森林冠层影响降雪截留过程的研究进展

森林冠层对降雪的截留和冠层截留雪的蒸发/升华、散落释放、融化滴落等过程显著影响了北方森林区域的水文循环,开展森林冠层对降雪截留过程影响的研究对于季节性积雪森林区域的气候变化、森林经营、森林火灾以及植被演替具有重要的科学意义。对当前的森林冠层影响降雪截留过程的观测方法和理论机制进行了深入探讨和总结,并针对现有研究中缺乏林分尺度和水平过程的研究等问题,提出了引入遥感技术等先进的研究方法以及开展多尺度、多过程和多因素的交叉研究是今后研究中的重点方向。     

山地森林系统小流域降雨过程水循环与地下水补给

分析了贡嘎山森林系统水循环过程,并通过水量平衡方法,计算了考虑植被及枯落物降雨截留条件下的降雨入渗系数。结果表明:考虑植被及枯落物降雨截留条件下的水量平衡方法与地下水动态分析法、基流分割法计算成果较为接近,计算方法较为正确;而不考虑植被与枯落物截留计算出降雨入渗系数偏大。森林覆盖区,林冠、树干及枯落物是降雨再分配的重要因素,降雨入渗系数受植被、植被类型、枯落物、枯落物状态的影响。研究不同植被类型及枯落物对降雨的截留及再分配特征,具有重要的生态水文意义。     

山地森林系统小流域降雨过程水循环与地下水补给

分析了贡嘎山森林系统水循环过程,并通过水量平衡方法,计算了考虑植被及枯落物降雨截留条件下的降雨入渗系数。结果表明:考虑植被及枯落物降雨截留条件下的水量平衡方法与地下水动态分析法、基流分割法计算成果较为接近,计算方法较为正确;而不考虑植被与枯落物截留计算出降雨入渗系数偏大。森林覆盖区,林冠、树干及枯落物是降雨再分配的重要因素,降雨入渗系数受植被、植被类型、枯落物、枯落物状态的影响。研究不同植被类型及枯落物对降雨的截留及再分配特征,具有重要的生态水文意义。     

干旱区山地森林生态水文研究进展

在全球气候变化背景下,干旱区山地森林及其与水的关系和水文功能表现出较强的敏感性,引起了学术界和管理部门的高度关注。从森林空间格局、生态水文过程及其对气候变化的响应等方面,系统阐述了干旱区山地森林生态水文的研究进展,辨析了森林斑块格局的形成与稳定机理、森林与流域产水量的关系以及森林生态水文对气候变化的响应。此外,结合目前的研究进展,提出了未来的研究重点:加强植被格局与水文过程的耦合研究;借助遥感技术和模型解决尺度问题;提升森林水文功能的认识水平;确定兼顾水文和其他生态效应的适宜森林规模。     

贡嘎山地区不同植被对降水的物理过程影响研究

对贡嘎山地区两种植被类型降水再分配特征进行研究,结果表明：亚高山针叶林林冠层和针阔混交林林冠层单位面积截留降雨量分别为0.14和0.27 kg/m2,亚高山针叶林树干单位面积截留量为0.005 8 kg/m2,针阔混交林树干单位面积截留量为0.006 kg/m2。通过进行不同尺度的试验,树干截留量与胸径之间呈线性相关。枯落物的截留量、滞后时间与面积之间呈线性相关,相关度水平较高,具有明显的尺度效应。     

城市化的生态水文指标体系模拟及生态水文效应研究

对城市化的生态水文效应进行研究,以及相关生态水文指标体系进行科学模拟,在指导区域河流保护及生态修复实践方面意义重大。以辽宁省铁岭市为主要研究对象,考虑研究区河流径流情势在维持河道生态系统完整性方面具有重要作用,故在对现有相关生态水文指标体系相关特征进行模拟、分析基础上,科学构建了以径流历史曲线、洪峰流量频率超出曲线为代表的区域生态水文指标体系。分析过程中,基于SWMM模型对该研究区不同城市化程度下的降雨径流和生态水文指标体系进行模拟,最终对铁岭市生态水文效应进行了客观分析研究。     

