小流域森林生态系统林地土壤渗透性能研究

通过对女儿寨森林小流域11块标准地土壤渗透性能的研究表明,不同标准地的贮水能力受土壤的厚度和非毛管孔隙度的影响较大,在112~598.5 t/hm2之间;土壤的初渗速度在18.62~38.94 mm/min之间;土壤的稳渗速度在1.42~7.61 mm/min之间;次生林比人工林具有更强的渗透性能;土壤入渗过程的回归方程表现为乘幂函数形式,回归系数R在0.88~0.99之间,方程拟合效果较好。     

未经干扰黑土的土壤贮水能力及水分入渗特征

采用双环法和双环刀法,对典型黑土区内未经干扰的山杨天然次生林和草原化草甸（俗称五花草塘）土壤水分入渗特征及贮水能力进行测定研究。结果表明：与撂荒地、休闲地相比,未干扰黑土表现出更强的入渗及贮水能力。在1m深土层内,五花草塘饱和贮水量（5271.14 t/hm^2）高于次生林（4945.91 t/hm^2）,但滞留贮水量二者相差不大,分别为402.20 t/hm^2和425.40 t/hm^2;五花草塘的初渗和稳渗速率分别是8.5 mm/min和1.2 mm/min,次生林相应为7.5 mm/min和3.2 mm/min,在整个入渗过程中,次生林的土壤水分入渗能力要强于五花草塘。研究结果为科学评价典型黑土的贮水能力和水分入渗性能提供了重要的本底值参考。     

伏牛山东麓不同植被恢复类型土壤入渗性能及产流预测

为了研究不同植被恢复类型对土壤入渗与产流的影响,采用双环入渗法测定了伏牛山东麓六种植被恢复类型土壤水分入渗过程,通过对比稳渗率与不同重现期的暴雨强度,判断不同植被类型地表径流产生的可能性。结果表明:(1)不同植被类型土壤初渗率、稳渗率和前60min入渗量均表现出栓皮栎次生林>栓皮栎人工林>刺槐人工林>侧柏人工林>灌丛>裸地的规律;(2)土壤入渗特征参数与土壤容重、总孔隙度、非毛管孔隙度、有机质含量、细根生物量和团聚体含量显著相关(p<0.05),其中土壤容重、总孔隙度是影响土壤入渗的主导因子;(3)栓皮栎次生林能抵御10a一遇的暴雨,栓皮栎人工林能抵御1a一遇的暴雨,而其它植被类型均不能低御1a一遇的暴雨,易产生暴雨径流。说明封育天然次生林和运用乡土树种造林进行植被恢复,有利于提高土壤的入渗性能。     

川西亚高山暗针叶林土壤渗透性能研究

对川西亚高山针叶林土壤渗透性能进行研究,结果表明:（1）林地表层土壤（0-30 cm）滞留贮水量受土壤容重、孔隙度及林龄影响显著。天然冷杉林土壤滞留贮水量变化范围为593.7~694.2 t/hm²,大小排序为:185 a>80 a>40 a生。人工云杉林175.8~545.1 t/hm²,从大到小依次为40 a>30 a>25 a>20 a。（2）天然林初渗率为10.6~30.1 mm/min,最大为80 a生冷杉林;稳渗率为3.3~6.4 mm/min,185 a生冷杉林为最大。人工林土壤初渗率为2.7~8.3 mm/min,稳渗率1.9~5.4 mm/min,两指标中均以40 a生云杉林为最大。（3）构建了土壤渗透过程回归方程,拟合度R²为0.869~0.959,表明回归方程可以较好地反映各试验标准地土壤入渗过程。     

