基于Budyko假设和SCS-CN模型的河源区水源涵养功能研究

河源区作为一种重要生态功能区,具有重要的生态系统服务功能。以沁河源区为例,利用Budyko假设和SCS-CN模型研究了其水源涵养功能空间分布特征,并比较了不同土地利用类型、海拔和坡度下的水源涵养能力。结果表明:（1）沁河源区多年平均水源涵养量为306.48 mm,水源涵养总量为4.19亿m³;（2）不同土地利用类型水源涵养功能不同,落叶阔叶林和常绿针叶林的水源涵养贡献率和水源涵养量均值最大,贡献率分别为43.99%和42.00%,水源涵养量均值分别为330.41 mm和364.53 mm;（3）不同海拔高度上水源涵养功能不同,海拔1 000～1 500 m地区是水源涵养功能的主体,水源涵养量均值在海拔1 500～2 000 m地区最大,为401.71 mm;（4）不同坡度上水源涵养功能不同,缓坡和斜坡的水源涵养贡献率最大,急坡、陡坡和险坡上水源涵养量均值分别为373.62 mm,368.32 mm和363.94 mm。     

基于RS和GIS的祁连山地区生态保护红线划定方法研究

划定生态保护红线是提高区域生态产品供给能力和生态系统服务功能,构建国家安全生态格局的有效手段。以祁连山地区为研究对象,采用RS和GIS技术,开展水源涵养、生物多样性维护、水土保持、防风固沙四类生态系统服务功能重要性评价和水土流失、土地沙化两类生态环境敏感性评价,定量分析祁连山地区生态系统服务功能重要性和生态环境敏感性的空间分布特征,在此基础上经过划定范围校验、边界处理后确定红线边界,结果表明:祁连山地区生态保护红线区面积4.44万km~2,占祁连山地区国土总面积的40.11%,呈东南—西北连片状,主要围绕祁连山自然保护区分布,红线类型以水源涵养为主,生态保护红线范围内的草地、林地面积之和占到研究区总面积的67.08%,远高于红线外二者所占的比例。     

重庆市森林生态系统水源涵养功能研究

以重庆市为研究区域,根据该区自然地理环境条件的差别,利用2001—2010年重庆市MODIS植被类型数据,划分为针叶林、阔叶林、针阔混交林、灌木林、草地、湿地和5个森林生态系统类型区域,利用年降水量,林冠截留率数据,结合气象观测数据,计量和评述了该地区2001—2010年间森林生态系统水源涵养能力及其变化。结果表明:总体格局空间上,东部巫溪、城口、酉阳等地区由于植被状况良好,其森林生态系统水源涵养能力较强;中西部渝中区、沙坪坝区、大足县等地区由于植被状况较差,是森林生态系统水源涵养能力的薄弱环节;东部森林生态系统水源涵养能力强,西部弱,巫溪县最强,渝中区最弱;其中渝东北生态涵养发展区森林生态系统水源涵养能力最强,都市功能核心区森林生态系统水源涵养能力最弱;三峡库区森林生态系统水源涵养能力较强,平均为61亿m3;2001—2010年,重庆市森林生态系统水源涵养量呈逐渐上升的趋势,但受降水影响,各年差异明显,多年平均水源涵养量为103亿m3,2010年森林生态系统水源涵养量最高为129亿m3,2006年森林生态系统水源涵养量最低为73亿m3。     

基于模糊伽马模型的河南省生态空间辨识与格局优化

生态空间的辨识与格局优化是保障区域内土地生态安全的有效途径。为明晰研究区内生态空间整体格局,清查研究区整体资源清单,了解土地自然生态系统现状,通过综合生态系统服务重要性评价模型和生态系统敏感性评价模型,以河南省为研究区域,依托ArcGIS 10.5平台,根据研究区生态本底状况选择评价指标,基于模糊逻辑理论利用模糊伽马模型辨识生态空间,并提出了生态空间优化格局方案。研究表明:研究区域生态空间分为生态保护空间、限制约束空间、控制缓冲空间、优化开发空间4种类型,生态保护空间面积为13 668.73 km~2,占研究区总面积的8.3%,限制约束空间面积为19 161.78 km~2,占研究区总面积的11.63%,控制缓冲空间面积9 434.67 km~2,占研究区总面积的5.72%,优化开发空间面积为122 480.73 km~2,占研究区总面积的74.34%。根据生态空间辨识结果提出研究区生态空间格局优化方案,将研究区域划定为"三区、两带、3块",分别为太行山生态红线保护区、大别山生态红线保护区、伏牛山生态红线保护区;沿黄河生态保护带、沿淮河生态保护带;豫东平原生态保护块、豫西丘陵生态保护块和豫北丘陵生态保护块。     

