六盘山叠叠沟小流域华北落叶松人工林的冠层降水再分配特征

于2006-2007年生长季(5-10月)定位监测了六盘山北段叠叠沟小流域华北落叶松人工林的穿透雨、树干茎流和林冠截留特征,并基于同期气象数据初步分析了有关因素的影响.结果表明:林下穿透雨率存在明显的空间异质性,这种差异随着降雨量增大而变小.在整个测定期间,华北落叶松林穿透雨占总降雨量的(74.94±2.4)%,树干茎流占(0.16±0.03)%,而林冠截留占(25.08±2.41)%.穿透雨、树干茎流和林冠截留的数量与降雨量呈正相关(p＜0.01),随着雨量或雨强的增加.穿透雨率升高,并且在高的雨量(＞0 mm)和雨强(＞5 mm/h)下逐渐趋于稳定.当降雨量到达6.44 mm时开始出现树干茎流.林冠截留率与降雨量、降雨历时和空气相对湿度呈显著负相关(p＜0.05).     

浑河上游典型水源涵养林降雨再分配过程

为明确浑河上游典型水源涵养林的降雨再分配过程,以浑河上游地区5种典型水源涵养林(红松人工林、落叶松人工林、红松混交林、落叶松混交林、阔叶混交林)为研究对象,应用自记式观测记录仪,分析不同林型林冠层对降水再分配过程(穿透雨、树干茎流、林冠截留)的影响。结果表明:各林型穿透雨量(率)、树干茎流量(率)、林冠截留量均随林外降雨量增加而增大;穿透雨量、树干茎流量、林冠截留量均与林外降雨量呈显著的线性正相关;各林型穿透雨率、树干茎流率与林外降雨量呈显著的对数函数关系;红松混交林、落叶松混交林的树干茎流率(32.12%,15.44%)均高于阔叶混交林与红松、落叶松人工林,红松、落叶松人工林的林冠截留能力(80.66%,77.47%)高于阔叶混交林、针阔混交林。该结果为浑河上游地区水源涵养林的最优空间结构配置与经营管理提供科学依据。     

人工落叶松林降雨截留再分配及其水化学特征

以凉水国家级自然保护区内的人工落叶松林为研究对象,对其林冠截留再分配和水化学特征变化进行了系统研究,结果表明:(1)一个生长季内(4-9月),人工落叶松林林冠总截留量为109.19 mm,占同期降雨量21.71%,穿透雨量为393.39 mm,占同期降雨量的78.20%;树干茎流量为0.47 mm,占同期降雨量的0.093%;(2)按照各养分元素月平均浓度排序,林外雨为:CaKMgSiMnNaFe,穿透雨为:CaKSiNaMgFeMn,树干茎流为;CaNaMgSiKMnFe,且不同样品按照养分元素浓度稳定度排序为;树干茎流穿透雨林外雨;(3)人工落叶松林养分元素净输入排序为;KMgMnNaFeCaSi,净输入量依次为22.339,2.920,0.856,-0.216,-0.260,-1.280,-2.478 kg/hm2,其中,穿透雨占人工落叶松林(穿透雨+树干茎流)元素输入量的98.23%,树干茎流占1.77%.     

辽河源3种林分降雨再分配特征及其影响因素

于2013和2014年5—9月对辽河源自然保护区油松林、山杨林和华北落叶松林的穿透雨、树干茎流和林冠截留进行了监测,分析森林冠层对降水再分配的影响。结果表明:(1)油松林、华北落叶松林和山杨林的穿透雨率分别为78.8%,81.1%和83.8%,3种林分穿透雨量与林外降雨量呈线性正相关,穿透雨月变化与林外降雨量月变化趋势一致,油松林、山杨林和华北落叶松林产生穿透雨的临界降雨量分别为1.5,0.9,1.2mm;3种林分的树干茎流率分别为油松林0.8%、华北落叶松林1.0%、山杨林3.7%,树干茎流量与降雨量成正比。(2)林冠截留能力为油松林(20.4%)华北落叶松(17.9%)山杨林(12.4%),油松林的林冠截流率显著高于山杨林,在降雨量较小时表现更加明显,降雨特征和冠层结构对林冠截流都产生影响。     

