摘要
随着气候暖干化与不合理的人类活动，我国北方干旱半干旱区遭受的土壤风蚀危害严重，生态系统的退化、沙化问题严峻。据水利部第二次全国水土流失普查数据显示，截止到20世纪90年代末期，我国中度及以上程度的土壤风蚀总面积已达112万平方公里，且主要集中分布于中国北方。 本研究利用美国农业部的修正土壤风蚀方程（RWEQ），在修正方程中各因子的基础上，估算了中国北方干旱半干旱区的土壤风蚀，揭示了中国北方的土壤风蚀、防风固沙服务功能的时空分布与变化特征，分析了风速、植被、生态工程对土壤风蚀的影响。主要研究结果如下: (1)RWEQ风因子的计算中最重要的数据为风速，自20世纪70年代以来，中国北方地区10m高度的风速平均以每十年0.19m/s的速度下降，风速高值集中分布于春季。对风速数据的插值模型中，二参数Weibull分布模型低估了5m/s以上的风速值，使得风蚀力估算结果偏低。日值风速的插值也不能直接应用于中国北方，但根据模拟结果与实测结果的关系式，可以反推出风蚀力。就风因子值的空间分布来看，内蒙古高原、东北及青藏高原高山地带等地区的风因子值较高，而该地分布有各大沙地。 (2)对土壤质地资料进行转换的对数正态分布模型能够较好模拟土壤颗粒含量。在利用对数正态分布模型将中国制土壤质地资料转换为美国制后，模拟得出了土壤可蚀性与结皮因子，中国北方风沙土的土壤可蚀性与结皮因子均较高。 (3)枯萎植被覆盖度与生长植被覆盖度存在相关关系，利用此相关关系以及NDVI像元二分法求得的植被覆盖度可以推算出适用于修正土壤风蚀方程的枯萎植被覆盖度。 (4)中国北方多年平均土壤风蚀量为160.06亿吨，其中微度和轻度侵蚀区占风蚀区总面积的71.34％。风蚀强度较高的区域集中分布在各大沙漠区以及植被盖度较低的草地等区域。不同土地覆被类型的土壤风蚀模数表现出显著差异，主要分布规律为林地＜农田＜草地＜荒漠。20世纪90年代以来，主要受气候驱动因素的影响，中国北方地区的土壤风蚀量呈逐年下降趋势，但不同覆被类型的风蚀变化速率不同，总体呈现林地＜高覆盖度草地＜农田＜中覆盖度草地＜低覆盖度草地的特征。研究区风蚀量季节差异悬殊，春季风蚀量最大，其次为冬季，秋季较小，夏季风蚀量最小。 (5)防风固沙服务功能保有率可以消除气候波动的影响，有效凸显生态系统本身对固沙的贡献率。中国北方陆地生态系统防风固沙服务功能保有率分布趋势与植被覆盖的分布规律基本一致，呈现由东南向西北逐渐降低的趋势。防风固沙服务功能保有率最低的区域为各大沙漠区。以2000年为界，前后两个十年相比较，整个风蚀区的防风固沙服务功能保有率有较明显的提升，提升幅度为0.72％，变化率为1.10％。提升区域主要集中在青藏区的退牧还草，黄土区的退耕还林（草），京津风沙源治理工程以及大小兴安岭耕地转为林草等区域。此外荒漠生态系统的主要分布区（西北区）有轻微下降。 (6)风速和植被覆盖度变化是影响土壤风蚀最重要的因素，风速减弱使得土壤风蚀量降低。风蚀季节植被盖度的减小（增加）在某种程度上加强（抑制了）土壤风蚀。生态工程的实施提高了防风固沙服务功能。但京津风沙源治理工程（一期）在实施过程中，注重对林地生态系统的建设，对风蚀量较大的广大草地区域的治理重视程度较轻，限制了草地生态系统防风固沙服务功能的更好发挥。
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