流域景观格局与水土流失的尺度特征与耦合方法

景观格局与生态过程的相互关系与耦合机制是景观生态学研究的核心科学问题；尺度广泛存在于生态学现象中，尺度效应与尺度转换是景观生态学研究面临的挑战，探讨格局与过程之间相互作用机理与尺度特征及耦合途径是进一步深化景观生态学研究的关键。水土流失作为一种生态过程，是国内外颇为关注的生态问题。本项研究选取陕北黄土高原延河流域作为研究区，结合黄土高原地区水土流失治理的重大需求，以观测试验、遥感反演和模型模拟作为研究手段，在坡面、小流域和流域等不同尺度上开展景观格局与水土流失的相互关系与耦合方法及尺度效应研究，在分析流域生态系统与景观格局的空间异质性、水土流失的影响因子与尺度特征的基础上，揭示流域景观格局与水土流失的耦合机理，发展尺度转换方法和流域格局-过程耦合模型，推动景观生态学中景观格局与生态过程关系的研究，为黄土高原地区生态建设提供科学依据。

本项目以景观格局-水土流失-尺度特征为主线，在陕北黄土高原的延河流域，通过观测试验、样带调查、遥感反演和模型模拟等手段开展了小区-坡面-小流域-流域景观格局与水土流失的多尺度综合研究，建立了小流域水土流失与土地覆被的观测体系和流域尺度土壤、植被、水文气象和社会经济基础数据集；分析了流域土地利用与植被覆盖变化特征，阐明了流域景观格局变化规律与驱动因素；揭示了样地、坡面和小流域土壤水分和水土流失特征及影响因子，分析了流域水沙在不同时间尺度上的变化特征与驱动机制；通过建立基于土壤侵蚀过程的格局指数和多尺度土壤侵蚀评价指数，开展了景观格局与水土流失的耦合分析，评价了坡面覆被格局和流域景观变化的土壤侵蚀效应，辨识了影响坡面和流域尺度水土流失过程的关键因子；发展了基于生态水文过程的流域土地类型单元划分方法，与SWAT模型耦合有效提高了径流和输沙的模拟精度，利用模型分析了流域植被变化和工程措施的水土流失效应；项目共发表论文32篇，其中SCI 论文27篇，出版专著1部。