变化及其驱动因素

陕北黄土高原是退耕还林(草)工程的重要实施区域,深入分析退耕以来不同时段的植被覆盖变化和驱动因素特征,对推进区域生态环境建设具有重要指导意义。基于2000—2019年中分辨率成像光谱仪(MODIS)获取的归一化植被指数(NDVI)数据,在地理分区的基础上,根据气候和植被覆盖类型等自然地理要素对陕北黄土高原进行特征区域划分,采用趋势分析、相关分析和残差分析等方法,研究全域及各分区在两轮退耕还林(草)工程实施期间(2000—2013年、2014—2019年)植被覆盖的时空变化及其驱动因素,探究不同时期植被变化及驱动因素的差异性。结果表明:(1)2000—2019年,各分区年均NDVI值为土石丘陵林区(Ⅵ区)>黄土塬区(Ⅶ区)>黄土梁状丘陵区(Ⅴ区)>黄土峁状丘陵区(Ⅳ区)>盖沙黄土丘陵区(Ⅱ区)>黄土宽谷丘陵区(Ⅲ区)>风沙丘陵区(Ⅰ区),均呈增加趋势。(2)20年间,研究区植被显著改善面积占比约为93.6%。在第二轮工程实施期间,研究区植被改善速度较第一轮降低(0.0136/a、0.0125/a),Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ区部分植被发生退化。(3)陕北地区植被变化是气候和人类活动共同作用的结果。人类活动是引起研究区植被变化的主导因素,但气候因素在植被变化中的影响程度逐渐加深。气候因素在第二轮工程实施期间对各分区植被变化的贡献率较第一轮增大。(4)在长时间尺度上,植被的生长和分布受水分等自然条件的制约。因此,在进行植被恢复时,要充分考虑自然环境条件,以达到区域生态恢复的可持续性。

陕北黄土高原文冠果群落结构及物种多样性

文冠果是我国北方地区生物质油料能源首选树种,陕北黄土高原次生林区是其主要分布地域之一。通过黄土高原森林区和森林草原区32块文冠果群落标准地调查,对该区域文冠果林群落结构、种类组成和物种多样性等进行了研究。结果表明,文冠果在森林区既可以形成小乔木林,也可以形成灌木林,而在森林草原区只有灌木林。标准地内共有维管束植物77种,隶属27科65属。乔木林乔木层以油松、文冠果为主,灌木层以狼牙刺、黄蔷薇、葱皮忍冬等占优势,草本层野菊、铁杆蒿、长芒草、披针苔草等占优势;灌木林灌木层以文冠果、狼牙刺、荆条等为主,草本层阿尔泰狗哇花、白草、披针苔草、铁杆蒿等占优势。群落丰富度指数(S)乔木林21.2±4.8,森林区灌木林21.7±5.7,森林草原区灌木林12±1.7,多样性指数D值与H'值乔木林为0.933±0.022和2.519±0.023,森林区灌木林为0.917±0.040和2.755±0.368,森林草原区灌木林是0.861±0.023和2.190±0.126;均匀度指数J值与E值乔木林是0.837±0.200和0.840±0.257,森林区灌木林是0.923±0.047和0.806±0.064,森林草原区灌木林是0.885±0.036和0.790±0.083;统计分析显示,S,D和H'值森林区乔木林与灌木林差异不显著,但都极显著(P<0.01)高于森林草原区灌木林,J和E值无显著差异,其中丰富度指数变异系数森林区灌木林>乔木林>森林草原区灌木林,而多样性指数和均匀度指数变异系数乔木林>森林草原区灌木林>森林区灌木林。群落不同层次D值和H'值乔木林乔木层、灌木层差异不显著,但显著低于草本层,其变异系数灌木层>乔木层>草本层;灌木林草本层显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)高于灌木层,其变异系数灌木层>草本层,J值和E值在群落(乔)灌草层之间无显著差异。根据天然文冠果林的群落结构特征,人工文冠果油料林营造和经营管理过程中应注意树种的混交搭配和地被植物多样性的培育,以提高林地的生态功能。

