植被生态用水结构及绿水资源消耗效用——以黄河三门峡地区为例

以黄河三门峡地区为研究对象,构建适用于流域尺度植被生态用水估算的生态水文模型,对三门峡地区20世纪50年代以来植被生态用水量进行了定量模拟,得到研究区植被生态用水时空结构差异.在此基础上,对三门峡地区不同植被类型绿水资源消耗效用进行了分析,提出该区域植被结构调整方案.结果表明:三门峡地区植被生态用水量自20世纪50年代以来,由于气候和土地利用状况的变化,总体呈现出降低-稳定-上升的趋势;生态用水空间结构主要表现在不同植被类型下生态用水量差异上:林地最大,其次为农作物、灌丛,草地最小;林地高效消耗比例最大,其次为草地和灌丛,农用地最小.基于不同植被类型绿水资源消耗效用分析,提出三门峡地区植被结构调整方案.在一定水资源消耗量状况下,减少无效和低效消耗量,增加高效消耗量,是缓解该地区生产、生活、生态用水矛盾,提高总体生态效益的重要途径.     

高寒河谷灌丛冠层降雨再分配特征及影响因素

通过植被冠层的降雨被分割成冠层截留、穿透雨和树干茎流3个部分,这个过程（冠层降雨再分配）是高寒河谷灌丛生态演变的关键驱动因子之一,对于认识高寒河谷灌丛的水文循环过程及水分收支规律也具有重要意义。选取青海湖流域最重要的河谷灌丛--具鳞水柏枝作为研究对象,通过野外定点观测,深入分析了冠层降雨再分配特征及影响因素\.结果显示:①穿透雨量、树干茎流量、冠层截留量占同期降雨量的比例平均为48.40%、4.04%和47.56%,并在不同降雨量等级之间存在显著差异;②冠层降雨再分配各组成要素（穿透雨、树干茎流、冠层截留）与降雨特征参数存在高度相关性,伴随降雨量和降雨历时的增加,穿透雨量、树干茎流量、冠层截留量占同期降雨量的比例均逐渐趋于稳定,极限稳定值分别介于60.45%～61.07%、6.45%～7.42%、33.11%～34.17%;③产生穿透雨和树干茎流的临界降雨量分别为1.10 mm和1.87 mm,表明2 mm以下的降雨对土壤水分的补给基本没有贡献。因此,高寒河谷灌丛冠层降雨再分配与其他林木类型存在明显差异,需要深入研究其内在机制及水分利用规律。     

黄河中游大尺度植被冠层截留降水模拟与分析

大尺度植被冠层截留降水定量模拟与分析是揭示气候变化和人类活动综合作用下区域水沙变化机制的重要研究内容。以黄河中游河口镇—潼关区间为研究区,耦合遥感等空间数据与植被冠层截留估算模型,利用地面监测站点降水数据、GLASS叶面积指数遥感数据和地理信息空间分析技术,定量模拟和分析了黄河中游20 世纪80 年代以来3 个典型年份的地表植被冠层截留降水及其时空变化特征。结果表明：（1） 20 世纪80 年代以来,特别是20 世纪末实施的生态修复政策,使得黄河中游叶面积指数显著提高,植被覆盖明显改善;（2） 20 世纪80 年代以来,黄河中游植被冠层截留降水发生了明显变化,1984 年、1995 年和2010 年研究区植被冠层截留降水量区域年平均值分别为19.57 mm、13.66 mm和22.68 mm,截留率分别为3.24%、3.32%和4.92%;（3） 黄河中游植被冠层截留降水特征及其变化受降水特征和地表植被状况共同影响,其中,降水量是决定植被冠层截留降水特征的控制性因素,而叶面积指数年际变化是影响植被冠层截留降水特征变化的主要因素。     

贵州喀斯特石山植被的自然恢复———以公路裸岩陡边坡为例

选取贵州喀斯特山区公路建设同一山体不同时段开挖的裸岩陡边坡上的植被自然恢复情况调查;选取贵州喀斯特山区不同地质背景,同一时段开挖的裸岩陡边坡上的植被自然恢复情况调查,对喀斯特地区基础建设形成的裸岩陡边坡植被自然恢复及其速率进行讨论.为石漠化地区工程建设开挖的裸岩陡边坡生态恢复治理提供思路,并对喀斯特石漠化治理具借鉴意义.     

