半干旱黄土丘陵区雨季土壤水分动态分析

降水是半干旱黄土丘陵区土壤水分的主要来源,雨季又是该区域降水发生的主要时期,因此对该区域雨季土壤水分进行研究具有一定意义。通过对半干旱黄土丘陵区雨季土壤含水量实施定位监测,对比分析雨季降雨量与近5年不同植被类型土壤含水量的关系,得到如下结论:(1)不同植被类型在雨季的土壤含水量主要受雨季以及雨季前一个月降雨量的影响;(2)雨季各个植被类型30~70 cm的土壤水分含量均较低;(3)干旱年雨季土壤含水量的变异性较普通年份和湿润年份高;表层土壤含水量变异系数最小,土层越深变异系数越高。对不同植被类型下雨季降雨与土壤水分相关关系的研究,旨在为今后该区域退耕地营林造林中的植被选取、低效林改造以及植被恢复重建提供理论依据。     

森林植被生态需水量的确定和计算--以泾河流域为例

森林植被的生态需水可以理解为林地的蒸散耗水量,与土壤含水量关系密切.根据土壤水分有效性的划分,林木暂时凋萎含水量和生长阻滞含水量分别是能保证林木基本生存和正常生长时土壤含水量的下限,因此,相应的林地耗水量分别为林地的最小生态需水定额和适宜生态需水定额,其数值通过计算林地的潜在蒸散并利用土壤水分修正系数和林木系数进行订正获得.根据最新遥感图像资料,在GIS支持下,计算了泾河流域现有林地生长季的最小生态需水量和适宜生态需水量,分别为203 960×104 m3和340 330×104 m3.     

黄土丘陵区刺槐生长季生态需水研究

刺槐林的生态需水量可以理解为该林地的蒸散耗水量,受大气环境、植被生长状况与生长特性、土壤水分条件的综合影响.林木暂时凋萎含水量和生长阻滞含水量分别是能保证林木基本生存和正常生长时土壤含水量的下限,因此,相应的刺槐林地耗水量分别为平均最小生态需水量和平均适宜生态需水量,其数值通过计算林地的潜在蒸散量并利用土壤水分修正系数和林木系数进行订正获得.经计算,黄土丘陵区燕沟流域刺槐幼年林生长季(5-10月)的最小生态需水量为420.3 mm,适宜生态需水量为506.7 mm;刺槐青年林的最小生态需水量为602.4 mm,适宜生态需水量为730.4 mm.     

黄淮海地区林地最小生态需水量研究

以黄淮海地区为例 ,对林地最小生态需水量的理论和方法进行探讨 ,研究内容主要包括 :(1 )从林地生态系统水量平衡关系出发 ,分析林地生态需水的各种表现形式 ,并对林地生态需水量概念进行界定 ;(2 )提出林地最小生态需水量的计算方法 ,对其中的土壤最小含水定额和最小蒸散定额进行理论探讨 ;(3)按照区域生态环境保护目标的要求 ,对黄淮海地区的林地合理面积进行规划 ;(4 )根据规划结果 ,在 GIS支持下计算研究区的林地最小生态需水量。研究表明 ,黄淮海地区的林地合理面积为 7.80万 km2 ,占总面积的 1 8.85 % ,其每年所需的最小水量为 6 0 7亿 m3 ,其中 ,林地蒸散需水大约为 4 83亿 m3 ,土壤含水需要 1 2 5亿 m     

宁夏黄土丘陵区苜蓿土壤水分的时空变异特征

土壤水分是影响半干旱区植被生长和生态修复的限制性生态因子,开展土壤水分变化研究对脆弱生态系统的恢复和生产实践活动的指导都具有重要作用和实际意义。对半干旱黄土丘陵区苜蓿在时空尺度上土壤水分状况的变化规律进行了分析。结果显示:(1)不同类型苜蓿土壤体积含水量的年际变化规律大致相同,生长季变化大致可分为三个时期:土壤水分消耗期(3—5月)、土壤水分相对稳定期(6—7月)和土壤水分积累期(8—10月);(2)以不同深度土壤体积含水量的变异系数为标准,可将土壤水分的垂直分布划分为三个层次:0—20cm土壤水分速变层、20—80cm土壤水分活跃层和80—180cm土壤水分相对稳定层;(3)土壤体积含水量的坡向变化规律为西坡北坡南坡东坡,不同年份规律大致相同,但有小范围的波动,坡位变化规律为坡上坡中坡下,不同年份间的变化基本一致。     

