天山中部不同林分对产流产沙影响的灰色关联分析

以天山中部林区代表14个不同林分条件的径流小区为研究对象,运用灰色关联分析法,对影响产流产沙的因子进行对比分析。结果表明：产流产沙的因子影响程度存在差异性。对于产沙量来说,降雨量>林分密度>冠层活枝高度>枯落物厚度>郁闭度>坡度;对于产流量来说,降雨量>枯落物厚度>郁闭度>林分密度>冠层活枝高度>坡度。而不同林分条件对产流产沙影响差异中,天然林呈现：中龄林3>近熟林>中龄林4>成熟林>幼龄林>中龄林2>中龄林1;人工林为：混交林>透光伐抚育林>修枝抚育林>未抚育林;灌木为：盖度0.6>盖度0.8。     

黄土丘陵沟壑区森林土壤水文行为及其对河川径流的影响

通过比较瓦窖沟小流域林地、农田、撂荒地3种主要土地利用方式下的降雨入渗、产流特性及林区与非林区流域径流的季节变化,系统地分析了黄土高原林地水文行为及森林对河川径流的调节作用,主要表现为林地土壤高入渗率、低产流率和强烈的蒸腾耗水作用形成的土壤干层以及森林对河川径流季节分配的均化作用。土壤干层的出现使土壤水库对干旱调节功能丧失,影响林木的持续生长;还将削弱入渗降雨转化为地下水的比例,减少地下水资源的数量,使森林对流域枯季径流的补偿效应受到制约。森林均化径流分配的作用通过削减汛期径流和补充非汛期流水来实现。林区河川径流年内季节分配较非林区均匀,汛期削洪效能明显,并有效地补充了9～11月和3～5月的非汛期流水,补枯效果达4～10个百分点。     

黄土高原次降雨径流产沙变化及其与雨强和植被盖度变化的相关性

获取12条流域16 a的753次降雨数据,运用雨强、植被盖度、径流系数和产沙系数等指标,分析黄土高原次降雨径流产沙变化及其与雨强和植被盖度变化的相关性。结果显示：① 与1980-1989年相比,2006-2011年黄土高原的降雨-径流和径流-产沙关系发生了明显变化,大部分流域的产流产沙能力有所下降,10个流域中有8个流域的径流系数、产沙系数有所减小,分别减小25.93%~66.1%和59.05%~97.71%;② 分析雨强和植被盖度变化与径流产沙变化的相关性,发现径流产沙变化与植被盖度变化的相关性强于其与雨强变化的相关性,表明植被盖度变化对径流产沙变化的影响更明显;③ 分析不同干湿条件下径流产沙变化对植被盖度变化的敏感性,发现气候越湿润,流域的径流产沙变化对植被盖度变化越敏感,植被改善的减水减沙效果越明显。     

新疆野生樱桃李天然林土壤种子库特征

采取野外调查、网筛分选和温室萌发相结合的方法,对新疆霍城县大西沟山区野生樱桃李天然林的土壤种子库物种组成、密度和生活史型、垂直空间分布、物种多样性及其与地上植被间关系进行了研究。结果表明：① 试验鉴定出的幼苗共有48种,隶属于19科,且一年生植物多达20种（41.7%）,地下芽植物为15种（31.3%）;② 种子库中种子的数量自上而下呈先增加后减少的特征,有超过90%的种子分布在距地表5 cm以上的表层土壤及枯枝落叶层中,近90%的樱桃李种子分布在距地表2 cm以上的表层土壤及枯落层中;③ 土壤种子库中草本层物种的Margalef指数、Shannon-Wiener指数均为最高,其次为乔木层和灌木层,种子库物种多样性主要受草本层丰富度的影响;④ 野生樱桃李天然林土壤种子库与地上植被的相似性系数为0.315,表明地上植被对土壤种子库的贡献较大。但是,由于过度放牧,使得种子库的物种多样性在垂直空间上的分布规律受到干扰。     