荒漠灌木树干茎流及其生态水文效应研究进展

树干茎流作为林冠层降雨截留再分配过程中的重要组成部分,影响着土壤-植物-大气连续体（SPAC）中不同尺度和圈层间的水分和养分循环的速度与方向,对荒漠地区灌木的生存和生长具有深远影响,对于土壤养分的溶解、利用,土壤水、地下水的循环与补给,土壤侵蚀过程等方面都有重要意义。本文系统总结了近年来荒漠地区灌木树干茎流研究的主要手段与方法,对影响树干茎流形成的主要因素、形成过程、变化趋势进行了具体论述,对主要的荒漠灌木树种树干茎流经验模型进行了归纳,并具体分析了树干茎流在生态水文学方面研究意义及主要进展。针对荒漠树干茎流尚有以下方面的问题需要进一步深入研究:(1）不同灌木树干茎流的形成过程、主要影响因素及其相互作用机制;(2）树干茎流集水系统的空间结构配置特征和降雨径流作用机制;(3)树干茎流补给在荒漠地区群落格局形成以及演替中的作用机理、荒漠植被特征与动态对截留、树干茎流、蒸散发以及入渗过程的反馈机制等。     

黄河大柳树水利枢纽工程区生态修复绿水资源消耗量定量模拟

绿水的确定和有效利用对于干旱半干旱地区水资源配置和生态建设有重要的意义。在绿水概念界定基础上,构建基于生态水文理论的绿水资源消耗量定量模型,并以大柳树水利工程区为研究对象,对工程区20世纪50年代以来绿水资源消耗量进行定量模拟,得到研究区绿水资源消耗量现状时空结构特征,进而得到不同水分供应条件下不同植被类型绿水资源消耗定额,确定生态修复措施下工程区的绿水资源消耗量。结果表明:(1)大柳树水利枢纽工程区绿水资源消耗量受降水影响明显,50年代以来整体上表现出增加到降低的变化趋势;(2)不同植被类型绿水资源消耗量差异明显:林地最大,其次为农用地;(3)大柳树水利枢纽工程区不同水平年绿水资源定额,其中枯水年:林地341.2 mm,灌丛241.1 mm,草地200.8 mm,农用地291.5 mm;丰水年:林地444.4 mm,灌丛306.1 mm,草地271.2 mm,农用地399.9 mm;平水年:林地370.3 mm,灌丛295.3 mm,草地250.6 mm,农用地360.6 mm;(4)根据各水平年不同植被类型绿水资源定额以及工程区生态修复方案,利用面积定额法得到工程区各生态修复措施需水总量及工程区各分区生态...     

基于植被覆盖与生产力视角的亚喀斯特区域生态环境特征研究——以黔中部分地区为例

为了研究亚喀斯特区域的生态环境特征,以黔中部分地区为研究区,利用2010年的TM影像数据和MODIS-NPP影像数据,通过NDVI像元二分模型法和格网计算法,对比分析亚喀斯特与喀斯特区域的植被覆盖和净第一生产力,探讨不同区域的植被状况、土地承载力等生态特征.研究发现亚喀斯特区域有着不同于传统喀斯特区域的生态特征,在相同的土地利用类型条件下,前者具有更好的植被覆盖水平和净第一生产力,但其生态环境更易受到人类活动的干扰.因此区域的生态环境问题需要引起关注,并应采取针对性措施进行生态恢复和保护,提出生态发展策略,旨在对区域的生态环境研究更加深入,促进人地和谐发展.     

泾河上游流域实际蒸散量及其各组分的估算

利用分布式生态水文模型SWIM,基于泾河上游(泾川测站以上) 植被、土壤、气象和水文数据对研究区进行了水文过程的模拟,从而估算了流域的实际蒸散量及其各组分。结果表明：SWIM模型能够较好的模拟泾河上游流域的水文过程,模拟的流域多年(1997-2003 年) 平均实际蒸散量为443 mm,其中土壤蒸发量为259 mm,植被蒸腾量为157 mm,冠层截持量为27 mm。石质山区的森林覆盖区和非森林地的年蒸散总量在整个流域分别具有最大值和最小值,为484 mm和418 mm;黄土区实际蒸散量介于二者之间,平均为447 mm。森林覆盖地区土壤蒸发明显小于其它区域,而蒸腾和冠层截留明显大于其它区域。年内蒸散量主要集中在5-8 月份,占全年总蒸散量的60%,且冠层蒸散比例较大达63%。整个流域湿润年份较干旱年份蒸散量增加了78 mm,其中土壤蒸发增加最多,其次是冠层蒸腾,冠层截留蒸发最小。     