陕北黄土高原土壤干层的分布和分异特征

以人工刺槐林为研究对象 ,经大量野外调查和数据分析 ,研究了陕北黄土高原土壤干层的分布状况和分异特征 .结果表明 ,土壤干层在陕北黄土高原从南到北大范围内普遍分布 ,根据干化程度可分为 4个类型区 :1)以宜君为代表的高原沟壑区南部 ;2 )以富县、黄陵为代表的高原沟壑区北部 ;3)范围较广的丘陵沟壑区 ,该区又可分为南、西、北 3个小区 ,南区以延安、延长为代表 ;西区以吴旗、安塞为代表 ;北区以绥德、米脂为代表 ;4 )以神木为代表的风沙区 .受降雨量的影响 ,土壤干化程度具有明显的水平分异规律 ,即随着降雨量从南到北的减少 ,干化程度亦随之加重 ;受海拔高度、降雨入渗能力的影响 ,土壤干化程度在小范围的山地呈现明显的垂直分异规律 ,海拔愈高 ,干化程度愈严重 ;因土地类型的不同 。

近30年来陕北黄土高原土地利用动态变化分析

基于1975年的LandsatMSS影像,1986年、1997年和2006年的Landsat TM影像,利用遥感影像的计算机自动分类和目视解译,得到这4a的土地利用信息。利用ERDAS中的GIS分析模块和统计方法对这4a的土地利用图进行统计分析,得到1975-1986年、1986-1997年和1997-2006年这3个时间段的土地利用变化的数量、速度、幅度、空间格局特征。结果表明:耕地经历了一个先增加后减少的过程,草地、林地先减少后增加,居民地一直处于增加状态,未利用地从整体上来说处于减少状态,只不过在中期有一定数量的波动;在前期和中期土地利用类型间的相互转化基本一致,后期土地利用类型间的相互转化有所增强;耕地、草地、林地和未利用地是该地区土地利用变化的主导类型,主要是耕地、草地与其它土地利用类型间的相互转化。

基于GIS的陕北黄土高原土地生态系统水土保持价值评价

【目的】土壤侵蚀是导致人类赖以生存且日趋紧缺的土地资源退化和损失的主要原因,这种损失正在全球悄然进行。定量计算区域土地生态系统水土保持的价值量,为区域土地的持续利用与生态环境和社会经济协调发展提供科学决策依据。【方法】本文根据陕北黄土高原的特点,采用无植被覆盖的潜在土壤侵蚀量来估算各生态系统土壤保持量,然后利用估算的土壤保持量,采用市场价值法、机会成本法和影子工程法从保护土壤肥力、减少表土损失和减轻泥沙淤积3个方面来评价水土保持的经济效益。【结果】而从整个时间段上来看,2000年比1978年的土壤保持量增长94.18%,接近一倍。1978～2000年期间陕北黄土高原水土保持价值是逐渐增加的,1978～1990年期间比1990～2000年期间增加的要快。1978年的陕北黄土高原的水土保持价值为18.503亿元;1990年比1978年陕北黄土高原水土保持价值增加了近8亿元;而2000年比1990年增加了2.414亿元。【结论】近20多年的时间里,1978～1990年时间段增长幅度比1990～2000年的增长幅度要大,这与植被覆盖度有着密切的关系。针对陕北黄土高原所进行的一系列水土保持治理工作,已经取得了巨大的成绩。从空间分布上来看,通过对研究区三类不同地貌类型区进行水土保持价值评价,其结果为,南部低山丘陵区>北部风沙过渡区>中部黄土丘陵区。

陕北黄土丘陵区植被建设中的空间配置及其主要建造技术

以延安黄土丘陵区 1 1 0 0 km2 为研究范围 ,在论述了该地区生态条件基础上 ,从植物种的选择、空间配置 ,主要建造技术等方面阐述了延安黄土丘陵区植被建设基本方向 。

农户生计方式对农村生态的影响及其协调策略——以陕北黄土高原为个案

随着区域经济社会变迁,农户生计方式日益多样化,由单一的种植转向养殖、林果业、外出务工、经商等。选择不同生计方式的农户如纯农户、农兼户、兼农户对生态影响的方式和程度具有较大差异。应通过细分农户,加大扶持;调整生态退耕政策;推进生态中心村建设等策略,加大生态建设力度,协调不同生计方式农户与生态建设的关系,实现农村生态的改善与保护。

