大兴安岭不同森林植被类型水文生态功能研究

从森林植被水文生态功能的角度,对大兴安岭4种森林植被类型水源涵养功能进行研究,研究结果表明:植被类型Ⅳ(乔灌混交林)0~20 cm土层最大蓄水量为1 548.91 t/hm2;类型Ⅰ(针阔混交林)0~20 cm土层最大蓄水量为1 140.82 t/hm2。土壤有效蓄水量(0~20 cm):类型Ⅳ(乔灌混交林)类型Ⅱ(针叶纯林)类型Ⅰ(针阔混交林)类型Ⅲ(针叶混交林)。枯落物层有效持水量从大到小的顺序为:类型Ⅳ(乔灌混交林31.49 t/hm2)类型Ⅱ(针叶纯林28.10 t/hm2)类型Ⅲ(针叶混交林27.21 t/hm2)类型Ⅰ(针阔混交林19.94 t/hm2)。在4种森林植被类型中,类型Ⅳ(乔灌混交林)的初渗系数、稳渗系数都是最高的。     

黄土陡坡人工植被下土壤表层的水文效应

[目的] 探讨栽植坡度、坡向对绿化陡坡土壤表层水文效应的影响,为黄土陡坡植被恢复过程中水资源的有效利用提供科学依据。 [方法] 在干旱半干旱区选择46°~55°和56°~65°两个陡坡级的阴坡、半阴坡、阳坡、半阳坡4种坡向绿化8 a的乔灌木陡坡,测定0—40 cm土层的土壤基本性状、持水量和渗透性能,分析各土壤因子和地形因子的关系。 [结果] ①坡度和坡向立地因子之间交互作用对0—40 cm土层土壤容重、质量含水量、总孔隙度、最大持水量有显著影响(p<0.05),对0—20 cm土层土壤毛管孔隙度、毛管持水量有显著影响(p<0.05),其他因子影响均不显著(p>0.05)。 ②不同坡度间,最大持水量表现为：46°~55°>56°~65°陡坡;平均渗透速率则表现为：56°~65°>46°~55°陡坡;同时不同坡向间,最大持水量表现为：阳坡(522.42 t/hm²)>半阳坡(505.03 t/hm²)>阴坡(502.27 t/hm²)>半阴坡(496.15 t/hm²);土壤平均渗透速率表现为阳坡(0.79 mm/min)>半阳坡(0.59 mm/min)>阴坡(0.42 mm/min)>半阴坡(0.30 mm/min)。 ③双因素方差分析表明,坡度级和坡向的双因素交互作用对陡坡的水文特征影响最大。 [结论] 46°~55°陡坡的土壤基本性状优于56°~65°陡坡,而阳坡和半阳坡的水源涵养能力高于阴坡和半阴坡。     

接坝山区植被恢复对沟头土壤可蚀性的影响

以农地为对照,研究不同人工植被恢复类型沟头的土壤团聚体及土壤可蚀性变化。通过干筛法和湿筛法测定土壤团聚体组成,计算平均重量直径(M_W),测定有机碳含量及土壤机械组成,计算土壤可蚀性因子(K)。结果表明,与农地相比,草木樨、沙棘、柠条和落叶松的M_W分别是农地的2.15,3.60,3.11,2.91倍,而K分别降低了37.96%,13.92%,7.1%和6.52%。土壤可蚀性因子K与M_W呈不显著的负相关关系。研究表明,草木樨是减少山地沟头土壤侵蚀的最优植被类型。     

漓江上游植被类型的水文特征与功能评价

漓江上游植被包括针叶林、阔叶林、竹林、灌丛和草丛等 5种类型。不同植被类型之间的水文特征与功能有较大差异 ,主要表现在对降水再分配、水量平衡和水文综合调节功能等的差别上。森林对河川径流的调节作用随森林水文功能的变化而变化。在评价各种植被类型水文功能的基础上 ,指出常绿阔叶林是亚热带水文功能最佳的植被类型。针对漓江面临的生态问题和漓江上游森林植被功能现状 ,提出相应的生态恢复对策     

