库区主要经济林水源涵养功能分析

以刺槐林和灌丛草地为对照,研究了黄前库区流域主要经济林类型柿树林和板栗林对降水的截留和分配作用,研究结果表明:4种植被类型的涵养水源,保持水土功能总体比较为刺槐林>柿树林>板栗林>灌丛草地,即经济林的涵养水源,保持水土作用介于森林和灌丛草地之间。     

黄前库区经济林土壤水文效益研究

以刺槐林和自然灌丛为对照，研究了黄前库区流域主要经济林类型土壤的水文生态效益。分析了不同类型土壤的物理性状、持水性能、降雨后土壤中水分的变化动态及土壤连续持水的能力等指标，总体评价库区经济林土壤的水文生态效益介于刺槐林和自然灌丛之间，说明库区植被的建设中，在避免自然植被破坏的前提下，可以将灌丛改造成为经济林，以增加经济产出。     

吉林省辽河流域不同植被类型土壤水源涵养能力分析

选取吉林省辽河流域6种样地类型(阔叶林、针叶林、针叶混交林、灌木林、草地、农田),研究不同植被类型土壤在0～60 cm深度的结构特征、持水能力和渗透能力，并综合评价不同植被类型土壤的水源涵养能力，为营建水源涵养林提供支撑。结果表明：(1)除农田外其他样地类型土壤的容重随着土层深度的增加而变大，土壤总孔隙度和毛管孔隙度随着土层深度的增加而减小；(2)不同植被类型土壤的持水能力表现为阔叶林>针阔混交林>针叶林>灌木林>草地>农田，土壤渗透能力表现为针阔混交林>针叶林>灌木林>阔叶林>草地>农田；(3)不同植被类型土壤的水源涵养能力为阔叶林>针阔混交林>针叶林>灌木林>草地>农田，吉林省辽河流域内阔叶林的水源涵养能力最优，农田的水源涵养能力最差，退耕还林工程可以提高土壤的水源涵养能力。     

托木尔峰自然保护区台兰河上游不同植被类型的水源涵养功能

为了研究托木尔峰自然保护区生态系统的水源涵养功能,选择台兰河上游为研究区域,采用野外观察与室内试验相结合的方法,分别对该区域具有代表性的雪岭云杉林、灌木林、草地植被,从林冠层、枯枝落叶层和土壤层3个层次及综合性的水源涵养能力进行了定量分析。结果表明:研究区云杉林林冠截留能力优于灌木林,穿透降雨量及林冠截留量平均值均大于灌木林。除草地外,各样地枯枝落叶未分解层平均厚度均大于半分解层,云杉林枯枝落叶层的厚度和蓄积量明显大于灌木林,不同植被类型枯枝落叶半分解层的自然持水率、最大持水率均高于未分解层,云杉林枯枝落叶层自然持水率、最大持水率均高于灌木林,灌木林和云杉林的枯枝落叶未分解层有效拦蓄量均高于半分解层。不同植被类型平均土壤容重大小表现为草地灌木林云杉林,土壤孔隙度的平均值大小则与之相反;不同植被类型的土壤自然含水率、饱和含水量及非毛管持水量均表现为云杉林灌木林草地,而不同植被类型30cm深土层的蓄水能力变化则存在差异。研究区不同植被类型的水源涵养能力在181.06~237.63mm,综合、有效水源涵养能力均表现为云杉林灌木林草地,其中土壤层的涵养贡献率最大,总有效蓄水量远小于总持水量。综上所述,台兰河上游云杉林和灌木林具有较好的涵养水源能力,放牧强度和人为干扰是影响研究区不同植被类型尤其是生境脆弱的草地植被水源涵养功能的重要因素。     

