应用InVEST模型对水库集水区水源涵养功能优化方案

基于InVEST模型在对浙江省临安市水涛庄水库集水区水源涵养功能分析的基础上,利用研究区内水源涵养能力较好的林型替换较差的林型,在综合对比各类替换模式后,进而提出提升研究区森林水源涵养功能的优化方案。结果表明:研究区森林水源涵养总量为3 189.39×10~4m~3,研究区森林平均水源涵养深度为594.82 mm(水源涵养功能可表现为水源涵养深度)。研究区内各林型中针阔混交林的水源涵养深度最大,为902.79 mm。不同森林类型在不同坡度级上的平均涵养深度均随坡度的增加而减小,在平坡(0°α≤5°,α为坡度)上均达到最大;影响研究区水源涵养功能的最主要因素是下垫面特征和气候,其中下垫面特征中的土壤饱和导水率的影响最大,且土壤饱和导水率会随着植被的改善和群落的演替而提高。经优化模拟比较,在保证研究区油茶(Camellia oleifera)、毛竹(Phyllostachys heterocycla var.pubescens)等经济林正常经营的基础上,将研究区16°α≤35°坡度级上除针阔混交林和阔叶林以外的森林类型全部替换成针阔混交林,森林水源涵养功能可提升41.07%。     

自然因素对祁连山水源涵养能力影响研究

[目的]分析不同自然因素对祁连山区水源涵养能力的影响。[方法]利用祁连山区2003年水源涵养量、高程数据(DEM)和SPOT-VEGETATION遥感数据,采用统计学方法定量分析研究区内差异较大的高程、坡度、坡向及植被条件与水源涵养量的关系,并提出水源涵养强度的概念,研究祁连山区自然因素对水源涵养量的影响。[结果]在祁连山山地水源涵养区内,高程为3 600～4 200 m或坡度为15～40°的区域水源涵养量较大;水源涵养能力最强的区域主要集中在阳坡(90～180°)或植被覆盖程度较高的区域。[结论]该研究为祁连山区的水资源管理和植被保护提供了科学依据。     

基于综合蓄水能力法的森林水源涵养功能估算——以江西兴国县为例

以江西兴国县第6次二类调查森林小班数据为基础(2003年) ,根据综合蓄水能力法,计算了兴国县森林涵养水源的功能,并比较分析了不同森林类型、海拔和坡位条件上森林涵养水源功能的差异,结果表明:1)2003兴国县森林生态系统面积22.65 ×10⁴ hm²,年涵养水源量1. 93×10⁸ m³,单位面积森林涵养水源量852.45 m³·hm^-2; 2)不同森林类型涵养水源的功能不同,其中针叶林涵养水源贡献最大,而从单位面积涵养水源能力来看,阔叶林>混交林>针叶林>灌木林; 3)不同海拔高度上森林水源涵养功能的贡献不同,其中海拔100～300、300～500和500～1 000 m森林为涵养水源功能的主体,其中海拔300～500 m森林的涵养水源能力最高; 4)不同坡位上森林涵养水源的贡献也不同,其中全坡的森林最高,但是全坡森林单位面积涵养水源能力低。     

雷公山自然保护区森林土壤的持水性能及其海拔响应

以贵州雷公山国家级自然保护区不同海拔的森林土壤为研究对象,通过对不同海拔和土层森林土壤持水性能的测定分析,研究土壤持水性能的垂直地带性。结果表明,(1)在0～80 cm土层,不同海拔森林土壤的容重为0.489 0～1.242 0 g/cm~3,且随着土壤深度的增加而增大,土壤表层容重的变化幅度大于深层土壤;随着海拔的升高,土壤容重呈波状下降趋势。(2)在0～80 cm土层,不同海拔森林土壤的总孔隙度为52%～75%,毛管孔隙度为44%～65%,非毛管孔隙度为3.9%～13.1%,土壤总孔隙度、毛管孔隙度整体上随着土壤深度的增加而减小,非毛管孔隙度在不同土层的变化规律不明显;随着海拔的升高,土壤总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度呈波状上升的趋势。(3)在0～80 cm土层,不同海拔森林土壤的最大持水量为42%～154%,土壤毛管持水量为39%～126%,土壤最小持水量为35%～114%,土壤贮水能力为74.7～265.3 t/hm~2;土壤最大持水量、毛管持水量、最小持水量整体上随着土壤深度的增加而减小,土壤的贮水能力在不同土层的变化规律不明显;随着海拔升高,土壤的贮水能力、土壤最大持水量、毛管持水量及最小持水量呈波状上升趋势。     