金沙江流域典型森林土壤水分入渗特征试验研究

对金沙江流域典型森林生态系统的土壤水文特征进行了研究。结果表明,研究区不同森林类型的土壤容重随着土层深度的增加而逐渐增大,土壤总孔隙度和毛管孔隙度随土层深度的增加而逐渐减小;土壤水分入渗受土壤容重的影响,随容重增加,稳渗率降低;不同森林类型土壤前120min平均入渗速率介于0.78~2.42mm/min之间,稳渗率介于0.10~0.53mm/min之间;无论是平均入渗率还是稳渗率均表现为:华山松林地滇杨林地圣诞树林地水冬瓜林地荒坡地;土壤入渗的渗润阶段发生在0~5min;渗漏阶段约发生在5~80min;渗透阶段发生在80min以后。采用Kostiakov模型拟合双环入渗法测得的入渗过程效果最佳,其次为Philip模型,而用Horton模型的拟合效果最差。     

湘西南山地典型植物群落森林土壤渗透性能研究

通过对湘西南山地21块典型植物群落标准地的土壤渗透性能研究表明,不同标准地的贮水能力受土壤的厚度和非毛管孔隙度的影响较大,在264.0-912.0 t/hm^2之间;土壤的初渗速度在17.75-35.42 mm/min之间;土壤的稳渗速度在4.31-11.34 mm/min之间;土壤入渗过程的回归方程表现为乘幂函数形式,回归系数R在0.88~0.97之间,方程拟合效果较好。     

大兴安岭不同恢复年限落叶松人工林土壤水分涵养特性研究

以大兴安岭火烧迹地不同恢复年限的落叶松人工林为研究对象,以天然更新林地为对照,对不同恢复年限下林地土壤的贮水能力和土壤入渗性能进行了研究。研究结果表明:1989年落叶松人工林的土壤容重最小,有机质含量、非毛管孔隙度、初渗速率和稳渗速率均最大。土壤的吸持贮水量和饱和贮水量从高到低依次为1989年、1992年落叶松人工林、天然更新林地、1997年、1995年落叶松人工林,这与土壤孔隙度的变化趋势相一致。随着恢复年限的增长,土壤有机质含量总体趋势逐渐增大。土壤初渗速率的变化范围为3.59~11.50 mm min-1,稳渗速率的变化范围为2.30~7.01 mm min-1。1989年、1992年落叶松人工林林地土壤容重、毛管孔隙度、吸持贮水量、稳渗时间分别与1995年、1997年落叶松人工林差异显著,火烧后一定时间范围内,植被恢复年限的增长有利于土壤环境的改良,人工植被恢复效果好于天然植被恢复。通过土壤入渗速率实测值与4种模型的拟合值的对比分析,霍顿模型更适合描述本研究区域土壤的入渗特征。     

广州市白云山五种森林类型的土壤渗透性研究

通过对广州白云山五种典型森林林地的土壤渗透性能进行测定分析,结果表明,广州白云山林地0-60cm土层的初渗速率、稳渗速率、平均渗透速率的变化范围分别为:2.26～3.91,1.31～2.09,1.51～2.46mm/min。其土壤入渗速率与入渗时间表现为幂函数关系。土壤渗透率的空间分布在0-20cm、20-40cm、40-60cm三个不同土层间以及在不同森林类型间均无显著性差异。在森林类型间的大小顺序为:天然次生阔叶纯林>人工阔叶林>人工针叶林>天然次生阔叶混交林>人工灌丛草地。土壤初渗速率、稳渗速率和平均渗透速率的大小受其它物理性状的影响,分别与土壤总孔隙度、非毛管孔隙度、石砾含量呈极显著正相关关系,与容重呈显著负相关。其中非毛管孔隙度和石砾含量是主导因子。该研究可为城市森林区的水土保持功能评价和水源涵养功能测算提供参考依据。     

三峡库区森林流域生态系统土壤渗透性能的研究

通过对三峡库区响水溪森林小流域11块标准样地土壤渗透性能研究表明,不同标准地的贮水力受土壤分层的厚度、非毛管孔隙度大小影响较大,在1713.3～349.4t/hm2之间;土壤初渗速率在13.7～43.7mm/min之间,稳渗速率在0.6～6.3mm/min之间;土壤入渗速率回归方程表现为乘幂形式,回归系数R在0.83～0.99之间,方程拟合效果较好,从模拟回归方程幂指数大小来看,香樟林地、抚育石栎林地、荒地更接近考斯加柯夫公式中的系数1/2。     

