西庄河流域森林生态系统涵养水源的价值

森林的生态服务功能在很长时间内被人们漠视和忽略,很大程度上是因为森林的生态和文化价值难以用货币的形式进行衡量,因此,生态服务功能价值化已成为国外研究的一个热点。以云南保山西庄河流域为研究区,通过在流域建立水文站、气象站和雨量站等组成监测网络,获取了多年的各类气象和水文要素的观测值,进而利用水量平衡公式分析流域森林生态服务功能中的涵养水源总量,并通过影子工程等评价方法计算出其所蕴藏的经济价值。QUICKBIRD高空间分辨率卫星影像的应用,有助于提取西庄河流域森林生态系统的面积、组分及平均树龄。结果显示,西庄河流域多年平均年降雨量1516 9mm,年径流量1950×104m3,森林生态系统平均年蒸散量为952 7mm。研究表明:西庄河流域森林生态系统年均涵养水源能力为1949 88×104m3,其涵养水源功能的经济总价值为1306 4×104元/a,每公顷森林面积涵养水源的价值为6963 84元/a。     

基于SWAT模型的森林分布不连续流域水源涵养量多时间尺度分析

为解决森林分布不连续流域森林水源涵养功能及其多时间尺度特征的定量评价问题,根据分布式水文模型（SWAT）的特点,提出了反映森林斑块空间分布的水文响应单元划分方法,以及基于水量平衡法的森林不连续分布流域森林水源涵养量计算公式。以东南沿海的晋江流域为例,构建了2006年土地利用条件下的日时间步长SWAT模型,统计分析了2002—2010年降水条件下森林水源涵养量的时空变化规律。结果表明：① 构建的晋江流域SWAT模型精度较高,面积阈值为零生成的水文响应单元比较准确地反映流域森林斑块分布,提出的森林水源涵养量计算公式适用于森林空间分布不连续流域森林水源涵养量的多时间尺度分析,为流域森林水源涵养功能评价提供了一个新的方法。② 晋江流域森林水源年涵养量271.41~565.25 mm;月涵养量-29.15~154.59 mm;日尺度的极端降水期皆为正值,极端枯水期都为负值。表明年际之间不存在森林水源涵养的蓄丰补枯调节作用,但在年内的部分月份得到体现,而日尺度的森林蓄丰补枯功能充分发挥。从而揭示了不同时间尺度森林水源涵养量及其蓄丰补枯功能的差异。     

南北盘江森林生态系统水源涵养功能评价

森林生态系统水源涵养功能是植被层、枯枝落叶层和土壤层对降雨进行再分配的复杂过程。运用综合蓄水能力法,基于森林资源二类调查数据,估算了贵州省南北盘江流域不同类型森林生态系统的林冠层截留降水量、枯落物持水量和土壤蓄水量,分析了流域尺度森林生态系统的水源涵养能力及其时空变化。结果表明：① 南北盘江流域森林涵养水源总量约6.13×10⁸m³,单位面积水源涵养量629.85 t/hm²,森林水源涵养能力空间分布呈现东高西低的趋势;② 不同类型森林来说,阔叶林和灌木林对区域水源涵养总量的贡献率最大,而混交林的单位面积水源涵养量最高;③ 不同林龄比较,幼龄林对区域水源涵养贡献率最高,达45.95%,但其单位面积水源涵养能力最差,过熟林的单位面积水源涵养能力最高;④ 就坡位而言,平地和中坡森林对区域水源涵养总量的贡献率最大,山谷森林单位面积水源涵养能力最高,山脊森林单位面积涵养水源能力最低;⑤ 近35 a来,随着生态工程的实施,森林生态系统水源涵养总能力以1 447.89×10⁴m³/a速度持续提升,单位面积水源涵养量以每年5.33 t/hm²的速度稳步提高。     

干旱区气候变化及其对山地森林生态系统稳定性和水文过程影响研究进展

在干旱区,水是形成绿洲的根本要素。干旱区高寒山地是维系西北干旱区绿洲存在、是当地国民经济持续发展和生态环境稳定的水源地,山地森林生态系统具有重要的涵养水源功能,有“绿色水库”之称。气候变化将改变山地生态系统结构、组成和水循环,加剧水资源短缺,威胁干旱区绿洲安全。回顾并综述了干旱区气候变化及其对干旱区山地森林生态系统稳定性和水文过程的影响研究进展,指出了研究中存在的问题,并提出未来在干旱区山地仍需要评估优于1 km空间分辨率的气候变化趋势,从多尺度、多界面、多学科、多方法开展气候变化对干旱区山地森林生态系统稳定性和水文过程影响的综合研究,以促进干旱区山地生态学的发展,为干旱区管理部门提供适应和缓解气候变化、科学的制定气候变化条件下水资源管理方案、实现水资源的有效管理奠定理论基础,促进干旱区气候变化条件下的环境和社会经济可持续性发展。     