广西西江流域水源涵养服务空间格局及其影响因素

  目的  水源涵养在众多生态系统服务中占据着重要的地位。揭示水源涵养服务空间格局及其影响因素,识别水源涵养服务重要区,对流域水资源利用、分区管理与综合保护具有重要意义。  方法  以广西西江流域为研究对象,基于InVEST模型、GeoDa与ArcGIS等工具,使用全域和局域空间自相关检验研究区水源涵养服务空间分布模式,构建空间误差模型辨识水源涵养服务关键影响因素,采用分位数分类法进行水源涵养服务重要性分级。  结果  广西西江流域多年平均水源涵养量为185.36 mm,2015年总量为376.10亿 m3。全域莫兰指数为0.769,表明研究区水源涵养服务在空间分布上具有空间依赖性。考虑到多重共线性的影响,最终从13项影响因素中筛选出7项进入空间误差模型,得出土壤饱和导水率、多年平均降水量、坡度、植被净初级生产力、经济密度对水源涵养服务产生显著正面影响,而人口密度和不透水率对水源涵养服务产生显著负面影响。识别出黔浔江流域及左郁江流域南部区域是水源涵养服务重要区,在相关政策制定与管理决策中需重点和优先考虑。  结论  广西西江流域水源涵养服务在空间分布上呈现集聚分布,并以低-低聚集和高-高聚集类型为主。土壤饱和导水率、多年平均降水量、坡度以及不透水率是水源涵养服务最主要的影响因素。图5表2参28     

贵州省森林生态系统水源涵养功能价值评估

森林生态系统是地球上最大的生态系统,在全球生态系统中发挥着至关重要的作用。该研究从森林生态系统服务功能视角出发,基于2000—2010年贵州省各州(市)降雨数据和2010年贵州省森林数据,利用ArcGIS空间分析工具模块下的空间插值、降雨量贮存、替代工程等方法,结合坡度、海拔和岩性等指标修正的R值,评估了2010年贵州省森林生态系统水源涵养功能的价值及其空间差异。结果表明:(1)贵州省2010年森林生态系统水源涵养功能为205.363亿m3,转化成经济价值为1640.850亿元,相当于贵州省同年全省生产总值的35.7%。(2)贵州省森林生态系统水源涵养功能整体上看为中部低,南、北部高;西部低,东部高。(3)按行政区划来分,单位面积水源涵养能力呈现为:黔东南黔西南黔南铜仁安顺六盘水遵义贵阳毕节。(4)就不同森林类型单位面积水源涵养能力来看,常绿阔叶林针阔混交林常绿针叶林落叶阔叶林灌木林。     

基于RS和GIS的雅安市植被覆盖度与地形因子相关分析

以雅安市为研究区,以2001、2009和2016年相同时像的Landsat遥感影像为数据源,采用基于植被指数的像元二分法分别计算雅安市的植被覆盖度,并且结合DEM数据,分析不同海拔带、坡度带和坡向的植被覆盖分布及变化特征。结果表明,雅安市植被覆盖度2001—2016年不断递增;在海拔0～3 000 m区域植被覆盖度较高,在海拔>3 000 m地区,植被覆盖度依次降低。研究区植被覆盖度具有明显的坡度分宜特征,总体上呈现出随坡度的增加植被覆盖度先增加后减少的特征。研究区域总体来看阴坡、半阴坡、阳坡、半阳坡4个坡相植被覆盖度差异不显著,阴坡植被覆盖度较高。     

