中国平原地区农田防护林碳储量差异分析

运用换算因子连续函数法对全国平原6大区域、26个省2001—2005年间农田防护林的碳储量进行了计算和对比分析,得出如下结论:1）全国平原农田防护林碳储量在5年间呈逐年上升趋势,且增长率高于全国森林碳储量的增长率;2）6大平原区碳储量由大到小排序为:华东、东北、华北、中南、西北、西南,区域内各省市农田防护林碳储量也有所差异;3）对2001—2005年平原地区农田防护林各树种碳储量进行比较后得知杨树仍占绝对优势,其碳储量占全国平原地区农田防护林碳储量的90%左右;4）2001—2005年主要农田防护林树种碳密度呈逐年增长趋势,其碳密度由大到小排序为:桉树、杨树、木麻黄、杉树、马尾松。      

Stratified vegetation cover index: A new way to assess vegetation impact on soil erosion

Vegetation cover is an important parameter used in assessing the relationship between vegetation and soil erosion. However, the intensity of soil erosion actually changes not only with vegetation cover but also with differences in vegetation type and structure. How to integrate the cumulative effect of the different growth forms making up a vegetation community into one index for inclusion in soil loss predictive equations is an open research question. This paper proposes a method to separately measure the cover of different vegetation strata, estimate their contribution to reducing soil loss, and then to integrate this into a single vegetation index called the stratified vegetation cover index (C_s). The results show that C_s is more effective than projected vegetation cover for the assessment of soil erosion and also can overcome the disadvantages of vegetation indices such as NDVI. This means that C_s is a good substitute for vegetation cover or cover-related vegetation indices in studies on the relationship between vegetation and soil erosion. The concept of Cs may help the local governors or forest department understand the importance of vegetation structure and make right management decisions.     

基于MATLAB的华北落叶松蒸腾仿真模拟

蒸腾是植株主要的耗水形式.以六盘山北侧的华北落叶松为研究对象,采用当前国内外较先进的热扩散式树干边材液流测定技术从单株水平上探讨了华北落叶松的蒸腾速率特性以及其与环境因子之间的影响机理.就气象因子和蒸腾速率进行了分析,提出了气象因子和华北落叶松蒸腾耗水的数学模型.应用Matlab软件对华北落叶松进行了模糊蒸腾模型的设计和仿真.研究结果表明,空气相对湿度和空气温度是影响华北落叶松蒸腾速率的直接因子,太阳辐射式通过改变空气湿度和空气温度进而来影响华北落叶松的燕腾速率.     

干湿效应下崩岗土体的裂隙演化及收缩变形规律

为提高崩岗土体稳定性,抑制崩壁崩塌.试验共设计6次干湿循环,利用工业相机对脱湿过程中崩岗4层土进行定时定点拍照并结合数字图像处理技术,研究干湿效应下崩岗土体的裂隙演化及收缩变形规律.结果表明:(1)脱湿过程中土体形态变化顺序为轴向收缩、径向收缩和裂隙发育;(2)表面裂隙率与液限、塑性指数、黏粒含量呈显著正相关关系,4层...     

呼伦贝尔寸草苔草原群落特征及物种多样性与土壤理化性质的关系

[目的]研究内蒙古呼伦贝尔寸草苔草原群落特征及物种多样性与土壤理化性质的关系,为草原生态系统的保护和恢复提供科学参考。[方法]对呼伦贝尔寸草苔草原95个典型样地进行群落调查,研究呼伦贝尔寸草苔草原4种群落类型间群落特征及物种多样性与土壤理化性质之间的关系。[结果](1)群落特征中,地上生物量、物种丰富度和Shannon-Wiener指数在4种群落类型间以寸草苔—一二年生草类群落最高;土壤理化性质中,全氮和全磷均以寸草苔—根茎型草类群落最高。(2)寸草苔—丛生草类群落和寸草苔—杂类草群落中,土壤有机碳、全氮、全磷与地上生物量、地下生物量呈显著正相关关系。(3)寸草苔—根茎型草类群落和寸草苔—一二年生草类群落中,土壤有机碳、全氮、全磷与Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Pielou指数呈显著负相关关系。[结论]呼伦贝尔寸草苔草原群落特征在4种群落类型间存在不同程度差异,土壤理化性质中土壤有机碳、全氮和全磷是影响群落特征和物种多样性差异的主要因子。     

2000—2019年西南高山峡谷区植被变化对气候变化和人类活动的响应

为了探究中国典型生态环境脆弱区——西南高山峡谷区植被变化对气候变化和人类活动的响应规律,量化气候变化和人类活动的相对贡献。该研究基于2000—2019年归一化差异植被指（normalized difference vegetation index,NDVI）数据集,采用Theil-Sen趋势分析、Mann-Kendall显著性检验和Hurst指数分析了NDVI时空变化特征及未来变化趋势;在此基础上结合气象因子数据集,采用相关性分析和残差分析探讨了NDVI对气候变化和人类活动的响应。结果表明：1）时间尺度上,2000—2019年NDVI总体表现为波动上升趋势,增长速率为0.0046/a。空间尺度上,NDVI呈上升趋势区域面积占研究区总面积85.59%,植被恢复效果明显,且未来NDVI变化还将以上升趋势为主。2）在区域气候暖干化的背景下,NDVI对不同气候因子的响应有所差异,总体上NDVI与气温和太阳辐射呈正相关,而与降雨量呈负相关,气温对NDVI变化的影响力要强于太阳辐射和降雨量,是影响NDVI变化的主要气候因子。3）85.10%区域面积的植被变化受人类活动和气候变化的共同影响,其中人类活动是植被变化的主要驱动因素,气候变化为次要驱动因素,相对贡献率分别为68.67%和31.33%。该研究结果可为西南高山峡谷区未来生态环境建设提供科学依据,助力区域绿色可持续发展目标的实现。     

