氮添加对白羊草土壤有机碳组分及根系分泌物的影响

氮素是影响草地生态系统碳汇功能的主要限制因子，化石燃料及化肥的大量使用导致生态系统氮素输入显著增加，进而影响植物-土壤之间的碳走向。植物根系分泌物是联系植物和土壤之间的纽带和桥梁。目前，氮肥施加作为草地经营和管理的重要途径，明确增施氮肥对碳素循环在陆地生态系统中的变化过程具有重要而深远的意义。本文以黄土高原典型植被白羊草为研究对象，分析不同氮添加水平（尿素0、2.5、5、7.5、10、15 g N m-2 yr-1）对白羊草根际土壤有机碳组分和根系分泌物的影响，阐明氮添加对黄土丘陵区土壤的影响机制，揭示土壤有机碳组分和根系分泌物与土壤碳氮磷组分之间的关系，为退化草地的经营管理提供数据支撑。主要结果如下： 氮添加提高了白羊草根际有机碳（SOC）、铵态氮（NH4+-N）和硝态氮（NO3--N）含量，与未施氮相比，15 g N m-2 yr-1（N15）处理分别增加了30.5%、60.8%和28.8%，且根际含量显著高于非根际,表现为明显的根际效应；氮添加显著增加了白羊草地上生物量、地下生物量、叶片氮含量和根系磷含量，N15处理地上和地下生物量是未施氮的1.44倍和2.04倍，与未施氮相比，叶片氮含量和根系磷含量分别增加了33.9%和45%；而与降低了茎杆碳含量，与未施氮相比，N15处理茎杆碳含量降低了8.1%。 氮添加增加了易氧化有机碳、可溶性有机碳含量和微生物量碳含量，根际显著高于非根际,表现为明显的根际效应，其中微生物量碳含量在10 g N m-2 yr-1（N10）处理达到最大值，根际含量是未施氮处理的1.89倍。氮添加增加了颗粒有机碳、土壤轻组有机碳、重组有机碳含量，根际均大于非根际，但差异不显著。不同氮添加处理的根际碳库管理指数值均大于100，说明在各处理中根际肥力均有所增加。颗粒有机碳和可溶性有机碳的灵敏度较高。 氮添加显著增加了白羊草分泌物相对含量总量，随着氮添加量的增加，醇类、氨基酸类、糖酸类和短链有机酸类含量显著增加。氮添加显著增加了分泌物中短链碳含量，而对长链碳无显著影响，分泌物中长链有机酸类含量高于短链有机酸类。氮添加增加了白羊草根系分泌有机酸和氨基酸含量。其中，氮添加增加了草酸、洒石酸、吡咯-2-羧酸、扁桃酸、3-羟基丁酸、咪唑丙烯酸含量，降低了2酮基异戊酸含量；&alpha;-酮异构酸含量随氮添加量增加先降低后增加，2，3-二甲基琥珀酸、2-酮丁酸含量、异亮氨酸、天门冬氨酸、草氨酸、丙氨酸和瓜氨酸含量随氮添加量增加先增加后减少，环亮氨酸、丝氨酸和缬氨酸含量随氮添加量增加而增加。 土壤易氧化有机碳含量和TP含量和SOC含量正相关，表明土壤易氧化有机碳对根际碳源的输入、固定和分解具有较强的依赖性；微生物量碳含量与TN、NO3--N具有显著正相关关系，TN和NO3--N能够预测土壤微生物量碳含量；重组有机碳含量与TN正相关，而轻组有机碳含量与TN负相关。除3-羟基丁酸外，其余几种有机酸均与pH呈负相关性，与SOC呈不同程度的正相关，草酸和酒石酸与TP呈明显的正相关。对于分泌物中氨基酸组分，pH与L-别苏氨酸、苏氨酸、丝氨酸、环亮氨酸呈正相关关系，而与异亮氨酸、丙氨酸、刀豆氨酸、天门冬氨酸、瓜氨酸、缬氨酸呈负相关关系，表明环境变化对于植物根系分泌物的分泌影响具有复杂性。 &nbsp; 关键词：白羊草，氮添加，根际，有机碳组分，根系分泌物</p

