基于混合分布非一致性年径流序列频率参数的计算

【目的】在2个分布组成的混合分布假设下,研究非一致性年径流序列的频率参数计算问题,为陕北及关中地区的水资源利用与管理提供依据。【方法】假设非一致性年径流序列变异点前后的序列分别服从2个对数正态分布或2个P-Ⅲ分布,全序列服从由这2个分布组成的混合分布,采用水文变异点综合诊断方法,确定非一致性年径流序列的变异点,最后采用模拟退火算法对混合分布序列进行频率参数估计。【结果】将基于混合分布非一致性年径流序列频率计算的方法应用于陕北及关中地区的实测平均流量序列,理论频率与经验分布拟合较好。【结论】混合分布模型是进行非一致性年径流序列频率计算的一种有效途径。     

不同植被和水文条件下苏北盐沼土壤TN、TP和OM剖面特征

以盐城国家珍禽自然保护区盐沼湿地为例,分析了不同植被带土壤中全氮(TN)、全磷(TP)和有机质(OM)的剖面变化特征,探讨了盐沼植被和水文条件对TN、TP和OM剖面变化的影响。结果表明:不同植被带土壤中TN、TP和OM含量变化显著,其中,互花米草带中的TN和OM含量最高,分别为(0.96±0.09)g/kg和(17.26±0.80)g/kg;光滩中TN和OM含量最低,分别为(0.07±0.01)g/kg和(0.98±0.13)g/kg,而光滩中TP含量最高,为(0.98±0.03)g/kg。不同植被对土壤TN、TP和OM等养分的转化、吸收、累积过程具有不同程度的影响;另外,由人工围堰和淡水补给引起的水文条件变化通过影响土壤的盐分,进而影响植被的分布,最终对整个盐沼生态系统土壤中TN、TP和OM的剖面变化产生重要的影响。     

不同龄组兴安落叶松林枯落物的水文效应

[目的]分析大兴安岭地区不同龄组兴安岭落叶松林枯落物蓄积量持水特性,为该地区森林水文效应研究提供理论基础和重要依据。[方法]选择不同龄组兴安落叶松天然林为研究对象,通过设置标准样地测定枯落物蓄积量,并采用浸水法测定枯落物持水特性,分析不同龄组兴安落叶松天然林枯落物水文效应。[结果]4个龄组兴安落叶松林枯落物蓄积量变化介于28.03~34.32t/hm2之间,最大持水量介于87.09~109.52t/hm2,最大持水量表现为随着林龄增加而增加的变化趋势,且半分解层的蓄积量都大于未分解层;经统计分析,试验4个龄组兴安落叶松林枯落物未分解层、半分解层的持水量与浸泡时间之间均符合对数关系,且吸水速率与浸泡时间之间也符合指数关系;枯落物对降水的拦蓄能力总体来看,半分解层对降雨的拦蓄能力较未分解层强。[结论]大兴安岭地区不同龄组兴安落叶松林枯落物蓄积量差异显著(除成熟林和近熟林之间),成熟林、近熟林和中林龄对于降水的拦蓄能力较幼龄林强。     

流域尺度根区蓄水能力估算及其对气象要素敏感性分析

根区蓄水能力(SR)在水文模拟、土壤水分运移以及植被生长发育等方面具有十分重要的作用。为对其进行流域尺度的估算,选取太子河上游南甸(峪)流域作为研究区,利用水量累积曲线法(mass curve technique,MCT)估算SR,基于流域出口水文站月径流深,对耦合了融雪模块的概念性水文模型FLEX进行参数率定,获取土壤蓄水能力Su Max,并与MCT的估算结果进行交叉验证。在此基础上设定不同气候情景,分析SR对降雨、融雪、蒸散发的敏感性。结果表明:1)改进的FLEX水文模型可用于模拟研究区径流,获得代表研究区土壤蓄水量多年平均水平的参数Su Max值为27 mm;2)水量累积曲线法得到的多年SR值服从耿贝尔(Gumbel)分布,且FLEX模型获得的根区蓄水能力检验了水量累积曲线法的估算结果;3)SR随蒸散发、降雨和融雪变化的曲线斜率分别为1.37、0.73和0.37,说明SR对蒸散发、降雨和融雪的敏感程度依次减弱,随着蒸散量增加、降雨量减少的幅度增大,敏感程度增强,融雪的增大或减少对SR的影响相近。研究结果为流域尺度根区缺水状况估算及维持植被系统生长发育提供一定依据。     

黄河源区水文水资源对气候变化的响应

气候变化是目前世界各国科学工作者关注的重要问题之一。以黄河源区为研究区,采用Mann-Kendall非参数检验和Spearman秩次检验相关法分析了过去60年降水、气温及径流的变化趋势;利用十套情景数据驱动大尺度分布式VIC模型,分析了黄河源区未来径流和土壤含水量的可能变化。结果表明:黄河源区年平均气温呈显著上升的趋势,高于全球地表平均升温速率;日最低气温比日平均气温和日最高气温增加显著;年降水量呈微弱增加趋势,年径流量呈微弱减少趋势,两者变化趋势都不显著;未来全球变化条件下黄河源区径流和土壤含水量将有可能呈减少态势,发生干旱的可能性进一步加大,将会对工农牧业生产构成威胁。     

