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…     

祁连山青海云杉林截留对降水的分配效应

为了评估青海云杉林的水源涵养服务功能,选择祁连山西水林区排露沟流域青海云杉林,定位监测了在2006年中共83次降水事件的截留分配效应,观测期降水总量为394.2 mm,林冠截留、茎流和穿透水量分别是139.1、1.96和253.1 mm,林冠截留率、茎流率、穿透率分别为35.28%、0.50%和64.22%,当林外降水量>0.8 mm时才观测到林内穿透雨,而大于13.60 mm时,才观测到树干茎流。林冠对降水的截留分配与降水量、降水形态以及林分特征密切相关。冠层截留量、茎流量和穿透量与降水量均呈正相关,冠层截留率与降水量呈负相关,而茎流率和穿透率呈正相关;林冠对降雪的截留强于降雨,而降雨的穿透量强于降雪,同一降水事件下树干茎流量随着胸径的增大而增加。青海云杉林冠的几何形态结构(枝叶的分布与排列)不利于形成树干茎流。     

祁连山北坡青海云杉林冠对降雨截留空间模拟——以排露沟流域为例

林冠截留在干旱、半干旱区水量平衡中起着非常重要的作用,但目前的研究主要以样方尺度上的降水截留特征研究为主,基于遥感与GIS方法进行流域或区域景观尺度上的林冠降水截留模拟研究还比较少。以青海云杉(Picea crassifolia)林为研究对象,在典型的青海云杉-苔藓林内按照不同林冠结构布设林冠截留样方,通过2008年42次降雨事件的观测,将林冠截留模型与降雨及林冠结构特征联系起来。把表征冠层结构的叶面积指数引入到模型中对模型进行改进,经检验改进的截留模型对林冠截留模拟结果较好。为此,将模型中的降雨和叶面积指数进行空间化,通过改进模型实现小流域尺度上的林冠截留模拟。利用GIS工具对祁连山排露沟流域林冠截留量的空间分布分析,该流域2008年青海云杉林冠截留量在97.9～236.6 mm之间,平均为161.8 mm,林冠降雨截留量随海拔增加而增加;林冠截留率在27.92%～58.00%之间,平均为41.70%,截留率随海拔增加先增加而后减小;排露沟流域青海云杉林冠年截留量约为1.6×105m3,占整个流域总降雨量的13.25%左右。     

沙坡头人工植被固沙区天然降水的入渗和分配研究

土壤、植被冠层与大气界面间(SVAT)物质传输过程日益成为水文学研究最感兴趣的领域,降水量的迁移与转换是非灌溉区SVAT主要的物质传输过程.干旱半干旱区稀疏灌丛蒸散量占降水量的90%以上,因此对降水入渗与水分在土壤内植物根际区再分配的研究显得十分重要.试验于2001年8月17日至9月30日在中国科学院沙坡头试验站进行,主要观测人工植被荒漠灌木柠条(Caragana korshinskii) 灌丛固定沙丘降水入渗与再分配过程.结果表明:在7次不连续降水过程中,土壤入渗深度与降水强度呈简单线性相关关系,土壤入渗速率约为降水强度的10倍.当次降水过程中降水强度小于0.46 mmh-1时,土壤入渗速率约为0 cm*h-1,此时的降水对沙区土壤基本上没有水分补给作用.受荒漠灌木柠条根系吸水作用的影响,其根系密集剖面深度40～140 cm内降水水分入渗积累不明显.降水入渗速率及入渗深度受土壤剖面初始含水率多寡而变化,干燥土壤剖面有助于提高瞬时入渗速率.降水以后随着时间的推移,人工固沙区微环境内空气温度、湿度等气象条件适宜,柠条生长进入相对旺盛阶段,其根系密集层140 cm深度处土壤含水率在总体上下降的过程中,表现出昼消夜长的趋势,试验期间翌日 8:00时土壤含水率值略高于前一日20:00时水分值 0.1%～0.3%.     

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。     

1960—2021年民勤沙区10种典型荒漠植物种群变化特征

对60 a来民勤沙区10种典型荒漠植物种群分布、消长变化及现状进行调查研究。结果表明：随着水文生态环境不断恶化,沙漠化加剧,植被从原来的沼泽、草甸植被不断向沙、旱生方向演化,大量物种消失,植被演替加快,植被发生了显著变化。原来广布的草甸关键建群种芦苇（Phragmites communis）、柽柳（Tamarix ramosissima）、盐爪爪（Kalidium foliatum）种群在沙区整体衰退,目前仅在河、湖岸,绿洲边缘生长较好;白刺（Nitraria tangutorum）种群逐渐替代柽柳成为沙区最大的天然灌木种群,并在一些沙区出现衰退,沙包活化;雨养沙区沙蒿（Artemisia sphaerocephalla）、沙拐枣（Calligonum mongolicum）、霸王（Zygophyllum xanthoxylum）等随降水多少而波动性扩展和衰退;超旱生植物膜果麻黄（Ephedra przewalskii）和红砂（Reamuria soongorica）在荒漠植被普遍退化中区域性扩展;人工梭梭（Haloxylon ammodendron）林已成为沙区仅次于白刺的种群,生态...     