金沙江流域水沙变化及其驱动机制

为了探究金沙江流域控制水文站屏山站水沙序列的趋势及突变特性,量化不同驱动因素对水沙变化的贡献。基于金沙江流域1954—2016年径流和输沙数据,从长时期及场次事件两个角度揭示了水沙关系的动态变化特征。结果表明：(1) 63年间,径流量年均变化速率为-1.16×10⁸m³/a;输沙量年均变化速率为-2.0×10⁶t/a; 1998年长江流域发生特大洪水,水沙序列在该年发生突变;(2)水沙关系的特征参数a值在1998年前后由上升改为下降趋势,退耕等坡面水保措施在1998年后发挥了重要作用;b值始终下降,河道影响因素始终发挥减沙作用;在场次降雨尺度上,流域径流-悬移质泥沙环路(C-Q环路)以顺时针形环路为主,表明坡面泥沙物源充足,是影响流域产沙的重要因素;(3)流域内降水、温度及NDVI与径流和输沙之间有明显的相关性,人类活动与降水因素对径流量的贡献比为-1∶2,而输沙量主要受人类活动影响,对应的贡献比为-6∶1。综上,金沙江流域63年间的径流输沙受多种因素综合影响,径流量的变化主要由于降水的变化,输沙量受人类活动影响更大。     

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。     

嘉陵江上游径流变化及其影响因素归因分析

近年来,受气候变化与人类活动的双重影响,许多国内外河流的河川径流都受到强烈影响。以嘉陵江上游西汉水的礼县水文站控制流域为研究区,在对1960—2016年研究区年径流量进行突变点分析和趋势分析的基础上,使用8种基于Budyko假设的气候弹性系数法的水量平衡方程式进行流域径流变化归因分析。结果表明：(1)研究区潜在蒸散发呈显著增加趋势(p<0.01),径流量呈显著减小趋势(p<0.01),降水量呈不显著减少趋势(p>0.1),径流量的突变点发生在1994年,并以此为界,把研究时段划分为基准期和变化期;(2)8种基于Budyko假设的方法得出的气候变化对于径流减少的贡献率为40%～50%,人类活动贡献率为50%～60%,占主导作用。在气候变化中,8种方法得出的流域降水的敏感性系数为2～3,流域蒸散发的敏感性系数为-1～-3;(3)人类活动对于径流减少的主要作用形式是通过改变下垫面来表现的。由于植被保护措施实施,1990—2010年研究区域的林地面积增加68.42 km²,在所有土地类型中变化最大,表明人类活动对于下垫面的影响显著。     

降雨对河岸生态系统杨树树干液流及其环境控制的影响

降雨能够改变土壤水分状况进而促进林木蒸腾,然而场降雨量及其持续时间对林木树干液流及其环境控制机制的影响尚不明确。为此,在华北半干旱半湿润区的北京市顺义区共青林场,选取位于河岸生态系统不受土壤水分胁迫的欧美杨(Populus×euramericana)人工林为研究对象,在2019年和2021年生长季,使用TDP热扩散法测量树干液流,同步监测气象及土壤含水量等环境因子。根据对该区长期(2016—2017年、2019年和2021年)降雨数据统计分析结果,将2次降雨脉冲间隔超22.5 h的事件划分2场独立的降雨事件。按照降雨事件雨量及历时,将其中位数±1.5倍标准误的事件定义为常见事件,而将累积概率大于90%的事件定义为极端事件。结果表明:(1)太阳辐射是唯一显著控制该杨树人工林生长季树干液流的环境因子(偏相关系数r_p=0.539),饱和水汽压差、风速和土壤含水量均与树干液流不相关(p>0.533),降雨事件发生前后这一环境控制特征没有发生变化;(2)雨后树干液流随着场降雨量的增加而降低(R²=0.78,p=0.004),但与降雨事件历时无显著相关关系;(3)树干液流在常见降雨事件和极端事件后,在半小时尺度上随时间变化无显著差异(p≥0.264),但4类降雨事件后主导的环境控制因子却不完全相同,太阳辐射和饱和水汽压差总能显著促进半小时尺度的树干液流(r_p≥0.374),而土壤含水量仅在常见和极端的强降雨历时事件后,显著促进雨后半小时尺度液流(r_p≥0.215)。风速显著抑制常见场降雨量事件后半小时尺度的树干液流(r_p=-0.258),却能显著促进常见和极端场降雨历时事件后半小时尺度的树干液流(r_p≥0.183)。研究成果为进一步深入揭示降雨特征对树干液流及其生物物理控制机制的影响,以及改进气候变化下生态水文过程的模拟与评估提供参考。