贵州省生态系统水源涵养价值估算

探明贵州省生态系统的健康状况,为贵州省资源开发利用、水土保持及生态环境保护工作提供借鉴,以贵州省2014年不同季节HJ星和ETM+影像数据为基础,综合考虑贵州省生态系统类型、植被指数、植被覆盖度、发育度指数、径流系数、降水量等水源涵养影响因素,运用ARC GIS 10.1空间分析工具建立水源涵养量核算模型,进而对贵州省水源涵养价值进行核算。结果表明:贵州省水源涵养价值量分布状况与其生态系统类型的分布密切相关。全省水源涵养价值总量为442.20亿元,其中,森林生态系统占主导的黔东南地区的水源涵养价值最高,达97.32亿元,占整个贵州省的22.01%;其次为遵义市和黔南州,其水源涵养价值分别为70.86亿元和70.83亿元,均占贵州省水源涵养总价值的16.02%;以居住地、工业用地为主的贵阳市和以旱地生态系统为主的六盘水市的水源涵养总价值相对较低,分别为17.57亿元和19.20亿元,分别占整个贵州省的3.97%和4.34%。     

广西壮族自治区植被覆盖度时空变化及多元化因子分析

旨在利用MODIS遥感数据集对研究区19年植被覆盖度的时空变化及多元化因子进行分析,研究表明：(1)广西近19年植被覆盖度整体较高,空间分布呈四周高、中间低的特征;(2)2001-2019年FVC呈上升趋势,且上升趋势的面积占比达到61.50%,上升速率为每10年0.091,且波动变化相对稳定;(3)由气温、降水量与FVC偏相关性结果可知,植被覆盖度与气候因子之间存在相关性,气温以每10年0.38℃的上升速率呈上升趋势,降水量呈缓慢下降趋势,降水量及气温对植被覆盖度的影响存在空间异质性;随着海拔的升高植被覆盖度呈先增后减的趋势;坡向对植被类型的布局影响较大,阳坡主要以林地类型为主,阴坡主要以草地和林地为主;不同坡度植被覆盖变化显著,在坡度≤15°时植被覆盖度较高,当坡度越大时植被覆盖度呈下降状态;(4)随着土地利用类型的变化植被覆盖度有明显差异,转为林地和草地的面积及植被覆盖度都呈逐年增加趋势,耕地植被覆盖度呈先增后降的趋势。     

基于遥感数据的根河市火烧迹地植被覆盖度时空分析

以根河市火烧迹地2000、2003、2006、2010和2014年的影像数据为数据源,提取5个时相的植被覆盖度数据,采用NDVI像元二分线性模型估算法,分析2003年5月5日金河-根河地区森林火灾前后,火烧迹地植被覆盖度时空动态变化。结果表明:(1)2000—2014年火烧迹地年均植被覆盖度分别为0.542 2、0.332 7、0.505 3、0.488 1、0.472 4,火烧前的年均植被覆盖度大于火烧后的年均植被覆盖度,火烧后随着植被恢复年限的增加,中低度以上等级的植被覆盖度面积均有增加的趋势。(2)在空间上,除海拔600~800 m,火烧前的平均植被覆盖度小于火烧后平均植被覆盖度,其余不同海拔、坡度和坡向上,火烧前植被覆盖度均大于火烧后植被覆盖度,且随着植被恢复年限的增加,植被覆盖度有逐年增加的趋势。(3)火烧后的2003—2006年,较低海拔和较小坡度上植被恢复比较显著,且植被恢复速度大于2006—2014年;2006—2014年在较高海拔和较大坡度上植被恢复比较显著。     