不同郁闭度天山云杉林林冠截留量及穿透雨量特征研究

天山云杉(Picea schrenkiana var.tianschanica(Rupr.)Chen et Fu)是构成天山山地森林生态系统的主体。选取天山森林生态系统定位研究站不同郁闭度天山云杉林作为研究对象,研究了不同郁闭度条件下天山云杉林冠截留量及穿透雨量的月变化特征、林冠截留量及穿透雨量与总降雨量间的数量关系,通过研究得出结论:林冠截留率与郁闭度表现出显著正相关关系,而穿透雨比率与郁闭度表现出显著负相关关系;穿透雨量、穿透雨比率及林冠截留量的月变化与总降雨量基本一致,林冠截留率则相反;郁闭度为0.8和0.6、0.4和0.2之间的穿透雨量无显著性差异,0.8和0.6与0.4和0.2之间差异明显,林冠截留量相邻郁闭度间均无显著性差异,而不相邻郁闭度之间均差异显著;建立了穿透雨量及林冠截留量与总降雨量间的数学关系,用以定量评价该地区天山云杉林水文生态效益。     

民勤绿洲边缘人工梭梭(Haloxylon ammodendron)林衰败过程中植被组成动态及群落相似性

以民勤绿洲边缘未退化(ND)、轻度退化(SLD)、中度退化(MD)及重度退化(SD)的人工梭梭(Haloxylon ammodendron)林为研究对象,通过野外定点监测与样方调查方法对其植被组成、物种多样性、优势种种群结构变化以及群落间相似性进行了研究。结果表明:(1)ND、SLD及MD林地植物群落灌木层植被均由4种植物组成,SD林地灌木层由3种植物组成,其优势种演替过程为单优种梭梭—共有种梭梭、红砂、白刺—单优种红砂;在草本层中,ND林地出现6种植物,SLD、MD及SD林地均出现9种植物,其优势种演替过程为五星蒿、盐生草—画眉草、黄花矶松。(2)人工梭梭林退化过程中,灌木层优势种梭梭、白刺和红砂种群龄级结构动态变化分别为稳定型—衰退型、增长型—稳定型—衰退型、持续增长型。(3)4种类型林地植物群落物种多样性指标数也发生了不同程度变化,但整个林地植被趋向于更稳定方向发展。(4)4种林地植被群落两两之间的相似性为ND与SD之间的相似性最低,MD与SLD之间的相似性最高。这说明人工固沙林逐渐衰败过程其实质是林地固定改变了林地生境,植物群落发生了由沙生植物群落向沙旱生植物群落演替。因此,在民勤绿洲边缘开展人工固沙林恢复与重建工作时,应将沙旱生植物红砂作为植物材料之一。     

基于机载雷达数据的青海云杉(Picea crassifolia)林降雨截留空间模拟

以祁连山天老池流域青海云杉(Picea crassifolia)林为对象,以2013年降雨截留观测数据和机载雷达数据,结合GIS技术对青海云杉林进行流域尺度上的截留模拟。先以样方尺度上观测的数据建立截留量统计模型,然后利用机载雷达数据计算冠层激光穿透指数(LPI),根据LPI与叶面积指数(LAI)的关系实现对青海云杉LAI的反演,最后利用青海云杉林区降雨量和LAI空间分布数据,在GIS的空间分析中,模拟研究区青海云杉林截留的空间分布。结果表明:2013年生长季研究区青海云杉林林冠截留量0~331.0mm,平均161.9mm,林冠截留率在0~67.97%,平均33.89%;整个生长季,流域青海云杉林冠截留量约5.26×105 m3,占整个流域生长季总降雨量的7.38%。     