宁夏引黄灌区蒸散发量的计算模拟

为了解宁夏引用耗排黄河水量的问题,针对水域、裸地-植被域和不透水域等不同土地利用类型,采用了Penman公式、Noilhan-Planton模型和Penman-Monteith公式等对相应土地利用类型的蒸散发量进行计算模拟,从而确定了区域蒸散发量的计算模拟方法。依据计算模拟结果和试验观测数据对区域蒸散发量的计算模拟方法进行了验证。基于以上研究,以宁夏引黄灌区为例,对宁夏引黄灌区2000年的蒸散发量和1991-2000年间蒸散发量的变化趋势进行了计算模拟,并就降雨量对区域蒸散发量的影响关系进行了分析。模拟结果表明,2000年宁夏引黄灌区(不计黄河干流河道本身的蒸发)的总蒸散发量为4.59×109m3,计入黄河干流河道本身的蒸发则总蒸散发量为4.97×109m3;1991-2000年10年间区域总蒸散发量和区域农田蒸散发量呈增加趋势,天然林草灌木地和荒地蒸散发量呈下降趋势;区域总蒸散发量、农田蒸散发量、林草灌木地蒸散发量等与降雨量有着较好的相关关系,并随着降雨量的增加呈递增趋势。     

沙漠地区水土资源开发利用

571弓。2 20(冲的192‘荒澳地区主要固沙湘木的降水截留特征=Q肋p面知of in-ter沈ptionl二in由川从珍朋d su卜s扬川比y~ties inthe毛料四巴Des已rtofNdrthwestChina汪新平,康尔酒…//冰川冻土一佗004,26(1)一59一94 通过试验对两种主要固沙灌木单株植物冠层在自然降水条件下的截留损失水盈、冠层截留容量以及概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概留的影响存在显著差别.图4表2参25(洪明)Bi…     

Influence of canopy and topographic position on soil moisture response to rainfall in a hilly catchment of Three Gorges Reservoir Area,China

Rainfall provides essential water resource for vegetation growth and acts as driving force for hydrologic process, bedrock weathering and nutrient cycle in the steep hilly catchment. But the effects of rainfall features, vegetation types, topography, and also their interactions on soil water movement and soil moisture dynamics are inadequately quantified. During the coupled wet and dry periods of the year 2018 to 2019, time-series soil moisture was monitored with 5-min interval resolution in a hilly catchment of the Three Gorges Reservoir Area in China. Three hillslopes covered with evergreen forest(EG), secondary deciduous forest mixed with shrubs(SDFS) and deforested pasture(DP) were selected, and two monitoring sites with five detected depths were established at upslope and downslope position, respectively. Several parameters expressing soil moisture response to rainfall event were evaluated, including wetting depth, cumulative rainfall amount and lag time before initial response, maximum increase of soil water storage, and transform ratio of rainwater to soil water. The results indicated that rainfall amount is the dominant rainfall variable controlling soil moisture response to rainfall event. No soil moisture response occurred when rainfall amounts was 8 mm, and all the deepest monitoring sensors detected soil moisture increase when total rainfall amounts was 30 mm. In the wet period, the cumulative rainfall amount to trigger surface soil moisture response in EG-up site was significantly higher than in other five sites. However, no significant difference in cumulative rainfall amount to trigger soil moisture response was observed among all study sites in dry period. Vegetation canopy interception reduced the transform ratio of rainwater to soil water, with a higher reduction in vegetation growth period than in other period. Also, interception of vegetation canopy resulted in a largeraccumulated rainfall amount and a longer lag time for initiating soil moisture response to rainfall. Generally, average cumulative rainfall amount for initiating soil moisture response during dry period of all sites(3.5–5.6 mm) were less than during wet period(5.7–19.7 mm). Forests captured more infiltration water compared with deforested pasture, showing the larger increments of both soil water storage for the whole soil profile and volumetric soil water content at 10 cm depth on two forest slopes. Topography dominated soil subsurface flow, proven by the evidences that less rainfall amount and less time was needed to trigger soil moisture response and also larger accumulated soil water storage increment in downslope site than in corresponding upslope site during heavy rainfall events.     