沁河源区水源涵养功能辐射效益研究

以沁河源区为例,分析了水源涵养功能空间分布特征,通过构建辐射效益评估模型,估算了其水源涵养辐射量,并对辐射量和水源涵养量进行了对比。结果表明:（1）沁河源区75.40%的区域覆盖着落叶阔叶林和常绿针叶林,土壤以粉砂壤土和壤土为主,渗透性较强,水源涵养量均值234.75 m³,总量3.52亿m³,水源涵养辐射量均值168.41 m³,总量2.14亿m³;（2）99.30%的林地具有水源涵养辐射效益,林地斑块的实际辐射量占供给量的64.89%,辐射总量1.91亿m³;（3）97.12%的草地具有水源涵养辐射效益,草地斑块的实际辐射量占供给量的97.76%,辐射总量0.22亿m³;（4）94.89%的耕地具有水源涵养辐射效益,耕地斑块的实际辐射量占供给量的92.98%,辐射总量0.24亿m³。     

秦岭北麓陆地生态系统水源涵养功能的空间格局

[目的]对秦岭北麓陆地生态系统水源涵养功能空间格局进行分析,为该地区的水资源空间规划与管理,均衡各流域的水资源分配及城市经济发展等提供科学参考。[方法]基于InVEST模型从流域尺度分析秦岭北麓2000年和2010年的水源涵养能力与空间格局异质性,并对水源涵养能力的影响因素进行分析。[结果](1)2000年秦岭北麓水源涵养总量为4.02×10~9 m~3,平均水源涵养能力为242.37mm;2010年水源涵养总量为4.45×10~9 m~3,平均水源涵养能力为265.33mm。(2)黑河、石头河、灞河和浐河流域为秦岭北麓主要的水源涵养区,其高值区出现在黑河流域南部、石头河流域南部、神沙河流域、灞河流域南部小流域。(3)气候因子与水源涵养能力密切相关,土地利用/覆被通过植被面积变化影响到区域水源涵养功能的发挥,从植被类型来看,水源涵养贡献率最高的是落叶阔叶林;从土壤属性来看,棕壤的水源涵养贡献率最高。[结论]区域的水源涵养能力受气候、土地利用方式、植被覆盖及土壤条件等的综合作用而产生差异。秦岭北麓的水源涵养能力总体表现为越靠近秦岭主脊水源涵养能力越强。     

张家口市林地与水源涵养功能时空变化及其耦合关系

水源涵养功能是林地最重要的生态功能之一,特别是在干旱、半干旱脆弱山区,对维持区域生态安全和社会经济发展具有重要作用,进行林地与水源涵养功能时空变化及其耦合关系研究可为林地规划和生态建设提供科学参考。该研究以河北省张家口市为例,基于遥感影像数据、气象数据、森林资源清查数据等,运用GIS技术、InVEST模型和SPSS模型系统分析了张家口市林地和水源涵养功能的时空演变特征及其相互关系。研究结果表明：1）张家口市林地分布具有明显的空间集聚特征,研究期内林地面积持续增加。阔叶林所占面积最大,灌木增速最快,针叶林分布面积最小且增速最慢。2）1990—2020年研究区水源涵养功能呈东部及南部高,中部及西部低的空间分布格局,平均水源涵养量先减少后增加再减少。3）研究期内张家口市林地面积与水源涵养功能的空间分布具有一致性。随林地面积增加,水源涵养量呈先增加后减少的趋势,当林地面积达到区域总面积的1/2时,水源涵养量达到峰值。不同树种结构的水源涵养量排序从大到小依次为阔叶林、针叶林、灌木。4）未来张家口市应合理规划经济林与其他树种的种植面积及格局分布,同时注重混交林与原生林的种植,丰富树种多样性,从而充分发挥林地的水源涵养功能,促进张家口市生态建设和保护。     