三峡库区典型森林植被对降雨再分配的影响

为探讨三峡库区不同森林植被对降雨再分配的影响,选择位于湖北库区中上段的巴东县、重庆库区下段的四面山、缙云山的针阔混交林和常绿阔叶林为研究对象,利用重庆市缙云山2012年4-9月期间测得的52场降雨、林内穿透雨、树干径流观测资料,建立林冠截留模型,对降雨再分配特征进行综合分析,并与巴东县和四面山的降雨再分配特征进行对比分析.结果表明：1）缙云山、四面山、巴东县的针阔混交林、常绿阔叶林林内穿透雨量与降雨量呈显著的线性关系,林冠截留量与降雨量呈显著的幂函数关系;2）缙云山、四面山、巴东县针阔混交林出现林内穿透雨所需要的最小降雨量分别为1.0、1.8和2.6 mm,常绿阔叶林出现林内穿透雨所需要的最小降雨量分别为1.1、3.0和1.1 mm;3）3个地点的针阔混交林的平均林冠截留率均大于常绿阔叶林的平均林冠截留率;4）在相同降雨条件下,林冠截留能力因地域不同,具有差异,即针阔混交林的林冠截留率从大到小的排列顺序为重庆市缙云山（46.00％）、重庆市四面山（41.42％）,湖北省巴东县（22.30％）,常绿阔叶林的林冠截留率由大到小的排列顺序为重庆市四面山（28.78％）,重庆市缙云山（23.09％）,湖北省巴东县（21.69％）.     

北京密云水库油松人工林对降水分配的影响

2004～2006年,对北京密云水库库西33年生的油松人工林的林冠截留、穿透降水和树干茎流进行了观测。观测结果表明,油松林冠截留率为31.67%,随着降水量的增大截留率迅速减小,并趋向于截留极限,油松林冠截留量与降水量呈幂函数关系。透流率为67.65%,穿透降水量与大气降水量之间呈极显著的正相关关系。干流率为0.68%,树干茎流量占降水量的比例极小,偏相关分析表明,树干茎流量与大气降水量、平均降雨强度及30 min最大雨强密切相关。     

北京密云油松人工林对降水及其营养元素含量的影响

对北京密云水库库西油松人工林的林冠截留、穿透降水和树干茎流的观测和分析结果表明，单次降雨过程中的林冠截留量与林外降水量呈幂函数关系，而穿透雨量和树干茎流量跟林外降水量皆呈线性相关关系，它们占林外降水的比例分别为7．23％～87．39％，12．56％～91．58％和0．007％～1．77％。环境状况、气象条件和降水特性的不同是造成同一地区大气降水化学性质差异的主要原因；降水透过油松林冠层后，穿透降水和树干茎流中元素含量都有不同程度的增加。穿透降水中各元素含量变化均与降水时间间隔呈正相关，而与降雨强度和降水量呈负相关；除N外，树干茎流中P，K元素含量与降水特性的关系与穿透降水的相同。     

辽东山溪河岸林群落特征对降雨再分配及其养分特征的影响

为明确不同物种组成和群落结构的河岸林对降雨再分配及其养分特征的影响,于2014年5—10月对辽东山地典型河岸林群落(落叶松林、蒙古栎林和槭树林)大气降雨、穿透雨和树干茎流过程及其水质特征进行研究。结果表明:落叶松林、蒙古栎林和槭树林穿透雨量分别占大气降雨量的81.9%,77.9%,73.1%,树干茎流量分别占大气降雨量的1.2%,4.4%,4.3%。与大气降雨相比,穿透雨和树干茎流中铵态氮、氯离子、硝态氮和总磷的浓度较高,不同林型铵态氮、氯离子、硝态氮和总磷的浓度和输入量差异显著。不同物种组成和群落结构的河岸林通过树木的形态特征及群落的结构特征对降雨进行再分配,通过林冠表层的物理特征、化学特征和生理特性等改变降雨理化性质,加之雨量、雨强的影响共同作用使铵态氮、氯离子、硝态氮和总磷的浓度和输入量发生改变。     