陕北黄土高原森林植被数量分类及环境解释

通过对陕北黄土高原森林群落的系统聚类分析和因子分析 ( FA)及其与 5个土壤变量的多元统计分析 ,定量研究了该地区森林植被的类型及土壤特征之间的相互关系。结果表明 :陕北黄土高原森林植被可分为 5个群系 ,即油松林、辽东栎林、山杨林、白桦林和侧柏林 ,聚类分析结果与传统分类的结果完全一致。该地区森林植被格局可由群落土壤条件的差异来解释 ,土壤因子中含水量、全氮和有机质是主导性因素 ,各群落沿此梯度呈现出一定的分布格局 ,其它土壤因子的作用并不明显。

陕北黄土区生物结皮条件下土壤养分的积累及流失风险

分析了陕北黄土高原典型流域生物结皮的形成和发育对土壤养分的积累效应,同时对生物结皮条件下土壤养分的流失风险进行评价.结果表明:生物结皮生长发育后能够迅速增加结皮层及2cm土层的养分含量,但对深层土壤影响较小;退耕0～20年间结皮层的养分含量与退耕年限之间的关系可用指数函数(y=a[b-exp(-cx)])拟合,其中有机质、全氮和碱解氮在退耕20年间的增加速度变化不大,而全磷、速效磷和速效钾在退耕初期增加迅速,后期增加缓慢;自然发育生物结皮对土壤养分的年均净贡献量为:有机质50.15g.m-2、全氮1.95g.m-2、全磷0.44g.m-2、碱解氮164.33mg.m-2、速效磷9.64mg.m-2和速效钾126.21mg.m-2,人工培育条件下生物结皮发育更快,对养分尤其是速效养分的贡献速率更高;生物结皮条件下养分含量的提高增加了养分流失风险,尤其是养分随泥沙流失大幅度增加,生物结皮增加的养分中平均有39.06%随泥沙流失,仅有60.94%得以保留.总之,生物结皮可迅速、全面增加表层土壤养分,但同时会加大养分流失风险.尽管如此,土壤养分的净增加量仍相当可观,显示生物结皮具有较好的土壤养分积累效应.

陕北黄土高原土壤有机质分布研究

对陕北黄土高原地区不同年限、不同植被立地土壤有机质含量的分析发现,刺槐、苜蓿、撂荒地土壤有机质含量随植被恢复年限的增加而增大,且呈线性相关;安塞土壤有机质含量随植被逐渐乔木化而增大;0～60cm土层土壤有机质含量随深度的增加而减小;坡面表层土壤有机质分布曲线类似于一个周期的"正弦曲线"或"反弦曲线",但植被生长较好的坡面例外;土壤有机质受地理位置的影响,随纬度的北移而减小,其顺序为:富县>宜川>安塞>神木。

GIS支持下的土地利用与土壤侵蚀强度相关性研究——以陕北黄土高原为例

依托GIS软件作为技术平台,采用网格地图与数学分析方法,研究了陕北黄土高原土地利用强度与土壤侵蚀强度之间的相互关系。结果表明,陕北黄土高原土壤侵蚀强度和土地利用强度呈高度正相关,说明土地利用强度是导致陕北黄土高原本区域土壤侵蚀的重要驱动力。回归分析发现,在自然因子综合作用下,土地利用强度对土壤侵蚀强度的影响呈现不同状况,地势越平坦、气候越湿润的地区人类活动对土壤侵蚀强度的影响越小,反之亦然。

陕北黄土高原退化生态系统的恢复与重建

从恢复生态学原理出发,分析了陕北黄土高原生态系统退化的原因,着重探讨了陕北退化生态系统恢复与重建的措施,可集中归结为:树立人文精神的观念,以达到人与自然的和谐发展;从实际出发,因地制宜地恢复植被;为确保退耕还林不反弹,需建设基本农田。

陕北黄土高原土地利用/土地覆被变化中植被固碳释氧功能价值变化

利用陕北黄土高原的土地利用、气象等数据,测算了该区土地利用土地覆被变化(LUCC)引起的植被固碳释氧服务功能价值的变化,结果表明:1996年区域固碳释氧功能价值比1986年增加了9.97718亿元,2001年固碳释氧功能价值比1986年增加了13.61481亿元。这种价值变化反映出实施退耕还林还草政策以及合理控制城镇建设用地的扩张对提高陕北黄土高原生态服务功能有着十分重要的意义。