黄土丘陵小流域植被生态用水评价

以黄土丘陵区安家沟小流域为例,计算了植被最小需水量,评价了不同植被类型的生态用水量。研究结果表明:(1)土壤含水量、蒸散量均与植被类型和降雨量密切相关。对于相同年份,乔灌林地的土壤含水量和蒸散量都显著地大于农地;对于相同的植被类型,干旱年份(2 0 0 2年)的土壤含水量和蒸散量都显著小于湿润年份(2 0 0 3年)。(2 )从月尺度来说,不论是干旱年还是湿润年,植被生态用水在生长季节旺季均低于其最小生态需水量;从年尺度来说,干旱年份所有植被生态用水均低于其最小生态需水量,但湿润年份所有植被(除小麦外)生态用水都可以达到其最小生态需水量;以多年平均降雨量为标准,马铃薯和沙棘可以达到其最小生态需水标准,其它4种植被类型都不能达到其最小生态需水标准。本文建议:对于半干旱黄土丘陵地区,植被恢复不宜以乔灌林为主,并注意斑块形状和种植密度;在植被恢复的过程中,可以采用人工方法,促进自然恢复,以加快植被恢复的过程     

沙质海岸5种植被类型土壤物理性状及其水源涵养功能

通过对沙质海岸5种植被类型的土壤物理性状和水源涵养功能的研究,结果表明:(1)混交林和草地的土壤物理性状及贮水能力明显优于纯林地的土壤物理性状;(2 ) 5种植被类型土壤的涵养水源能力大小依次为草地>黑松刺槐混交林>黑松纯林>柽柳林>刺槐纯林;表层土壤高于底层土壤;(3)各植被类型枯落物的饱和持水率在10 5 12 % 4 5 3 6 4 % ,水容量在4 5 833 17t/hm2 之间;刺槐纯林枯落物的水源涵养功能最大;(4) 5种植被类型的涵养水源量在14 76 6 6～1870 38t/hm2 之间。各植被类型的土壤蓄水量占总涵养水源量的98%以上     

矿山废弃地3种人工植被恢复模式土壤水源涵养特征

[目的]分析评价福建省大田县银顶格矿区三种人工植被恢复类型土壤的水源涵养功能。[方法]采用土壤入渗率、最大可蓄水量、有效蓄水量和非毛管孔隙等指标进行测定分析。[结果](1)邓恩桉×马尾松类型土壤初渗率、稳渗率和平均入渗率均较快,母质层与淋溶层的初渗率和稳渗率之差均较小,其次为邓恩桉×紫花泡桐类型,马尾松×杉木类型最差;(2)各植被类型各土层入渗率与入渗时间呈显著幂函数关系;(3)邓恩桉×紫花泡桐类型土壤最大可蓄水量、有效蓄水量和非毛管孔隙均较大,邓恩桉×马尾松类型次之,马尾松×杉木类型最差;(4)用主成分法综合评价各植被类型土壤涵养水源能力从高到低依次为:邓恩桉×紫花泡桐类型邓恩桉×马尾松类型马尾松×杉木类型。[结论]邓恩桉×紫花泡桐类型改良矿山废弃地土壤结构效果较好,可在类似地区推广应用。     

川西亚高山不同植被类型土壤贮水与入渗性能试验

为川西亚高山不同植被类型水源涵养效益评价与林分结构合理配置提供科学依据,对亚高山不同植被类型土壤贮水及入渗性能进行研究。结果表明：1）9种植被类型土壤0-30 cm土层滞留贮水量具有极显著差异,变化在363.2-691.1 t/hm^2之间,从大到小排序为原始冷杉林（691.1 t/hm^2）〉云杉林（687.6 t/hm^2）〉落叶松林（659.8 t/hm^2）〉针阔混交林（656.3 t/hm^2）〉灌丛（631.8 t/hm^2）〉针叶混交林（620.8 t/hm^2）〉农田（592.2 t/hm^2）〉刺槐林（393.36t/hm^2）〉荒地（363.2 t/hm^2）。2）根据土壤入渗性能可将9种植被类型分为4类——云杉林、针阔混交林为第1类,入渗性能极强;落叶松林、针叶混交林2个植被类型为第2类,入渗能力强;原始冷杉林、灌丛为第3类,入渗能力较强;刺槐林、荒地、农田3个植被类型为第4类,入渗能力差。3）采用Kostiakov入渗模型反映不同植被类型土壤入渗过程,方程拟合度R2在0.894-0.984（P〈0.01）之间,拟合效果较好,表明该模型可以较好地描述不同植被类型土壤入渗过程。     

库区坡面植被水土保持生态建设模式

通过对坡面产沙、植被水土保持机理以及库区坡面植被水土保持生态建设模式的研究,结果表明:减小水流拖拽力、水流上举力以及增大土壤的黏聚力都有利于水土保持;植被冠层及枝干的水土保持作用主要体现在植被冠层的水分截留、削弱降雨的溅蚀功能以及抑制地表径流等几个方面;而根系的水土保持作用主要体现在菌根及分泌物能降低土层重度、增加土层的黏聚力,根系能增加土体的有效孔隙度、改善土体的渗透性能.库区坡面有效的水土保持栽植模式应该是:在坡顶,以封山育林为主;在坡面,应垄沟结合,辅以坡改梯等配套工程措施,种植附加值较高的经济作物.     