生态水文科学研究的现状与展望

生态水文科学研究是区域生态系统研究和区域水文科学研究的交叉领域 ,其核心内容是揭示不同环境条件下植物与水的相互关系机理 ,探索各种植被的生态水文作用过程。近年来 ,生态与水文相互作用过程的数学模拟和专门模型研制日益成为重要的发展领域 ,同时 ,生态水文学的研究十分注重尺度效应 ,把在一定尺度上获得的水文与生态原理或模型向其它不同尺度转换已成为最具挑战性的问题。山地生态系统成为全球变化研究最为重要的研究场所 ,开展与全球变化相关的生态系统物质与能量循环、生态过程的梯度效应及其与水文过程的耦合关系、生态系统结构与功能及其变化等方面的研究 ,是生态水文学研究最具活力的方向 ,其中建立包含区域气候变化因素的多元生态过程动态模拟模型 ,并使该模型具有不同时空尺度、不同地貌和生态带的广泛适应性是目前广泛关注的热点问题。     

国内外城市化水文效应研究综述

城市化等人类活动导致的土地利用方式的改变是城市生态学研究的重要内容之一,而由于城市化进程造成的城市水文效应是其重要的研究方向。本文通过介绍城市化的内涵以及城市化水文效应国内外的最新研究进展,归纳了城市化导致的城市水文效应的主要研究方向和内容,具体包括城市化对径流、蒸散发等各种水文要素及其水质的影响,并针对目前城市化水文效应的研究方法—流域对比实验法、水文特征参数法和流域水文模型法进行了总结,最后指出了当前城市化水文效应研究中存在的问题和不足,对未来的研究趋势进行了展望。     

生态水文学与生态水文地质学

在分析生态水文学学科发展过程的基础上，对生态水文地质学的研究对象、内容和方法进行了讨论。生态水文地质学是生态学与水文地质学交叉渗透后形成的学科，是地下水资源可持续利用的理论基础。当前中国生态水文地质学研究的主要任务是生态状况的定量描述、水文地质条件与生态状况的关系、多重界面水分转换机制及其生态效应、含水层中地下水各种物理化学过程的生态效应和气候变化对地下水的影响及其生态响应等问题。生态水文地质学必将在中国实施可持续发展战略的过程中发挥巨大的作用。     

小流域水分行为、生态效应及其优化调控研究方面的若干问题

把小流域水文生态研究,分解为小流域水分行为、生态效应及其优化调控研究3个方面。在分析国内外研究现状与问题的基础上,指出了其需要系统加以探讨的若干内容,认为由此可构建流域水文生态学的基本框架,进而发展流域水文生态学。     

生态水文过程对水环境影响研究述评

当前生态水文过程对水环境影响的国内外研究主要包括生态水文过程的形成、基于生态水文格局分析的生态需水研究、流域尺度上生态水文过程对水文、水质和水生态的影响以及理论、方法与模型研究;但这些研究尚未过渡到生态水文过程的揭示上来,我国的生态水文学研究尤为薄弱。未来生态水文过程与水环境安全调控研究中的主要议题包括:①生态水文过程形成、演化及驱动机制分析;②基于生态水文过程的生态需水时空分异;③流域生态水文过程对地表水水质分异的影响;④流域生态水文过程与水的生态空间变化;⑤近海陆域生态水文过程与近海水质调控;⑥基于现代地理信息技术的生态水文模型研究;⑦基于水环境安全的生态水文决策与管理研究。     