北亚热带次生毛竹林冠生态水文效应及其影响因素分析

对长江三角洲森林生态定位站北亚热带次生毛竹林(Phyllostachys edulis)林冠水文作用进行了观测研究.结果表明:(1)毛竹林林冠截留量、透流量、树干茎流量变化范围分别为0.21～4.55 mm,0～105.88 mm,0～2.8 mm;截留率、透流率、树干茎流率变化范围分别为1.3%～100%,0～96.3%,0～11.8%;年截留量、透流量、干流量分别为171.7,864.78,74.3 mm;年截留率、透流率、树干茎流率分别为15.5%,77.9%,6.7%.(2)毛竹林林冠截留量(率)、透流量(率)、树干茎流量(率)均与降雨量、降雨强度存在着不同程度的相关性,降雨特征对毛竹林林冠分配降雨的各环节影响最大.(3)不同雨量级、雨强条件下,毛竹林分配降雨效果差异显著.     

甘蔗冠层对降雨再分配的影响

[目的]研究作物植被对于土壤侵蚀的防治作用,为砖红壤区土壤侵蚀预报模型的建立提供作物参数。[方法]通过室内人工模拟降雨试验,测定了甘蔗不同生育期不同降雨强度条件下的穿透雨量、茎杆流量和冠层截留量,分析叶面积指数对于降雨再分配的影响。[结果]穿透雨量、茎杆流量和冠层截留量分别从甘蔗幼苗期的94.7%,5.1%,0.3%变化为成熟期的49.4%,47.3%和3.4%。[结论]叶面积指数与穿透雨量呈显著负线性相关,与茎杆流量和冠层截留量呈显著正线性相关。     

祁连山青海云杉林冠降雨再分配特征及影响因素

以祁连山排露沟小流域青海云杉林为研究对象,2015年5—9月观测了34场降雨的林外降雨量、穿透雨量和树干茎流量,并同步观测了相关的林外气象因子,分析了青海云杉林冠降雨再分配特征及影响因素。结果表明:(1)青海云杉林的总穿透雨量、树干茎流量和截留量分别为275.9,1.8,90.0mm,分别占总降雨量的75.04%,0.48%和24.48%,并在不同降雨量等级之间存在差异。(2)冠层降雨再分配各组成要素(穿透雨、树干茎流、林冠截留)与降雨量、降雨历时、10min最大雨强、空气相对湿度呈极显著的相关性。随着降雨量和降雨历时的增大,穿透雨量和树干茎流量均不断增大,而穿透雨率、树干茎流率和截留量(率)均逐渐趋于稳定。(3)青海云杉林内产生穿透雨和树干茎流的临界降雨量分别为0.8mm和9.6mm。因此,气象因素是影响冠层降雨再分配的重要因素之一。     

赣南九曲水流域降雨侵蚀力变化规律及其影响因素

为有效防治流域土壤侵蚀、维护生态安全,基于九曲水流域1982—2019年逐日降雨数据,运用小波分析、交叉小波变换等方法分析了中雨、大雨、暴雨及年降雨侵蚀力的年际变化规律,并探讨了太阳黑子、厄尔尼诺—南方涛动（ENSO）、北极涛动（AO）及太平洋年代际涛动（PDO）对它们的影响。结果表明：（1）中雨、大雨、暴雨及年降雨侵蚀力的年际变化趋势均不显著（p>0.05）,其变异系数（C_V）分别为0.24,0.31,0.64,0.26,均属于中等变异。（2）不同量级降雨侵蚀力的周期变化差异明显,年降雨侵蚀力与暴雨侵蚀力均存在15~23年周期变化和19年主周期,二者联系更紧密。（3）年降雨侵蚀力和暴雨侵蚀力与太阳黑子、ENSO、AO、PDO均分别存在9~11,10~11,10~11,9~10年的显著共振周期,暴雨侵蚀力受太阳黑子、ENSO、PDO的影响大于中雨、大雨侵蚀力,大雨侵蚀力受AO的影响大于中雨、暴雨侵蚀力。研究成果可为赣南乃至我国土壤侵蚀预测预报与防治提供科学依据。     