陕北淤地坝发展特点及其效益分析

淤地坝既能拦截泥沙、保持水土,又能淤地造田,是巩固退耕还林成果、促进农民增收、减少人黄泥沙的重要水土保持工程措施。陕北黄土高原地区淤地坝建设得到了快速发展。大体经历了4个发展阶段:20世纪50年代—60年代的试验示范,70年代—80年代初的推广普及,80年代后期—90年代初的发展建设和90年代中期以来的生态环境示范建设中淤地坝建设的完善提高阶段。陕北地区在各级政府的重视和广大农民群众的艰苦努力下,通过大规模淤地坝建设,为农业增产、农民增收、农村经济发展、生态建设创造条件。根据淤地坝建设的发展现状,基本特点及其效益,提出了需进一步研究和解决的问题的保障措施。

陕北丘陵区农田蒸散规律及对土壤水环境的影响与防治对策

为了探讨陕北黄土高原农田土壤蒸散规律及水分环境现状,提高土壤水分利用效率,采用TDR法测定了土壤水分,对陕北峁状丘陵区旱梯田裸露地、作物地以及农田覆盖地土壤水分进行系统监测,并结合野外自动气象哨资料,分析了该区农田土壤水分蒸散规律。结果表明,裸露地周年存在两个蒸发高峰期,年蒸发量占降水量的74.4%;土地空闲期对恢复土壤水分亏缺贡献很大;地面采取部分覆盖(地膜覆盖,覆盖率60%)有利于土壤水分环境的恢复与保护,而采取全覆盖(组合覆盖和秸秆覆盖,覆盖率100%)有利于土壤水分的高效利用。在此基础上提出了提高该区土壤水分利用率的有效技术途径:采取双料沟垄组合覆盖技术最大限度地抑制裸露地表的无效蒸发,草粮轮作、避免耕地荒芜提高土壤水分利用率。

陕北黄土高原生态安全动态变化定量分析

利用生态足迹的理论与方法，结合GIS技术，对陕北黄土高原1986-2002年的生态安全变化进行定量分析，并提出生态足迹压力指数的概念与模型，研究结果表明，陕北黄土高原生态压力指数，在近16年内持续上升，不安全性持续增长，2002年已接近临界状态。研究结果对生态安全动态变化定量分析有重要推动作用，并为区域生态安全调控决策提供重要依据。

陕北黄土高原土地利用动态变化及趋势预测分析

根据陕北黄土高原地区1986-2001年土地详查资料及土地变更调查资料,对该区土地利用动态变化进行了分析。以土地利用变化规律为依据,运用灰色系统动态模型GM(1,1)进行模拟,得到耕地、园地、林地、交通用地等土地利用类型的趋势预测方程,并对2010年土地利用变化的趋势预测进行分析,提出陕北黄土高原土地资源可持续利用的对策及措施。

区域土地利用变化的水分生态安全响应研究——以晋西陕北黄土高原为例

目的探讨晋西陕北黄土高原土地利用变化的水分生态安全响应。方法采用定量方法,借助于GIS空间分析技术,结合研究区1989和1999两年的土地利用分类图,定量评价晋西陕北黄土高原不同土地利用类型水分的生态安全状况。结果利用构建的土地利用水分生态安全指数,确定区域土地利用变化的水分生态安全响应。结论①从研究区整体来看,不论是水分状况差的1989年,还是水分状况较好的1999年,土地利用类型水分生态安全指数逐渐降低的顺序均为林地、耕地、草地;②依据各分区不同土地利用类型的水分生态安全指数排序,确定各分区的农业发展方向。

黄土高原地质灾害气象预报预警模型研究新思路

利用黄土高原47年降雨型地质灾害资料和相对应降雨资料,采用统计方法建立诱发地质灾害日综合雨量方程,得出崩塌和滑坡启动值、加速值、临灾值的临界日综合雨量。考虑地质灾害风险区划、降雨影响系数、日综合雨量,以高时空分辨率自动气象站降雨观测资料和定量降雨预报预警为基础,建立地质灾害逐时动态日预报和逐时预警相互衔接的精细化、无缝隙地质灾害预报预警模型。通过实例检验表明将降雨型地质灾害动态预报模型和预警模型结合起来应用,提高预报时效,效果更好。