不同植被类型对黄河三角洲贝壳堤土壤水文功能的影响

以滩涂裸地为对照,对黄河三角洲贝壳堤向海侧的盐生灌草、滩脊地带的旱生灌草及向陆侧的盐生草3种植被类型的土壤水文功能进行了研究。结果表明,与裸地相比,贝壳堤生境条件下的盐生灌草、旱生灌草及盐生草3种植被类型土壤容重降低了8.5%~20.8%,总孔隙度增加了17.1%~46.1%。滩脊地带的旱生灌草改善土壤孔隙状况效果最好,向陆侧的盐生草最差。3种植被类型具有一定的压碱抑盐效应,降盐碱功能表现为滩脊地带的旱生灌草最好,其次为向海侧的盐生灌草,而向陆侧盐生草最差。不同被覆地类土壤渗透性能大小表现为:向陆侧盐生草滩脊地带旱生灌草向海侧盐生灌草裸地。0—40cm土层的土壤饱和贮水量和毛管贮水量表现为:滩脊地带旱生灌草向海侧盐生灌草向陆侧盐生草。在垂直层次上,贝壳堤不同植被类型改良盐碱、土壤孔隙状况及贮水性能均表现为0—20cm优于20—40cm土层。研究表明,贝壳堤滩脊地带旱生灌草植被的土壤贮蓄水分及降盐改土能力最优,其次为向海侧的盐生灌草,向陆侧的盐生草较差。     

甘蔗种植模式对流域水文连通性的影响

[目的] 研究甘蔗种植模式(新植、宿根)与植被覆盖度的空间分布对流域水文连通性的影响，为流域水文连通性研究及水土流失治理提供科学参考。 [方法] 以IC指数(index of connectivity)为水文连通性指标，基于ArcGIS以及无人机高分辨率影像数据，分析那辣小流域水文连通性随甘蔗生长期变化的特征，并利用主成分分析法探究水文连通性的关键影响因素。 [结果] ①那辣小流域IC均值随甘蔗生长期变化在-2.07~-2.87，苗期IC均值显著大于(p＜0.05)分蘖期、伸长期和成熟期，各子流域IC值随甘蔗生长期表现为先减小后增大和持续减小两种不同趋势，且在空间上越接近道路网或河道IC值就越高。 ②新植甘蔗IC值在苗期与分蘖期显著大于宿根甘蔗(p＜0.05)，在成熟期显著小于宿根甘蔗(p＜0.05)，但在伸长期无显著差异。 ③苗期、分蘖期和成熟期水文连通性影响因素主要为种植模式、植被覆盖度和坡度，且新植面积所占比例对水文连通性影响大于宿根面积所占比例。 ④新植甘蔗面积比例在苗期、分蘖期和成熟期显著影响了植被覆盖度，且随着生长期推移，其影响逐渐降低。甘蔗种植模式会通过影响植被覆盖度进而影响水文连通性。 [结论] 那辣小流域水文连通性随甘蔗生长期有显著变化，且受到种植模式和植被覆盖度的显著影响，其中种植模式可以通过影响植被覆盖度进而影响水文连通性。     

黄土高原生物利用型土壤干层的水文生态效应研究

对黄土高原高产农、林、草、灌、果5种植被1000cm土层土壤剖面含水量多点测定结果表明,各植被类型均存在不同程度的生物利用型土壤干层,该土壤干层的水文作用表现为增强土壤-植被-大气间垂直水分交换,阻碍入渗降雨转化为地下径流,削弱植被对枯水季节低径流量的补偿能力,其生态效应是恶化植物生长的土壤水分环境,削弱土壤水库对年际干旱的调节能力。     