西北地区植被恢复与建设的原则

 在分析植被建设工程存在问题的基础上,提出我国西北地区实施退耕还林、天然林保护、防沙治沙等工程的植被建设中需遵循8项原则:统一规划与协调一致的原则;建设多类型植被,以地带性植被为主的原则;建设手段采用人工与天然相结合,以天然为主的原则;保护、开发利用相结合,以保护为主的原则;充分利用种质资源,以乡土树种为主的原则;合理利用水资源,建设以免灌溉植被为主的原则;乔灌草相结合,以灌草为主的原则;多种繁殖材料相结合,以种子繁殖和天然“克隆”为主的原则。     

黄河生态系统特征及生态保护目标识别

根据黄河流域生态和环境状况,对黄河流域进行了生态分区,并阐述了各生态区的特征。在黄河河道湿地研究和黄河水体内顶级物种(鱼类)的调查分析基础上,确定了黄河不同类型生态保护区的生态保护目标:从流域角度而言,黄河上游的主要生态保护目标是植被和水源涵养林;中游应以水土保持为主,主要是恢复和保护植被;下游以保护湿地类型和维持湿地面积为重点,保护生物多样性和重要鸟类资源。黄河水生态系统中的主要保护物种应是珍贵经济鱼类北方铜鱼、河口洄游鱼类刀鱼、鲤鱼等,主要保护的生态区包括库区湿地、河口湿地、河道湿地以及景观娱乐水域等。     

辽东山地古石河冰缘地貌不同植被类型表层土壤特性

[目的]对辽东山地古石河冰缘地貌不同植被类型下表层土壤特性进行研究,为辽东山区冰缘地貌土壤生态环境的管理和保护提供基础数据和科学依据。[方法]以老秃顶子古石河冰缘地貌发育的落叶阔叶林、针阔混交林、暗针叶林、灌草丛4种植被类型表层土壤为研究对象,采用野外定点取样及实验室分析相结合的方法,研究不同植被类型下的土壤特性。[结果]土壤属于酸性淋溶土,含有多种氧化物,各植被类型间土壤特性存在明显差异,相对而言,灌草丛表土温度较高,毛管孔隙所占比例大,保水蓄水能力较强;针阔混交林土壤比重小,疏松程度好,有机质含量较高;暗针叶林土壤酸性较强;落叶阔叶林和针阔混交林土壤水分更有利于植物生长,枯落物现存量较多,涵养水源和保持水土功能较好。[结论]海拔高度对土壤特性影响显著,枯落物现存量及养分储量与土壤特性有明显定量关系。保护区可通过改善土壤养分含量维持生境稳定性。     

