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土壤侵蚀和水土流失使得水土资源遭到破坏,土地生产力降低,流域侵蚀产沙过程加剧。近几十年来随着降雨量减小和人类活动的干扰,以及生态恢复政策的出台与贯彻落实,黄土高原流域侵蚀产沙环境得以改善,水土流失面积缩小,治理效益显著。因此,研究黄土高原环境要素的变化与流域侵蚀产沙的关系,可进一步明确未来黄土高原生态治理方向和方法。本研究收集并整理了黄土高原河流46个水文控制站1961-2016年输沙序列、231个雨量站1961-2014年日降雨资料、1981-2016年植被归一化指数(NDVI)序列、数字高程模型(DEM,90×90m)、1990/2000/2005/2010四期土地利用数据,以及4963座骨干淤地坝与研究区2017年的梯田空间分布数据,选用Mann-Kendall趋势检验法、累积距平法、Pettitt突变检验法和水文情势突变方法等定量分析了黄土高原流域侵蚀产沙时空变化特征和入黄沙量变化,辨析了侵蚀产沙的主要驱动因子:降雨、植被、地形水系、土地利用和水保措施的变化特征;利用皮尔逊相关系数法分析流域侵蚀产沙与各驱动因子的相关性,筛选出侵蚀产沙关键驱动因子;基于多元线性回归法(偏最小二乘回归)建立产沙与关键驱动因子的关系模型,探究流域侵蚀产沙对降雨、植被、土地利用等环境要素变化的响应,主要结论如下:(1)1961-2016年黄土高原黄河干流和支流年输沙量均呈极显著减小趋势(p<0.01),且发生两次突变,经历了高输沙阶段、稳定输沙阶段和低输沙阶段。干流兰州、头道拐、龙门和潼关站年输沙量多年均值分别为0.50、0.88、5.66和8.28亿t/a。主要支流洮河、皇甫川、窟野河、无定河和渭河等输沙量逐年代减小,且年代间差异显著,大部分支流突变发生在20世纪70年代和90年代;黄土高原各子流域区间产沙量呈显著减小趋势(p<0.01),且黄河中游部分区间产沙量为负值,输沙模数从早期的大于20000 t/km~2/a减小至4000 t/km~2/a以下。(2)1961-2016年期间黄土高原流域侵蚀产沙在逐年减少,干流不同区间入黄沙量也随之减少,其中头道拐-龙门区间来沙量对黄河泥沙含量变化影响最大。兰州-头道拐、头道拐-龙门和龙门-潼关区间入黄沙量多年平均值分别为0.38、4.77和2.62亿t,减小速率分别为0.0151、0.1848和0.0617亿t/a。(3)黄土高原降雨呈不显著减小趋势,而植被呈极显著上升趋势,在空间上两者分布特征一致,表现为由西北向东南递增。1981-2016年植被恢复向好,其中黄河中游渭河、泾河、北洛河和无定河,以及延河等植被恢复最明显;1990-2010年期间该区主要土地利用类型有林地、草地和耕地,约占区域总面积90%,且林地和草地占比在逐年增加,耕地在逐年减小。(4)影响黄土高原流域侵蚀产沙变化的关键驱动因子为年降雨量(P)、植被盖度(NDVI)、草地面积占比(GR)和河网密度(Rd),与输沙模数关系模型表达式为:Sm=0.0014P+0.4648NDVI-3.8468Rd+2.1555GR-0.5476,模型决定系数为0.848,且模型验证效果R~2达到0.507,验证效果较好。