明月江的森林水文效应研究

利用明月江水文站网观测资料，采用５个森林水文评价指标，检验９个对比年与１个对比时段共计５０个评价项目表明：明月江随着森林生态环境的改善及森林覆盖率的提高，枯水流量、年径流与径流年内的均匀程度均有较大增加，而河川含沙量则有所减少，反应了森林涵养水源、保持水土、调节径流年内分配的森林水文效应。     

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。     

陕西省子午岭生态功能区水源涵养能力研究

应用InVEST模型和SCS模型,计算得出研究区多年平均水源涵养量约为3×108 m3,涵养深度69.79 mm,表明研究区具有比较突出的水源涵养服务功能,特别是在森林和灌丛分布相对集中的子午岭自然保护区内,水源涵养能力处于较高水平。不同土地利用类型的水源涵养能力有较大差别。由于灌丛具有较好的降水截留能力和较小的蒸腾作用,水源涵养能力最强;而森林由于蒸腾旺盛,加之冠层截留的大部分降水用于蒸发而无法积累,使其水源涵养能力稍低于灌丛;草地和农田覆盖地区,降水极易流失,因而草地和农田的水源涵养能力较差,对区域总水源涵养量的贡献也最小。此外,研究区多年平均产水深度139.4 mm,整体趋势是从东南向西北方向减小,与区域降水量空间变化趋势一致,在土地利用类型的影响下,这一趋势更加明显;多年平均径流深度71.1 mm,空间上大致由南向北减少,同时,由于径流深度还受到降水时间分配、土地利用类型、土壤质地的影响,因此呈现出较为复杂的空间分布特征。     

太行山片磨岩山地植被水土保持效益研究

以放牧荒草坡地为对照,对太行山区片麻岩山地不同植被的要持效益进行了观测研究表明,在太行山片麻岩山地三种常见植被中,以刺槐林植被涵养水源,保持水土,改善土壤结构等方面的作用最明显,其次为臭椿林植被。林下枯枝落叶层对于森林保持不土起着不可替代的作用。     

北京市水源涵养服务空间格局动态分析（英文）

水资源短缺是制约北京市经济社会可持续发展的关键因素。本研究基于水量平衡方程从市域、主体功能区、重点区县的多个尺度分析北京市水源涵养服务的时空格局,明确北京市不同土地覆被类型的水源涵养量差异,探究水源涵养量时空格局差异的原因。结果表明:(1)与2005年相比,2010年北京市水源涵养量明显增加,但是总体上水源涵养能力较低;(2)北京市各土地覆被类型中,湿地、林地、草地、耕地、裸地、人工表面的平均水源涵养能力依次降低;(3)北京市各主体功能区的平均水源涵养量差异较大,只有生态涵养发展区的平均水源涵养量为正值;(4)北京市生态涵养发展区内各区县的水源涵养功能也存在明显差异,密云区、怀柔区、平谷区的森林水源涵养贡献率最高。北京市水源涵养的时空格局变化是地表覆被和气象条件变化综合影响的结果。本研究对于实现北京市水资源的可持续利用具有重要的借鉴意义。     

商洛市水源涵养服务功能空间格局与影响因素

以商洛市为例,利用InVEST产水量模型和多年平均涵养水量模型,以参数本地化、实地率定和结果验证,对该区水源涵养功能的空间格局分异规律及其影响因素进行分析。结果表明：① 商洛市水源涵养总量为27.48×10⁸m3/a,水源涵养能力为324.85 mm。五大流域水源涵养功能依次为旬河>乾佑河>金钱河>丹江>洛河。② 气候因素对产水能力空间格局影响最大,10 a土地利用变化和下垫面植被、土壤因素则对水源涵养空间异质性影响显著。③ 子流域单元产水能力相关性强的因子为多年平均降水、实际蒸散发和植物可利用水,水源涵养功能关键驱动因子是潜在蒸散量、土壤饱和导水率与森林覆盖率。     

祁连山林区青海云杉群落种子植物区系分析

根据祁连山林区青海云杉群落16块样地256个样方的调查结果,对青海云杉群落的植物种类和区系成分的多样性进行了研究,结果表明:青海云杉群落共有维管束植物96种,隶属25科52属;科的分布区类型以世界分布科为主,大部分主产温带;属的分布类型以温带性质居多,共31属59种,占总属数的62.26%,表明了青海云杉群落植物区系的温带性质;随海拔高度的变化,群落中不同林型的种数、属数和科数多样性表现出不同的变化规律,科和属的多样性最大值出现在山杨-青海云杉混交林中,种的多样性最大值出现在圆柏-青海云杉混交林中.     

