陕西省延安市燕沟流域水系分形与地貌侵蚀发育研究

为验证分形维数法与传统地貌法判断地貌侵蚀发育阶段是否一致,基于DEM数据提取陕西省延安市燕沟流域水系结构图,利用网格法计算燕沟流域水系分形维数,利用高程面积曲线法刻画了该流域的地貌侵蚀发育阶段。结果显示:燕沟流域水系长度为61.6 km,水系密度为1.29 km/km²,水系数量为109条,燕沟流域水系的分形维值为0.98,高程曲线下面积为0.497。由此可以得出,燕沟流域地貌处于侵蚀发育的壮年期,需要加强该地区水土流失治理; 分形维数阈值判断方法忽略了面蚀在地貌侵蚀过程中的作用,它将低估该地区地貌发育程度,因此利用水系分维值推断地貌侵蚀发育阶段的阈值需要更改。     

乔木蒸腾耗水量研究方法述评与展望

参阅了大量国内外有关乔木蒸腾研究方法文献,认为乔木蒸腾量研究方法主要有二大类,即组织器官测定、单木测定;分类对典型研究方法(快速称重法、气孔计法、整株容器称重法、同位素示踪法、热脉冲法、树干热平衡法、热扩散探针法)进行了述评,对比分析了各种方法问的优缺点及其适用范围;展望了乔木蒸腾耗水作用研究方法的应用前景,认为热技术法是未来几年内的主要测定方法.     

黄土高原半干旱区人工林刺槐展叶期树干液流动态分析

应用热扩散式树干茎流计(TDP)于2008年4月26日至5月31日,在黄土高原半干旱区安塞县对人工林刺槐展叶期树干液流及其气象、土壤水分等6个指标进行连续测定.结果表明:刺槐展叶期可分为芽期、展叶初期、中期和全叶期.在芽期,刺槐树干液流速率日变化无明显昼夜波动;在展叶初期至全叶期日变化呈现出从微弱波动逐渐增大到趋于平稳的剧烈波动;在展叶中期以后液流速率表现为上升快、下降缓慢的单峰曲线;在全叶期平均峰值约为0.002 7 cm·s-1;树干液流速率与光合有效辐射强度、大气温度、水蒸气压亏缺和风速呈极显著正相关,与相对湿度呈负相关,其相关程度依次为光合有效辐射强度>大气温度>水蒸气压亏缺>相对湿度>风速,且可用光合有效辐射强度和大气温度线性表达式来估测;土壤水分在展叶期呈逐渐减少趋势,但对树干液流的胁迫不显著;在展叶期刺槐单株日蒸腾耗水量随直径的增大而增大并与胸径呈良好的线性关系,可用来估算展叶期刺槐人工林蒸腾耗水量.     

辽东栎不同方位边材液流季节动态及其对蒸腾耗水测算的影响

利用Granier树干液流测定系统,对黄土高原半干旱区天然辽东栎树干不同方位的边材液流动态进行了长期监测,并同步监测环境因子(空气温度、湿度、太阳辐射等),分析了不同方位液流通量密度的相互关系、对液流通量和蒸腾耗水量测算的影响以及与环境因子的关系。结果显示,辽东栎东、西、南、北4个方位测得的液流通量密度存在显著差异,并显著相关。辽东栎生长季内(5-10月)单株日蒸腾耗水量分别与日总太阳辐射和日均白天空气水气压亏缺进行指数饱和曲线拟合,拟合效果较好。采用2个方位和1个方位树干液流通量密度测算的整株蒸腾耗水量与采用4个方位的测算值分别相差约18%和30%,说明不同方位之间的液流差异可能成为蒸腾耗水测算的重要误差来源。     

基于InVEST模型的1999-2016年麻塔流域碳储量变化及空间格局研究

区域碳储量是生态系统功能的重要度量指标,探索土地改造对区域碳储量变化的影响,对于协调区域生态建设和生态产业发展具有重要意义。基于InVEST模型和地理信息系统技术,研究了陕西省延安南部麻塔流域1999—2016年土地结构改造过程中区域碳储量变化,并探讨坡度、坡向、坡位对碳储量空间分布的影响。结果表明:麻塔流域18 a的土地改造使得区域碳储量增加1688.36 Mg(碳密度增加6.92 Mg·hm^2),总固碳功能提升约7.63%。森林、草地和果园土地类型面积的增加是植被转换后流域景观碳储量提升的主要贡献者。碳储量增加的空间位置主要分布在半阴坡、中上坡位以及坡度10°~30°。本研究认为林草植被建设和经济果林建设两者都有利于增强麻塔流域景观固碳能力。麻塔流域土地转换模式能够协调区域生态建设和生态产业的发展,在黄土丘陵区具有较好的推广价值。     