五台山两种林分不同层次对氮的截留效应初探

在氮(N)沉降不断增加和气候变化的背景下,为研究五台山典型亚高山林分各层次对N的截留效应,在五台山选择两种林分:华北落叶松林(HL)和云杉×华北落叶松混交林(YH),于2016年5月至9月,采集大气降雨、林内雨、枯落物渗滤液、地表径流,检验水体pH和TN、NH_4~+、NO_3~-浓度。结果表明:五台山降雨呈弱酸性(pH 6.89),HL林冠层及土壤层对水体pH缓冲效果优于YH。HL林冠层截留了降雨中TN、NH_4~+,YH林冠层则释放了TN、NH_4~+、NO_3~-。HL枯落物层截留了NO_3~-,YH枯落物层则拦截了NH_4~+。HL和YH土壤层都拦截TN、NH_4~+、NO_3~-,但HL林内雨、枯落物渗滤液和地表径流中TN、NH_4~+、NO_3~-浓度全部低于YH。因此,HL对水体中N的截留能力优于YH,且土壤层是改善水质的主要层次。     

荒漠化土壤对人工植被恢复工程的响应

人工植被恢复是荒漠化土壤逆转的主要途径,通过对青海省沙珠玉治沙站人工植被恢复工程下荒漠化土壤逆转过程中土体构型、土壤质地、元素组成和理化性质的分析,研究了荒漠化土壤对人工植被恢复工程的响应.结果表明,人工植被恢复工程对荒漠化土壤具有很好的改良作用,受人工植被影响,土体构型逐渐复杂,出露地表的母质层逐渐被淋溶层和淀积层覆...     

基于GIS的北京地区未来10年土壤水力侵蚀演化趋势探讨

本文是基于永定河上游北京典型段的土壤水力侵蚀深度、降雨强度、地表径流深度、土层有效厚度、土粒平均粒径、植被覆盖度等数据图层 ,利用 GIS、SPSS软件包 ,通过建立水力侵蚀遥感信息模型 ,制作了北京地区土壤水力侵蚀深度图和抗侵蚀年限图 ,依据将近论古的原则及作者的北京地区未来 1 0年环境演化趋势预测结果 ,探讨了未来 1 0年水力侵蚀演化趋势。这可以为该地区未来土地利用和泥石流分布规律研究提供理论指导     

晋西黄土区森林植被对流域径流及产沙的影响

本文以晋西黄土区吉县小流域为研究对象,通过利用MATLAB软件的系统聚类分析方法,对蔡家川嵌套流域中主沟道及6个小流域进行流域地形地貌属性相似性分析和分类的基础上,分析研究了在地形地貌特征相似流域类型中不同土地利用及森林覆盖率对流域径流过程的影响。分析结果表明,在流域地形地貌特征相似的条件下,森林植被具有减小流域雨季径流总量、增加流域枯水期径流的作用。通过对红旗林场的小流域对比分析表明,森林植被具有拦沙的作用。     

华北土石山区不同造林密度的油松林结构与功能研究

对北京八达岭林场32年生5种造林密度(2000株/hm2、1500株/hm2、1200株/hm2、1000株/hm2、800株/hm2)阴坡油松林生物多样性、碳密度、水源涵养等功能进行调查与实验,结果表明:随着林分密度的减小,林木生长状况良好,林下植被层各种生物多样性指数较其它林分高,并伴随着出现辽东栎等其它栎类更树种的生长;800株/hm2的阴坡油松林蓄积为108.19m3/hm2,是2000株/hm2油松林蓄积的1.22倍;不同密度油松林生态系统碳密度范围为107.43 t/hm2-174.30 t/hm2,平均碳密度为135.99 t/hm2,且随着密度增大而减小。油松林碳密度主要有三个部分组成:植被层、枯落物层和土壤层,其空间部分为土壤层>植被层>枯落物层,林地土壤的碳密度是相当可观大的,碳密度平均为90.34 t/hm2以上,地上部分碳密度与地下(包括土壤、树根和死地被物)碳密度之比平均为1?3.173;油松林地的稳渗速率、产流量随林分密度的增大而减小,这对增加该地区的径流水量、涵养水源能力具有重大意义。产沙量也随密度的增加而减少,这对选择油松800株/hm2作为最优林分密度是不利因素,但从北京的多年降雨来看,这种影响对我们选取油松在800株/hm2作为首选经营密度还是较小的。     