基于土壤前期含水量-降雨耦合关系的陕北黄土坡面产流临界降雨值

土壤前期含水量与降雨是坡面产流的主要影响因素。该研究基于超渗产流基本原理,通过引入土壤前期含水量与降雨2个指标,最终推导出基于土壤前期含水量-降雨耦合关系的坡面产流所需临界值公式。通过该公式结合土壤水分实测值对陕北黄土区吴起县典型植被群落干旱年、正常年和湿润年的产流临界降雨值进行模拟计算与分析。结果表明:1)陕北黄土坡面湿润年产流所需临界降雨量与干旱年和正常年存在显著差异,湿润年产流所需降雨量较少且油松湿润年理论产流值最低,仅需5. 60 mm;干旱年与正常年产流所需临界降雨量则不存在显著差异,但干旱年产流所需降雨量较大。2)不同植被类型产流所需最低降雨量不同,其中油松林地产流所需临界降雨量最小,即油松林地较易产流,沙棘纯林产流所需降雨量最大,即沙棘林地较难产流;且2种林地产流所需降雨量存在显著差异。土壤前期含水量与降雨二者耦合关系及其与坡面产流临界阈值的研究,对该区域预防土壤侵蚀带来的危害和水土资源高效利用具有重要意义。     

基于SEBAL模型的农牧交错区蒸散演变及生态需水规律

[目的]对典型农牧交错区的蒸散格局、演变特征及其生态系统需水规律进行研究,为区域生态治理和水资源管理提供科学依据。[方法]以宁夏回族自治区盐池县为例,选择2000—2017年的4期Landsat遥感数据和气象资料等辅助数据,利用SEBAL模型反演该县不同时期秋季初的日蒸散,结合同期土地利用类型数据进行分析研究。[结果]①秋季初的日蒸散量由2000年的0.89 mm/d增加到了2017年的1.71 mm/d,增幅为92.1%,增强趋势显著。②日蒸散具有较强的空间异质性,总体呈南高北低的格局,尤以东南部的黄土丘陵区蒸散最高;近17 a蒸散的年增幅也表现出南高北低的特征,但不同时段的年增幅空间格局存在较大差异。③不同地类的蒸散存在差异,耕地、林地和草地的平均蒸散量分别为1.42,1.33,1.27 mm/d,但蒸散量年增幅最大的是草地。④近17 a盐池县生态需水总量和各地类的生态需水量都在增加,各地类生态需水量由高到低依次是草地、耕地和林地,但单位生态需水量最高的是耕地,最小的是草地;近17 a耕地和林地的生态需水量占总生态需水量的比例在下降,而草地生态需水量的比例则呈上升趋势。[结论]在盐池县大力实行生态治理工程的背景下,区域蒸散显著增强,植被生态系统的需水量明显增加,不同地类的蒸散和需水结构也发生变化。     

宁夏地区中南部干旱区域林草植被生态需水量研究

以宁夏地区中南部干旱区域气象资料、植被分布、水资源状况等为依据,估算了现有林、草地生长季的最小和适宜生态需水量,并对降雨消耗性及径流消耗性林草地生态需水量进行了降水资源平衡分析。研究结果表明:(1)位于南部山区、年均降雨量在350~550mm之间的隆德和泾原县降雨消耗性林、草地最小和适宜生态需水量均能依靠降水得以满足,林草植被生长状况良好。(2)位于南部山区、年均降雨量在350mm左右的彭阳县和原州区,降雨能够满足林、草地最小生态需水量的需求,而适宜生态需水量不能得到满足。因此,该区域要合理考虑林草地种植结构。(3)年均降雨量在175~280mm,位于中部干旱带的海原、盐池和同心县以及南部山区的西吉县降雨消耗性林、草地最小和适宜生态需水量均不能得到满足。该区域不宜于大面积发展林草业。     

基于河流生态类型划分的海河流域平原河流生态需水量计算

根据河流现有生态状况,首次将海河流域平原河流划分为干涸沙化、水质污染和生境破坏三种类型,并针对不同类型河流特点和修复目标,分别用植被需水定额法、75%保证率最枯月平均流量法、生物空间最小需求法和槽蓄法计算了生态需水量。结果表明,海河流域平原河流最小生态需水量为18.12亿m3,相当于流域多年平均流量的8.4%。最后将上述四种计算方法分别与Ten-nant法进行了比较。用植被需水定额法计算的干涸沙化型河流生态需水量结果约占多年平均径流量的2.4%～5.5%,远小于Tennant法的最小生态需水量;75%保证率最枯月平均流量计算的水质污染型河流所需的生态水量占多年平均径流量的百分比为15%左右,略高于Tennant法计算的最小生态需水量;用生物空间最小需求法计算的滦河生态需水量占多年平均径流量的百分比为6%,接近于Tennant法计算的最小生态需水量;槽蓄法计算的生态需水量结果与河流水量修复目标密切相关。总的说来,本文所采取的计算生态需水量的方法在海河流域是可行的。     