Rainfall partitioning by desert shrubs in arid regions

We measured the rainfall partitioning among throughfall, stemflow, and interception by desert shrubs in an arid region of China, and analyzed the influence of rainfall and canopy characteristics on this partitioning and its ecohydrological effects. The percent-ages of total rainfall accounted for by throughfall, stemflow, and interception ranged from 78.85±2.78 percent to 86.29±5.07 per-cent, from 5.50±3.73 percent to 8.47±4.19 percent, and from 7.54±2.36 percent to 15.95±4.70 percent, respectively, for the four shrubs in our study (Haloxylon ammodendron, Elaeagnus angustifolia, Tamarix ramosissima, and Nitraria sphaerocarpa). Rain-fall was significantly linearly correlated with throughfall, stemflow, and interception (P < 0.0001). The throughfall, stemflow, and interception percentages were logarithmically related to total rainfall (P < 0.01), but were quadratically related to the maximum 1-hour rainfall intensity (P < 0.01). The throughfall and stemflow percentages increased significantly with increasing values of the rainfall characteristics, whereas the interception percentage generally decreased (except for average wind speed, air temperature, and canopy evaporation). Regression analysis suggested that the stemflow percentage increased significantly with increasing crown length, number of branches, and branch angle (R2 = 0.92, P < 0.001). The interception percentage increased significantly with increasing LAI (leaf area index) and crown length, but decreased with increasing branch angle (R2 = 0.96, P < 0.001). The mean funnelling percentages for the four shrubs ranged from 30.27±4.86 percent to 164.37±6.41 percent of the bulk precipitation. Much of the precipitation was funnelled toward the basal area of the stem, confirming that shrub stemflow conserved in deep soil layers may be an available moisture source to support plant survival and growth under arid conditions.     

三种荒漠灌木根系的构形特征与叶性因子对干旱生境的适应性比较

以古尔班通古特沙漠南缘原始荒漠的三种建群灌木多枝柽柳、梭梭和琵琶柴为研究对象,采用挖掘法调查其根系构性特征及其与土壤水分的关系,同时测定其比叶面积(SLA),比叶重（LMA）,单位重量叶氮含量(Nmass)及单位面积叶氮含量(Narea)。结果表明,三种荒漠灌木的根系分属不同的功能型,多枝柽柳是深根潜水性植物,琵琶柴是浅根性植物,而梭梭介于两者之间。而且,三种荒漠灌木随着根系分布的由深到浅,即随着土壤水分亏缺的加剧,在叶性因子方面做了一定的适应性调整。这些事实表明,在水分为主要限制因子的干旱生境中,根系构型特征在很大程度上决定了灌木的叶性策略。同时研究表明,荒漠灌木在抗旱和生长之间存在相对平衡的关系。     

暖湿背景下新疆逐时降水变化特征研究

基于新疆16个国家基准站1991-2013年5~9月逐小时的降水观测资料,分析研究了新疆夏半年逐时降水的时空分布和日变化特征。结果表明:新疆小时降雨频数呈现西北多、东南少的特征;4 mm·h^-1以上量级雨强的强降雨高频时段北疆自西向东依次出现在下午、前半夜和后半夜,南疆多出现在夜间;新疆各区域逐时降水频率的日变化特征明显不同,各区域逐时降水分布并不均匀:塔城北部、阿勒泰地区日降水分布呈现双峰型特征,北疆其余地区则是较为一致的单峰型;南疆各区域以双峰型居多。南北疆0.1 mm·h^-1以上、4 mm·h^-1以上量级雨强的出现总频次均呈明显增加趋势,进入21世纪10年代南疆强降雨频次增加更显著。     

民勤绿洲-荒漠过渡带典型固沙植物生殖物候对气候变化的响应

通过对民勤绿洲-荒漠过渡带典型固沙植物多枝柽柳(Tamarix ramosissima)、梭梭(Haloxylon ammodendron)、白刺(Nitraria tangutorum)1974-2009年开花及结实物候的观测,结合同步观测的气象资料,分析了3种植物生殖物候特征对气候变化的响应规律。结果表明:(1)研究区年平均气温、年平均空气相对湿度呈增加趋势; 年降雨量波动,变幅不大; 20世纪90年代以来蒸发量呈显著下降趋势。(2)3种植物始花期提前,花期延长; 3种植物结实始期先延迟后缩短,结实期延长; (3)3种植物生殖物候与年降雨量、气温、空气相对湿度及前期累计降雨量、累计平均气温、累计空气相对湿度之间的相关性不一致; (4)3种植物始花期与前期累计降雨量、累计平均气温、累计空气相对湿度的相关性总体上表现为大于年降雨量、年均气温、年均空气相对湿度的相关性; 除空气平均相对湿度对结实始期影响大于前期累计降雨量、累计平均气温和累计空气相对湿度外,其他与开花物候相似,表明植物开花物候和结实物候与前期气象因子有着密切的关系,尤其是物候发生前期累计气象指标。     