祁连山青海云杉中龄林混交度对细根形态特征的影响

【目的】研究青藏高原东部祁连山地区青海云杉中龄林混交度对各土层细根生物量和形态特征的影响,以期为当地森林恢复和林分经营提供理论依据。【方法】选择混交度分别为0、0. 2、0. 4和0. 6的青海云杉天然中龄林样地,调查混交度对0～20和20～40 cm土层各树种细根生物量密度、比根长、比表面积、根表面积密度和根长密度的影响。【结果】混交度为0. 4的青海云杉林以10～25 cm径级(63. 72%)、24～32 m高度级(48. 72%)和16～20 m高度级(11. 18%)乔木占比最大,且均显著高于其他3个混交度的林分;青海云杉林总细根生物量密度主要分布在0～20 cm土层,占细根总量的68. 31%～83. 49%,其数值随混交度增大呈现先升后降趋势,混交度0. 4时最大,为616. 26 g·m~(-3); 20～40 cm土层总细根生物量密度随混交度增大而增大,在混交度0. 6时最大,为227. 17g·m~(-3);在0～20 cm土层,细根根长密度和根表面积密度表现为混交度0. 4混交度0. 2混交度0混交度0. 6,比根长和比表面积表现为混交度0. 4混交度0. 2混交度0. 6混交度0;在20～40 cm土层,根长密度、根表面积密度和比根长均表现为混交度0. 6混交度0. 4混交度0. 2混交度0,比表面积表现为混交度0. 6混交度0. 2混交度0. 4混交度0;随混交度增大,云杉对0～40 cm土层林分细根生物量密度、比根长、比表面积、根表面积密度和根长密度的贡献逐渐减小,而白桦对0～40 cm土层林分细根生物量密度、比根长、比表面积、根表面积密度和根长密度的贡献持续增大;混交度对细根根长密度和根表面积密度的影响主要表现在0～1 mm径级细根上。【结论】与其他混交度林分相比,混交度为0. 4的青海云杉中龄林具有更合理的径级结构和高度级结构,异龄、复层的林分结构可以减小相邻植株间生态位竞争重叠范围,优化林分空间利用效率,提高群落稳定性,细根生物量密度及细根形态特征如比根长、比表面积、根表面积密度和根长密度达到最大。在未来青海云杉中龄林经营中,合理控制混交度在0. 4左右,可促进群落细根发育,利于森林持续健康发育。     

黄土高原半干旱区辽东栎的树干液流动态

利用Granier树干液流测定系统,长期监测黄土高原半干旱区延安市南郊天然辽东栎林优势木的树干液流,并同步监测环境因子(空气温度、湿度、太阳辐射、土壤含水量)。分析3株优势木边材液流在生长季内各月份的日变化特征以及液流通量密度与环境因子的关系。结果显示:辽东栎液流日变化总体上与太阳辐射和空气水气压亏缺呈相同趋势,但液流峰值出现时间较早,通常为10:00左右。随着生长季内物候变化,液流通量密度总体表现为前期(4—6月)较低、中后期(7—9月)较高、末期(10月)迅速下降的变化趋势。采用指数饱和曲线函数对液流通量密度和空气水气压亏缺进行拟合,有效地反映了各月份液流通量密度对空气水气压亏缺的响应特征。各月份的曲线特征和拟合参数的差异表明,蒸腾耗水过程也受到土壤水分状况等其他因素的影响。     

流域植被配置技术与价值权衡模型算法研究

黄土高原的生态环境建设面临新的社会环境,对流域生态系统植被功能的需求正在从以前的蓄水保土价值为主向经济效益提升为主转变。如何权衡生态用地和经济用地的比例,并进行合理的植被空间优化配置是当前亟待解决的理论和现实问题。为了解决这个问题,基于流域栅格数据表达方式,从经济-生态-环境耦合的复杂系统角度,建立了流域开发的价值权衡模型。结果表明:建立的价值权衡模型能够基于栅格开发利润与土壤流失价值的权衡计算出流域最大的开发效益,并确定流域面积开发最优阈值,还能实现流域植被的空间优化配置。该决策模型的应用能够为流域开发提供参照系,有助于评估过去流域开发的合理性以及指导未来流域开发中植被的空间优化配置。     

黄土丘陵区2种典型林分降雨分配特征及其主要影响因素

森林对降雨的分配是森林生态水文和生物地球化学循环中的重要过程之一。通过对黄土丘陵区2种典型林分(刺槐林和辽东栎林)生长季降雨分配过程的实地监测,探究2种林分的降雨分配特征及其主要影响因素。结果表明:试验期间,刺槐林和辽东栎林降雨分配各组[JP]分均表现为穿透雨量(325.0,295.1 mm)＞冠层截留量(39.8,73.6 mm)＞树干径流量(25.8,21.9 mm),同时穿透雨率(83.2%和75.6%)＞冠层截留率(10.2%和18.8%)＞树干径流率(6.6%和5.6%)。次降雨量是影响降雨分配的关键因子,穿透雨量和树干径流量与次降雨量间呈现极显著线性关系,冠层截留量与次降雨量间呈现极显著对数函数关系;穿透雨率和树干径流率与次降雨量间呈现显著对数函数关系,冠层截留率与次降雨量间呈现极显著指数函数关系。刺槐林和辽东栎林产生穿透雨的次降雨阈值分别为1.0,1.3 mm,产生树干径流的次降雨阈值分别为5.9,5.4 mm。刺槐林产生的穿透雨量和[JP]树干径流量均大于辽东栎林,而冠层截留量小于辽东栎林。研究结果为黄土丘陵区森林生态水文过程的研究提供基础数据,对该地区植被恢复过程中植被类型的选择具有指导意义。