Evaluation of Soil and Water Conservation Effects of Land Use and Land Cover Change in Chengguan District, Lanzhou City, 2000-2020

近年来中国随着退耕还林还草工程的不断推进以及城市化进程的加快，土地利用/覆被变化（LUCC）极为明显。对于水土流失频发的黄土高原地区来说，LUCC下的水土保持效应研究有十分重要的意义。本研究以兰州市城关区为研究对象，对2000-2020年LUCC水土保持效应进行了初步研究与评价。研究中选用了百合地（N1）和牡丹地（N2）两个耕地，油松+侧柏混交林地（L1）和刺槐+侧柏混交林地（L2）两个林地，撂荒地（C1）、苜蓿地（C2）和天然草地（C3）三个草地，以及挖方样地（W1）、填方样地1（T1）和填方样地2（T2）三个未利用地，对不同土地利用/覆被的水土保持性能进行了测定。选用的水土保持性能指标包括土壤抗蚀性、土壤抗冲性和入渗能力。土壤抗蚀性采用对原状土样干筛-湿筛的方法得到不同粒级的比例，并计算水稳性团聚体平均质量直径（MWDw）、水稳性团聚体几何平均直径（GMDw）、水稳性团聚体颗粒分形维数（Dw）、团聚体破坏率（PAD）以及&gt;0.25 mm水稳性团聚体占比[Mw（&gt;0.25）]，在0～30 cm深度内每5cm取一个样。土壤抗冲性测定时使用室内放水冲刷表层原状土样的方法，得到每个样品的土壤冲刷量（Ms），并求算出土壤抗冲系数（AS）。土壤入渗能力测定时使用了单环双水头入渗仪，得到了饱和导水率（Ks）。再计算出耕地、林地、草地和未利用地四种土地利用/覆被的水土保持性能指标值，同时估计了建设用地的水土保持性能相关指标值。然后通过遥感和GIS的方法对兰州市城关区2000-2020年LUCC进行了分析，使用土地利用/覆被转类指数概念，结合不同土地利用/覆被水土保持性能数据，计算出LUCC水土保持效应。主要结果如下： （1）兰州市城关区各土地利用/覆被表层土壤抗蚀性：MWDw林地和草地显著大于耕地和未利用地；GMDw林地＞草地＞耕地＞未利用地，各土地利用/覆被间差异显著；Dw林地显著小于草地和耕地，未利用地最大；PAD林地和草地显著小于耕地，未利用地最大；Mw（&gt;0.25）林地最大，草地和耕地次之，未利用地最小。土壤抗冲性：Ms未利用地显著大于耕地、林地和草地；AS草地＞林地＞耕地＞未利用地，草地AS的值为36.29 L/g，未利用地仅为0.32 L/g。土壤入渗能力：Ks林地＞草地＞耕地＞未利用地，Ks的值依次为0.19、0.12、0.10和0.01 cm/min，林地、耕地和未利用地之间差异的显著性好。 （2）土壤有机质和植物根系与土壤抗蚀性指标和土壤入渗能力指标极显著相关；土壤抗冲性指标与土壤有机质极显著相关，随着根系生物量的增加，土壤抗冲性有增加的趋势。土壤电导率与土壤抗蚀性、抗冲性和入渗能力多为极显著负相关。碱解氮与土壤抗蚀性、抗冲性和入渗能力的相关性好，多为极显著正相关，这是因为碱解氮是易被植物吸收的营养元素且植物的需求量大，对植物生物量的累积尤为重要。较多的有机质累积，会使土壤结构疏松，孔隙度变大，容重变小，入渗能力增强。 （3）2000-2020年兰州市城关区LUCC主要表现为草地的减少、建设用地和未利用地的增加，以及耕地的减少和林地的增加。其中，建设用地的增加面积和增加幅度都为最高水平，值为25.96 km2和46.15%，草地的减少面积最大，减少幅度也较大，值为27.68 km2和28.88%。草地向建设用地的转移面积最大，为12.05 km2，其次为草地向未利用地的转移，为10.02 km2，耕地和林地向建设用地的转移面积也较大，分别为7.42 km2和7.12 km2。 （4）兰州市城关区2000-2020年LUCC水土保持效应主要表现为整体土壤抗蚀性的增强、整体土壤抗冲性的减弱以及整体土壤入渗能力的减弱，草地、建设用地和未利用地面积的变化对此产生了主要的作用。城市扩展工程是影响兰州市城关区LUCC水土保持效应的主要方面。</p