北方土石山区生态修复与水源涵养研究进展与展望

生态文明建设与生态环境保护是人与自然和谐相处与和谐共生的必然要求,是实现经济社会可持续发展和人民群众对美好生态环境的现实需要、建设美丽中国的实际需要。针对太行山区生态系统严重退化、环境容量与承载力低下、基础设施薄弱、自然条件与资源禀赋较差、贫困程度较深等问题,中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心从20世纪80年代开始在太行山中段东坡的低山丘陵区进行生态修复与可持续发展的研究,通过30年的研究实践,提出并建立了较为完整的北方土石山区生态修复治理体系,为山区生态文明建设和生态环境保护,以及扶贫攻坚和社会经济可持续发展提供了经验与示范。本文通过30年研究历程回顾、研究与展望,总结了土石山区生态修复与水源涵养的进展与展望。太行山林业生态工程建设主要经历了3个阶段:一是研究初始阶段(1986—1996年),确定了退化山地生态系统恢复的途径与技术理论,建立了以水土富集为中心的林业生态工程。二是提升发展阶段(1997—2007年),这一阶段主要是研究了影响退化山地生态系统恢复与重建的关键因子与影响机制,并提出了有效的技术措施与解决方案。具体说来,在径流林业研究方面,研制出了太行山水土富集工程带间距计算公式;在降水资源转化与水分运移规律研究方面,明晰了岩土二元结构体的降水-土壤水-裂隙水的基本补给路径,揭示了岩土界面"优先流"与裂隙网络"优先流"的运行转化规律,阐明了浅层风化裂隙岩体渗流的动态变化特征及对植被耗水过程的响应关系;在降水资源调控利用研究方面,研制出了生物集雨新材料、营养调理剂和生物集雨面建造施工工艺。三是全面创新阶段(2008年—),重点探讨了山区生态产业开发与区域可持续发展问题,研发了经济林土壤扩蓄增容技术、石质山地困难立地造林技术、经济林生态隔离带调控技术、京津风沙源治理工程区沙产业开发技术,以及林下经济、循环经济、生态旅游等生态产业化技术体系。下一步将在目前研究的基础上,向人口密度较大、人类活动频繁的雄安新区上游山区扩展,重点开展以国土绿化、景观建设、水源涵养、水土流失治理、污染防治为主要内容的山水林田湖草一体化生态环境与气候变化监测,研究现代干扰条件下山地灌丛生态系统向森林生态系统的演替过程及主要驱动因素,山地水旱灾害形成机制、降水资源调控与水源涵养,以及以产业生态化和生态产业化为主体的山地生态经济体系,为构建结构稳定、功能完善的京津冀生态环境支撑体系与水源涵养功能体系提供科学依据和技术支撑,为山地生态系统经营管理,实现其生产、生态功能和系统稳定性提供科学参考。     

小流域植被覆盖与工程措施因子遥感监测研究

[目的]通过对长江委丹江治理工程重点项目区西河小流域植被覆盖与工程措施因子(CP)进行遥感监测研究,为丹江流域以及长江上游地区水土流失定量检测、土壤侵蚀综合防治和评价提供科学的决策依据。[方法]利用2010年丹江流域商南县西河小流域环境小卫星遥感数据,采用Erdas软件对遥感数据进行处理,得到影像中各类地物植被覆盖度。利用卜兆宏等水土流失定量遥感监测模型(QRSM模型)植被因子与植被覆盖度关系式算法,即用土壤流失量遥感监测植被因子算式开展计算和分析。[结果]西河小流域北部治理区和南部山区植被覆盖和工程措施因子值相当低;在河道两岸有局部区域出现了植被覆盖与工程措施因子高值区,主要是由于该区域居民房屋建筑和道路建设破坏了植被;中部人口集中的区域,治理程度较低,仅有较少区域出现植被覆盖集中连片高值区。[结论]影响水土流失众多客观自然因素中植被覆盖因子的影响最大,另一方面,人类过度开发利用土地资源引起陆地生态系统发生变化,因此研究水土流失应综合考虑地理、自然和经济发展,因地制宜,合理规划,确保经济持续稳定发展和生态安全。     

基于GIS和几何平均数模型的流域生态安全评估及在各因子中的分异特征——以星云湖流域为例

结合几何平均数模型和GIS技术,选取海拔高程、坡度、土壤侵蚀强度、地质灾害易发性、土地利用类型、植被覆盖度、距自然生态保护区距离、距离建设用地、人口密度和距水源距离10个指标对星云湖流域生态安全进行评价,分析了该区域生态安全的空间分异规律和形成机理。研究表明:星云湖流域平均生态安全指数为2.33,中度安全面积占流域总面积的42.34%,高度安全占22.84%,较低安全占26.43%,不安全面积为32.117km~2,占8.39%,说明流域生态安全总体以中度安全为主,生态系统健康一般;从空间上,流域生态安全较低区主要集中分布于北部、东部和南部以及城市建筑密集区,除了城市建筑密集区受人类干扰较强外,其余地区坡度和地形起伏较大,景观较为破碎,水土流失较为严重且有过地质灾害发生,这些地区是生态保护和建设的重点区域。生态安全等级在综合评价下的结果与单因子评价下的结果存在较大差异,区域生态安全受多重因素的综合影响,单因子评价难以精确全面反映区域生态安全的空间分异规律特征和成因机理,各因子之间存在相互促进和相互抑制的作用关系,流域自然环境要素坡度、水资源环境和水土流失以及人类活动干扰要素土地利用格局、距离建设用地远近等因子是形成流域生态安全格局的主要因素。     