祁连山青海云杉林空间结构分析

 通过调查祁连山青海云杉天然林1块100 m×100 m的大样地,利用其直径分布和混交度、角尺度、大小比数、开敞度4种结构参数对其空间结构进行了分析,结果表明：（1）青海云杉直径分布表明该林分是典型的异龄林直径结构;（2）青海云杉林地青海云杉为顶级群落且呈单种聚集,空间隔离程度为零度混交;（3）青海云杉直径大小比数和树高大小比数平均数均为0.49,生长上处于中庸状态,大小分化程度一般;（4）青海云杉林角尺度分布呈正态分布,其平均值为0.526,从林分水平分布格局上看,青海云杉分布是以团状分布的;（5）青海云杉开敞度大小为1.667,生长空间很充足。相关研究结果对于今后青海云杉林的合理经营能起到一定的借鉴意义。     

干旱区石羊河终闾湖泊孢粉组合中云杉圆柏属环境指示意义探讨

河西走廓东段、石羊河终闾湖泊边缘的三角城剖面下部全新世早期至末次冰消期的292-600cm处155个样孢粉组合显示云杉、圆柏属含量极高，两者之和达40%-60%左右，且百分比互为消长，通过对云杉、圆柏属生态习性、传播性能、与其它组分关系、当地特殊的自然地理条件和表土花粉记录的综合分析，笔者认为剖面中高含量的云杉、圆柏属来自流域上游祁连山，是石羊河搬运的结果，两者含量与区域有效湿度关系密切，云杉丰值指示湿润，圆柏丰值指示干旱。     

祁连山北坡青海云杉林生境特征分析

青海云杉林分布格局深受环境影响,量化其分布与环境之间的关系对该种群管理、恢复与重建具有重要的意义,但目前仍然缺乏量化研究成果。本研究选择祁连山北坡青海云杉林为研究对象,以数字高程模型(digital elevation model,DEM)和青海云杉林分布图为基础数据,利用地理信息系统(GIS)空间分析方法,着重量化分析祁连山青海云杉林的生态幅度和地形特征,得出祁连山北坡青海云杉生境的气候边界函数,并界定青海云杉林分布的海拔、坡度以及坡向范围。该项研究目的在于数量化表达青海云杉林空间分布的气候和地形幅度,为退耕退牧还林提供科学支撑,为气候变化条件下青海云杉林的响应研究奠定基础。     

祁连山青海云杉林动态监测样地群落特征

依据中国森林生态系统动态监测样地设置方法,参照国际森林生态学大样地建设技术规范,于2010年和2011年在祁连山自然保护区青海云杉（Picea crassifolia kom.）林内建立了10.2 hm2动态监测样地,定位调查了样地内19 927株DBH≥1 cm活立木木本植物,完成了第一次群落特征调查和分析。调查结果表明：①青海云杉群落成层现象明显,可划分为乔木层、灌木层、草本层和苔藓层4个层次。乔木层是群落的最主要层,整体而言其垂直高度结构复杂性要大于灌木层和草本层,苔藓层较为发达。②青海云杉径级结构呈明显的倒“J”形,个体集中在径级1~5 cm至21~25 cm,其占到总个体数目的91.42%,青海云杉更新良好。③青海云杉DBH≥1 cm对应的树高结构呈“单峰”形,高度主要集中在小于6 m,占到总个体数目的60.00%,高度偏小,小树较多,中树占有一定的比例,大树较少。同时,树高和胸径二者之间显著符合二次函数关系（p＜0.05）,反映了青海云杉群落生物学特征。④从空间分布格局来看,青海云杉表现出明显的聚集性分布格局。对不同年龄段青海云杉小树、中树和大树点格局分析表明,随着龄级的增大,种群的聚集程度减小,即由聚集分布变为随机分布,表现出明显的扩散趋势。青海云杉个体分布没有明显的空间异质性,而且2 534株大树随机分布在该样地,表明该群落未受大范围的人为干扰。     