百年开垦对东北黑土碳氮演变的影响及其驱动机制

&nbsp; 东北黑土区作为我国重要的粮食生产基地之一，因近百年的过度垦殖和水土流失导致土壤碳氮含量显著降低，对我国粮食安全造成严重威胁。已有研究集中于开垦50年内单一土壤类型的碳氮含量变化，缺乏长时间序列侵蚀和耕作条件下土壤碳氮含量演变规律及侵蚀速率与碳氮、微生物群落结构的关系研究。因此，本文以黑龙江省嫩江县鹤山农场不同开垦时间黑土（未开垦及1906年、1956年、1965年、1986年、1996年开垦）和草甸土（未开垦及1952年、1986年、1997年、2001年开垦）为研究对象，在2006年和2019年分别采集各样地土壤样品，测定了土壤理化性质，并利用137Cs和210Pbex法估算了土壤侵蚀速率，采用高通量测序分析了土壤微生物群落结构和多样性，并整理了文献中黑土约18个开垦年限和草甸土约13个开垦年限的碳氮含量数据，在此基础上分析了两类土壤碳氮含量与开垦年限的相关性，研究了碳氮演变的驱动机制。主要研究结果如下： （1）阐明了不同开垦年限黑土和草甸土有机碳、全氮含量演变规律 &nbsp; 未开垦黑土和草甸土表土有机碳含量分别为40.05～87.34 g kg-1和80.28～129.74 g kg-1。随开垦年限增加，两者都呈指数函数规律下降，表达式分别为y=22.99+34.64*exp(-0.04*x)和y=30.44+73.08*exp(-0.21*x)，其下降速率分别呈y=1.49*exp(-0.04*x)和y=15.49*exp(-0.21*x)的指数函数规律减小；分别在开垦110年和25年后趋于稳定，稳定时的黑土有机碳含量低于草甸土。近13年来，耕地黑土有机碳含量平均下降速率随开垦年限增加呈减小趋势；开垦67年耕地草甸土碳含量增加，可能与沉积作用有关。 &nbsp; 未开垦黑土、草甸土表土全氮含量分别为2.47～7.32 g kg-1和5.26～10.88 g kg-1。随开垦年限增加，两者都呈指数函数规律下降，表达式分别为y=1.88+2.81*exp(-0.04*x)和y=2.49+5.80*exp(-0.22*x)，其下降速率分别呈y=0.10*exp(-0.04*x)和y=1.29*exp(-0.22*x)的指数函数规律减小；分别在开垦130年和23年后趋于稳定，稳定时的黑土全氮含量低于草甸土。近13年来，耕地黑土和草甸土全氮含量平均变化速率随开垦年限增加没有明显变化规律。 （2）揭示了土壤侵蚀对黑土、草甸土碳氮含量的影响机制 &nbsp; 随开垦年限增加，除黑土开垦113年地块，黑土年均土壤侵蚀厚度、年均土壤侵蚀速率和总土壤侵蚀量均增加；草甸土年均土壤侵蚀厚度和总土壤侵蚀量随开垦年限增加而增加，但耕地年均土壤侵蚀速率接近；草甸土土壤侵蚀强度低于黑土。黑土和草甸土土壤有机碳、全氮含量与土壤侵蚀速率、土壤侵蚀量负相关；表层（0-15 cm）土壤碳氮含量随土壤侵蚀强度增加的下降速率大于0-30 cm土壤，土壤侵蚀对表层碳氮含量的影响大于亚表层（15-30 cm）；黑土碳氮含量随土壤侵蚀强度增加的下降速率小于草甸土，但黑土侵蚀速率大于草甸土，侵蚀后黑土土壤质量更差。 （3）建立了土壤微生物群落结构和多样性与黑土、草甸土碳氮含量的关系 &nbsp; 变形菌门、酸杆菌门、疣微菌门和放线菌门是不同开垦年限黑土和草甸土的主要优势菌门，共计分别占两类土壤总细菌丰度的68.66%～75.85%和71.47%～81.00%；开垦后各优势菌门相对丰度变化规律不同。黑土细菌丰度与土壤侵蚀量的相关程度高于与土壤侵蚀速率的相关程度，草甸土细菌丰度与土壤侵蚀速率的相关程度高于与土壤侵蚀量的相关程度。黑土物种丰富度和多样性随开垦年限的增加先升高后降低，草甸土的呈相反趋势；未开垦样地与开垦样地被聚类为两类；耕作和水力侵蚀导致土壤碳氮减少，而变形菌门的固氮作用利于黑土中硝态氮的增加，进而使土壤速效养分增加，限制了疣微菌门的生长。 &nbsp; 综上，开垦引起耕作侵蚀，与自然侵蚀共同作用降低黑土和草甸土有机碳、全氮含量，导致表层土壤碳氮含量随开垦年限增加呈指数下降，且对于侵蚀强度更大的黑土，土壤碳氮含量更难稳定；侵蚀作用下，土壤微生物群落组成发生改变，进而影响土壤碳氮含量。因此，保护黑土地需从减少土壤侵蚀做起。</p