六盘山北侧叠叠沟小流域几种典型植被群落的水文功能研究

在宁夏六盘山北侧的半干旱区,研究了华北落叶松林、沙棘灌丛、虎榛子灌丛、草地植被类型的冠层截留与再分配、枯落物持水及土壤蓄水等水文功能。结果表明,不同植被类型的冠层截留能力相差较大,其中,沙棘灌丛的截留率最高（24.80%）,华北落叶松林略低（21.40%）,虎榛子灌丛最低（9.25%）;与此相反,树干茎流率以虎榛子灌丛为最高（33.18%）,超出大多数干旱半干旱区灌木树干茎流范围（2%～10%）。从季节变化上看,不同植被群落的截留率均为6月份最大,7—9月份持续下降,10月份出现回升;但截留量均为7月份最大。枯落物持水性能以华北落叶松林样地为最高,其次为虎榛子灌丛、沙棘灌丛和草地,这与各植被类型枯落物层贮存量的大小排序一致。1 m土 层的土壤容重以虎榛子样地为最小(1.03 g·cm^-3),然后依华北落叶松(1.07 g·cm^-3)、草地(1.08 g·cm^-3)、沙棘(1.16 g·cm^-3)的顺序增大。土壤总孔隙度、最大持水量以华北落叶松林样地为最高,毛管孔隙度、毛管持水量以虎榛子样地为最高,非毛管孔隙度以草地为最高;这几项指标均以沙棘样地为最低。综上所述,从林冠截持、枯落物持水性、土壤物理性质等总体来看,华北落叶松人工林的土壤存蓄水、调水能力最强,其次为虎榛子灌丛和草地,沙棘灌丛最差。     

晋西黄土区不同土地利用类型降雨-径流关系的研究

本文以北京林业大学山西吉县科研试验场蔡家川流域为研究对象,采用对比分析法,对降雨—径流关系进行了研究。分析得出在蔡家川流域雨强是影响地表径流的主要因素;由于整地等人工措施的影响,人工林水土保持效果好;对于农地、半牧半农等人为活动频繁的小流域,弱雨强时径流系数极小,大雨强时径流系数相对较大,尤其是半农半牧流域,水土流失严重;当雨量>20mm时,无林流域初损历时小于森林流域,小尺度流域的初损历时小于大尺度流域。     

晋北黄土丘陵区不同林草措施的蓄水保土和土壤水分效应研究

以设在山西省阳高县的大型径流观测场为依托,以2005-2009年的野外实测数据为依据,研究了晋北黄土丘陵区人工植被与鱼鳞坑配合的蓄水保土及土壤水分效应,并与荒坡、苜蓿地进行了对比。结果表明:在观测的5年内,柠条、沙棘、油松的蓄水保土能力随种植年限延长无明显增加趋势,但鱼鳞坑的蓄水能力和保土能力分别高达84.7%～96.0%和95.2%～99.7%;荒坡和苜蓿(Medicago sativa)第一年和第二年的蓄水保土能力较差,第三年和第四年随植被盖度增加能力急剧增强,第四年蓄水能力分别达82.8%和91.2%,保土能力达97.0%和98.0%;土壤水份分析结果表明:不同小区4～9月土壤水分变异系数为7.0%～19.1%,油松区变异系数最大,其次为沙棘、苜蓿和柠条区,荒坡区和裸坡区变异较小,不同小区土壤水分亏缺率为23.98%～52.66%,亏缺顺序为柠条区>苜蓿区>油松区>沙棘区>荒坡区>裸坡区;林草植被有效地减少了水土流失,亦增加了土壤水分的变异及亏缺程度,应注意林草植被的合理选择和配置。     

