基于RWEQ和WEPS模型的中国北方农牧交错带潜在风蚀模拟

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2020.00122

摘要/Abstract

摘要：

中国北方农牧交错带是一个典型的受气候和人类活动共同影响的敏感区域，存在严重的土壤风蚀和土地退化问题。风蚀模型是目前获得区域风蚀模数的最有效方法之一。利用修正风蚀方程（RWEQ模型）和风蚀预报系统（WEPS模型）对北方农牧交错带2000—2012年潜在风蚀进行评估。结果表明：两个模型模拟得到的多年平均潜在风蚀量不同，但空间分布、年际减少趋势和季节分布等特征基本相似；风速、土壤湿度和土地利用变化对土壤风蚀均有影响。RWEQ模型（R²=0.45，P<0.01）和WEPS模型（R²=0.57，P<0.01）中实测值与预测值具有较好的相关性。WEPS模型（NSC=0.54）纳什系数较RWEQ模型（NSC=0.27）高。RWEQ模型和WEPS模型均能客观预测北方农牧交错带土壤风蚀情况，WEPS模型预测精度较好。

关键词: 风蚀模型, 土壤风蚀模数, 时空分布, 影响因素

Abstract:

The agro-pastoral ecotone in northern China， a typical region sensitive to interaction between climate and human beings， has always been undergoing wind erosion and soil degradation. At present， the wind erosion model is one of the most effective methods to obtain the regional potential wind erosion. In this study， the regional versions of Revised Wind Erosion Equation （RWEQ） and Wind Erosion Prediction System （WEPS） were used to evaluate the potential wind erosion at the agro-pastoral ecotone in northern China during 2000-2012. The results demonstrate that the magnitudes of average potential wind erosion were different while the spatial distribution， interannual decreasing trend and seasonal distribution of potential wind erosion were similar between the RWEQ and WEPS. It is found that wind speed， soil moisture and land use change have an impact on soil wind erosion by the analysis of the spatial correlation between wind speed， soil moisture and wind erosion modulus， and the influence of land use change on fluctuation of wind erosion amount. The observed wind erosion data are closely related to the values predicted by RWEQ （R²=0.45， P<0.01） and WEPS （R²=0.57， P<0.01）. The Nash （Sutcliffe efficiency coefficient） of WEPS model （NSC=0.54） is higher than that of RWEQ model （NSC=0.27）. Both RWEQ model and WEPS model can objectively predict the soil wind erosion of the APEC， and the prediction accuracy of WEPS model is better.

Key words: wind erosion model, soil wind erosion modulus, temporal and spatial distribution, influence factor

中图分类号:

S157

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图/表 10

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序号	土地利用类型	方法测量	实际侵蚀模数/(t·hm^-2·a^-1)	参考文献
1	沙地	插扦法	243	赵羽等^[34]
2	农田	野外暗扦法	883.3	徐斌等^[35]
3	农田	粒度对比法	14.4	董治宝等^[36]
4	农田	粒度对比法	24.6	董治宝等^[36]
5	农田	粒度对比法	19.05	董治宝等^[36]
6	农田	粒度对比法	41.1	董治宝等^[36]
7	农田	粒度对比法	28.8	董治宝等^[36]
8	沙地	陷阱诱捕法	83.95	Li等l^[37]
9	沙地	¹³⁷Cs	28.97	赵烨等^[38]
10	农田	陷阱诱捕法	1.08	王云超等^[39]
11	草地	¹³⁷Cs	3.51	刘纪远等^[40]
12	草地	¹³⁷Cs	4.18	刘纪远等^[40]
13	草地	¹³⁷Cs	0.53	刘纪远等^[40]
14	草地	¹³⁷Cs	4.8	刘纪远等^[40]
15	草地	¹³⁷Cs	3.1	刘纪远等^[40]
16	农田	¹³⁷Cs	17.65	姜洪涛^[41]
17	农田	¹³⁷Cs	83.62	张加琼等^[42]
18	农田	¹³⁷Cs	59	Li等l^[43]
19	草地	¹³⁷Cs	3.2	Li等l^[43]
20	农田	¹³⁷Cs	65	Li等l^[43]
21	沙地	¹³⁷Cs	48.5	Li等l^[43]
22	农田	BSNE	1.96	Guo等^[44]