冀北山地华北落叶松人工林水源涵养功能分析

以混交林为对照,对冀北山地35 a生的华北落叶松人工林枯落物持水量、土壤水分物理特性和土壤入渗特性进行研究.结果表明:与混交林相比,不同郁闭度林分枯落物有效拦蓄量、土壤总孔隙度、毛管蓄水量、非毛管蓄水量、总蓄水量、初渗速率和稳渗速率均小于混交林,并随林分郁闭度的降低有下降的趋势.林地枯落物最大持水量和有效持水量分别为4.45～48.02 t/hm2和3.19～35.97 t/hm2.林地总蓄水量随着郁闭度的增加呈现增加趋势,混交林最大,为1 262.08 t/hm2,土壤的贮水量占总蓄水量的96%以上,水源涵养功能以土壤层为主,表明华北落叶松人工林水源涵养功能低下.     

等高线图形概括在黄土高原沟谷侵蚀量估算中的应用

在分析洮儿河流域上中游地区1970—2000年土地利用变化的基础上,利用长期水文影响模型估算研究区内非点源污染物的输出负荷,分析其空间分布特征,并引入单位贡献指数分析不同土地利用类型对不同污染物的影响程度。结果表明:(1)在这30a间,研究区的土地利用以草地、林地和农业用地为主,土地利用结构变化特征显著,生态用地面积大幅度减少,非生态用地面积迅速增加,研究区内人类活动增强并有加剧生态退化的趋势;(2)在这30a间,研究区内非点源污染负荷总量从3 400t上升到6 200t,总氮(TN)、总磷(TP)的高负荷分布区域主要集中在中游,并有向上游扩张的明显趋势;(3)采用贡献率和单位贡献指数(UCI)2个指标分析不同土地利用类型对非点源污染物TN,TP的影响,UCI能更好地反映土地利用对非点源污染的影响,其中农业用地对非点源污染的影响程度最大,住宅用地和工业用地次之,林地和草地影响最小。     

基于SWAT模型的流域土地利用格局变化对面源污染的影响

近年来随着流域经济社会的快速发展,密云水库流域的土地利用格局也发生了明显的改变,作为影响流域非点源污染输出的主要因素,探讨土地利用格局的演变对非点源污染的影响对有效控制非点源污染具有重要的意义。该文以密云水库上游流域为研究区,从土地利用变化与污染过程相互作用的角度出发,开展流域非点源污染过程对土地利用变化的响应研究。基于流域1995年、2000年、2005年3期的土地利用数据,基于SWAT(soil and water assessment tool)模型,模拟评价流域非点源污染负荷分布特征,并应用景观格局指数、典范对应分析(canonical correspondence analysis,CCA)和通径分析等方法,从全流域和三级保护区等多空间尺度,量化分析流域土地利用及其格局时空变化对非点源污染负荷的影响。研究结果表明流域的非点源负荷与土地利用格局间存在着密切的联系。格局指数能累积解释流域非点源污染负荷变化的56.3%。污染负荷受土地利用格局的破碎度和形状的影响较大。通径分析的结果表明,耕地、林地面积比例、形状指数和斑块密度是影响研究区非点源污染负荷输出的主要因子,其中形状指数和耕地面积比例对TN、TP负荷的解释能力要明显高于其他指标。从空间尺度上看,各格局因子与非点源污染负荷的关系具有尺度效应,随着空间尺度的递增,格局对负荷的解释程度降低,在较小的尺度范围内,尤其是一级保护区的解释能力最高,达到62.9%,表明离水库越近的区域应是非点源防治高度重视的区域。     

长江上游流域土地利用对面源污染影响及其差异

基于遥感与地理信息系统技术,对比分析了长江上游流域2000—2006年土地利用变化;利用输出系数模型,计算了土地利用引起的面源污染负荷,并从面源污染TN和TP负荷量、负荷强度和不同来源等角度,综合分析得出长江上游流域土地利用变化对面源污染影响及其差异。2000—2006年,长江上游流域耕地面积减少约1.10×104km2,林地面积增加约1.10×104km2,其他土地利用变化很小,表明西部大开发以来,天然林资源保护、长江防护林和退耕还林等工程实施效果明显。长江上游流域土地利用造成的TN和TP负荷量2000年分别为114.14×104t和3.39×104t,2006年分别为111.21×104t和3.31×104t。四川省西北部雅砻江中游流域、大渡河上游流域、岷江上游流域和贵州省北部乌江中游流域,2000—2006年面源TN和TP负荷显著减少。     

