[00128300]接坝山区土地质量数值化评价方法的研究

本项研究立足于合理利用土地、提高土地利用效率的出发点，选择位于冀北山地的河北省丰宁满族自治县小坝子乡为研究区域，通过连续两年实地观测主要立地条件类型的太阳辐射和水热因子，运用数学方法建立立地因子之间的相关模型，应用地理信息系统工具软件ViewGIS的太阳辐射模拟模块，实现了地理系统支持下的土地质量评价中热量因子的数值化，提出了土地质量数值化评价的新方法，并应用该方法对研究区域331平方公里的土地质量进行了试评价。成果在土地质量评价的理论与技术上均有所创新，不仅为当地的农林业发展与生态建设提供了重要参考，同时也为同类型区缺乏太阳辐射观测资料的气象台站提供了一条补充数据的重要方法。本项研究于2004年～2006年在河北省丰宁满族自治县小坝子乡（接坝山区）实施，通过连续两年的定位观测，开展相关研究工作，获得的主要成果内容包括以下几项：　　一、太阳辐射时空变化规律不同的地形条件对太阳直接辐射的动态变化不显著， 但对太阳辐射的空间分布影响显著。晴日的太阳直接辐射、散射辐射和地面反射辐射的日变化呈开口向下的抛物线变化形式，影响太阳直接辐射的主要因素是太阳角度和立地类型。地形因素对太阳直接辐射的遮挡作用在日出和日落时较明显。　　二、近地面空气温湿度的动态变化规律和地形分布差异一天中气温的变化规律呈余弦曲线的形式，山顶、阳坡和阴坡的气温动态变化模型形式一致，仅存在振幅上的差异。空气湿度在阳坡条件下较阴坡和山顶日变化幅度大。地形对空气湿度的影响极为显著。　　三、近地表土壤温度的垂直变化规律和时空变化规律不同地形（山顶、阳坡、阴坡）、不同深度（5cm、10cm、20cm）条件下的地温均呈正弦或余弦曲线，具有明显的波峰和波谷，且随着深度增加，地温最高值的出现时间依次推迟，不同深度的地温升温过程普遍较降温过程迅速。地形对地温的影响显著，无论均值还是极值，阳坡地温均高于山顶和阴坡。在三种地形条件下，一天中最高地温出现的时间都是随着深度的增加依次滞后。各点一天中热力由下层向上层才传输的总历时基本相等，山顶稍稍偏高；就由上到下的热力流向而言，阴坡历时最长，而热力流向交错过程最短。　　四、近地表土壤水分的垂直变化规律和地形影响规律对研究地区而言，顶部土壤水分条件最好，阳坡最差。地形对土壤水分条件的影响比较明显，水分条件最好的立地条件为山顶，在生长季各月各层土壤水分较坡面高。　　五、水热因子间的相关模型在不同的地形条件下，气温同5cm、10cm地温的相关性都显著，相关系数分别达到0.9和0.85以上，同20cm的地温的相关性明显下降。在山顶、阳坡、阴坡不同地形条件下，一日中太阳直接辐射总值与对应地形条件下的气温呈开口向下的二次曲线变化规律，且相关性为极显著。不同地形条件下（山顶、阳坡、阴坡）的气温与5cm地温呈线形正相关变化规律，相关性极显著。不同的地形条件下空气温湿度显著线性负相关。不同地形条件下的5cm深土壤水分同5cm地温、气温和空气湿度成多元线性关系。　　六、检验了ViewGIS模拟计算太阳辐射的精度晴天条件下，ViewGIS太阳辐射计算模型在研究地区应用的误差平均为3.17%，可以满足要求。该模型在少云和多云天气下的误差分别为15.5%和41.28%。研究地区一年中的太阳直接辐射呈现以夏至日为中心依次向两边递减的典型的正态分布规律，夏至日直接辐射值为25.16MJ/m^2，冬至日为3.99 MJ/m^2。太阳直接辐射随着坡度的增加逐渐递减，以坡度8°和35°为界变化最为明显，3°～8°坡比8°～15°坡平均变化量高29.87MJ/m^2，15°～35°坡比≥35°坡平均变化量高27.81MJ/m^2。