湿地生态用水计算方法探讨与应用实例

湿地生态用水是湿地为维持自身发展过程、保证基本生态功能发挥所需要的水量,作为一种特殊的生态系统类型,湿地的生态用水计算比其他生态系统复杂,其中包括湿地植被需水量、满足蒸发需水量、湿地土壤需水量、湿地动物需水量、野生生物栖息地需水量以及景观建设需水量等等。本文介绍了用水量平衡法计算湿地生态系统需水的方法,并分别探讨了湿地中植被、土壤、生物栖息地等诸项生态需水量的计算方法。用这些方法对乌梁素海湿地的生态用水量进行了具体探索。乌梁素海湿地包括内蒙古自治区的第二大淡水湖———乌梁素海及其周围的沼泽地。通过分析计算,得出乌梁素海湿地在汛期、非汛期的生态用水量分别为2 .93×10 8m3 和3.10 9×10 8m3 ,全年的生态用水量为6 .0 2 9×10 8m3 。乌梁素海湿地每年耗水量、出水量占进水总量的12 .88% ,每年需要向湿地补充2 .32 9×10 8m3 的水资源量。所以现在所补水量难以满足湿地生态系统对水的需求问题,使得湿地面临着水资源短缺的危机。乌梁素海湿地属于黄河流域中游湿地,所在区域自然环境恶劣,缺水问题十分严重,湿地退化问题更是突出,因此用生态需水理论计算湿地需水量对于保护和恢复这一地区的湿地具有重要意义     

内蒙古鄂托克旗天然草地植被生态需水量研究

开展天然草地植被生态需水量研究,对维持草地系统生态健康和可持续发展意义重大。该研究以干旱风沙草原区鄂托克旗为研究对象,基于联合国粮农组织推荐的Penman-Monteith公式及美国农业部土壤保持局推荐的有效降水量计算方法,对各草地类型的生态需水量和生态缺水量进行计算,并对不同类型天然草地生态需水和降雨资源之间的平衡关系进行分析。结果表明:全旗全年生态需水量在丰水年为2.94×10~9m~3、平水年为3.07×10~9 m~3、枯水年为3.10×10~9m~3;全旗生态缺水量在丰水年为2.72×10~8m~3、平水年为5.00×10~8m~3、枯水年为1.15×10~9m~3。草地中生态需水量由大到小依次为温性荒漠草原类、温性草原化荒漠类、低地草甸类、温性荒漠类、温性草原类。在整个生长季中,鄂托克旗各草地类型生态需水在3、6、10月为盈余状态,其余月份均为严重亏缺状态。鄂托克旗草地生态系统整体处于水分亏缺状态,尤其是惠农站代表区,在枯水年水分亏缺指数超过50%。低地草甸类草地缺水程度较严重,建议在该类型草地分布范围内发展人工草地,温性草原化荒漠类草地缺水程度较轻,建议在鄂托克旗适当发展。研究结果可为区域草地水资源高效利用和退化草原系统恢复重建提供理论依据。     

干热河谷冲沟沟床土壤水分时空分异特征

为探究干热河谷冲沟沟床土壤水分时空分异特征,选取了元谋干热河谷1条典型冲沟,对其不同分段(沟头、上游、中游、下游)下10,20,30,40,60,100 cm土层的土壤水分开展定位监测。结果表明：(1)沟床不同分段各土层(除100 cm土层外)含水量整体变化趋势一致,均表现为明显的干湿季特征;湿季(5—10月)土壤水分相对较高(7.64%～28.91%),受降雨影响大;干季(11—次年4月)则长期处于较低水平(6.11%～11.97%)。(2)沟床土壤水分从沟头至下游沿程变化在干湿季有明显差异,湿季表现为先减小后增加,下游(17.36%)显著高于沟头(15.46%)和上游(12.19%);干季则是先减小后增加再减小,沟头(10.64%)显著高于上游(6.74%)和下游(9.10%)。不同土层深度上,浅层(10—20 cm)和深层(60—100 cm)土壤水分含量在干湿季均较高,水分最小值出现在30—60 cm土层,其中干季30 cm土层水分亏缺严重。(3)沟床土壤水分最高日期通常出现在7日内累积降雨达76.1 mm以上的年最大降雨月当月;最低日期通常出现在持续无降雨条件下,如干季末期,...     