荒漠绿洲过渡带土壤水分空间分布特征及对植被的影响

研究荒漠绿洲过渡带土壤水分空间特征,有利于提高干旱区水资源利用率和植被恢复。连续对黑河中游荒漠绿洲过渡带6个典型群落类型样地的地表0～120 cm深度剖面的土壤水分分布进行调查,采用烘干法分析并结合18个调查样方进行土壤含水量的空间分布特征研究,揭示荒漠植被土壤水分分布特征。结果表明,1)土壤水分的变异性随着深度的增加而减小,表层土层含水量空间变异性表现为强变异,说明土壤水分不稳定,深层土壤空间变异性变现为弱变异性,说明土壤水分较稳定。2)垂直分布上,每个样地各土层的土壤含水量均随土壤深度增加呈上升—降低—上升的总体趋势,各样地土壤含水量均是表层低,深层高。3)水平空间上,土壤含水量变化范围在0.09%～22.34%,土壤含水量的均值依次为深层(60～120 cm)>上层(0～40 cm)>中层(40～60 cm),总体来看,黑河中游荒漠绿洲过渡带各层土壤含水量均处于较低水平。4)干沙层土壤含水量最低,上覆沙土土壤含水量很少且随着深度的增加而增加,下浮沙土受地下水毛管作用和蒸腾作用影响水分含量较高且随土壤深度的增加而增加。研究结果为深入理解荒漠绿洲过渡带固沙植被的天然分布提...     

县域森林功能区划与功能区管理研究——以江西省崇义县为例

森林功能区划作为县级森林可持续经营规划编制的基础性工作,可以从整体上发挥森林的多功能特性。以江西省崇义县为研究对象,依据崇义县二类调查资料,采用以乡镇为基本单位分析各乡镇林种并根据已划分的自然保护区、森林公园、水系分布等对研究地进行功能区划的方法,对崇义县进行地理空间分区,将崇义县划分为水土保持区、自然保护区、木材生产区、森林风景旅游区以及河岸区域5个功能区。各功能区的经营分别以每个功能区期望达到的理想状况、为了达到或维持理想状况而应执行或满足的标准两部分进行介绍。为我国县域森林功能区划及功能区管理提供了理论依据和决策参考。     

科尔沁沙地杨树水分利用策略

目的在科尔沁沙区, 杨树人工林出现了不同程度的退化现象, 水分是本地区植物生存的主要限制因子, 本文为了探究科尔沁沙地杨树人工林的水分来源及水分利用机制, 揭示水分与杨树人工林退化的关系, 为科尔沁沙地杨树人工林生态系统恢复和重建提供参考依据。方法利用氧稳定同位素技术以科尔沁沙地杨树人工林为研究对象, 采用“DELTA plus XP”稳定同位素比例质谱仪测定植物(木质部)水及各潜在水源δ18O值, 结合自动气象站(HOBO U30-NRC)连续观测降雨量等环境和气象因子, 利用同位素质量守恒多元分析方法, 分析雨季和旱季杨树人工林水分利用策略。结果(1) 雨季土壤含水量均高于旱季, 雨季在0~100 cm土层的土壤含水量随土层深度显著增加(P < 0.05), 而100~170cm土层的土壤水分含量显著下降(P < 0.05);旱季林内土壤水分含量均大于林外土壤水分含量, 但差异均不显著(P>0.05)。(2)土壤水和植物水δ18O值都高于地下水δ18O值; 旱季土壤水δ18O值整体上比植物水δ18O值低; 雨季土壤水δ18O值反而高于植物水δ18O值。(3)杨树人工林旱季主要吸收利用130cm以下的深层土壤水, 对浅层土壤水利用较少; 雨季杨树人工林除了吸收130cm以上土壤水, 还少量的吸收深层土壤水和地下水。结论(1) 浅层土壤水氧同位素值受到太阳辐射和降水的干扰程度较大, 而深层土壤水受到的干扰程度较小。在旱季, 林内各层土壤水均大于林外各层土壤水, 尤其是80~170cm土壤层更加显著, 这从侧面解释了杨树在利用较深的土壤水及地下水时, 会将少量水分释放到土壤表层这一现象。(2)雨季沙地杨树人工林主要利用浅层土壤水, 旱季杨树人工林主要利用深层土壤水和地下水。杨树人工林根系在浅层和深层土壤中均有分布, 此种根系分布特征保证了杨树人工林在不同季节采用不同的水分利用策略, 从而确保自身水分的生理需要, 是植物应对干旱沙地环境适应性的表现。      

