水土保持功能服务价值评价指标体系构建

水土保持功能直接关系到人类福祉,对其进行合理有效的分析和评估,有助于人类对自然生态系统的可持续开发与利用,从而实现生态系统的可持续管理。根据《中华人民共和国水土保持法》内容,基于水土保持功能的定义,从保护水土资源功能、防灾减灾功能、改善生态功能及促进社会进步功能等四个方面提出了二、三级功能评价指标,以期建立适合中国范围的水土保持功能服务价值评价指标体系,为测算年度全国水土保持功能服务价值和政府生态补偿工作提供参考。     

不同覆盖措施对褐土养分流失的影响

为探究不同覆盖措施对养分流失及其粒径分布的影响,采用人工模拟降雨试验的方法,模拟了不同雨强(30,60mm/h)和不同覆盖物(枯落物、砾石)下,不同覆盖度对褐土坡面养分流失的影响,并对侵蚀土壤的粒径分布、养分流失浓度进行了分析。研究表明:(1)不同覆盖措施均能有效减少土壤流失,250g/m~2的枯落物和盖度为50%的砾石覆盖可减少91%~98%和68%~91%的土壤流失。(2)褐土坡面下,被侵蚀土壤中有机质、速效氮、速效磷的浓度基本不随覆盖条件的变化而变化,而速效钾的浓度随坡面覆盖度的增加可增至裸地对照组的144%~325%。(3)土壤中养分流失随坡面覆盖度增加而减少,250g/m~2的枯落物和盖度为50%的砾石覆盖可减少64%~96%和43.29%~94.39%的养分流失。(4)被侵蚀土壤的粒径显著小于侵蚀前土壤,并且侵蚀模数越大,被侵蚀土壤的粒径组成越接近于原状土。     

栓皮栎林下枯落物减流减沙效应研究

采用室内人工模拟降雨的方法,对有枯落物覆盖的栓皮栎林与无枯落物覆盖的栓皮栎林在不同的雨强、坡度条件下的减流减沙效应进行比较分析,研究结果表明:(1)相对于只栽植栓皮栎的坡面,林下枯落物的存在能有效地减弱坡面径流,且在坡度为10°、雨强为60mm/h时减流效果最优,达到25%;(2)枯落物的存在显著提高了栓皮栎林的减沙效益,其中在坡度10°、雨强为90mm/h条件下减沙效果最优,达到125%;(3)枯落物层的存在还能延长坡面径流产生的时间,降低坡面流流速,同时还能有效地减少坡面的总产流量(6.60%~28.17%)和总产沙量(11.08%~65.08%);(4)对比枯落物层对总产流量和总产沙量的减少率可以发现,枯落物层在不同条件下对总产沙量的减少率普遍大于相同条件下其对总产流量的减少率。     

密云山区油松树轮δ~(13)C对气温和降水量变化的响应

【目的】探究北京市密云山区油松树轮δ~(13)C对气温和降水量变化的响应,重建1947—2014年密云山区气候资料,以期为揭示该地区的气候变化规律提供依据。【方法】测定密云山区红门川流域油松树轮δ~(13)C值,建立1947—2014年的树轮δ~(13)C序列,并剔除序列值中受大气CO_2碳同位素值影响产生的下降趋势,之后获得油松树轮δ~(13)C去趋势序列(DS),然后结合当地气象站资料分析油松树轮δ~(13)C值对降水和气温变化的响应,构建δ~(13)C与降水和气温的关系方程,进而重建1947—2014年的降水和气温资料。【结果】1947—2014年,密云山区油松树轮δ~(13)C呈下降趋势,其中,1995—2014年波动较大,剔除大气CO_2背景值的DS序列呈现二次曲线的走势,拐点出现在1980年附近;油松树轮δ~(13)C值DS序列与7月平均气温等极显著正相关(r=0.719 7,P0.01),利用回归方法重建1947—2014年密云山区7月份平均气温,平均值为25.67℃,重建曲线显示该地区气温呈先下降后上升趋势;油松树轮δ~(13)C值DS序列与夏季降水量极显著负相关(r=-0.696 7,P0.01),利用回归方法重建了1947—2014年密云山区夏季降水量,平均值为450.3 mm,自1980年以后,降水量年际变化出现较大波动,并且下降趋势明显。【结论】油松树轮δ~(13)C对7月份气温和夏季降水量响应极为显著;1947—2014年密云山区气候变化呈现波动性变暖变干趋势。     

模拟降雨条件下黑麦草覆盖度对褐土坡面径流流速的影响

为研究褐土坡面径流流速受坡面黑麦草覆盖度的影响,在2 个雨强(0.5、1.0 mm/ min)和2 个坡度(10?、20?) 条件下人工模拟降雨,分析研究了5 个不同黑麦草覆盖度(0、20%、40%、60%、80%)对坡面径流流速的影响。结 果表明:坡面径流流速随降雨历时延长而增加,最后达到稳定流速。坡面流的稳定流速与雨强和坡度呈正相关,与 黑麦草覆盖度呈负相关。60%的坡面草覆盖度是一个拐点,高于此拐点时,坡面径流的流速差异较小,且坡度对流 速的影响不十分显著。以黑麦草覆盖度拐点为界,分2 段拟合了坡面流的稳定流速(V)与草覆盖度(C)、雨强(R)、 坡度()的方程:在草覆盖度臆60% 时,V = 47.75(1 - C)0.27 (sin)0.13 R0.56 (R2 = 0.97);在草覆盖度 60% 时,V = 24.15(1 - C)0.13 (sin) -0.01 R0.49 (R2 =0.98),2 段统计关系相关性十分显著。      

