不同降雨等级下耕作措施对坡地产流产沙的影响

探明川西丘陵区沙壤土在横坡和顺坡垄作下水土流失特征,可为该区不同降雨等级下的土壤侵蚀有效防控提供依据。本文基于蒲江县朝阳水库的4个坡耕地径流小区连续4年的观测数据,对10°和20°坡度下横坡垄作和顺坡垄作在不同降雨等级下的产流产沙进行统计分析,结果表明:大雨和暴雨是该区发生频次较高的侵蚀性降雨类型,且集中发生于7—8月;小雨和中雨基本不引起土壤侵蚀。各小区径流系数均随降雨等级增加呈增加趋势,顺垄小区的径流系数在暴雨时达到最大,是对应横垄小区的1.33~3.81倍。在同一耕作措施下,10°和20°坡度小区的径流系数相当。含沙量随降雨等级呈先增加后减少的变化趋势,在大暴雨时含沙量达最大,坡度的作用较明显。随着降雨等级的增加,各小区的径流深的离散程度逐渐变小,说明大暴雨和特大暴雨下土壤前期含水量作用不明显,但产沙量呈不规则变化,特大暴雨的产沙量反而小于大暴雨。通过建立产流产沙量和降雨量、降雨历时之间的回归方程可知,径流深的模拟效果较好,但产沙量的模拟效果欠佳。总体来看,坡耕地产流产沙量并没有随降雨等级的增加而增加,特大暴雨下横垄小区的含沙量高于顺垄小区,但产沙量却小于大暴雨时期,说明不同降雨等级下坡耕地产沙作用机制较为复杂。     

黄土高原藉河流域1962-2008年径流变化特征

基流是河川流量的重要组成部分,尤其在干旱的黄土丘陵沟壑区径流量中占有很高比重,为枯季的河流提供流量补给,对黄土丘陵沟壑区基流的特点和影响因子的研究有助于合理调控水量和高效使用水资源。采用数字滤波法分别对蔡家川6个嵌套小流域2006—2008年日径流量进行基流分割求算基流指数,并且分析了次降雨量、土地利用、植被类型和地形特征等对基流的影响。结果显示,该地区流域的年平均基流指数范围为0.68～0.82。随着次降雨量增加基流指数减小;土地利用类型中的农地、灌丛和人工林对基流产生负影响;基流指数与流域河网密度和河流比降等线性相关。应用多元线性回归分析得出该区域基流指数BFI与次降雨量P,河网密度D和河流比降S成线性关系,进而分析了研究区内无观测数据的流域的基流。     

岷江上游山地牧道对林下草本群落分布特征的影响

以岷江上游干旱河谷/山地森林交错带的林下草本层植物群落为研究对象,以牧道为切入点,通过跟踪放牧和样方调查,应用关联和典范对应分析方法探讨山地牧道与草本层群落分布特征的关系。结果表明,牧道样地草本层中耐践踏的菊科占绝对优势,禾本科和豆科植物较少,说明长期放牧下草本层植被有退化趋势。通过9个优势种种间关联分析发现,野艾蒿和老芒麦代表了人工林样地群落特征,黄花蒿、紫苜蓿等其他7种优势种代表了灌丛样地特征,各优势种均表现出环境适应的趋同性和彼此的相似性。牧道分割增加了草本层植物群落分布的异质性,牧道格局指数与草地质量指数基本呈负相关变化规律,而牧道密度与草地质量指数之间的相关性不明显,牧道密度和牧道格局具有一定的指示草地退化的作用,但相互关系复杂。通过CCA排序可知,乔灌层盖度是影响草本层植物分布的最重要因素,其次为牧道密度,坡度和坡位对其分布也有一定的影响。     

基于生态服务价值的潮白河上游土地利用优化

生态环境安全和人类发展息息相关,以潮白河上游森林生态服务价值和生态服务总价值为目标,以约束函数和转化规则为条件,利用灰参数线性规划理论和CLUE-S模型对该区2008年土地利用现状进行了数量结构优化和空间格局配置。结果表明：优化配置后的林地面积和森林生态服务价值较2008年均有显著增加,且后者增加幅度大于前者,说明森林单位面积生态服务价值提高,林地结构得到改善;随着草地和未利用地向林地和居民工矿用地转化,生态服务总价值有所增加,重点表现在调节服务和支持服务两方面价值上。该区域近年来经济利益驱动的发展模式给首都可持续发展带来巨大压力,土地退化和环境破坏须通过资源优化得以控制和改善。     

潮白河流域林地转化及森林生态服务价值动态分析

为实现绿色GDP核算提供基础,在构建评价指标的基础上,利用4期土地利用数据基于时空马尔科夫链模型对潮白河流域森林生态服务价值动态变化进行了评估。结果表明：该流域前4期林地间逐期转化表现为方式由简单到复杂,频数由小到大;而林地与其他土地利用类型间逐期转化表现相反且呈各土地利用类型均向林地转化趋势。1987、2000、2008年以及预测的2020、2030和2040年森林总面积较1972年分别增加5.4%、36.9%、46.7%、46.1%、46.0%和46.0%,森林生态服务总价值较1972年分别增加6.2%、55.5%、71.2%、72.1%、72.9%和73.6%。阔叶林和涵养水源项占生态服务总价值比例最高,混交林所占比例显著递增。针叶林、阔叶林和混交林分别在1972－1987年、1988－2000年和2001－2040年期间森林生态价值变化中起主导作用。说明单位面积森林生态服务价值逐期增加,森林结构得到优化。     

