农业生产活动通过土壤的碳、氮、水循环影响着生态系统服务，而完善的生态系统服务是气候变化背景下农业可持续发展的必要条件。碳、氮、水足迹是近年来发展的量化人类活动对生态环境影响的重要指标。本项目拟采用统计计量和模型模拟相结合的方法，开发适用于评价作物生产对农业发展可持续性影响的碳、氮、水足迹计量方法；并以主要种植制度为例，研究常规管理和优化管理模式下作物生产碳、氮、水足迹特征及其差异，挖掘引起差异的关键因子；采用集成分析手段从温室效应、氮素损失和水资源消耗三个方面量化作物生产活动对生态环境的影响及其相对贡献。项目创新之处在于通过碳、氮、水足迹集成分析来综合评估农业管理对作物生产可持续性的影响，研究结果可为农业可持续发展技术选择和政策制定提供理论依据和科学参考。

摘要：冰川融水是我国西北地区水资源重要来源。度日模型在冰川消融估算中应用较为广泛，度日因子是该模型的重要参数。对于冰面特性复杂的天山托木尔型山谷冰川，利用单一度日因子的度日模型不能较好模拟消融的年内变化过程。目前针对此类型冰川度日因子的参数化方案研究尚未展开。本项目拟依托天山托木尔峰南坡科其喀尔冰川观测站，在消融期利用花杆对冰川不同海拔高度、坡度坡向、表碛厚度区分别进行消融观测试验。结合气象观测数据，计算度日因子的时空分布特征，分析表碛厚度、地形、地表温度、冰川运动以及降雪对度日因子的影响机理，构建度日因子的空间参数化方案。在此基础上，完善传统度日模型中度日因子的参数化方案并耦合到HBV水文模型中进行试验；以观测的径流为基础，对比原来冰川消融估算方案和度日因子参数化的消融方案的模拟效果。探讨度日因子时空差异对冰川径流估算的影响，为托木尔型山谷冰川的消融估算中提供度日因子参数化方案参考依据。

冻融侵蚀约占我国水土流失总面积的三分之一，在青藏高原地区分布最集中、侵蚀最强烈，是威胁当地生态环境安全的主要问题之一。气温低、温差大等气候特点使得青藏高原冻融交替频繁,为冻融侵蚀创造了条件；受冰川、积雪、冻土等影响，水土流失呈融雪、融冰与降水多源驱动的表现形式，冻融侵蚀机理与其它地区有较大差异。本项目在西藏冻融侵蚀强烈的纳木错地区，选取高山冰川与冻土并存、冰雪融水和降水混合补给的曲嘎切流域为研究区，通过实地监测流域内冰川末端和流域出口处的径流量、输沙量以及流域内土壤理化性质、土壤温湿度、坡面产流产沙的动态变化，揭示气象要素、地形、植被、土壤冻融等因素对冰雪融水和降雨侵蚀的影响机制。并在观测研究的基础上，完善冻融土壤冰雪融水侵蚀的参数化方案，利用基于物理机制的分布式水文模型定量研究流域的水文泥沙过程，通过模型敏感性分析和情景预估，为西藏土壤侵蚀防治和水土保持规划提供依据。

土壤蒸发是陆地水循环的重要组成部分，主要受土壤特性和大气条件共同控制。传统的土壤蒸发研究大部分关注于蒸发量计算、灌溉等管理措施对蒸发的影响、蒸发在蒸散中的比例等，很少考虑蒸发土体内部的水汽运移过程。本项目拟从土壤水汽运移研究入手，通过深入探讨等温及非等温条件下水汽在非饱和土壤中的促进扩散机理，建立等温水汽运移促进因子模型。在此基础上，将温度梯度下的水汽运移过程引入模型，发展得到土壤总水汽运移模型，实现蒸发条件下的土壤内部分层蒸发量及水汽运移过程模拟。研究将综合运用热脉冲示踪和染色示踪技术，通过对蒸发过程中初级干燥锋、次级干燥锋、干土层的动态监测，揭示蒸发条件下土体内部真实的水汽过程。研究结果有助于深入认识蒸发土壤内部的水汽和液态水动态，并为改进土壤水热耦合运动理论提供了一个新方法。

目前由气候变暖引发的中亚干旱地区山地冰川加速消融退缩，可能严重影响到区域水资源和水循环，已成为社会和地球科学领域广泛关注的问题。新疆的冰川储量约为2.4万亿方水当量，居全国第一，冰川融水径流量占地表径流量的25-30%，在水资源构成和河川径流调节方面起着至关重要的作用。由于气候变暖，冰川正处在快速消融减少的进程中。但到目前为止，对冰川及其融水未来时空变化仍然缺乏定量的认识，影响到新疆建设布局和发展模式战略规划。本项目拟以天山冰川站为依托，通过对新疆不同区域参照冰川模拟预测研究，依照参照冰川—同区域冰川尺度转换方案，模拟预估新疆塔里木河流域、天山北麓、东疆吐—哈盆地冰川及其径流变化，为新疆水资源管理和高效利用规划提供科学依据。拟使用的冰川动力学模式方法，学科交叉性强，属于本领域研究的前缘和热点，有较强创新性。模式的参数方案，有赖于长期冰川观测资料积累和项目设定的大量野外冰川学观测、考察。