模拟降雨条件下植被调控坡面水沙输出过程研究

为研究不同植被覆盖对坡面水沙输出过程调控效应,本文通过人工模拟降雨试验的方法,对3种典型的乔木灌木草本植被即构树、荆条和黑麦草,在坡度10°、降雨强度30 mm/h和坡度20°、降雨强度30 mm/h条件下的水沙输出的过程进行了试验研究,并对结果进行了综合分析。研究结果表明:3种植被整个产流过程的径流量均呈现先上升后逐渐稳定的趋势,产沙量呈先上升后下降,再逐渐保持稳定的趋势;构树、荆条和黑麦草均对坡面产流产沙过程有良好的调控能力,能够减少径流量和产沙量,其中黑麦草对产流和产沙均表现出较强的调控力,其次是构树,荆条最差。在对坡面径流流速的调控方面,流速整体呈现先增加后稳定的趋势,三者对径流流速的调控能力:黑麦草荆条构树。     

甘肃省庆阳市董志塬水土保持功能服务价值估算

[目的]估算水土保持服务功能价值,为水土流失综合治理和促进水土保持可持续发展提供科学依据。[方法]基于水土保持功能的定义,利用参照法、市场价值法和替代成本法等方法对庆阳市董志塬区土地的水土保持服务功能价值进行估算。[结果]庆阳市董志塬区水土保持服务功能的总价值为1.94×109元,每1m2的水土保持服务功能价值为4.3元。其中,占总服务价值最大的是固碳释氧服务价值,为7.05×108元,其次为改善物种多样性功能的价值,为5.34×108元;最小的是保存土壤肥力功能价值,为3.37×107元。[结论]庆阳市董志塬区的水土保持措施具有较高的功能服务价值,未来应继续保持或完善相关水保措施,以发挥更大的功能服务价值。     

华北山区油松侧柏降雨前后水分来源

北京山区处于季节性干旱的生态脆弱地带,研究其典型树种在降雨前后的水分来源对干旱区水分利用具有重要意义.本研究基于氢氧同位素技术,以北京山区典型乔木树种油松和侧柏为研究对象,测定分析树木枝条、土壤、地下水和降雨等氢氧同位素组成,探明2种乔木树种在降雨前后主要水分来源.结果表明:不同树种在同一时期的水分来源不同,同一树种在降雨前后水分来源不同.油松表层根系分布虽少,但在雨前仍能吸收利用含水量较高的表层土壤水,利用率为36.0％;为获得稳定水源,油松在降雨前后都利用发达的主根系吸收利用地下深层水分,利用率分别为38.0％和58.2％.侧柏在雨前干旱缺水时能利用深层水维持正常生理活动,利用率为71.2％,但分布在土壤表层0～ 20 cm的侧根系对降雨反应较为敏感,雨后的侧柏主要利用表层土壤水分,利用率为71.6％.试验结果将对于干旱半干旱地区人工造林、树种配置和缓解水资源短缺具有重要意义.     

构树林下枯落物对坡面流水动力学特性的影响

为研究构树及其枯落物对坡面径流水动力学参数特征的影响,采用人工模拟降雨的方法对不同坡度和降雨强度条件下有枯落物覆盖和无枯落物覆盖的构树坡面径流的水动力学参数特征进行试验。结果表明:构树林下枯落物能减小坡面土壤侵蚀64%~84%,并且随着坡度和降雨强度的增加,减沙效应逐渐变小;坡面径流雷诺数随降雨历时增加呈现先增大后稳定的趋势,雷诺数随坡度的增加显著增加,随降雨强度的增加显著增加,并且降雨强度对雷诺数的影响更加明显,构树林下枯落物对坡面径流雷诺数影响显著,能有效减小径流雷诺数;径流功率随降雨的进行呈现逐渐增大并最后稳定的趋势,坡度和降雨强度的增加均会导致径流功率增大,枯落物能够显著减小坡面径流功率,减弱径流的携沙能力。     

北京山区侧柏利用水分来源对降水的响应

【目的】探究降水不足的北京山区降水量变化对侧柏利用水分来源的影响,为了解侧柏对土壤干旱胁迫的响应提供理论依据。【方法】2015年7月,测定侧柏枝条及各潜在水源的稳定氢氧同位素(18O/16O、2H/1H)比率,利用Iso-Source多元线性混合模型,计算2015年6月29日—7月1日3天不同降水梯度(A区:完全遮断自然降水,降水量0 mm;B区:遮挡自然降水的一半,降水量12.7 mm;C区:无遮挡自然降水,降水量25.4 mm;D区:将A区降水输入该区,形成双倍降水,降水量50.8 mm)下侧柏对各层土壤水和地下水的利用率。【结果】随降水量增加,侧柏表现出"二态"结构特征,其水分来源从深层逐渐向表层转移;A区侧柏主要吸收60~100 cm土层土壤水和地下水,利用率分别为31.5%和32.8%;B区侧柏与A区相似,对60~100 cm土层土壤水和地下水的利用率分别为28.1%和25.7%,对0~20、20~40和40~60 cm土层土壤水的利用率在15.4%左右;与B区相比,C区侧柏对60~100 cm土层土壤水和地下水的利用率有所减少,分别为19.8%和22.8%,对0~20和20~40 cm土层土壤水的利用率增加,分别为17.8%和22.9%;D区侧柏水分来源与C区相近,对0~20、20~40和60~100cm土壤水和地下水都有利用,利用率为20.0%~25.2%。【结论】侧柏能根据水分条件调整对水源的利用率,这种适应水分环境的水分利用能力有利于侧柏度过极端干旱胁迫。