黄土的微生物固化及抗侵蚀性能试验研究

黄土在我国分布广泛，由于其具有大孔隙、节理发育、非饱和等特性，在降雨条件下，黄土丘陵沟壑区经常发生严重的水土流失和滑坡等地质灾害。为提高黄土的抗侵蚀性能，本文采用微生物诱导方解石沉淀（Microbially Induced Calcite Precipitation, MICP）技术对黄土进行了微生物固化试验研究，分析了巴氏芽孢杆菌（Sporosarcina pasteurii）扩繁的规律，研究了微生物固化黄土的微观结构和成分，揭示了微生物固化黄土的机理，建立了微生物固化黄土的方法，测试分析了人工模拟降雨条件下微生物固化黄土的抗侵蚀性能。取得的主要结论如下： （1）采用MICP技术可有效固化黄土表层，提高了黄土的强度，降低了渗透系数。经过4次微生物固化处理的试样，与原状黄土相比，其渗透系数最大减小90%以上。 （2）当胶结液（CaCl2和CO(NH2)2混合溶液）浓度大于0.4mol/L，预拌和固化试样中生成的CaCO3含量先增加后减少，在土层深度为5mm左右达到峰值。与非预拌和固化试样相比，生成的CaCO3分布更均匀。非预拌和固化试样中生成的CaCO3主要集中于表层土体，随深度增加显著下降。 （3）非预拌和固化黄土试样，在5mm深度以内的土层中，碳酸钙含量随固化胶结液浓度增大而增加。但当土层深度超过10mm，浓度为1.2mol/L的胶结液固化试样生成的CaCO3含量最高，大于此液浓的胶结液固化试样中的CaCO3生成量反而降低了。因此，选择浓度为1.2mol/L的胶结液固化黄土更为经济有效。 （4）固化处理后土体的密度增加，且随深度向下递减。表层土体的密度最大可达1.96g/cm3，增加45.49%。与非预拌和固化试样相比，预拌和处理的试样密度更均匀。 （5）通过XRD分析可知固化处理后生成CaCO3的晶型为方解石，其中，预拌和与非预拌和固化试样中生成的晶体为斜方六面体型，晶粒直径分别为10-20&mu;m和4-8&mu;m。光学显微镜的观测显示，生成的CaCO3晶体在土颗粒之间起到填充和胶结作用，提高了微生物固化黄土的密度和强度，降低了渗透性。 （6）采用MICP技术固化黄土，可有效提高黄土的抗侵蚀性能。固化次数越多，侵蚀模数越小，径流模数越大，固化7次以上，二者均趋于稳定。固化处理7次以上的黄土坡面可抵抗雨强为120mm/h的降雨连续冲刷1h以上。 关键词：黄土，微生物固化，物理化学特性，抗侵蚀性能，微观结构</p

