黄土丘陵坡面土地覆被格局的水土流失机理与格局指数研究

土地利用/土地覆被结构与生态过程研究是综合自然地理学的重要前沿。覆被格局即各种覆被类型的空间分布结构对水土流失过程具有重要影响，开展坡面覆被格局与水土流失关系的机理研究并建立表征水土流失过程的格局指数具有重要意义。在黄土丘陵区的自然坡面上开展植株、单一覆被类型的微型小区人工模拟降雨实验和典型覆被格局的径流小区次降雨观测实验，精确提取小区覆被格局信息，采用主成分分析、DCCA和多元回归等统计方法分析不同覆被格局的水土流失规律，揭示覆被格局特征与水土流失的定量关系，探讨覆被格局对水土流失过程的作用机制。以此为基础，在传统的Flowlength和DLI指数中加入真实反映不同覆被类型对径流、泥沙阻滞作用的权重因子，建立改进的覆被格局指数，分析其对水土流失的指示作用，实现对水土流失的定量表征。本研究可以深化对景观格局-水土流失过程关系的理解，也可为黄土高原土壤侵蚀防治和植被恢复格局设计提供科学依据。

坡面覆被格局即各种覆被类型的空间分布结构对水土流失过程具有重要影响，覆被格局与水土流失关系研究是自然地理学和景观生态学研究的热点问题。本项目在典型黄土丘陵沟壑区的自然坡面上布设了不同斑块类型的微型小区、不同覆被类型的径流小区、典型覆被格局的径流小区和坡面集水区，建成微型小区—径流小区—集水区的坡面水土流失过程监测体系，对径流、泥沙、土壤水分动态以及土地覆被开展了系统的监测工作，分析了不同覆被格局的水土流失效应，构建了表征水土流失过程的改进Flowlength和DLI格局指数，建立了基于改进SCS-CN和RUSLE模型的坡面降雨-径流-侵蚀模型，模拟了不同覆被格局径流小区的次降雨产流和产沙量。结果表明：不同覆被格局的水土保持效应具有明显差异，恢复阶段和土壤属性对不同植被覆被的水土流失效应具有重要影响，在不同的植被覆盖和退耕年限下，水土流失的尺度特征具有不确定性；考虑不同植被类型产流产沙能力差异和斑块空间位置的改进格局指数可以较好的定量表征不同覆被格局的水土流失效应；考虑土壤前期水分条件和径流对土壤侵蚀直接贡献的坡面降雨-径流-侵蚀耦合模型可以较好地定量评价黄土丘陵区不同植被覆盖的水土流失效应。本项目已发表SCI 论文5篇，中文核心期刊论文1篇。