涪江流域丘陵区不同植被类型水源涵养功能

采用野外调查和水浸法,研究涪江流域丘陵地区5种典型植被系统的雨水截留能力、凋落物蓄积量和持水能力、土壤物理特性、蓄水能力和渗透性能,并基于坐标综合评定法对不同植被类型的水源涵养和保土功能进行综合评价。各植被类型降雨截留量、凋落物蓄积量和持水量均以阔叶灌丛最高,草地最低,阔叶灌丛的平均截留量、凋落物蓄积量和持水量分别为草地的4.9,2.9,1.8倍。不同植被类型的土壤容重和孔隙度差异较大,容重表现为草地>针叶林>针阔混交林>常绿阔叶林>阔叶灌丛;总孔隙度为阔叶灌丛>常绿阔叶林>针阔混交林>针叶林>草地。土壤渗透速率和贮水能力随土壤深度增加而降低,以阔叶灌丛最高,其次为常绿阔叶林、针阔混交林、针叶林,草地贮水能力最弱。5种植被类型水源涵养能力依次为阔叶灌丛>常绿阔叶林>针阔混交林>针叶林>草地,阔叶灌丛明显优于其他植被类型。     

汶川地震四川重灾区森林景观变迁及间接损失研究

采用遥感技术获取林地次生山地灾害信息,结合灾前森林资源、植被类型等专题数据,通过空间叠加与综合分析,完成了汶川地震四川重灾区森林植被景观变迁及间接损失研究.结果表明:(1)地震诱发林地次生山地灾害11 808处,面积32.87万hm~2,占重灾区林地面积的4.66%;以滑坡、崩塌类型摧毁林地最为严重,这两类灾害损毁林地面积占林地损毁总面积的90%;不同森林类型中,阔叶林、灌丛地、针叶林成为林地的主要受灾对象,以阔叶林受灾损失面积最大.为13.63万hm~2,占受损面积的41.46%.(2)地震灾害造成该区林分损毁面积21.26万hm~2,导致森林覆盖率由44.51%下降为42.64%,降低了1.87%;汶川地震灾区森林植被损毁后,在维护森林资源稳定性与涵养水源、保育土壤、固碳释氧、生物多样性保护、森林游憩等生态系统服务功能方面的间接损失共计1 830.96亿元.     

龙门山断裂带主要森林类型凋落物累积量及其持水特性

采用野外实地调查与室内控制浸提相结合的方法,对龙门山断裂带常绿阔叶林、落叶阔叶林、针阔混交林、常绿针叶林4种森林类型的凋落物储量、持水量、吸水速率进行了研究。结果发现,不同森林类型凋落物总储量大小顺序为:常绿针叶林(8.26t/hm2)落叶阔叶林(6.80t/hm2)针阔混交林(5.52t/hm2)常绿阔叶林(4.61t/hm2),且未分解层累积量所占比例均小于半分解层。不同森林类型不同分解程度凋落物的持水量和持水率与浸泡时间均呈对数关系,其吸水速率与浸泡时间呈幂函数关系。研究区4种森林类型半分解层凋落物的持水能力均强于分解层,而落叶阔叶林和针阔混交林持水能力较强,其次是常绿针叶林,常绿阔叶林最低。研究表明,在该区森林植被恢复和重建过程中,应充分考虑半分解层凋落物对水土保持的作用,且宜优选落叶阔叶林和针阔混交林模式进行森林植被恢复。     