松辽流域非点源污染TN时空变化特征研究

非点源污染可以看成由土地利用和非土地利用两者共同作用产生的,分析土地利用和非土地利用能够体现两者对于非点源污染的贡献率,可以更深入的揭示非点源污染的来源及变化规律,从而提出更有针对性的管理措施。利用输出系数模型,结合ArcGIS软件,对松辽流域20世纪80年代至2000年的非点源污染负荷TN进行了空间模拟和变化趋势分析,并揭示了土地利用和非土地利用对松辽流域非点源污染的影响。结果表明:近15 a间,松辽流域农业非点源污染TN负荷呈逐年增长的趋势,从80年代的129.3万t上升到1995年的141.7万t和2000年的约144.5万t。其中,由土地利用所造成的非点源污染占有很大的比例,具体到省份来说,黑龙江省和内蒙古自治区所占的比例最高,两者均为83%;从20世纪80年代至2000年,流域内由非土地利用所造成的非点源污染比例日益增加,其中吉林省年均变化率最大,为4.5%, 这反映了这一地区农业生产方式的转变,在今后,应重点加强这几个地区的管理,完善施肥措施,加强农村生活污水,禽畜养殖粪便等的管理,从而使流域内的非点源污染得到控制。     

基于输出系数模型的水库汇水区农业面源污染负荷估算

面源污染是导致环境恶化的主要原因之一,由其所引起的水体富营养化现象,已严重威胁着水环境生态安全。该文以长春市水源地新立城水库汇水区为研究对象,选用输出系数模型对其农业非点源污染负荷进行估算,得到结果如下:1)汇水区内农业非点源污染总氮、总磷负荷量分别为2 822.485、471.123 t/a,且二者空间分布较一致;2)总氮负荷量的贡献率大小顺序为:土地利用畜禽养殖农村人口,总磷的污染负荷贡献率大小为:畜禽养殖土地利用农村人口;3)选取水库2004-2013年水质监测数据计算营养盐输出负荷,与模型估算的输出负荷进行对比,得到模型模拟具有较高精度,系数选取合理可靠,可信度高,可在研究区范围内进行推广,能够为长春市水源地综合整治及水利规划提供了数据支撑及科学依据。     

怀柔水库上游农业氮磷污染负荷变化

流域尺度农业污染负荷估算及其时间上的变化分析可为流域农业结构调整以及水污染控制和治理提供科学依据。利用输出系数模型,对怀柔水库上游两怀流域2000年和2011年的农业污染负荷总氮和总磷进行了估算和变化分析,揭示了各类农业活动对两怀流域氮磷污染的影响。结果表明：从2000到2011年两怀流域农业氮和磷负荷总量有增加的趋势,分别从2000年的454.029和51.014 t上升到2011年的485.961和58.437 t,其中水产养殖氮、磷负荷量增加比重最大。流域内农业土地利用及产业结构变化是引起氮磷污染负荷发生变化的主要原因。建议针对不同污染源类型,采取相应减控措施减少各类污染物排放量;同时,大力发展流域循环经济模式,实现种植业、养殖业和农村生活废弃物的资源化和再生利用。     

淮河流域人为活动造成新的水土流失及其防治对策

淮河流域因解决粮柴短缺问题造成新的水土流失面积约3880万亩,占全流域山丘区总流失面积的44%,其中滥垦山地300万亩,坡耕地1000万亩,坡式梯田500万亩,田间隙地、林粮间作地400万亩,滥樵滥伐林地1680万亩,所导致的土壤侵蚀量达1.2亿t,占总侵蚀量的52%。该文在分析上述问题的基础上,提出了对现有林草植被和水土资源的保护,引进节能技术,选择优良品种,大搞水土保持,狠抓坡耕地治理,营造薪炭林,以及开展以小流域为单元的综合治理,解决流域内因粮柴短缺问题造成的水土流失。     