诺敏河流域植被覆盖时空演变及其与径流的关系研究

基于GIMMS/NDVI数据对诺敏河流域1982-2006年间植被覆盖的时空演变特征进行了研究,并结合SCS模型模拟地表径流,在流域和像元尺度分析植被NDVI变化与径流的关系。研究表明:诺敏河流域植被NDVI值较高,但25a间整体呈下降趋势,NDVI减少的区域占总面积的82.5%,植被覆盖有所降低;NDVI空间差异明显,NDVI的高值区主要分布在中上游林区,而耕地分布较多的下游地区NDVI值相对较低。流域尺度上植被NDVI与径流不具有明显的相关性。但从像元尺度来看,植被NDVI和径流的正相关和负相关共存,流域不同空间位置的植被变化与径流的关系并不一致。     

黄土区小流域水沙对降雨及土地利用变化响应研究

降雨和土地利用/覆被变化是流域径流、泥沙的两个主要影响因子。本研究采用SWAT模型,用固定其中一个影响因子而改变另一个影响因子的方法,对研究区降雨变化与土地利用/覆被变化对径流泥沙影响进行估算,目的在于从年月不同时间尺度上确定黄土高原小流域水沙对降雨和土地利用变化的响应状况。结果表明,在年尺度上降雨变化对径流影响的贡献率为84.20%,土地利用变化对径流影响的贡献率为28.63%;在月尺度上,降雨对径流贡献率也大于土地利用对径流的贡献率,尤其在雨季降雨对径流的影响程度和土地利用对径流影响程度的比值最大可以达到4.5。因此,不论在年尺度还是月尺度上,降雨对径流的贡献率都远远大于土地利用对径流的贡献率。此外,研究结果也表明流域年降水量和流域森林植被盖度均与流域径流模数或输沙模数呈指数关系。     

皇甫川流域水沙变化及驱动因素分析

皇甫川流域地处黄河中游典型的多沙粗沙区,该区域的水沙变化对黄河下游水沙情势的改变具有重要指示意义。利用双累积曲线确定1954-2010年皇甫川流域水沙变化的典型时段,对其趋势进行分析,并基于20世纪50年代以来水利水保措施的实施来剖析流域水沙变化的驱动因素。结果表明：皇甫川流域水沙的演变过程可划分为4个典型时段,即1954-1978年、1979-1987年、1988-2002年、2003-2010年。1954-1978年,流域治理度低,受人类活动影响较小,为水沙的自然变化时段;1979-2010年水利水保措施的减水减沙效应不断增大,双累积曲线法计算的减水减沙效应分别为41.8%和49.7%,径流/输沙系数还原法计算的减水减沙效应分别为44.7%和48.3%。     

Impacts of land disturbance and restoration on runoff production and sediment yield in the Chinese Loess Plateau

Land disturbance and land restoration are important factors influencing runoff production and sediment yield in the semi-arid loess regions of China. This study compared the runoff production and sediment yield during the early stage after land disturbance(ESLD) with those during restoring stage after land disturbance(RSLD). Grey relational analysis was used to analyse the importance of each one of the influencing factors(vegetation, rainfall, soil and topography) in affecting the runoff production and sediment yield. Our results showed that during ESLD, topography was the most critical factor controlling the runoff production, while soil was the most important factor controlling the sediment yield. During RSLD, vegetation was more important in affecting runoff production, while rainfall was more important in affecting sediment yield. In additional, this study demonstrated that both the runoff production and the sediment yield can be effectively reduced by restoring vegetation on severely-disturbed lands, thus providing an important theoretical basis for better implementations of the Grain for Green Program. Our results revealed that the vegetation types of Hippophae rhamnoides+Pinus tabulaeformis and H. rhamnoides are better plant selections for land restoration in this area, especially for relatively gentle slopes(i.e., less than 20 degrees).     