气候变化和人类活动对流域水文恢复力影响的研究进展

水文恢复力是流域或生态系统维持水文稳定性的重要参考指标,深入研究植被结构和水文恢复力之间的关系是未来在全球变化背景下生态水文学的重要方向。但目前水文恢复力对气候变化与人类活动等不同干扰方式的响应机制还缺乏系统的研究,水文恢复力的形成机制及其与植被结构的关系也尚无全面的认识。系统总结了当前水文恢复力的主要概念,从水分利用效率、Budyko框架的水平衡、植被景观结构变化与受到干旱干扰的恢复时间等不同角度总结了5种主要的算法,分析了气候变化、人类活动和植被结构对水文恢复力的响应特点并分析了水文恢复力发挥作用的内在机制。结果表明：(1)Budyko模式和生态系统水分利用效率在水文恢复力的计算中具有重要价值;(2)在能量限制的流域,水文恢复力随着暖干化程度增大而减小;在水分限制的流域,水文恢复力随着暖干化程度增大而增大;(3)森林主导的流域比其他生物群落主导的流域具有更高的水文恢复力;(4)大面积森林采伐或者造林通常会降低流域的水文恢复力;(5)天然林、多样性较高的植被结构有利于维持较高的水文恢复力;(6)干扰条件下植被水分利用效率较高的流域有利于维持较高的水文恢复力;(7)流域植被类型的多样性...     

白洋淀水文变化对土地利用类型的影响

利用非参数Mann-Kendal、Theil-Sen’s slope及Bayes Information Criterion方法,研究水文及土地利用类型的变化趋势,探讨水文情况对土地利用变化的影响,结果表明:白洋淀水位和温度变化存在下降趋势,下降幅度分别为0.02m/a和0.11℃/a,降水量呈上升趋势,幅度约为0.04 mm/a。降水量和温度的时间序列未检测到突变点,水位时间序列的突变点为2004年。白洋淀水文改变对区域内的土地利用类型产生重要影响:该区域水体面积下降最为明显,湿地和农田是该区域目前最主要的土地利用类型。     

宁南山区退耕地不同植被类型对土壤理化性质的影响

对宁南山区典型区域——彭阳中庄小流域3种不同植被类型的土壤物理和化学性质进行了分析测定。结果表明:(1)沙棘林地和人工草地的土壤含水量、土壤容重和土壤孔隙度均小于自然封育,而沙棘林地和人工草地两者相比较而言,0—200cm土层沙棘林地的土壤平均含水量小于人工草地,0—60cm土层土壤容重人工草地相对较小,孔隙度相对较大;(2)0—60cm土层沙棘林地和人工草地的全氮、碱解氮和有机质平均含量与自然封育相比较,其含量由高到低的顺序为:自然封育>人工草地>沙棘林地,且差异显著;而全钾、速效磷、速效钾的平均含量与自然封育相比较,其含量由高到低的顺序为:林地>自然封育>人工草地;全磷平均含量变化依次为:林地>人工草地>自然封育。     

黄土区边坡陡坡段植被建植技术及应用效果

[目的]研究高陡边坡区存在植被退化、植被建植困难、保水性能差、水土流失等问题,为半干旱区高陡边坡生态修复提供新的思路和借鉴作用。[方法]提出了3种建植技术——锚索框架植生袋平铺法建植技术(A区)、锚索框架植生袋梯田法建植技术(B区)和锚索框架梯田法(C区),以解决该区建植中存在的问题,维护工程建设和运营安全。[结果]①A区植被覆盖度最高(85%),且植物种类和株数最多;B区和C区盖度分别为60%和12%。②0—20 cm土层间,土壤含水量表现为:B区(7.72%)A区(7.20%)C区(4.03%);0—2 cm土层间土壤含水率:A区(5.82%)B区(3.95%)C区(2.88%);2—10 cm和10—20 cm间:B区A区C区。③0—20 cm土层间土壤容重表现为:A区(1.18 g/cm~3)B区(1.24 g/cm~3)C区(1.25 g/cm~3);0—10 cm间:B区(1.23 g/cm~3)C区(1.19 g/cm~3)A区(1.15 g/cm~3),且容重均处于适宜状态;10—20 cm土层间:A区(1.21 g/cm~3)B区(1.25 g/cm~3)C区(1.31 g/cm~3),C区处于偏紧状态;④土壤侵蚀模大小为:A区(3 078 t/km~2·a)B区(3 579 t/km~2·a)C区(4 556 t/km~2·a)。[结论]利用锚索框架植生袋平铺法建植技术可显著提高植被生长状况,减少土壤侵蚀,生态修复效果显著。     