甘肃省小陇山林区降雨型浅层滑坡汇水面积-坡度关系及其影响因素

沟头发生侵蚀的地形临界模型可有效预测侵蚀沟的形成条件,浅层滑坡失稳形成的洼地也是沟头形成的方式之一。为探究浅层滑坡临界起动模型的特点,以甘肃省天水市小陇山林区的降雨型浅层滑坡为研究对象,运用汇水面积-坡度关系,构建临界起动模型,与黄土高原典型侵蚀沟(浅沟、切沟)的临界起动模型进行对比分析,并探讨土地利用类型、植被类型和土壤质地对该模型的影响。结果表明:(1)浅层滑坡临界起动模型为S=3.50A_s^-0.34,其侵蚀阈值为3.50,大于黄土高原典型浅沟(0.96)和切沟(1.54)的侵蚀阈值。研究区浅层滑坡一般发生于土层较薄的陡坡地带,其平均坡度(S=1.26)大于浅沟(S=0.35)与切沟(S=0.46),单位汇水面积(A=89.08 m²/m)小于浅沟(A=920.93 m²/m)和切沟(A=1 129.82 m²/m)。(2)汇水面积与坡度平方的乘积(AS²)代表了沟头产生侵蚀的能量指标值。研究区浅层滑坡AS²值在269.1~5 703.2 m²,平均值为1 772.97 m²,黄土高原浅沟AS²值在4.74~892.66 m²,切沟在41~814 m²,启动能量值方面,浅沟<切沟<浅层滑坡。(3)土地利用类型、植被类型和土壤质地通过影响土壤的抗冲力、渗透性和黏粒含量,从而对浅层滑坡的起动难易程度产生影响。在不同的土地利用方式中,农地最易发生侵蚀,其次是林地。油松林附近浅层滑坡的抗侵蚀能力高于日本落叶松林。研究结果为探究浅层滑坡的起动条件提供理论依据。     

北京山区典型植被类型土壤饱和导水率及其影响因素

研究典型植被类型的土壤饱和导水率(K_s)分布及其影响因素,可为北京山区植被建设提供有力借鉴,同时加深对于土壤水分运动的理解。选取北京山区最具代表性的4种植被类型,获取不同类型、不同层次的土壤饱和导水率,调查土壤理化性质与根系生物量、石砾体积,利用Pearson相关性分析、多元逐步回归、通径分析,明晰了北京山区典型植被类型下的土壤饱和导水率分布及其影响因素。结果表明:(1)土壤饱和导水率介于0.05~2.23 mm/min,属于高度变异,随土层向下不断减小,侧柏×灌木混交林、侧柏纯林与侧柏×五角枫混交林的土壤饱和导水率存在显著差异(p＜0.05)。土壤饱和导水率与土层深度之间的关系符合对数函数关系式y=±aln x+b,R²≥0.858。(2)相关性分析结果表明,土壤饱和导水率与容重、总孔隙度、毛管孔隙度、根系生物量、有机质含量均呈极显著相关关系(p＜0.01),与非毛管孔隙度、自然含水率呈显著相关关系(p＜0.05)。(3)逐步回归分析得Y=3.42X₂+0.78X₆-1.333,R²=0.862。进一步通径分析可知,根系生物量主要通过直接作用影响土壤饱和导水率,而总孔隙度通过间接作用影响土壤饱和导水率。可知,侧柏×灌木混交林的导水性能最佳,后续的植被建设应重点考虑侧柏×灌木混交林,以达到减少径流、涵养水源的目的。     