微地形改造的生态环境效应研究进展

干旱缺水和生境不良使世界上许多地区的植被恢复和生态改善面临困难。为了提高植被成活率、遏制土壤侵蚀和土地退化态势,国内外许多重点地区都开展了多种微地形改造与下垫面整地措施,使得地表生境和植被状况得到一定改善。但微地形改造对生态环境影响的基础研究仍严重滞后于实践的客观需求,许多关键效应和科学机理不明。本文系统梳理和总结了国内外学者在不同生态系统类型区和自然地理单元上开展的相关研究。认为微地形改造对土壤属性和微生境、降雨入渗和水蚀过程、植被恢复的效果及其生态服务功能发挥等多个方面都有重要影响,并综述了相关研究进展。同时指出当前微地形改造研究中存在的突出问题。包括科学分类标准有待系统化、实地量化技术相对滞后、微地形改造的水文效应有待强化、影响植被恢复的机理不明等若干重要局限。建议应进一步加强微地形改造的分类体系研发、发展微地形改造方式的定量刻画技术;设立野外定位站,跟踪监测其长期效应,并加强不同微地形改造措施的生态环境效应对比,为科学筛选和优化下垫面改造技术、服务区域生态改善和应对气候变化提供科学依据。     

Urban land use types contribute to grassland conservation: The example of Berlin

Urbanisation is an important driver of biodiversity loss, also contributing to habitat loss and fragmentation of grasslands at the urban-rural interface. While urban green spaces are known to include many grassland habitats, it is uncertain to what extent urban land use types harbour grasslands of special conservation interest and whether patch characteristics and connectivity of these differ from grasslands on agricultural land. By relating the city-wide biotope mapping to the land use mapping of Berlin, Germany, we assessed (1) to which specific urban land use types the major grassland biotope types belong, (2) differences in patch characteristics and connectivity, and (3) the conservation value of grassland patches at a typological level by means of their legal protection status. Grasslands cover 5% of Berlin's surface, and 43% of that area is assigned to legally protected grassland types. The majority of legally protected grassland (71%) lies on urban land opposed to 29% on agricultural land. Airports and historic parks, which only cover 2% of land in Berlin, contain one-third of all protected dry grasslands. Wet grassland is more confined to agricultural land. In airports and agricultural areas, grassland patches are larger but of a more complex shape than those in historic parks. In airports, grassland patches show greater connectivity as they are situated in grassland-dominated surroundings. Grassland in historic parks appears to be more vulnerable due to smaller patch sizes and higher fragmentation. The example of Berlin demonstrates that the urban green infrastructure can clearly contribute to grassland conservation and may thus partially compensate for the decline of traditional grasslands in cultural landscapes. It will be important to involve residents and landowners in urban grassland conservation and management because most grassland of special conservation interest (57%) was found outside of conservation areas.     

4种地被竹枯落物的水文特征及其截持降雨过程研究

运用浸水法和人工模拟降雨法,分析了4种地被竹(铺地竹、菲白竹、鹅毛竹、黄条金刚竹)枯落物的持水能力与截持降雨过程。结果表明,铺地竹、菲白竹、鹅毛竹、黄条金刚竹现存蓄积量分别为4.51,4.33,6.32和6.67 t/hm2,枯落物的持水量介于12.77～16.66 t/hm2之间。4种地被竹枯落物的截留量与枯落物厚度、含水量密切相关,4种地被竹枯落物厚度分别为1和3 cm厚度时截留量差异均达到显著水平,在枯落物含水量达到饱和(50.81%～66.27%)的情况下,随着厚度的增加枯落物的截流量增大,铺地竹枯落物厚度3 cm比1 cm截流量提高了126%,鹅毛竹、菲白竹、黄条金刚竹截流量依次提高了51.4%,114.3%和56%。     

冀北山地油松和落叶松林下枯落物的水文效应

对河北省木兰围场国有林场内油松、落叶松人工林枯落物水文效应进行了调查。结果显示,油松、落叶松枯落物厚度分别为6.1和4.0cm,枯落物蓄积量为33.93和43.16t/hm2;浸泡24h后测定油松枯落物的含水量为268.10g,落叶松枯落物含水量为157.54g,二者的有效拦蓄量分别为30.07和57.56t/hm2。油松、落叶松林下枯落物持水量、吸水速率与浸水时间的变化规律基本一致,枯落物持水量与浸水时间存在对数曲线关系,而吸水速率与浸泡时间存在幂函数关系;枯落物浸水0～4h内吸水速率最大,4～8h内逐渐变缓,10h后其持水量基本达到最大值。     

元阳梯田核心区不同土地利用类型土壤水文效应研究

为了揭示元阳梯田区森林土壤涵养水源的机理,采用双环法和环刀法等,对元阳梯田核心区有林地、灌木林地、荒草地和坡耕地的持水性能及孔隙情况等进行了研究。结果表明:土壤的质地和有机质对土壤的持水量有重要影响;有机质对土壤持水能力产生直接影响,有机质含量越多,土壤的持水能力越强;质地对土壤的持水能力产生间接影响:灌木林地土壤的持水量最大,深度0—20cm的灌木林地土壤的总持水量为1 404.8t/hm2;土壤的初期含水量对土壤的初渗速率有较大影响,4种土地利用类型中以荒草地的初渗速率为最大。由结果可知,元阳梯田区森林具有持水能力强、入渗特性好的特点,充分发挥了森林调节水文的功能。