近50年沂蒙山区两个不同岩性小流域塘库的拦沙效应

在沂蒙山区选取代表性花岗岩与石灰岩小流域各一处,即分别为姜庄和泉安子小流域,对比分析了两个不同岩性小流域塘库近50年的拦沙效应。沿主沟道方向于两个塘库中央位置各取3孔沉积物样芯,参照流域人类活动和环境演变历史,探明了各孔137 Cs、210 Pbex、黏粒和容重深度分布变化特征。以137 Cs和210Pbex示踪法进行沉积物断代,参照塘库原始库容曲线,计算建坝以来塘库不同时段的年均淤沙量,以表征拦沙效应。姜庄和泉安子塘库各孔、各时段拦沙效应的计算结果分别为(394±142)~(121±43)t/a和(22±7)~(59±21)t/a,平均值分别为(208±75),(41±15)t/a,建库以来的总拦沙量分别为10 475,2 097t。姜庄塘库拦沙效应明显大于泉安子塘库,这是此两座塘库分别控制的花岗岩与石灰岩小流域在人类扰动作用下产沙强度的差异所致。近50年两个塘库拦沙效应的变化趋势反映了不同岩性小流域人类活动及其产沙强度响应的近期特征和规律。     

川北紫色土小流域植被建设的水土保持效应

定量评价林草植被的水土保持功能对合理指导紫色土区的流域综合治理具有重要作用。该研究基于鹤鸣观流域Ⅱ号支沟1985-2001年逐日径流量和输沙量,结合实测日降雨量,采用Spearman秩相关统计法分析流域径流和输沙变化趋势,应用流量历时曲线和双累积曲线分析流域植被建设实施前后径流和输沙变化特征,并定量评估植被建设的水土保持效应。结果表明:结合防护林营造时间和双累积曲线分析,把水文序列分为基准期(1985-1990年)和评价期(1991-2001年),相比基准期,评价期小流域的年均降水量减少约8.1%,而年径流深和年输沙模数却分别减少34.6%和89.9%,说明以植被建设为主的人类活动起到重要作用。同时,植被建设的削洪增枯效果明显,评价期的丰水日径流深和平水日径流深较基准期分别减少了84.2%和76.3%,而枯水日径流深却增加了650.0%;结合双累积曲线和分离判别法可知,植被建设在径流和输沙变化中的贡献率分别达92.9%和94.3%,大规模的植被建设在减少土壤侵蚀的同时也减少了产流量,考虑到水安全问题,未来植被建设应合理规划。     

陕北不同地貌部位土壤抗冲性特征研究

以陕北吴起县为例,采用原状土冲刷法,对各地貌部位不同植被类型问的土壤抗冲过程进行测试研究,结果表明:(1)在抗冲过程初期土壤抗冲值均较小,且随时间逐渐增大,随后抗冲值随时间呈波浪式变化,呈现单峰、双峰和多峰变化,除农地外所有土样在整个抗冲过程均有突变值的存在;(2)在梁(峁)顶、梁(峁)坡、沟坡和沟底,抗冲性最强的植被类型分别为沙棘林(草地)、油松小叶杨山杏混交林、柠条林和旱柳小叶杨混交林,农地的抗冲性能最差;(3)草地和灌木林在各地貌部位问的抗冲刷系数都表现为:梁峁顶>梁峁坡>沟坡>沟底,乔木林总体上表现为:梁峁坡>梁峁顶>沟坡>沟底,林分类型间的抗冲性表现为:针阔混交林>阔叶混交林>针叶纯林>阔叶纯林;(4)不同整地方法下的土壤抗冲性也表现出很大的差异,以油松林为例,表现出水平阶整地的抗冲性能优于鱼鳞坑,另外水平阶阶坎上的土壤抗冲刷系数要高于水平阶阶面,其他整地方法的抗冲性能有待进一步研究.     

退耕还林区水土保持植被恢复及物种多样性特征

采用对比流域试验方法,对陕西省吴起县封育自然恢复试验区合家沟流域和人工恢复柴沟流域进行野外调查分析。结果显示,实施退耕还林后,人工和自然的植被恢复方式在恢复10 a左右对于天然草本的生物多样性的影响不大。自然恢复试验区的植被的Margalef指数和Shannon—Wiener指数在峁顶和峁坡部位低于人工恢复区,而在沟坡和沟底部位高于人工恢复区;人工恢复区的Shannon指数和Pielou指数在峁坡和沟坡部位均高于自然恢复区,而在峁顶和沟底部位则较低。对土壤容重、土壤含水量、土壤总孔隙度、土壤毛管孔隙度和土壤非毛管孔隙度5个土壤物理性质指标与物种多样性指数进行相关分析表明,只有毛管孔隙度和非毛管孔隙度对物种多样性指数影响显著。