荒漠地区主要固沙灌木的降水截留特征

在草原化荒漠带沙坡头地区,利用草方格沙障并栽植灌木柠条和半灌木油蒿对流动沙丘进行固定,经过40a的演变,逐渐形成由矮灌木与草本植物覆盖的固定沙丘景观.降水是该地区唯一的补给水源,对维持荒漠生态系统的稳定持续发展具有极其重要的作用.试验对两种主要固沙(半)灌木单株植物冠层在自然降水条件下的截留损失水量、冠层截留容量以及截留率与降水属性参数的关系进行了分析,并利用固沙植物群落内植被盖度等指标将所测得单株植物冠层截留转换为一定群落水平上冠层对降水的分割效应.结果表明,不同灌木类型的群落之间对降水截留的影响存在显著差别,对盖度达34%的油蒿群落而言,当单株植物投影面积平均为3900cm²时,其冠层截留容量约为0.7mm,群落截留损失水量平均占年降水量的26 8%;而盖度达30%的柠条群落,当单株植物投影面积平均为4070cm²时,其冠层截留容量约为0.3mm,群落截留损失水量平均占年降水量的17%.当降水强度<0.5mm·h^-1时,两种植物冠层截留水分与总降水量的比率随着降水强度的增加均呈明显的下降趋势;当降水强度>1mm·h^-1时,油蒿冠层截留与总降水量的比率基本稳定在0.3～0.4,柠条冠层截留与总降水量的比率基本稳定在0.2～0.3之间,比油蒿群落冠层截留率低10%左右.     

青藏高原两种草甸类型人工降雨截留特征分析

选取青藏高原典型多年冻土区风火山小流域高寒草甸和沼泽化草甸典型样地进行人工降雨截留试验,综合运用统计分析、模型回归分析等方法,对两种草甸类型截留特征及其影响因子进行分析。结果表明:两种草甸类型对降雨的截留能力是不同的,高寒草甸最大截留量0.61mm,沼泽化草甸为0.18mm;高寒草甸的最大截留率为12.4%,沼泽化草甸为3.8%。通过分析各因子对截留的影响,得出高寒草甸截留量与降雨量呈对数函数关系,沼泽化草甸截留量与降雨量呈二次多项式关系;两种草甸截留量与降雨强度都呈幂函数关系,与植被盖度均呈线性相关关系。     

典型表层岩溶泉域植被对降雨的再分配研究

本文在表层岩溶泉域植被结构特征分析的基础上,监测桂林丫吉试验场S31号泉域内香椿和云实两种主要植被的穿透雨和树干径流特征以及钻孔和表层岩溶水的变化。结果表明:香椿林的总穿透雨量1 861.83 mm,占总降雨总量的59.65%;云实灌丛总的穿透雨量为1 626.42 mm,占总降雨量的52.11%;穿透雨率随降雨量增加而减少。香椿林的树干径流总量为89.4 mm,占总降雨量的2.86%;云实灌丛的树干径流总量为27.79 mm,占总降雨量的0.89%;香椿林和云实灌丛的林冠截留总量分别为1 169.97 mm和1 466.99 mm,平均截留率为37.48%和47.01%;用水量平衡法计算得出以灌丛覆盖为主的S31号表层岩溶泉域年蒸散量为1 623.81 mm,占降水量的52.03 %,年径流深度为1 497.39 mm,占降水量的47.97%。植被冠层改变了降雨对表层岩溶带的补给形式和补给量。降雨经过植被冠层的截留后转化成穿透雨和树干径流进入表层岩溶带,穿透雨以连续波状的形式补给表层岩溶带,而树干径流则以快速集中的方式补给表层岩溶带。      

岩溶关键带植被对水循环过程的影响作用研究

随着农村能源结构的调整和多项林草植被保护政策的实施,我国西南石漠化趋势得到初步的遏制.岩溶作用过程是由水循环驱动的碳循环过程.岩溶区森林植被的水文效应,不仅促进植被自身的生长,还能进一步促进岩溶作用过程.在西南岩溶区选择了2个不同植被覆盖条件的地下水系统为研究对象,通过地下水系统降水量、地下水径流量、水化学组分和同位素组分等监测指标的对比分析,发现岩溶关键带中,森林植被对水循环过程具有明显的影响.植被通过蒸腾作用而在林区激发二次降水,使林区降水量明显增大;森林植被对强降水的截流消洪作用比较明显,在降水-径流曲线上表现为森林覆盖区降水洪峰产生比较滞后而排泄过程中退水曲线上较为平滑;森林植被对岩溶关键带地下水中无机碳的贡献比较大,并能有效的增强岩溶作用.     

