旱区人地耦合系统水-粮食-生态关联研究述评

气候变化和人类活动影响下的旱区水-粮食-生态关联机制,是人地耦合系统研究的前沿科学问题之一,为全面保障以水安全为纽带的旱区生态安全和粮食安全提供科学支撑。本研究通过梳理水-粮食-生态关联研究前沿,凝练得到四方面认识：① 在时空特征判别中,旱区土地利用是普遍涉及的水-粮食-生态关联载体;② 在驱动机制分析中,生态系统服务权衡协同关系得到关注,但研究多止步于统计描述;③ 在模型使用中,社会水文系统模型是重要研发对象,生命周期模型和生态系统服务流模型也得以使用;④ 在决策支持中,基于水-粮食-生态关联视角并适用于本地旱区的国土空间规划、资源用途管制、资源使用增效途径仍处探索阶段。在未来研究中,有必要深化旱区生态水文过程对农业生产的影响与响应、旱区生态系统服务权衡及其对人类福祉的影响、旱区水生态安全格局优化下的国土空间开发与保护等研究议题,从而架构水-粮食-生态关联研究从科学到决策的桥梁。     

坡面流速及侵蚀产沙空间变异性试验

在野外放水试验条件下,利用染色法和侵蚀针法分别观测坡面流速和侵蚀产沙空间变异性。结果表明,坡面各横向断面的流速与距坡顶距离之间呈正相关,且相关性随流量增大逐渐变得显著,纵向断面流速的变异程度明显强于横向断面。总体上,上、下坡位侵蚀程度较重,而中坡位最轻;小流量时沉积作用明显,大流量时距坡顶0~2 m范围为净侵蚀区;各坡段侵蚀量与其距坡顶距离之间呈负相关;发生泥沙沉积部位随流量增大逐渐下移,细沟侵蚀量占坡面总侵蚀量的比例随流量增大不断增加。试验条件下流速为0.30 m/s时,细沟侵蚀产沙大于细沟间侵蚀,且坡面侵蚀量迅速增大。随流量增大,流速和侵蚀产沙量呈增大趋势;但在流量较大时,坡面各坡位侵蚀量与流速呈负相关,这可能与坡面中下部位粗颗粒泥沙沉积以及含沙水流的挟沙能力基本达到饱和有关。