基于CLUE-S模型的青海省海西蒙古藏族自治州土地利用变化模拟研究

&nbsp; 土地利用变化通过与生态环境以及人类活动等的相互作用不断加速全球变化，成为关乎区域经济发展和人类福祉的重要命题。在土地利用变化的相关研究中，模型模拟是理解土地利用变化机理，明晰土地利用变化过程，揭示土地利用变化驱动因子，预测未来土地利用变化格局的重要工具。本研究将青海省海西蒙古藏族自治州作为研究区域，基于2000年、2010年与2020年3期土地利用数据，提取林地、耕地、草地、水域、未利用地和城乡、工矿、居民用地（城工居民用地）6种土地利用类型，于土地利用数量结构、土地利用程度、土地利用转移矩阵以及土地利用分形特征4方面分析海西州土地利用变化情况；基于CLUE-S模型，以2010年数据为基础，模拟2020年土地利用情况以对模型适用性进行分析，在此基础上以2020年土地利用现状数据为基础，构建CLUE-S模型对海西州2035年土地利用变化进行模拟预测。研究结果有助于深入了解海西州土地利用变化规律，可为海西州生态环境建设、土地的合理利用和经济的可持续发展提供更准确、科学的依据。主要结论如下： （1）草地和未利用地在海西州土地利用结构中占主导地位。2000-2020年间，未利用地、林地面积减少，草地面积先增加后减少，水域、耕地及城工居民用地面积增加；2000-2010年间，草地主要由城工居民用地和水域转入，水域主要由城工居民用地转入，林地主要向草地和未利用地转移；2010-2020年，水域主要由城工居民用地转入，未利用地主要向城工居民用地转移。研究区土地利用类型图斑结构趋于简单化，边界形态分布越来越规则。 （2）间隔层次，2000-2020年研究区内土地利用变化强度明显降低。2000-2010年区域土地利用变化强度呈现快速变化，2010-2020年为慢速变化；地类层次， 2000-2010年与2010-2020年水域与城工居民用地变化活跃，未利用地变化相对稳定；转移层次，2000-2020年间，草地-耕地、城工居民用地-林地、城工居民用地-水域、林地-城工居民用地、未利用地-城工居民用地与未利用地-水域等的转移过程呈现出稳定的倾向性系统转化模式。水域-林地、未利用地-草地、未利用地-林地的转移呈现出稳定的避免性系统转换模式。 （3）以2010年土地利用现状数据为基础，运用CLUE-S模型模拟2020年土地利用变化情况，计算得出Kappa指数为93.02%，模拟精度较高，表明CLUE-S模型适用于海西州土地利用变化模拟。以2020年土地利用现状数据为基础，对海西州2035年土地利用变化进行模拟。模拟结果显示2000-2010间年草地面积增加，2010-2035年减少；2020-2035年其余土地利用类型基本遵循未利用地与林地减少，城工居民用地、水域与耕地增加的原则发生变化。空间分布格局变化方面，城工居民用地与水域扩张最为明显，其中城工居民用地主要扩张区域集中分布在经济发展较为迅速的城市周围以及河流沿岸；此外耕地扩张亦较为明显，其增加的面积主要来自未利用地；草地、林地变化相对较小，主要与其周围用地类型发生不同程度的转化。 </div