沙漠人工植被降水截留特征研究

2004年4~10月,选择两种主要固沙(半)灌木为研究对象,观测了植物冠层在自然降水条件下的截留量和穿透冠层的降水量,并模拟了它们与降水参数间的关系.结果表明:试验期间共降水110.9 mm,50%的降水量<2 mm,80%的降水量<6 mm,以短暂而零星的小降水为主,降水次数呈偏态分布.由于植物冠层的截留而使柠条和油蒿冠层下的降水量极显著地小于降水量(P≤0.01).与油蒿相比,具有高大冠层结构的柠条冠层下的降水量在大多数情况下显著高于油蒿的(P≤0.05);两种植物冠层下方不同部位对降水穿透量的影响结果差异不显著(P>0.05)、显著(P≤0.05)和极显著(P≤0.01)约各占1/3;试验期间柠条和油蒿的冠层截留总量分别为10.7 mm和3.7 mm.两种植物冠层下穿透降水量与降水量和降水历时的多元回归方程达到极显著水平(P<0.0001),但逐步回归分析表明穿透降水量与降水历时的关系不明显(P>0.05),因而提出了穿透降水量与降水量间的线性公式(P<0.0001)能更好的表达这种关系;两种植物冠层截留量与降水量呈指数关系(P<0.05),理论上当降水量无穷大时截留量接近于常数项,即柠条冠层的最大截留量为3.5 mm,油蒿冠层的最大截留量为1.0mm.     

黄土丘陵沟壑区山地苹果林蒸散特征

以黄土丘陵沟壑区的典型代表米脂为研究区,选取苹果林地生态系统为研究对象,揭示苹果林地的蒸腾蒸发耗散规律及其影响机制,为指导有限水资源条件下苹果产业发展科学布局、优化管理措施及充分挖掘苹果林地的生产潜力提供科学依据.运用热扩散茎流计（TDP）、小型蒸发皿测定了组成苹果林地蒸散的果树蒸腾量和土壤蒸发量,运用水量平衡公式计算了冠层截留量,分析了各气象因子与蒸腾速率的关系,并评估了苹果林地的蒸散量,以期正确认识和评价苹果林地生态水文效应.不同生育期的日均蒸腾速率大小依次为果实膨大期>果实着色期>新梢生长及幼果发育期>萌芽开花期,小时尺度下,不同生育期蒸腾速率到达峰值的时间不同.不同天气条件下,晴天状况下树干蒸腾量明显大于阴天,影响苹果林地蒸腾速率的主要气象因子为太阳辐射和空气温度.果实膨大期及果实着色期为果树耗水的主要时期.降水对蒸腾的影响表现出滞后效应.植被蒸腾量、土壤蒸发量、冠层截留量对蒸散的贡献率由大到小依次为58.9%、26.8%、14.3%.试验期间,降水量大于蒸散量,果园水分收支略有盈余,不同月份土壤水分收支情况不同,应加强萌芽开花期、新梢生长及幼果发育期果园的水分管理.      

The hydrological significance of cloud forests in the Sierra de las Minas Biosphere Reserve, Guatemala

This paper discusses the hydrological significance of socio-economic practices such as agricultural land use change and forest extraction to communities adjacent to the Sierra de las Minas Biosphere Reserve, Guatemala. Cloud forest hydrology differs from most environments because of the increased frequency of fog interception and fog precipitation. Fog precipitation occurs when intercepted cloud droplets coalesce on foliar and woody surfaces as fog filters through the canopy, and represents a significant proportion of the annual water inputs to cloud forests especially during the dry season. Interception data from this study showed that fog precipitation contributed greater than 7.4% of the hydrological inputs at 2550 m and less than 1% at 2100 m in the Sierra de las Minas. During the dry season fog precipitation contributed 19% of the hydrological inputs to the water budget of the cloud forest. Fog precipitation may be a significant hydrological input to the water resources of the local population. Socio-economic practices such as the conversion of cloud forest to agricultural land may decrease water resources for communities in Guatemala that demand greater quantities of water.