北运河下游不同土地利用非点源污染负荷估算

选取我国北方地区以圩区为主要形式的北运河下游农业灌溉区——天津武清区和北辰区作为研究对象,针对不同土地利用类型进行降雨径流污染物浓度监测,采用美国土壤通用流失方程（USLE）、降雨径流模型（SCS-CN）、综合径流系数法等,结合GIS技术,分别估算了透水地面和不透水地面的氮磷负荷量。结果表明,非点源污染总氮、总磷的年负荷量分别为2865.04t.a-1和101.22t.a-1,不透水地面所产生的TN、TP负荷量分别占研究区污染负荷总量的81%和67%,透水地面所产生的TN、TP负荷量分别占研究区污染负荷总量的19%和33%（且污染物形态以溶解态为主,分别达到了81%和74%）。对于不同土地利用类型,总氮流失主要来源于村庄（贡献率为49%）、城镇（贡献率为17%）和耕地（贡献率为16%）,而总磷主要来源于村庄（贡献率为31%）、耕地（贡献率为23%）和城镇（贡献率为19%）。从产污强度来看,城镇用地是最高的,是其他土地利用类型的10倍以上。     

人为干预下喀斯特峡谷区不同土地利用类型对土壤理化性质的影响

[目的]探究人为干预下喀斯特峡谷区不同土地利用类型对土壤理化性质的影响,为岩溶山区的生态环境保护和可持续发展提供科学依据。[方法]以贵州省花江喀斯峡谷示范区生态系统土壤为研究区,选取典型喀斯特石漠化治理区域进行野外定点取样,通过室内分析的方法进行不同土地利用石漠化地区土壤理化性质比较研究。[结果](1)土壤含水量随着土层深度的增加递增,土壤含水量大小依次为:封山育林径流场坡改梯自然灌丛撂荒地,形成土壤水分的垂直变化;(2)经过改良后坡改梯通过种植花椒的田间持水量明显比草地含量高,相对于进行石漠化治理并合理耕作的坡改梯花椒地来说,荒草地的持水能力明显下降;(3)石漠化环境下土壤颗粒分散、土体结构破坏,土壤通透能力下降,孔隙的变化规律为:林地坡改梯灌草丛耕地撂荒地;(4)示范区土壤总钾偏高,与pH值呈正相关,总氮普遍低于全国农田氮含量,土壤养分不足。[结论]不同土地利用条件下土壤特征有显著差异,这种差异是基于不同石漠化等级下不同土地利用的治理措施造成的。花江示范区土壤持水效益低,土壤养分不足,不利于耕作,农业产量不高,建议花江示范区应减少耕地,多种植经济林和草地,保护天然林地。     

基于SWAT模型的北京沙河水库流域非点源污染模拟

该文应用分布式水文模型SWAT,以北京昌平沙河水库流域为典型区开展研究,通过对流域非点源污染的调查、监测和模拟,定量计算和分析了非点源污染时空分布规律。结果表明：该模型在研究区适用性较好（月径流率定期R2=0.85,Nash-Sutcliffe效率系数为0.64;验证期R2=0.77,Nash-Sutcliffe效率系数为0.60）,非点源污染占污染负荷总量的30～50%,汛期集中了全年泥沙、总磷流失量的70%和总氮流失量的50%,南沙河子流域是污染负荷的关键区。通过研究不同水文条件、土地利用和管理措施对流域非点源污染的影响,得出结论：非点源污染负荷贡献率随降雨量增加而增加,其偏枯水年贡献率为27.4%,平水年36.7%,丰水年52.3%。若全部排污口实施达标排放、流域内全部农田改为林地,径流量、氮磷负荷量均会减少40%～50%;若实施化肥施用量减半,氮磷负荷可降低20%左右。氮元素不同土地利用单位面积负荷由高到低依次为：果园＞农田＞草地＞林地＞城镇用地,研究成果将为流域水资源保护规划提供科学依据。