黑河流域典型生态系统的降雨截留特征——基于高时间分辨率的土壤水分数据（英文）

Rainfall interception is of great significance to the fully utilization of rainfall in water limited areas.Until now,studies on rainfall partitioning process of typical ecosystems in Heihe River Basin,one of the most important inland river basins in China,is still insufficient.In this study,six typical ecosystems were selected,namely alpine meadow,coniferous forest,mountain steppe,desert,cultivated crop,and riparian forest,in Heihe River Basin for investigation of the rainfall interception characteristics and their influencing factors,including rainfall amount,duration,and intensity,based on the gross rainfall and high temporal resolution soil moisture data obtained from 12 automatic observation sites.The results show that the average interception amount and average interception rate of the six ecosystems are significantly different: alpine meadow 6.2 mm and 45.9%,coniferous forest 7.4 mm and 69.1%,mountain steppe 3.5 mm and 37.3%,desert 3.5 mm and 57.2%,cultivated crop 4.5 mm and 69.1%,and riparian forest 2.6 mm and 66.7%,respectively.The rainfall amount,duration,and intensity all had impact on the process of rainfall interception.Among these three factors,the impact of rainfall amount was most significant.The responses of these ecosystems to the rainfall characteristics were also different.Analyzing rainfall interception with high temporal resolution soil moisture data is proved to be a feasible method and need further development in the future.     

古尔班通古特沙漠南缘丘间地梭梭群落蒸散特征

根据2016年古尔班通古特沙漠南缘丘间地梭梭生育期定点观测的土壤水分、气象要素等资料,基于水量平衡原理估算了梭梭生育期蒸散量,分析了蒸散变化规律。结果表明：（1）在梭梭生长季,降雨量为206.7 mm,降雨分布不均,梭梭萌发期,降雨量最多;梭梭生长旺盛期,月降雨量逐月减少;梭梭枯落期,降雨量最少。（2）在梭梭生长季,梭梭群落0~400 cm土壤贮水量变化整体呈下降趋势,梭梭萌发期是土壤贮水量盈余期,生长旺盛期和枯落期为土壤贮水量亏损期;梭梭群落发挥土壤水库效应,依靠生长季前土壤蓄水来弥补梭梭群落生长季需水缺额。（3）在梭梭生长季,蒸散量变化特征为多峰曲线,峰值主要出现在降雨集中期,最低值出现在土壤贮水量亏损期。（4）在梭梭生长季,梭梭群落累积蒸散量增幅始终高于累积降雨量增幅,累积蒸散量大于累积降雨量。     

Throughfall and its spatial variability in a temperate rainforest of simple structure

There are few throughfall data from southern hemisphere closed-forest, and none from Tasmanian callidendrous cool-temperate rainforest, which has a simpler structure than most primary rainforests. We determined throughfall, measured its local spatial variation, and tested its relationships with rainfall, rainfall intensity, wind speed, canopy dryness, canopy cover, and other structural variables in a cool-temperate callidendrous rainforest in Tasmania. Eighty-two percent of the precipitation was measured as throughfall, which occurred after 2.3 mm of rain fell on dry canopies. The cumulative rainfall in 25 randomly located funnel rain gauges on the forest floor varied from 160 to 567 mm. Canopy cover and other structural variables did not predict the spatial pattern of throughfall. While throughfall in rainfall events was related to rainfall amount and intensity, wind speed did not affect throughfall as a percentage of rainfall. Percentages of throughfall to rainfall over 100 for many low rainfall events may indicate a contribution of fog drip to precipitation on the forest floor. The high local spatial variability in throughfall indicates the mean moisture conditions on the forest floor may not be a good indicator of the potential for localised fire damage.     

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.     

民勤白刺枝条形态对人工增雨的响应

为研究全球变化情景下降雨格局变化对干旱区植被的影响,以甘肃民勤的典型荒漠植被白刺灌丛为研究对象,在生长季内人工模拟不同增雨梯度（+0%、+25%、+50%、+75%和+100%多年平均降水量）,分析白刺枝条形态特征的变化规律。结果表明,白刺枝条各形态指标间存在很好的相关性。7-9月,75%和100%增雨的枝条长度显著大于0%增雨,枝条新生叶片数只在8月表现为100%增雨显著大于0%增雨。8-9月,100%增雨的营养枝基部直径显著大于0%增雨,成熟叶片数和干物质重量在增雨梯度下各月均不显著。花枝的基部直径在7-9月均表现为100%增雨显著大于0%增雨,7月100%增雨的花枝成熟叶片数显著大于0%增雨,而花枝干物质重量在6-8月表现为100%增雨显著大于0%增雨。针对降雨格局变化,白刺不同枝条形态特征的调节适应机制之间存在着一定的内在协调性。