伊塞克湖典型小流域径流变化差异性及其影响因素分析

基于伊塞克湖流域近70年来气温、降水和径流量资料,采用Mann—Kendall法、突变检验和小波分析进行研究流域气温、降水和径流量的变化特征及差异性,在此基础上,探讨区域气候变化对径流量的影响。结果表明：（1）1951—2012年伊塞克湖典型小流域气温呈上升的趋势;其中,乔尔蓬-阿塔站（湖盆中部）和克孜尔苏站（东部）气温分别在1975年和1989年后上升趋势增大,秋季增温幅度均对气温升高的贡献较大;2个水文站降水量变化相对复杂,整体呈增加趋势,秋季降水量增加幅度最大。（2）受气温升高和降水量的直接影响,研究区4个典型水文站年径流量变化趋势不一致,乔尔蓬-阿塔、琼—阿克苏和琼—克孜尔苏站径流量呈明显增加趋势,曲线值分别在1987年、1983年和1987年后开始表现为增加趋势;而卡拉科尔站径流量呈明显下降趋势,曲线值在1982年后开始表现为下降趋势。从年内不同季节的径流分配来看,乔尔蓬-阿塔站和琼—克孜尔苏站径流量增加趋势明显,夏季增加幅度最大;而卡拉科尔站夏季径流量减少趋势明显,下降幅度最大。（3）通过皮尔逊相关分析法和主成分分析法分析,在年际尺度上,各水文站径流量与气温、降水量之间呈较显著的相关性,气温的升高与降水量的多少影响径流量产量的多少。（4）从周期性变化分析来看,气温、降水和径流量的周期性变化均比较明显,波动变化基本一致,表明径流量对气温和降水的响应较突出。     

三峡库区典型农业小流域次降雨产沙过程及其影响因素

为探究引起三峡库区农业小流域土壤侵蚀的主要次降雨因子,通过天然降雨观测资料,分析忠县石盘丘小流域2019年侵蚀性降雨年内分布特征和典型次降雨条件下A和B 2个集水区产沙过程的变化规律,采用相关性分析方法,揭示次降雨产沙的主要影响因素。结果表明:(1)全年119场降雨资料中,有19场为侵蚀性降雨。全年侵蚀性中雨共发生10次,是侵蚀性降雨中最常见的降雨类型。暴雨及以上降雨是造成研究区产沙量最大的降雨类型。(2)在典型中雨、大雨和暴雨产沙事件中,B集水区产沙量分别是A集水区的5.13,1.66,7.56倍。对3场典型次降雨产沙过程进行分析发现,B集水区产沙过程线随降雨历时的延长,变化程度更剧烈。(3)各PIn因子与研究区产沙量的相关性系数大小排序为PI30>PI10>PI15>PI60>PI5>PI90>PI。对各类降雨因子与研究区的产沙量进行相关性分析,系数大小排序为P>PIn>In>I>T。A、B集水区产沙量与次降雨量P和PI30均存在极显著正相关性。总之,在三峡库区开展水土保持工作时,要加强对暴雨及以上降雨造成农业小流域水土流失的监测与预警响应能力;P和PI30能较好地反映三峡库区天然次降雨对农业小流域侵蚀产沙的影响;对天然降雨条件下的次降雨侵蚀力进行估算时,可将PI30作为主要参考因子;农林水复合生态系统与结构简单的传统农耕模式相比,具有更丰富多元的层次结构,不仅能全面开发利用小流域的农业资源,更有利于保持水土,且其对降雨环境变化的适应性也更强。     

天山北坡典型小流域侵蚀沟形态特征及其成因

[目的]揭示天山北坡典型小流域侵蚀沟发育规律,为侵蚀沟的预警及防治提供科学依据。[方法]选取天山北坡典型小流域10条侵蚀沟进行分析,采用野外实地调查与地理信息技术相结合的方法,对研究区侵蚀沟形态发育特征及其成因进行分析。[结果](1)研究区侵蚀沟特征值之间存在着一定的相关关系:横截面积与平均沟宽、平均沟深呈极显著正相关;沟壑面积与沟长呈显著正相关;沟壑体积与横截面积、沟壑面积呈极显著正相关关系,与平均沟宽、平均沟深呈显著正相关关系;沟长、平均沟宽、平均沟深相互之间无明显的相关关系,汇水面积与特征值之间也无明显的相关关系。(2)研究区侵蚀沟均是开析型侵蚀沟和弱度割裂型侵蚀沟。(3)研究区侵蚀沟密度与坡度呈正相关关系,坡度越大,密度越大;侵蚀沟密度与沟长无相关关系,侵蚀沟密度随沟长的增加呈先增加后减小的趋势;研究区典型侵蚀沟密度在南坡最大,西坡和西南坡的密度相对较小。[结论]坡度和坡向是影响小流域尺度侵蚀沟发育的重要地形因素。