典型黑土区陡坡植草水土流失防治效果研究

[目的]研究陡坡生物防治与影响因素的变化关系,为侵蚀沟治理、水土保持植被措施配置等决策提供科学依据。[方法]设置2个坡度,7种草本植被配置模式,于2018年6—9月开展了自然小区水土流失监测。[结果] 1∶1.5和1∶1.2坡比边坡草本建植当年分别较裸地平均减流27%和26%,减沙52%和21%,坡度由34°增加到40°,地表径流虽未增加,但土壤侵蚀量明显增加;影响产流产沙的降雨因子主要有雨量,I_(30),E,EI_(30),坡度变陡,相关性增强;建植草无芒雀麦和紫花苜蓿混播减流减沙效果最好,紫花苜蓿、无芒雀麦、早熟禾3种草种混播减流效果优于单播;1∶1.2坡比边坡随着植被盖度的增加减沙效果逐渐增强,且在植被盖度大于50%时减沙效果接近1∶1.5坡比边坡。[结论]在无芒雀麦和紫花苜蓿混播草本配置下,1∶1.2坡比削坡在侵蚀沟治理时可采用,能减少20%的削坡占地面积。     

藻类与微生物添加对高陡边坡生物结皮人工恢复的影响

[目的]研究微生物与藻类对生物结皮野外恢复的影响,优化黄土高陡边坡生物结皮防护技术,为区域生态修复提供新的思路和方法。[方法]利用完全试验,研究藻类(小球藻+硅藻复合藻液)、功能性微生物(胶质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌)两因素对人工恢复生物结皮发育状况的影响。[结果]①不同处理间发育差异明显,藻+巨大芽孢杆菌处理的生物结皮盖度中位数最大,均值为61.41%;,仅胶质芽孢杆菌处理的生物结皮厚度中位数最大,均值为2.58 mm;仅添加3 g藻处理的苔藓株高度中位数最大,均值为2.67 mm;②藻处理能够在不同添加水平下(1和3 g/m~2)显著解释(p0.05)样方间生物结皮的盖度、厚度与株密度发育差异,其添加量以2～3 g/m~2为宜;③功能性微生物对生物结皮盖度、厚度及苔藓株高度影响不明显(p=0.91/0.93/0.49),且与藻类无明显交互作用。[结论] 45°黄土边坡人工恢复生物结皮是可行的。在环境适宜的坡面喷洒藻液、接种苔藓茎段碎片,开展生物结皮恢复,能够有效构建具有一定覆盖度与厚度、发育良好的生物结皮防护层。     

含沙量对高陡边坡径流水动力学特性的影响

[目的]揭示含沙量对高陡边坡水动力学特性的影响,为高陡边坡土壤侵蚀机理模型精度的提升提供理论支撑。[方法]设定3个含沙梯度(0,4%,8%)和3个放水梯度(12,16,20 L/min),在36°坡面进行野外径流冲刷试验。[结果]随着放水流量的增大,平均流速随着含沙量增加而减小的趋势较小,雷诺数Re随着含沙量增加而减小的趋势较明显;当放水流量为16,20 L/min时,随着含沙量的增加,坡面流态均由紊流向过渡流发展;弗汝德数Fr随着含沙量的增加而增大,且均大于1,坡面径流流态属于急流。阻力系数f与雷诺数Re呈极显著幂函数关系(p<0.01),随着含沙量的增加,雷诺数Re对阻力系数f的影响逐渐减弱。含沙量与平均流速、雷诺数、阻力系数、水流剪切力和水流功率呈极显著负相关关系(p<0.01),相关系数绝对值大小顺序为R(Re)>R(ω)>R(τ)>R(ν)>R(f),雷诺数Re是描述水动力学参数与含沙量关系的最佳参数,含沙量与弗汝德数Fr关系不显著,与雷诺数、水流功率、水流剪切力以及流速间的关系可用二元线性函数表示。[结论]含沙量对高陡边坡水动力学特性具有...     

