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濕潤平原區耕地冬季撂荒對水文過程的影響研究取得進展

  我國農村受勞動力析出和產業結構調整滯后影響,部分地區耕地撂荒現象日益明顯,且以季節性撂荒為主。耕地撂荒通過改變下墊面性質,引起地表蒸散、土壤水分和降水徑流等關鍵過程變化,造成能量循環和水分情勢改變,深刻影響到區域水文過程和水資源的時空分配。 

  長江中下游農村耕地冬季撂荒面積達20km2,占總耕地面積40%以上,尤其是地處中下游平原區的江蘇、湖北、湖南等省份,占區域耕地撂荒總面積約一半。研究長江中下游濕潤平原區冬季耕地撂荒的生態水文與水資源水環境效應,對于明確水資源時空分布規律具有重要意義,將為耕地保水保濕和區域水資源高效利用、區域農業水資源規劃與管理、水利工程建設面對耕種新形勢下的適應性調整等提供科學依據。 

  中國科學院南京地理與湖泊研究所高俊峰研究員課題組閆人華博士,針對濕潤平原區耕地冬季撂荒的水文效應,以太湖流域典型試驗區長期監測實驗數據為基礎,量化了冬季耕地撂荒的生態水文效應,取得了一系列成果:1)揭示了水田在夏稻+冬油輪作、夏稻+冬閑(撂荒)模式下蒸散發的日內、季節變化規律及驅動機制,明確了蒸散發過程及各分量的變化特征,識別了主導環境因子及多因子間的結構關系(圖1、圖2)。2)構建了針對夏季水稻、冬季油菜和冬閑地等不同作物模式下的蒸散發估算模型,確定了一套適合濕潤平原區耕地不同作物的蒸散發模型關鍵參數值。提出區分冬季撂荒與年際輻射、水分差異對蒸散變化作用的單樣點植被演替監測+情景模擬方法(圖3),相比以往多樣點同期觀測法,顯著降低了試驗成本,避免了因地形、土壤、微氣候等空間異質帶來的結果不確定性。3)定量評估了冬季撂荒引起的蒸散發變化對水文過程的影響,發現相比原種植冬油菜,冬季撂荒使濕潤耕地表層直接接受輻射能量,導致蒸散發增加0.13±0.11 mm/d,使年平均土壤含水量減少12%,地下水位下降5%,徑流量減少20%,且撂荒的時間累積效應明顯(圖4)。 

  研究成果近期以“Exploring the influence of seasonal cropland abandonment on evapotranspiration and water resources in the humid lowland region, southern China”為題在線發表在水文水資源領域著名期刊Water Resources Research上。 

  論文鏈接:https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2021WR031888 

 

1 水稻-冬油菜-冬閑地日內、季節變化 

2 水稻-冬油菜-冬閑地蒸散與環境因子關系的通徑分析 

3 冬季撂荒與年際氣象變化對蒸散變化的作用區分 

圖4 冬季撂荒對地表徑流量(a.)、土壤水分(b.)和地下水位(c.)的影響模擬結果 

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