不同土地利用方式对岩溶作用的影响——以广西弄拉峰丛洼地岩溶系统为例

土地利用可使土壤理化性质产生一系列的变化,从而影响到岩溶作用的方向和强度。以广西马山县弄拉典型峰丛洼地区为例,通过野外溶蚀试片法探讨了不同土地利用方式对岩溶作用的影响。结果表明不同土地利用类型土下溶蚀量存在显著差异。林地与园地土下溶蚀量极大部分大于20 mg/a,明显高于灌丛地及 (休) 耕地 (多小于20 mg/a)。总体上,溶蚀量从大到小依次为园地、林地、耕地、休耕地与灌丛。其中至少有两个主要控制因素：土壤有机质和土壤CO₂：林地和园地土下溶蚀作用主要受前者控制,土壤有机质含量越高、pH越低,土下溶蚀量越大。在耕地与灌丛条件下由于土壤有机质含量较低,土下溶蚀量主要受土壤CO₂控制。     

干旱荒漠区绿洲边缘典型固沙灌木的降水截留特征

在民勤绿洲边缘,降水对维持固沙灌木持续稳定发挥固沙功能具有重要作用。本文选择民勤绿洲边缘3种主要固沙灌木为研究对象,观测了降雨条件下降水穿透量和冠层截留量,分析了降水穿透量和冠层截留量与降雨量之间的关系以及截留率与降水强度之间的关系,比较了不同灌木群落的降水截留特征。结果表明,不同灌木的降水截留存在明显差异,梭梭、柽柳、生长良好白刺、衰退白刺冠层最大截留量和截留容量分别为0.6 mm、0.6 mm、0.4 mm、0.3 mm和0.8 mm、0.8 mm、0.5 mm、0.2 mm;在两年总降水量255.3 mm条件下,梭梭、柽柳和生长良好白刺3种灌木群落冠层截留损失分别为44 mm、88 mm和32 mm,占降水总量的16.6%、33.1%和12.0%;当降雨强度<0.8 mm·h-1,梭梭和柽柳降水截留率随降水强度增加均呈递减趋势;当降水强度>0.8 mm·h-1时,梭梭冠层截留量与降水量的比率基本稳定在0.2～0.3之间,柽柳在0.3～0.4之间;当降水强度<0.5 mm·h-1,生长良好白刺灌丛的降水截留率随降水强度增加呈下降趋势;当降雨强度>0.5 mm·h-1,生长良好白刺灌丛截留率基本维持在0.1～0.2之间;降雨强度>0.4 mm·h-1时,衰退白刺截留率稳定在0.05～0.1之间。     

黄土高原西部兰州市郊植被的水环境响应

通过调查兰州南北两山及周边地区的植被类型、生长状况以及土壤水分等因子,分析了植被的生长与气候环境的关系,对在兰州地区造林绿化的适应性以及各地植被分布的类型、特征进行了深入的分析。结果表明,年降水量是决定植被生长状况最关键的因子,兰州市周边地区的植被分布状况基本是东部稍好于南部,南部显著好于北部。东部和南部植被以乔木为主,北部以耐旱灌木为主。不论乔木和灌木,保障土壤含水量常年处于5％以上是人工造林可持续发展的底线。     

江西泰和县森林生态系统水源涵养功能评估

森林生态系统综合水源涵养能力是林冠层、枯落物层和土壤层蓄水能力的总和。本文根据江西泰和县 2003 年森林资源二类调查,结合文献收集,从3 个作用层评估了泰和县森林生态系统的水源涵养量及其空间分布格局,比较了不同森林类型、林龄、海拔、坡度下的林冠降雨截留能力,枯落物最大持水量和土壤蓄水能力。结果表明,林冠层平均截留率为16.31%,枯落物层持水率为2.14%,土壤层蓄水率为81.55%,3 个层次总截留和蓄水量为1.41 亿m³。各种森林类型水源涵养量由大到小依次为：杉木林>马尾松林>湿地松林>阔叶林>毛竹林>灌木林> 混交林>经济林。幼林龄、中林龄、近熟林、成熟林和过熟林水源涵养贡献率分别为17.58%、65.39%、14.18%、 2.48%和0.37%,涵养水源能力随林龄的增加而增加。空间上,泰和县森林生态系统的综合水源涵养力表现出从东西两侧向中部递减的分布。不同立地条件下林分的合理经营与管理对于整个森林生态系统水源涵养功能的发挥具有重要的作用。     