Effects of vegetation near-soil-surface factors on runoff and sediment reduction in typical grasslands on the Loess Plateau,China

Vegetation near-soil-surface factors can protect topsoil from erosion,however,their contributions to the reduction of soil erosion,especially under natural rainfall events,have not been systematically recognized.This study was performed to quantify the effects of near-soil-surface factors on runoff and sediment under natural rainfall events on grasslands dominated by Bothriochloa ischaemum(Linn.)Keng(BI grassland)and Artemisia gmelinii Thunb.(AG grassland)in two typical watersheds on the Loess Plateau,China in 2018.By successive removal of the plant canopy,litter,biological soil crusts(BSCs)and plant roots,we established five treatments including plant roots,plant roots+BSCs,plant roots+BSCs+litter,intact grassland and bare land in each grassland type.In total,twenty runoff plots(5 m×3 m)with similar slopes and aspects were constructed in the two types of grasslands.Results showed that plant canopy,litter and roots reduced runoff,while BSCs,which swelled in the presence of water,increased runoff.In contrast,all of these factors reduced sediment yield.In addition,the reductions in runoff and sediment yield increased with I30(maximum 30-min rainfall intensity)for each vegetation near-soil-surface factor except for BSCs.Among these factors,plant canopy had the largest contribution to runoff reduction,accounting for 48.8% and 39.9% in the BI and AG grasslands,respectively.The contributions of these vegetation near-soil-surface factors to sediment yield reduction were similar(21.3%-29.9%)in the two types of grasslands except for BSCs in the AG grassland(10.3%).The total reduction in runoff in the BI grassland(70.8%)was greater than that in the AG grassland(53.1%),while the reduction in sediment yield was almost the same in both grasslands(97.4%and 96.7%).In conclusion,according to the effects of different vegetation near-soil-surface factors on runoff and sediment production,our results may provide more complete insight and scientific basis into the effects of various vegetation related factors in controlling soil erosion.     

赛罕乌拉国家级自然保护区不同植被类型水源涵养服务特征

通过测定内蒙古赛罕乌拉国家级自然保护区主要植被类型的土壤和凋落物的物理性质及持水量,研究不同植被类型的水源涵养服务。结果表明：① 不同植被类型土壤物理性质各异,天然植被对土壤物理性质的改善作用强于人工植被。0～60 cm土层平均容重白桦林的最小,农田的最大;土壤最大持水量白桦林最高,线叶菊草原最低;土壤非毛管持水量白桦林最高,农田最低。② 阴坡植被凋落物水源涵养能力高于阳坡植被,其中华北落叶松林凋落物水源涵养能力最强。③ 不同植被类型土壤、凋落物水源涵养服务不同。白桦林水源涵养量最高,显著高于线叶菊草原和农田,而与蒙古栎林、华北落叶松林、虎榛子灌丛及山杏灌丛的差异不显著。     

石匣小区氮磷坡面流失特征研究

以石匣试验小区为研究对象,分析了小区特征对氮磷、泥沙流失的影响。结果表明:在不同的土地利用方式中果园产生的径流中氮磷浓度最高,林地最低,而氮磷的流失量标准小区最高,林地最低;免耕种植、梯田种植、鱼鳞坑造林等耕作方式会明显减少农田土壤的侵蚀及氮磷的流失,植被覆盖明显减少径流量和泥沙量,从而有效地控制农田氮磷污染物的流失;在其它条件相同的情况下,坡度小的小区氮磷流失量明显减小;降雨量与氮磷的流失量呈现明显的正相关;雨季径流中氮、磷主要以颗粒态存在,径流中的泥沙量与径流量有较好的线性关系(R=0.72)。