濕潤平原區耕地冬季撂荒對水文過(guò)程的影響研究取得進(jìn)展
我國農村受勞動(dòng)力析出和產(chǎn)業(yè)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(guò)改變下墊面性質(zhì)，引起地表蒸散、土壤水分和降水徑流等關(guān)鍵過(guò)程變化，造成能量循環(huán)和水分情勢改變，深刻影響到區域水文過(guò)程和水資源的時(shí)空分配。
長(cháng)江中下游農村耕地冬季撂荒面積達20萬(wàn)km2，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(cháng)江中下游濕潤平原區冬季耕地撂荒的生態(tài)水文與水資源水環(huán)境效應，對于明確水資源時(shí)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(yè)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(xué)依據。
中國科學(xué)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(cháng)期監測實(shí)驗數據為基礎，量化了冬季耕地撂荒的生態(tài)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(fā)的日內、季節變化規律及驅動(dòng)機制，明確了蒸散發(fā)過(guò)程及各分量的變化特征，識別了主導環(huán)境因子及多因子間的結構關(guān)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(fā)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(fā)模型關(guān)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(diǎn)植被演替監測+情景模擬方法（圖3），相比以往多樣點(diǎn)同期觀(guān)測法，顯著(zhù)降低了試驗成本，避免了因地形、土壤、微氣候等空間異質(zhì)帶來(lái)的結果不確定性。3）定量評估了冬季撂荒引起的蒸散發(fā)變化對水文過(guò)程的影響，發(fā)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(fā)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(shí)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(xiàn)發(fā)表在水文水資源領(lǐng)域著(zhù)名期刊Water Resources Research上。
論文鏈接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2021WR031888
圖1 水稻-冬油菜-冬閑地日內、季節變化
圖2 水稻-冬油菜-冬閑地蒸散與環(huán)境因子關(guān)系的通徑分析
圖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