大果榛子在毛乌素沙地的生长规律研究

为筛选出适合毛乌素沙地栽培的榛子优良品种,从辽宁省章古台引进5个大果榛子品种（‘达维’、‘辽榛3号’、‘辽榛7号’、‘辽榛8号’和‘平欧15号’）,在原陕西省治沙研究所红石峡植物园和靖边县牛玉琴全国治沙基地2个试验地开展引种栽培试验及生长规律研究,并对其物候期、生长情况和结实情况等指标进行观测分析研究。结果表明：5个大果榛子品种在2个试验地均能正常生长发育,完成营养生长和生殖生长。但从树高和冠幅指标看,其中‘达维’和‘辽榛3号’显著优于‘辽榛7号’和‘辽榛8号’(P＜0.05);从新梢长度、新梢粗度和新梢数量指标看,‘达维’显著优于其他3个树种(P＜0.05),其次为‘辽榛3号’;从结实指标看,除‘平欧15号’性状较其他品种差,其余4个树种间无明显差异(P＞0.05);从结实日期看,‘达维’和‘辽榛3号’早于‘辽榛7号’和‘辽榛8号’,这4个引种品种均显著优于‘平欧15号’。综合生长指标和结实指标看,5个树种都可在榆林引种种植,但‘达维’和‘辽榛3号’更适宜在毛乌素沙地推广种植,‘平欧15号’生长表现最差,不适宜在毛乌素沙地推广栽培。     

闽西竹林土壤物理性质的空间变异格局

采用地统计学与GIS分析方法,分析闽西永安市6个乡镇的毛竹林地的土壤含水量、土壤密度、最大持水量、最小持水量和土壤总孔隙度等6个物理性质的空间变异规律与分布格局。6个土壤物理指标变异系数介于0.12~0.30,均属中等变异;土壤含水量、最大持水量和毛管持水量最佳半方差函数模型均为球状模型,变程依次为3 970、4 360、4 710 m,土壤密度、最小持水量和毛管总孔隙度最佳半方差函数模型均为指数模型,变程分别为5 490、5 310、6 690 m,均大于1 000 m采样距离,且各指标随机性变异占总变异比例低于25%,分形维数趋近2,均呈现强空间相关性;除土壤密度呈各向同性且以0°方向(西—东)为优势格局外,其余5个指标呈各向异性且均以45°方向(西南—东北)为优势格局。土壤含水量与土壤密度的分布呈相反趋势,最大持水量、最小持水量和毛管总孔隙度分布格局相似,毛管持水量分布与研究区海拔密切相关,6个物理性质空间变异呈显著相关。     

Effects of Subsoiling on Soil Moisture Under No-Tillage for Two Years

In order to improve the water use efficiency under conservation tillage, the effects of subsoiling on soil moisture under notillage were studied. An experiment of 40 cm subsoiling in a field kept under no-tillage for 2 years was operated from 2005 to 2006. Based on the data of the soil moisture and crop yield, the physical basis of subsoiling for water conservation and yield increase was analyzed. The results showed that the soil water storage under subsoiling, from the soil surface to a depth of 100 cm was more than that under no-tillage for the growth season. In the 0-100 cm soil depth, the soil moisture in 50-100 cm depth under subsoiling was more compared with no-tillage, which increased when it＇s drought and decreased when it＇s rainy with the increase in soil depth. Compared with no-tillage, subsoiling could reduce the water consumption of oats in the 0-50 cm depth and increase the water consumption in the 50-100 cm depth. Also, subsoiling increased the yield by 18.29% and the water use efficiency by 16.8% in a two-year average. The effects of subsoiling on water conservation and yield increase were affected by precipitation, and a well-proportioned rainfall was better to increase yield and water use efficiency. Meanwhile, subsoiling decreased bulk density, which increased with the available precipitation. Subsoiling under no-tillage is the effective rotation tillage to contain more soil moisture and improve water use efficiency in ecotone of North China.     

