水源涵养功能概念的生态和水文视角辨析

水源涵养是评价陆地生态系统服务功能的重要指标,然而学界对水源涵养功能概念和计算方法仍存在诸多争论。这一方面说明水源涵养功能评估具有重要的现实意义,同时也说明其概念的复杂性和模糊性,亟需从生态学和水文学的基本理论出发,厘清水源涵养功能概念的内涵和评估方法,促进科学决策和有效管理。研究水源涵养功能时,生态学家更关注陆地生态系统的蓄水能力（Smax）,而水文学家更关注流域的产流量（Q）,两者均具有合理性,但各有侧重,若不分别辨析,极易造成概念混淆。理论和数据分析表明,蓄水能力和产流量虽然联系紧密,但概念完全不同。陆地生态系统的Smax决定了流域对降水的分配：即蒸散发（绿水）和Q（蓝水）,Smax和Q在降水量一定的情况下往往存在此消彼长的关系。研究发现生态系统的根区蓄水能力（SRmax）是联系绿水和蓝水的核心要素,是水源涵养功能评估的关键变量。大尺度根区蓄水能力主要由气候决定,可借鉴工程水文中设计水库的累积曲线法,根据生态系统用水的生存策略通过气候反演。最后,本文提出3点建议：(1)在实践中分别评估生态系统的绿水和蓝水涵养功能;(2)进一步全面考虑冰川积雪、地下水等多要素的水源涵养功能;(3)...     

基于概念模型的麦田土壤水分动态模拟研究

农田土壤水分模拟是农业用水管理的重要依据。以根区土体水量平衡方程为依据,考虑根区下界面水分通量,构建了农田土壤水分变化模拟模型,该模型由作物蒸散量模型、根区下界面水分通量模型以及水量平衡方程等组成。采用山西水利职业技术学院试验基地2007年和2008年2个年度冬小麦试验资料,确定了模型参数。结果表明,土壤储水量模拟计算值与实测值有较好的一致性,其相关系数达到0.9555;F检验结果达到极显著水平,所建立的麦田土壤水分动态模型可用于作物蒸散量、根区下界面水分通量和田间土壤水分的模拟计算;计算精度平均达到3%～11%。表明该模型可较好地描述农田士壤水分转化过程。     

额济纳旗胡杨根区水分运动参数的确定--利用Richard方程和气象资料推算

利用Richard方程和气象资料相结合的办法,确定了中国典型的干旱内陆河流──黑河下游额济纳旗地区主要成林的干旱荒漠天然乔木树种──胡杨林地的水分运动参数,主要有导水系数K、比水容量C和水分扩散率D。     

基于指数滤波法估算沟道根区土壤水分

为更加有效获取黄土高原沟道地形根区土壤水分信息,基于表层（0~20cm）土壤水分观测值,采用指数滤波法在样带和沟道尺度对根区（20~80cm）土壤水分进行估算。结果表明,指数滤波法能够较准确估算沟道根区土壤水分,但随着土层深度增加估算误差逐渐增大。当有根区土壤水分初始值时,估算精度明显提高,但主要集中在时间序列前期。指数滤波法关键参数特征时长T的最优值（T_opt）随土层深度增加而增大,呈现每增加20cm,T_opt值较20~40cm增加1倍的变化规律。对于根区某一土层,不同空间位置（样带）和尺度T_opt交换使用没有明显降低土壤水分估算精度,表明指数滤波法对T_opt的空间敏感性较弱。需注意黄土高原区域尺度土壤性质具有极强空间异质性,指数滤波法在更大尺度上对T_opt的敏感性需进一步深入研究。     

人工湿地植物根区微生物与净化效果的季节变化

人工湿地污水处理系统具有净化效果显著、建设和运行费用低廉、管理简便等优点.近年来越来越受到人们的重视.人工湿地生态系统受环境影响较大,研究人工湿地在不同季节的净化功能对于充分发挥其作用具有重要意义.对不同季节的芦苇(Phragmite saus-tralis)、茭白(Zizania caduciflora)和香蒲(Typha latifolia)等湿地系统植物根区、无植物对照基质微生物分布状况以及净化效果进行了研究,结果显示:(1)种植不同植物的湿地系统根区微生物数量不同,其湿地净化效果也不同;(2)季节变化显示湿地系统秋季的细菌总数量比夏季高;但对照系统夏季的真菌和放线菌数量明显高于秋季;(3)湿地系统总磷(TP)的去除率夏季高于秋季;(4)相关性分析发现湿地植物根区的细菌总数与BOD5的去除率之间存在显著相关性;而根区微生物数量与TP、CODCr和凯氏氮(KN)的去除率之间不存在显著相关性,具体机理还需进一步研究.     

天然荒漠植物干旱期根区土壤贮水量的确定

在土壤-植物-大气连续统中,植物根区土壤贮水量是一个重要水源。对植物根区贮水量的研究是对该连续统研究的一个重要内容。准确估计植物根区土壤贮水量将为估计灌溉水量、生态需水量及环境的可持续发展提供科学的依据。特别是在中国干旱内陆河下游地区,由于水量减少造成植物根区贮水量减少而产生植物死亡．由此引起一系列生态环境问题。本文基于在一定边界条件下Richard方程的解,利用地表测值(0～10cm土层容积含水量——遥感方法可确定的值)及根系分布密度来确定黑河下游地区天然荒漠植物根区土壤贮水量,从而证明了利用遥感方法可以确定中国荒漠天然植物根区土壤贮水量。为今后从面上确定根区贮水量提供了科学基础。