基于广义互补方法和线性碳水关系的黄土高原地表蒸散及其组分的估算

地表蒸散（亦称&ldquo;蒸散发&rdquo;、&ldquo;蒸腾蒸发&rdquo;，或笼统地称为&ldquo;蒸发&rdquo;，简称E）是连接水量平衡和能量平衡的纽带，也是把生态过程和水文过程相关联的一个重要环节。由于陆气相互作用的复杂性，蒸散的准确估算成为一个难点。广义蒸散互补关系因其严格的物理边界条件和仅需要常规气象数据，不需要复杂下垫面信息的优势而受到广泛关注。过去几十年来，黄土高原实施了大规模退耕还林还草工程及其它水保工程，水文过程变化与水资源的可持续利用引人关注。本研究在黄土高原范围对现有的三种广义蒸散互补方法做了验证与比较，探究了其在年尺度上估算蒸散的效果，并就其应用结果进行了分析。地表蒸散总量等于植被蒸腾量（T）与土壤及其它下垫面成分的蒸发量（Es）之和。在农业生态系统中，量化蒸腾，明确蒸散各组分比例，对于全面理解水分利用效率指标，提高产量水平和有效管理水资源具有重要意义。本文在估算区域蒸散总量的基础上，针对黄土高原冬小麦生态系统，估算了其不同时间尺度的蒸腾和蒸散比。论文得出的主要结果如下： （1）基于函数结构与年尺度蒸散估算的需求，确定了广义非线性平流干旱方法（简称GNAA模型）和S型广义互补函数（简称SGCF模型）的参数率定方案，阐明了二者在蒸散估算中的表现特征。 &nbsp;GNAA模型在率定了Priestley-Taylor（简称P-T）潜在蒸散中的参数&alpha;e以及模型调节参数c时，能更好地模拟因变量（即实际蒸散与表观潜在蒸散之比，y=E/Epa）和自变量（即平衡蒸散与表观潜在蒸散之比，x=Ee/Epa）散点的趋势。率定的参数c只要大于2，即可实现xmin大于0的边界要求；SGCF模型不仅需要率定参数&alpha;e和1/b，还需要对其上下限（xmax和xmin）进行约束。率定了参数的GNAA模型和SGCF模型在估算黄土高原年尺度地表蒸散上效果相当。此外，SGCF模型率定的参数&alpha;e比GNAA模型的&alpha;e值更接近P-T系数&alpha;的平均值1.26。 （2）基于对参数内涵及影响因素探究的探究与分析，指出了GNAA基础式和扩展式存在功能差异。 GNAA中参数&alpha;e与干燥指数（Epa/P）、降水（P）和气候季节性及不对称指数（SAI）相关，表明&alpha;e是一个包含了P-T参数&alpha;和其它因子的综合参数。GNAA基础式中的参数&alpha;e（用&alpha;e-0表示）取值多有小于1.0的情况出现，其和Epa/P的关系更密切； GNAA扩展式中参数&alpha;e（用&alpha;e-c表示）通常大于1.0，接近于P-T公式的系数&alpha;。结合参数函数&alpha;e-0=f(Epa/P)的GNAA基础式可以较准确模拟流域尺度蒸散量及其年际变异。基础式和扩展式结合可以更好地估算区域蒸散以及描述E、Epa和Epo之间的关系。 （3）阐明了对自变量进行尺度变化的Szilagyi-2017模型（简称S2017）与结合参数&alpha;e-0函数的GNAA基础式方法之间的联系，比较了二者在区域蒸散估算中的使用效果，并将GNAA模型应用于黄土高原的蒸散估算及其年际过程分析，探究了黄土高原以植被恢复为主的生态建设过程的水文响应。 建立参数&alpha;e-0函数的GNAA基础式是以&alpha;e-0/&alpha;e-c为尺度因子，从不同于S2017的另一个角度实现了对GNAA扩展式自变量（xB）的尺度变化，满足了&ldquo;当&alpha;e-0.Ee/Epa =0时，E/Epa =0&rdquo;的边界条件。黄土高原1960 &minus; 2011年的平均年蒸散量为391.8 mm，ECR-B与P分别以0.33 mm/year、0.99 mm/year的速率呈下降变化，但二者的比值ECR-B/P却以每年0.0013的速率显著增加，表明在长时间过程上降水资源中地表蒸散消耗的份额有趋上升之势。降水对蒸散具有控制作用，二者变化趋势一致，但不同时段上蒸散变化率的绝对值一般小于降水变化率的绝对值。与退耕还林草工程实施的时段对应，自1999年以来，降水量以3.26 mm/year的速率增加，随着植被覆盖的增加，蒸散随之以1.44 mm/year的速率增加，但仍不及降水的增加率。因此，在黄土高原植被恢复建设过程中，可利用的水资源量并未减少。在气候没有显著波动变化的条件下，基于可用水资源支撑的黄土高原植被的稳定性是有保障的。 （4）在估算黄土高原区域蒸散的基础上，利用线性化的碳水耦合关系，即GPP.VPDk（GPP和VPD分别代表总初级生产力和水汽压差）与E（蒸散量）的斜率稳定性，基于半小时尺度上表现最好的潜在水分利用效率指标（uWUE=GPP.VPD0.5/E），以黄土高原典型作物&mdash;&mdash;冬小麦为例，探究了其蒸散组分比值及其随生育期的变化。 不同时间尺度上碳水之间的线性关系可以表达为：WUEk=GPP.VPDk/E。本研究通过比较几种常用的水分利用效率指标，发现k值随着时间尺度的增加而减小，并利用半小时尺度上表现最好的uWUE指标分离了黄土高原冬小麦的蒸散。黄土高原雨养冬小麦生育期的蒸腾和蒸散比值（T/E）为0.57，其生育期内的T/E动态变化呈双峰模式，最大的峰值出现在孕穗期，在三个生育年都超过了0.8。日内T/E的变化呈&ldquo;M&rdquo;型。不同的WUE指标各有其使用条件，传统的WUE指标在表征单位水分消耗所形成的生物产量方面具有不可替代性。</p