两年免耕后深松对土壤水分的影响

 【目的】研究两年免耕后深松对土壤水分的影响,提高保护性耕作条件下对土壤水分的利用效率。【方法】土壤免耕第3年的基础上深松40 cm,2005～2006年连续两年通过田间试验观测深松对土壤水分的影响,分析深松保墒增产的机理。【结果】莜麦作物生育期0～100 cm土壤贮水量,深松显著高于对照。在0～100 cm的土层剖面上,50～100 cm土壤水分含量深松显著高于对照,干旱少雨时,土壤水分含量随土层深度增加而增加;降雨集中时,随土层深度增加而减少。与对照相比,深松减少了0～50 cm的作物耗水量,促进根系对50～100 cm土层土壤水分的消耗。土壤深松处理比对照两年平均增产18.29％,水分利用效率增加9.68％。保墒增产效果受降水量的影响,分布均匀的降雨有利于增产并提高水分利用效率。另一方面,深松降低了表层土层容重,增加接纳雨水的能力,增强作物对水分的利用效率。【结论】在免耕的基础上深松,是北方农牧交错带有效增加水分利用效率的保护性轮耕措施。     

关帝山华北落叶松林下土壤水分空间异质特征

选择山西省庞泉沟国家自然保护区,利用地统计学的方法对关帝山次生林下不同层次土壤水分的空间异质性进行研究。结果表明:在研究区内,表层土壤水分的含量随着土壤深度的增加而急剧减少,当达到一定深度(>20cm)时,土壤含水量不仅不减少,反而出现增长的趋势。从变异函数看:随着研究尺度的增大,土壤水分含量的空间自相关性增强;随着土壤深度的增加,均定系数增大但分数维减小,土壤含水量的随机性分布减小,由随机性因素引起的空间变异占总空间异质性的比重降低。从空间格局看:a(0～10cm)层土壤含水量主要呈块状分布,且形状较为复杂,b(10～20cm)和c(20～30cm)层呈带状分布,且形状较为一致。     

白洋淀大清河流域油松精准适宜性空间分布

  目的  油松Pinus tabulaeformis作为白洋淀大清河流域上游山区主要造林树种，研究其精准适宜性空间分布对流域内水源涵养林的建设与提升具有生产指导作用。  方法  依据植物生态学、植物地理学原理，采用空间限制性因子叠加及最大熵模型(MaxEnt)，以白洋淀大清河流域油松为研究对象，基于野外190个样方数据，结合24个地理环境变量(高程、坡度、坡向、气象、岩石类型、土壤类型等)，其中气象因子通过多元线性回归克里金插值方法(multiple linear regression Kriging, MLRK)得到，对白洋淀大清河流域油松的适宜性空间分布进行了研究。  结果  油松适宜性预测模型效果达到准确水平(受试者工作曲线ROC值为0.869)，积温、年均最大日降水量、高程、年均气温标准差为流域油松适宜性主导地理环境变量，油松高适宜区主要分布在灵丘县、涞源县、涞水县、易县、房山区等。  结论  白洋淀大清河流域油松的适宜性条件为:积温2 800~3 800 ℃、海拔500~1 200 m、年均日最大降水量70~110 mm、年均气温标准差0.31~0.42 ℃，按照该适宜性条件进行油松林营造，可充分发挥其有益机能。图8表2参30     

冀西北高原不同植被的土壤水分动态变化研究

冀西北高原为高寒半干旱地区,降水是此地区土壤水分的唯一给源,研究土壤水分的动态变化对高效利用降雨有至关重要的作用。研究采用定点观测的方法,对不同植被土壤含水量的动态变化进行了比较研究。结果表明,3种植被生长期内不同土层土壤水分变化存在差异。生长前期,3种植被0￣30cm土层土壤含水量,农田耕翻地最高,水分条件最好,人工草地与退耕还林地互有高低,30￣60cm土层退耕还林地最高,人工草地最少。生长前期,农田耕翻地表层土壤水分较好,能满足春季作物生长要求。生长中期,0￣30cm土层农田耕翻地最低,人工草地与退耕还林地互有高低。30￣60cm土层农田耕翻地最高,人工草地最低。生长后期,0￣60cm土层农田耕翻地土壤含水量最高;人工草地土壤含水量与退耕还林地相比较,0￣40cm土层差异不大,40￣60cm土层退耕还林地高于人工草地。