杉木取代阔叶林后林下水源涵养功能差异评价

为研究杉木人工林取代常绿落叶阔叶混交林后土壤水源涵养能力的变化,采用室内浸水法和环刀法分别研究杉木纯林和常绿落叶阔叶混交林的枯落物与土壤的持水特性。结果表明:(1)枯落物平均蓄积量表现为常绿落叶阔叶混交林(3.42 t/hm^2)>杉木纯林(3.12 t/hm^2),枯落物平均厚度表现为杉木纯林(9.17 cm)>常绿落叶阔叶混交林(5.42 cm)。(2)最大持水量表现为常绿落叶阔叶混交林(6.23 t/hm^2)>杉木纯林(5.57 t/hm^2),最大持水率也表现出相同的规律,即常绿落叶阔叶混交林(184.40%)>杉木纯林(179.50%);有效拦蓄量表现为常绿落叶阔叶混交林(4.48 t/hm^2)>杉木纯林(4.13 t/hm^2),最大拦蓄量表现为常绿落叶阔叶混交林(5.41 t/hm^2)>杉木纯林(4.97 t/hm^2)。(3)枯落物层的吸水量与浸水时间符合对数函数Q=aln(t)+b,而吸水速率与浸水时间符合指数函数V=at^b,常绿落叶阔叶混交林的蓄水能力强于杉木纯林。(4)土壤水分最大吸持贮水量表现为常绿落叶阔叶混交林(43.58 mm)>杉木纯林(41.88 mm),可以看出常绿落叶阔叶混交林内的土壤可以更好地为植被提供良好的水分供其生长;土壤水分最大滞留贮存量表现为常绿落叶阔叶混交林(8.20 mm)<杉木纯林(10.22 mm),即杉木纯林内的土壤具有更好的涵养水源能力。从枯落物最大持水量、有效拦蓄量以及土壤毛管孔隙度、非毛管孔隙度等多个因素的计算综合推断可知,杉木人工林水源涵养能力优于常绿落叶阔叶混交林。     

太行山区主要森林生态系统水源涵养能力

森林生态系统水源涵养功能是林冠层、枯落物层和土壤层对大气降水进行再分配的过程。本文通过文献收集整理太行山地区森林植被林冠一次降水截留量、枯落物层持水量和土壤层贮水量数据,分析该地区主要森林植被对降水的截留和贮蓄能力,采用综合蓄水能力法对森林植被的综合涵养水源能力进行评价,旨在为合理经营和管理森林生态系统提供依据。结果表明:1)土壤非毛管孔隙度与生态系统综合持水量呈正相关,且最大持水量占整个森林生态系统综合持水量的90%以上,表明土壤层作为森林生态系统水文效应最重要的一层,是整个森林系统水分循环的主要贮蓄库和调节器;2)针叶林中油松和侧柏的冠层一次降水截留量显著高于其他林型,其林冠结构更加适应该地区气象条件,林冠层降水再分配能力也优于其他林型;3)混交林郁闭度低,有利于林下灌、草丛的生长,其枯落物现存量比纯林和人工林更高,虽然林冠一次截留量低但林下具有丰富的枯落物层而更易涵养水源;4)天然林综合蓄水能力整体高于人工林,侧柏人工林和油松人工林综合蓄水能力仅次于刺槐、侧柏和油松天然林。综上可见,合理利用森林资源防止水土流失、天然林长期封育和合理控制优势树种密度及增加植被覆盖率对太行山地区植被恢复和生态建设具有重要意义。为提高该区综合水源涵养能力,可增加乡土树种油松和侧柏人工林的种植面积。     

重庆市四面山不同森林类型林冠的截留作用

 通过对重庆市四面山6种不同森林类型(温性针叶林、暖性针叶林、落叶阔叶林、常绿落叶阔叶混交林、常绿阔叶林、暖性竹林)最大容水量和林冠截留率的测定,研究了不同森林类型林冠截留作用的差异。结果表明:1)温性针叶林和暖性针叶林较其他4种森林类型具有更高的单位面积林冠最大容水量及林冠平均截留率,表现出较强的林冠截留功能;2)影响植物群落林冠最大容水量的主要因素为郁闭度及单位面积枝叶质量,呈正相关关系;3)影响各森林类型林冠截留率的主要因素为降水量、降水强度以及林冠枝叶干燥程度,随降水量或降水强度的增加,不同森林类型的林冠截留能力表现出不同程度的降低;枝叶干燥程度对不同森林类型截留能力的影响也有明显的区别。     

黄土高原潜在自然植被空间格局及其生境适宜性

植被生态系统的恢复越来越多地受到全球各界关注,潜在自然植被(potential natural vegetation, PNV)和生境适宜性概念应纳入植被规划,作为植被恢复的参考依据。基于高空间分辨率气候数据,使用动态植被模型(LPJ-GUESS),揭示黄土高原2001—2020年PNV空间格局及其生境适宜性的动态演变,并界定了植被优先恢复区。结果表明:黄土高原的PNV以草地和森林为主,潜在草地主要集中在北部、西北部地区(约占73.23%),潜在森林主要分布在南部地区(约占26.16%),极少的裸地主要分布在西部高海拔山区;在潜在森林中,温带落叶阔叶林、寒温性常绿针叶林、温带常绿针叶林占比分别为22.28%,3.88%,0.01%;随着气候变化的推进,潜在森林面积有所下降,而潜在草地面积有些许增加。PNV的生境适宜性呈现西北低、南部及东南高的分布,其中,分布在黄土高原南部平原地带的潜在温带落叶阔叶林其生境适宜性较高,而分布在北部及东北部的潜在草地其生境适宜性较低;并且,对于每种PNV类型,其最高生境适宜性所占据的地理空间及优先恢复区有较大差异。研究结果可为黄土高原植被恢复重建提供科学依据。     