丘陵陡坡荒山灌木草丛及其造林地生态系统碳库的分配格局

植被恢复往往有利于提高生态系统的碳储量,但对南方丘陵陡坡荒山灌木草丛造林后如何影响生态系统碳库及其分配格局仍知之甚少。选取江西泰和典型丘陵陡坡(>25°)荒山灌木草丛和马尾松(Pinusmassoniana)造林19年后的林地为对象,开展上、中、下坡0～75cm土壤层和植物体碳储量的对比研究。结果表明,造林地土壤容重低于灌木草丛,土壤石砾含量与土壤碳含量和碳密度呈显著负相关,表明造林有利于改善土壤物理结构;石砾含量影响土壤碳积累。荒山灌木草丛和马尾松林土壤碳含量和碳密度均表现为随土壤加深呈下降的趋势(P<0.05),但上、中、下坡的变异规律不一致,且2种生态系统之间差异不显著。荒山灌木草丛和马尾松生态系统碳储量分别为52.85,111.31t/hm2,均表现为自上、中坡至下坡呈增加的趋势;灌木草丛和马尾松林中的植物体分别占生态系统碳储量的11.2%和59.5%。灌木草丛马尾松造林碳年均增汇3.08t/(hm2.a),林分生物量的积累是造林增汇的直接原因;推断种植耐瘠速生树种是提高困难立地造林碳增汇的有效途径。     

马尾松与木兰科几种阔叶树混交后水源涵养功能的初步研究

本文研究了马尾松与木兰科几种阔叶树混交后水源涵养的功能。结果表明:地上部分持水量以马尾松纯林最大,其次是混交林,最小为阔叶树纯林;活地被物枯落物部分持水量以阔叶树纯林最大,其次为混交林,最小为马尾松纯林;土壤渗透能力和贮水能力以混交林最大,其次为阔叶林,最小为马尾松林。     

陕西黄土高原地区高速公路高陡边坡绿化技术

从陕西省黄土区高速公路高陡边坡土壤干旱、瘠薄、陡峭的生态环境条件出发,提出采用雨水叠加利用和易地利用模式来提高平台土壤水分含量;铺设一维网垫草皮和土工格室;增施有机肥料,培肥地力;选择适生乡土树草种等技术措施,以提高高陡边坡绿化植物的成活率和保存率。     

华北土石山区典型森林枯落物层和土壤层水文效应

以河北省围场县北沟林场内4种不同林分的枯落物层和土壤层为研究对象,对其水文效应进行初步研究.结果衰明:(1)落叶松、油松混交林枯落物蓄积量最大,为12.28 t/hm2,最大持水量为24.60 t/hm,2,有效拦蓄量为27.19 t/hm2;油松林的枯落物蓄积量为11.74 t/hm2,最大持水量为19.30 t/hm2,有效拦蓄量为22.21 t/hm2;落叶松林的枯落物蓄积量为9.32 t/hm2,最大持水量为11.60 t/hm2,有效拦蓄量为16.20 t/hm2;落叶松白桦混交林的枯落物蓄积量为5.58 t/hm2,最大持水量为12.90 t/hm,2,有效拦蓄量为13.53 t/hm2.(2)半分解层枯落物浸泡8 h已基本达到饱和,而未分解层需浸泡10 h,通过分析得出持水量与浸泡时间的关系为Q=aln(t)+b;枯落物在浸水的前30 min内吸水速率最大,6 h左右时吸水速率明显减缓,枯落物吸水速率与浸泡时间的关系为V=ktn.(3)落叶松白桦混交林土壤层持水能力最强,为377.03 t/hm2;落叶松油松混交林土壤层的持水能力最差,为241.9 t/hm,2,利用幂函数对入渗速率与入渗时间进行拟合,其相关系数均在0.95以上.     

高边坡工程堆积体产流产沙特性研究

工程堆积体在强降雨条件下极易发生严重的水土流失,成为某些建设项目主要的水土流失来源。为了系统揭示高边坡工程堆积体的土壤侵蚀特点,在建设的3个坡度(24°,28°和32°)、宽5m、坡长20m的小区上进行放水冲刷试验。结果表明,产流量、产沙量与放水流量、坡度之间存在线性正相关关系,即随着放水流量、坡度的增大,产流量、产沙量在不断增大。临界产流放水流量和临界产沙放水流量均说明工程堆积体下渗强烈。由于下渗强烈,流量较小时(30L/min),坡度对产流量的影响不明显。试验条件下产流量和产沙量存在密切的幂函数关系,具体表达式是Ms=0.560 W~(0.886)。