东祁连山表土花粉组合及其数量特征

应用TWINSPAN分类和DCA排序对东祁连山地区7个不同植被类型的表土花粉组合及其与环境的关系进行定量研究。表土花粉类型可分为3组：Group1为花粉产量大的本地花粉，可较好地反映当地植被的特征；Group2为产量小的本地花粉，反映植被特征较差；Group3为外来花粉，在土壤地层中较常见。样地排序结果可划分出6个组：(1)山地草原化荒漠，(2)青海云杉林，(3)祁连圆柏林，(4)金露梅灌丛，(5)矮嵩草草甸，(6)小嵩草草甸，各组具有不同的花粉组合特征；但山杨—白桦林可能是由于花粉自身和花粉保存等原因，花粉组合无突出特征，难以区分。海拔高度和干燥度是影响表土花粉和植被分布的重要因素。藜科／蒿属(C／A)、木本花粉／非木本花粉(AP／NAP)随植被变化也反映出与植被分布的一致性。     

基于 FAREAST 模型的青海云杉中-幼龄林生物量 碳沿海拔梯度分布特征

为预测未来青海云杉在不同海拔梯度上的分布范围,基于 FAREAST 模型,对祁连山西部、 中部和东部 3 个站点的青海云衫（Picea crassifolia）中-幼龄林（0～60 a）生物量碳的海拔分布特征进 行模拟。结果表明：（1）在同一站点,青海云杉幼苗幼树生物量碳在中间海拔分布最多,集中在海 拔 2 800～3 100 m 之间,此范围以外,生物量碳随之减少。（2）不同站点比较,青海云杉幼苗幼树平 均生物量碳在祁连山中部最高,达到 27.48 ± 5.51 t·C·hm-2,其次为东部的 24.56 ± 3.50 t·C·hm-2 和 西部的 23.80 ± 2.07 t·C·hm-2。（3）青海云杉幼苗幼树分布的海拔范围约在 2 500～3 400 m 之间,但 不同站点间存在差异。模拟得出,祁连山区青海云杉幼苗幼树生物量碳分布存在最佳海拔区间 2 800～3 100 m,高于或低于该区间时,青海云杉的生长和更新过程将会受到限制。祁连山中部青 海云杉幼苗幼树生物量碳高于东部和西部,表明中部是青海云杉生长和潜在分布的最佳区域,导 致东、西部区域更新较差的原因可能是由于东部受人类活动的影响更加频繁,而西部山区则可能 更易受干旱胁迫的影响。     

祁连山青海云杉林动态监测样地土壤pH和养分的空间异质性

为了探讨青海云杉林对土壤pH和养分的影响,选择祁连山青海云杉林动态监测样地(340 m×300 m)为试验样地采集土样,利用经典统计学和地统计学方法对其空间异质性进行了研究。结果表明:(1)pH、水解氮和全磷为弱变异性,有机碳、全氮、速效磷、全钾和速效钾为中等变异性,它们的大小依次为速效钾 >有机碳 >速效磷 >全氮 >全钾 >水解氮 >全磷 >pH。(2)半方差最优模型拟合分析表明,pH、全氮、水解氮、全磷、速效磷和速效钾均符合球状模型,有机碳和全钾均符合指数模型;pH、有机碳、全氮、水解氮、全磷、速效磷、全钾和速效钾的变程依次为108.8 m、88.5 m、112.8 m、131.9 m、143.3 m、73.3 m、73.3 m和134.7 m。从空间结构特征看,pH具有中等强度的空间自相关,而养分表现出强烈的空间自相关。(3)pH和养分均呈斑块状分布,有机碳和氮素具有相似的空间分布格局,全磷和速效钾分布变化较为明显,速效磷和全钾分布变化较为平缓。上述研究结果可为祁连山青海云杉林土壤pH和养分的取样设计和空间分布图制作等提供参考,也可为青海云杉林的土壤环境恢复与重建提供科学依据。     

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。     

黑河上游山地青海云杉林土壤有机碳特征及其影响因素

以黑河上游祁连山中段青海云杉林为研究对象,分析了不同林区云杉林表层(0~20 cm)土壤有机碳的分布特征及其与气候因子、植被特征和土壤特性的关系。结果表明：祁连山中段3个林区青海云杉林表层土壤有机碳含量为寺大隆林区[(9.38±0.72)%]>西水林区[(7.81±0.43)%]>大河口林区[(6.06±0.30)%],土壤有机碳含量平均值为(7.41±0.28)%,变异系数为37.9%。土壤有机碳含量与海拔、土壤含水量、土壤全氮呈显著正相关关系,而与土壤pH值呈显著负相关关系。经主成分分析表明,海拔和土壤pH值是影响土壤有机碳含量的第一主成分,土壤全氮是第二主成分,云杉林密度是第三主成分,累计解释率为72.47%。