不同林分类型土壤水分物理性质及其海拔效应——以浙江省凤阳山为例

以浙江省凤阳山常绿阔叶林和针阔混交林为例,通过野外调查和室内测定土壤容重、土壤孔隙度及土壤含水量等,研究了中亚热带主要林分类型的土壤水分物理性质及其海拔影响.结果表明,在0-60 cm土层中,随着深度的增加土壤容重逐渐增大,土壤总孔隙度、毛管孔隙度、最大持水量、毛管持水量、最小持水量逐渐减小.在海拔300～I 355 m高程范围随着海拔升高土壤容重平均值逐渐减小,土壤总孔隙度、毛管孔隙度、最大持水量、毛管持水量、最小持水量、土壤贮水量平均值均增大;土壤排水能力平均值为:海拔900 m＞海拔600 m＞海拔1 355 m＞海拔300 m.同一海拔4种林分类型土壤容重平均值:人工杉木林＞针阔混交林＞人工柳杉林＞常绿阔叶混交林;土壤总孔隙度、土壤最大持水量、毛管持水量、最小持水量、土壤贮水量平均值均表现为人工柳杉林优于其他3种林分类型;土壤排水能力平均值表现为:常绿阔叶混交林＞人工杉木林＞人工柳杉林＞针阔混交林.综合分析,同一海拔常绿阔叶林水源涵养及保持水土能力要高于人工柳杉林.     

楠杆自然保护区不同植被类型土壤物理特性及涵养水源功能分析

为了研究楠杆自然保护区不同植被类型的土壤物理性质与涵养水源功能,选择了保护区6种典型的植被类型（落叶阔叶林、针阔混交林、针叶林、灌木林、竹林和草坡）下的土壤物理性质、土壤蓄水能力和土壤渗透能力等进行了研究,运用综合评价法对不同植被类型进行了综合评价。结果表明:6种不同植被类型的土壤密度为0.97 1.55 g/cm³,土壤总孔隙度为35.73%～69.25%,最大持水量为357.32~692.45 g/kg。不同植被类型的土壤物理性质、土壤蓄水能力和渗透能力有明显差异。综合评价分析表明:在不同植被类型中,落叶阔叶林（∑P_i²=0.468）土壤水源涵养功能最好,其次是竹林（∑P_i²=0.784）、针阔混交林（∑P_i²=0.914）、针叶林（∑P_i²=0.984）、灌木林（∑P_i²=1.005）,没有植被覆盖的草坡（∑P_i²=1.431）上的土壤水源涵养功能综合能力相对较差。     

永嘉县四海山林场森林枯落物及土壤持水能力研究

为掌握永嘉县四海山林场不同森林枯落物和土壤的持水能力,采用野外调查和室内浸泡法,对该林场4种主要森林类型的枯落物及林下土壤持水性进行了研究,并对林地水源涵养功能进行了估算,结果表明:森林枯落物总储量大小为马尾松林>柳杉林>针叶混交林>针阔混交林,枯落物有效拦蓄量大小表现为柳杉林>马尾松林>针叶混交林>针阔混交林;柳杉林和针阔混交林0~10 cm土层土壤非毛管孔隙度、非毛管持水量显著高于马尾松林和针叶混交林;森林水源涵养能力大小表现为针阔混交林>柳杉林>针叶混交林>马尾松林;四海山林场林地水源涵养总量为7 530 343.4 t,经济价值量为6 174.8万元。     

中国植被与主要土类的关系

植被的分布受着气候、地形、土壤和生物等因素的影响,而这些因素之间又是相互联系、相互制约的,所以谈到中国的植被就不能不联系到各种自然因素,尤其不可忽略它与土壤的关系;因为土壤也正是地形、地质、气候、植物以及人类活动的综合产物。