Connotation analysis of parameters in the generalized nonlinear advection aridity model

The generalized nonlinear advection aridity model (GNAA) for evaporation (E) estimation can be expressed in a basic form with a single parameter &alpha;e-0, or an extended form using two parameters, &alpha;e-c and c. The implications of these model parameters in the model and the accurate estimation of E are receiving increasing attention. Our study shows that &alpha;e-0 and &alpha;e-c are affected by precipitation (P), the aridity index (Epa/P) and the climate seasonality and asynchrony index (SAI), etc, with which &alpha;e-0 has stronger correlations. This demonstrated that annual &alpha;e-0 and &alpha;e-c could cover the &alpha; parameter in the Priestley&ndash;Taylor formula, as well as other factors, particularly the aridity index. For the basic GNAA form, annual &alpha;e-0 is smaller than 1.00 in most catchments, but the GNAA model with the developed empirical formula between &alpha;e-0 and Epa/P can accurately estimate E at an annual scale. For the extended GNAA form, most annual &alpha;e-c were larger than 1.00, with a mean value of 1.08 for the Loess Plateau; &alpha;e-c tended to restore the original &alpha; values in the Priestley-Taylor equation. Functional differences exist between the basic and extended GNAA forms in estimating E and explaining the complementary relationship. Our results bridge some gaps in understanding the GNAA model from previous studies, and provide useful information to extend the application of the GNAA model.&nbsp; &nbsp; &nbsp;</p

黄土高原典型小流域水文连通性变化及其与径流泥沙量的响应关系

黄土高原退耕还林（草）影响下流域水文连通过程的变化研究对于揭示植被变化对土壤侵蚀过程影响机制具有重要意义。以往水文连通性的定量表征未能从功能连通的角度揭示产汇流和产输沙过程中水文连通的阻力机制。因此，本文分析了退耕还林草对黄河中游河龙区间四条典型小流域水沙过程的影响，通过耦合达西-韦斯巴赫阻力（f）构建了新的水文连通性指数（ICf），评估了水文连通性的时空变化规律，对比分析了IC和ICf对流域径流和泥沙传输过程的表征能力，对于揭示土壤侵蚀机理和水文过程模拟具有重要的应用价值。主要结论如下： （1）汾川河和仕望川流域以林地为主，1980-2015年有60%的耕地退耕为林地，清涧河和秃尾河流域以草地为主有超过40%的耕地退耕为草地；汾川河、仕望川、清涧河和秃尾河流域径流量和输沙量在1980-2015年均呈显著下降趋势，汾川河和仕望川流域径流量分别减少了63.7%、55.2%，输沙量分别减少了38.2%、41.9%；清涧河和秃尾河流域径流量分别减少了42.1%、38.0%，输沙量分别减少了57.4%、84.0%。 （2）1980-2015年汾川河、仕望川、清涧河和秃尾河流域IC与ICf均呈显著下降趋势（P&lt;0.05）；以C为权重因子表征发生侵蚀和输移可能性的水文连通性指数IC年在汾川河、仕望川、清涧河和秃尾河流域分别减小了71.63%、74.35%、81.46%、87.17%，以f为权重因子精确表征输移可能性的水文连通性指数ICf分别减小了44.17%、41.32%、51.46%、47.38%。 （3）水文连通性指数IC和耦合达西-韦斯巴赫阻力（f）的水文连通性指数ICf与年径流量和输沙量存在显著线性正相关，ICf对水文连通过程的表征优于IC。</p