黄河中游地区生态恢复对流域水资源的影响

[目的] 研究黄河中游地区生态恢复对水资源的影响,为流域生态保护和高质量发展提供科学依据。[方法] 利用GIMMS NDVI、ET、土壤水分、地表径流等相关水文数据,基于趋势分析和双累积曲线等方法,探讨生态恢复前后黄河中游地区蒸散发、土壤水分、地表径流的时空变化特征。[结果] 1982-2018年,黄河中游地区植被覆盖度增加了29.72%;在黄河中游地区植被覆盖度增加1%,蒸散发量增加了3~4 mm;在生态恢复区土壤水分呈下降趋势,下降速率为0.001 3%/a;各站点的平均径流量在1961-2018年呈逐年下降趋势,以生态恢复为代表的人类活动对径流量下降起到重要作用。[结论] 由于生态恢复和暖干化的气候背景,黄河中游水资源严重短缺。建议后续黄河中游生态恢复综合考虑水资源,减少人为干扰,以自然植被恢复为主。     

左云县店湾镇春季不同植被条件下土壤含水量研究

为了研究左云县店湾镇春季不同植被条件下0—600 cm深度范围内土壤垂直剖面水分变化特征,分别对该区乔木（白榆和小叶杨）林地、灌木（柠条和沙棘）林地和草地5种不同植被条件下土壤水分进行了研究。结果表明:研究区不同植被条件下土壤剖面含水量变化规律不同。左云县矿区春季各土层平均含水量草地最高,柠条林地次之,白榆林地最少。其中草地各土层平均含水量比柠条林地高0.3%,比白榆林地高3.8%。该区各植被条件下土壤水分主要呈难效水状态。且各植被条件下土壤在200—400 cm深度范围内都存在干层,有轻度干层、中度干层和重度干层发育。该区水循环主要是地表水循环,地下水循环基本不存在,形成了土壤—植物—大气的水分循环模式,属于异常水分循环类型。     

陕北矮化栽培山地苹果幼树需水规律预判

采用田间试验的方法,通过对陕北地区矮化(自根砧M9-T337)富士一年生长量及其土壤含水量的测定,收集长时间序列气象资料,根据彭曼公式计算得出山地苹果幼树的潜在腾发量ETc与当年降水量进行对比,进而得出试验区第2年生幼树的需水规律。结果表明:在2017年的降水量条件下,试验区内降水量总和大于幼树需水量之和,但是在7月之前存在阶段性缺水问题;进一步分析得出,不管在湿润年、一般年、一般干旱年和特干旱年降水量条件下,由于陕北地区降水的时间分布不均匀性,虽然年内降水量足够满足果树生长所需水量,但在7月之前存在较为严重的水量亏缺,特干旱年甚至在10月之前都存在着水量亏缺,需要在果树萌芽前(3月)、枝条旺长期(4月)、花芽分化期(5,6月)以及开花期(7月)进行人为补充灌溉4～5次,根据前期降水量以及当前土壤含水量来确定灌水定额,灌水量范围选取果园田间持水量的60%～80%为标准。     

皇甫川流域人工杨树林地的生理生态用水

植物群落生理生态用水包括生理用水和生态用水。认为植物蒸腾耗水既属于生理用水也属于生态用水,具有两重性。人工杨树林地主要建群树种的蒸腾速率日均值按大小顺序为:沙柳>小叶杨>中间锦鸡儿。林地生态用水包括林地群落蒸散量与土壤贮水量。2001年7～8月皇甫川人工杨树林地生态用水量达142mm,林地蒸散量为99mm,同期降雨量181mm,虽然有82mm的降水用于土壤水分补偿,但由于降雨集中于生长季后期,即较大降雨发生在野外观测之后,所以实验观测结果是一组难得的连年干旱期的生理生态用水数据。     

黄土区荒草地土壤水平衡的数值模拟

林草植被深层土壤干燥化是黄土高原地区生态环境建设过程中面临的重大科学问题。采用人工降雨的试验方法,对黄土高原沟壑区荒草坡地不同水文年土壤水平衡进行了数值模拟,结果表明:当植被覆盖率较高时,WAVES模型可以应用于荒草坡地土壤水平衡的模拟;土壤储水量的模拟结果与实测值趋势很吻合,但有关参数的取值还有待于进一步研究;荒草地土壤水分收支基本平衡所需的雨季降雨量和年总降雨量分别为507.0mm和747.6mm,分别高于黄土高原地区多年平均的雨季降雨量和年总降雨量,预示黄土高原地区干旱年和平水年土壤水分易收支负平衡,从而形成土壤干层。     

Evaluation of Eucalyptus Camaldulensis (river GUM) and Chamaecytisus Proliferu (Tagasaste) for salinity control by agroforestry

Components of the soil water balance were measured over a three year period for Eucalyptus camaldulenis and Chamaecytisus proliferus, species commonly used for revegetation in Western Australia, and compared with water balance components for pasture. Marked seasonal trends in evapotranspiration were observed for all species with maxima occurring in the wet months, and minima occurring in summer when rainfall was low and evaporative demand high. in each year of study, annual evapotranspiration and soil water depletions were greater for both tree species than for the pasture, due to the greater extraction of soil water at depth. Upward movement of water from the saturated zone was also found to be greater beneath the deeper rooted perennials than beneath pasture.