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。     

沙地柏人工林和天然林风沙土特性研究

为了深入了解固沙植被恢复对土壤理化性质的影响,以毛乌素沙地东南缘沙地柏人工林和天然林为研究对象,通过收集灌丛下5个土层(0-100 cm)的土壤样品,分析其土壤颗粒组成及8个理化指标,探讨了沙地柏生长对风沙土特性的影响。结果表明:研究区土壤粒度组成以砂粒(体积分数97.09%)为主,其次是粉粒和黏粒,并形成以中砂(50.26%)为主的单峰,土壤弱碱性,其养分含量整体水平低,且具有明显表层聚集现象。土壤养分含量与土壤粒度之间存在良好的相关性,表现为土壤有机质、速效钾和盐分含量与细沙物质(粒径<100μm)含量呈线性正相关,与粗砂物质(100~500μm)呈线性负相关。沙地柏生长对风沙土改良效果呈现出人工林16 a树龄优于7 a树龄,天然林地迎风坡优于背风坡。整体上,造林时间增加土壤颗粒的粗细分配趋于良好态势发展,土壤结构优化,土地荒漠化进程减缓。因此,沙地柏可作为毛乌素沙地生态恢复工程的优良灌木。     

冀北土石山区坡面尺度径流特征及其影响因素

为了揭示区域水土流失规律,以冀北土石山区坡面径流小区定位观测资料为基础,对坡面尺度产流特征与地形因子、降雨因子、植被覆盖、水土保持工程措施等主要影响因素的关系进行分析,拟为该区水土流失防治及生态建设提供科学参考。研究结果表明:坡面径流小区的年径流量随坡度的增加出现先增后减的趋势,坡度临界值在11°00′左右;坡面径流小区的年径流量随坡长的增加而增加;不同坡度和不同坡长条件下,径流量与有效降雨量及平均降雨强度都成正相关,但与有效降雨量的相关系数要大于平均降雨强度的相关系数且在0.01水平上显著,与平均降雨强度的相关系数不显著;坡面径流小区的年径流量随着植被覆盖度的增加而减少,但覆盖度为60%和90%的草地径流小区的年径流量相差甚小,说明在水土保持治理过程中存在着临界植被覆盖度;水平阶、鱼鳞坑、梯田等水土保持工程措施通过改变下垫面状况,可以有效拦蓄径流,从而削弱降雨特征对径流的影响。     

北京山区河岸植被的水土保持效益

通过野外简易径流小区的放水冲刷试验,研究北京山区河岸带不同植被类型水土保持效果差异。试验设计4,6,8L/min 3种上方来水流量以及6种植被类型小区坡面,冲刷历时31min,试验过程收集径流泥沙样,分析不同径流小区的产流产沙特征。结果表明:(1)各植被类型小区平均总产流产沙量(43.29L/m~2,0.71kg/m~2)均显著小于裸坡下平均总产流产沙量(65.86L/m~2,3.21kg/m~2)(p0.05)。植被具有明显的减流减沙效益,且减沙效益(78.66%)大于减流效益(36.16%);(2)不同植被类型间减流减沙效果不同,随着放水流量的上升,坡面产流速率、产沙速率不断上升,其中以狗牙根小区平均产流速率(6.16L/min)、平均产沙速率(55.50g/min)最小,水土保持效益较好;(3)不同植被类型小区稳定入渗速率差异显著(p0.05),均大于裸坡条件下的稳定入渗速率(42mm/h),其中以狗牙根小区坡面的径流稳定入渗速率最大(129.0mm/h)。综上所述,植被具有明显的蓄水保土效益,且不同的植被类型间减流减沙效果差异显著。研究结果为北京山区河岸带进行生态环境安全建设以及生态修复提供了基础理论依据,并且为河岸边坡的植被修复物种选择提供了参考依据。