西南喀斯特山区三水转化与水资源过程及合理利用

中国西南喀斯特山区由于地质背景和地貌结构的特殊性,致使三水转化与水资源形成过程不同于非喀斯特山区。文章探讨该区三水转化机理、水资源补给方式和形成过程,得出喀斯特流域对于相同或相似降雨过程的响应,不同的流域结构决定了补给方式、三水转化、径流调蓄和输移特征。提出喀斯特山区水资源合理利用模式应按照因地制宜、因土制宜、因水制宜及因需制宜原则,采用以小微型为主的水资源开发利用模式,实施分散拦蓄、分散供水,以化整为零方式解决喀斯特山区的整体性干旱缺水。     

Rainfall interception by sand-stabilizing shrubs related to crown structure

On the edge of the Tengger Desert in northern China,revegetation has changed the landscape from moving dunes to stabilized dunes covered by shrubs,which further modifies the pattern of rainfall redistribution.To study rainfall interception loss by shrubs and its relationship to rainfall properties and crown structure,throughfalls passing through crowns of Artemisia ordosica Krash.and Caragana korshinskii Kom.were measured using nine PVC cups under the canopy of each of the two shrubs during 73 rain events over a three-year period,with total rainfall of 260.9 mm.Interception losses of gross rainfall by A.ordosica and C.korshinskii account for 15% and 27% of the total on a crown area basis,and 6% and 11% on a ground area basis,respectively.Individual throughfall(T) and interception(I) were significantly related to rainfall amount(Pg),duration(D),and intensity(R).Ratios of throughfall to rainfall(T/Pg) and interception to rainfall(I/Pg) were not only significantly related to Pg,D,and R,but also to shrub species,and interactions of species with crown volume(CV) and leaf area index(LAI).Under most rain events,interceptions by C.korshinskii with greater CV and LAI were significantly higher than those by A.ordosica,and more rainfall interception occurred at locations closer to the stems of the two shrubs.For C.korshinskii,I/Pg had a significant positive linear relation with CV and LAI,while T/Pg had a significant negative linear relation with them.CV has a greater influence on T/Pg and I/Pg than does LAI.Using a regression method,canopy water storage capacities are estimated to be 0.52 and 0.68 mm,and free throughfall coefficient to be 0.62 and 0.47 for A.ordosica and C.korshinskii,respectively.     

干旱半干旱地区草原灌丛荒漠化及其生物地球化学循环

干旱和半干旱地区草地生态系统木本植物入侵及其导致的草原灌丛化已经成为全球范 围普遍发生的现象, 是草地沙化和荒漠化的一个重要标志。干旱生态系统中, 此种类型的植被变 化将对区域和全球生物地球化学循环产生显著影响。过度放牧、区域气候干旱化和自然火过程是 导致灌丛入侵和发展的主要控制因子。草原灌丛化过程中, 草地生态系统分布较为均匀的土壤养 分及相关元素在水平和垂直方向发生分异, 关键生命元素C、N、P 、S 生物地球化学循环的变化 将对全球气候变化产生显著作用。全球气候变化与草原灌丛荒漠化之间存在潜在的反馈机制, 人 类扰动的影响将使这种反馈作用变得更加迅速和灵敏。     

重庆焦石片区岩溶水动力水化学及其动态特征分析

在对焦石片区岩溶水系统的水动力特征分析的基础上对水化学类型进行了总结,并结合降雨资料与典型泉域流量或水位动态关系的研究,得出了岩溶水系统分为汇合流型和分散流型两种水动力;其主要的水化学类型为重碳酸盐型水;岩溶水的动态变化对降水反映极为灵敏,主要受降水量大小的控制。     

干旱、半干旱地区乔灌木树种耐旱性及林地水分动态研究进展

干旱、半干时地区人工植被恢复生态学伴随着沙漠科学恙发展而不断进步,为国民经济建设和干旱、半干旱地区沙漠化防治而起重要作用,近年来有关树木耐旱性生理,耐旱性评价指标筛选、蒸腾耗水、土壤水分动态、林地水量平衡、人工植被演替等方面研究取得了重大进展,未来乔灌木树种耐旱性及林地水分研究的重点领域是：树木抗旱性生理基础,良种培育、沙地植被恢复生态学、人工林地研究的系统化和人工造楚的模式化等方面。