序号	土地利用类型	方法测量	实际侵蚀模数/(t·hm^-2·a^-1)	参考文献
1	沙地	插扦法	243	赵羽等^[34]
2	农田	野外暗扦法	883.3	徐斌等^[35]
3	农田	粒度对比法	14.4	董治宝等^[36]
4	农田	粒度对比法	24.6	董治宝等^[36]
5	农田	粒度对比法	19.05	董治宝等^[36]
6	农田	粒度对比法	41.1	董治宝等^[36]
7	农田	粒度对比法	28.8	董治宝等^[36]
8	沙地	陷阱诱捕法	83.95	Li等l^[37]
9	沙地	¹³⁷Cs	28.97	赵烨等^[38]
10	农田	陷阱诱捕法	1.08	王云超等^[39]
11	草地	¹³⁷Cs	3.51	刘纪远等^[40]
12	草地	¹³⁷Cs	4.18	刘纪远等^[40]
13	草地	¹³⁷Cs	0.53	刘纪远等^[40]
14	草地	¹³⁷Cs	4.8	刘纪远等^[40]
15	草地	¹³⁷Cs	3.1	刘纪远等^[40]
16	农田	¹³⁷Cs	17.65	姜洪涛^[41]
17	农田	¹³⁷Cs	83.62	张加琼等^[42]
18	农田	¹³⁷Cs	59	Li等l^[43]
19	草地	¹³⁷Cs	3.2	Li等l^[43]
20	农田	¹³⁷Cs	65	Li等l^[43]
21	沙地	¹³⁷Cs	48.5	Li等l^[43]
22	农田	BSNE	1.96	Guo等^[44]

年份	土地利用类型	2010年
年份	土地利用类型	草地	居民地	林地	农田	未利用地	沙地	水体	转出量
2000年	草地	—	290.36	973.21	2 653.69	133.67	1 826.74	119.20	5 996.87
	居民地	30.76	—	10.06	131.31	2.03	2.45	2.23	178.84
	林地	351.31	53.65	—	324.63	5.58	19.01	16.92	771.10
	农田	2 848.30	491.43	1 150.56	—	89.69	52.18	198.37	4 830.53
	未利用地	43.75	5.49	4.06	242.55	—	2.59	49.07	347.51
	沙地	1 275.39	13.28	86.96	70.39	7.81	—	10.47	1 464.30
	水体	135.07	13.75	23.13	340.87	182.31	9.84	—	704.97
	转入量	4 684.58	867.96	2 247.98	3 763.44	421.09	1 912.81	396.26	14 294.12

年份	土地利用类型	2010年
年份	土地利用类型	草地	居民地	林地	农田	未利用地	沙地	水体	转出量
2000年	草地	—	290.36	973.21	2 653.69	133.67	1 826.74	119.20	5 996.87
	居民地	30.76	—	10.06	131.31	2.03	2.45	2.23	178.84
	林地	351.31	53.65	—	324.63	5.58	19.01	16.92	771.10
	农田	2 848.30	491.43	1 150.56	—	89.69	52.18	198.37	4 830.53
	未利用地	43.75	5.49	4.06	242.55	—	2.59	49.07	347.51
	沙地	1 275.39	13.28	86.96	70.39	7.81	—	10.47	1 464.30
	水体	135.07	13.75	23.13	340.87	182.31	9.84	—	704.97
	转入量	4 684.58	867.96	2 247.98	3 763.44	421.09	1 912.81	396.26	14 294.12

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