承德市武烈河流域水源涵养功能的时空特征

承德市武烈河流域是京津冀水源涵养功能区的重要组成部分,对国家可持续发展议程创新示范区的建设具有重要意义。本研究基于InVEST模型估算了1990-2018年武烈河流域的水源涵养量时空分布特征。结果表明:1)当Zhang系数为3.7时,模拟效果最佳,29年来,研究区多年平均水源涵养深度为83.85 mm,平均水源涵养总量为2.18×108 m~3,总体呈微弱减小的变化趋势;2)研究区水源涵养深度与降水量显著正相关(P 0.05),与潜在蒸散发量显著负相关(P 0.05),与气温负相关,但不显著(P 0.05);3)各土地利用类型单位面积变化对水源涵养量的影响强度依次为林地、草地、耕地、建筑用地;4)通过情景模拟法得出,气候是研究区水源涵养量变化的主导因素,土地利用变化对水源涵养的抑制作用逐渐增强。     

承德市武烈河流域水源涵养功能的时空特征

承德市武烈河流域是京津冀水源涵养功能区的重要组成部分,对国家可持续发展议程创新示范区的建设具有重要意义.本研究基于InVEST模型估算了1990-2018年武烈河流域的水源涵养量时空分布特征.结果表明:1)当Zhang系数为3.7时,模拟效果最佳,29年来,研究区多年平均水源涵养深度为83.85 mm,平均水源涵养总量为2.18×108 m3,总体呈微弱减小的变化趋势;2)研究区水源涵养深度与降水量显著正相关(P<0.05),与潜在蒸散发量显著负相关(P<0.05),与气温负相关,但不显著(P>0.05);3)各土地利用类型单位面积变化对水源涵养量的影响强度依次为林地、草地、耕地、建筑用地;4)通过情景模拟法得出,气候是研究区水源涵养量变化的主导因素,土地利用变化对水源涵养的抑制作用逐渐增强.     

甘肃祁连山国家级自然保护区水源涵养量的时空变化

基于水量平衡及水源涵养深度计算方法,研究了2000 ? 2018年甘肃祁连山国家级自然保护区水源涵养深度的时空变化及其驱动力。结果表明,多年平均水源涵养深度为34.23 mm,水源涵养总量为8.56 × 108 m3·a?1。林地、草地和湿地的水源涵养深度显著高于耕地和未利用地(P < 0.05)。多年平均水源涵养深度的空间分布表现为中东部高而西北部低,水源涵养深度越高其年际变幅越大。研究时段内水源涵养深度总体呈不显著变化,显著增加区主要集中在中高海拔区,显著减少区主要分布在低海拔区(P < 0.05)。水源涵养深度的时空变化主要受降水量和土地覆盖类型的影响,其次是叶面积指数和温度。水源涵养深度与降水量显著正相关(P < 0.05),与叶面积指数和气温负相关。建议将保护区中东部设为水源涵养保护优先区,强化对林地、草地和湿地的保护。在气候暖湿化背景下,未来保护区水源涵养深度将保持稳定态势。     

托木尔峰国家级自然保护区台兰河上游不同海拔草地土壤持水能力研究

为探究托木尔峰国家级自然保护区不同海拔草地土壤水源涵养能力的空间变化,本研究通过野外调查、土样采集及室内分析,对托木尔峰自然保护区台兰河上游河谷不同海拔草地表层土壤持水能力进行研究。结果表明:研究区草地土壤物理性质随海拔高度的增加表现有所不同,其中平均土壤含水量、非毛管孔隙度、毛管孔隙度和总孔隙度均与海拔表现出显著的正相关关系,随海拔高度的上升均呈现出不断增加的趋势;土壤容重则与海拔存在着极显著的指数负相关关系(R2=0.881 7),即随着海拔高度的增加,土壤容重呈减小趋势。研究区不同海拔草地土壤的水源涵养能力不同,其中最大持水量、非毛管蓄水量和毛管持水量的大小顺序均为山地栗钙土山地棕钙土山地棕漠土,即随海拔高度的增加而增大;土壤涵蓄降水量与有效涵蓄量的大小顺序均为山地棕漠土山地棕钙土山地栗钙土,随海拔高度的增加而呈下降趋势。海拔高度与放牧及人为活动的干扰强度是导致研究区草地土壤水源涵养功能差异显著的重要因子。     

甘肃祁连山国家级自然保护区水源涵养量的时空变化

基于水量平衡及水源涵养深度计算方法,研究了2000?2018年甘肃祁连山国家级自然保护区水源涵养深度的时空变化及其驱动力.结果表明,多年平均水源涵养深度为34.23 mm,水源涵养总量为8.56×108 m3·a?1.林地、草地和湿地的水源涵养深度显著高于耕地和未利用地(P<0.05).多年平均水源涵养深度的空间分布表现为中东部高而西北部低,水源涵养深度越高其年际变幅越大.研究时段内水源涵养深度总体呈不显著变化,显著增加区主要集中在中高海拔区,显著减少区主要分布在低海拔区(P<0.05).水源涵养深度的时空变化主要受降水量和土地覆盖类型的影响,其次是叶面积指数和温度.水源涵养深度与降水量显著正相关(P<0.05),与叶面积指数和气温负相关.建议将保护区中东部设为水源涵养保护优先区,强化对林地、草地和湿地的保护.在气候暖湿化背景下,未来保护区水源涵养深度将保持稳定态势.     

张家口坝上地区水源涵养功能的重要性评估

基于InVEST模型,定量评价张北坝上水源涵养功能,识别水源涵养重要性等级,分析其空间分布特征,为提升张北县水源涵养功能提供科学依据。结果表明:1)张北县水源涵养总量为1.42×108 m3,平均深度为33.98 mm,空间分布不均。水源涵养量与降水量呈正比,与潜在蒸散发呈反比。2)林地的水源涵养能力最强,旱地的水源涵养总量最大。3)水源涵养重要性主要为中等重要,该区域人类活动集中、旱地分布广、水源涵养量低。水源涵养极重要区分布于东部、南部以及中部稀疏的林地和草地。4)张北县水源涵养量和重要性低的主要原因在于林地和草地稀疏生长、旱地分布广。建议在保留适当旱地规模的基础上,继续实施退耕还草还林工程,提高水源涵养能力。     

草毡表层演化对高寒草甸水源涵养功能的影响

高寒草甸占青藏高原面积的60%,是高原水源涵养功能发挥的主体基质。近几十年来高寒草甸呈现多模式、多途径、重危害的退化特征,已对我国水资源安全造成威胁。因此,在青海省果洛州和海北州,以典型高寒矮嵩草(Kobresia humilis)草甸为研究对象,采取时空互代的方法,对其草毡表层厚度对土壤持水功能的影响进行研究,并分析影响水源涵养功能发挥的土壤因子,明晰人类活动干扰对高寒草甸水源涵养功能的作用。结果表明:随着高寒矮嵩草草甸由禾草-嵩草群落向矮嵩草群落、小嵩草(Kobresia pygmaea)群落和杂类草-"黑土型"次生裸地的演替,其土壤饱和持水量和田间持水量均呈单峰变化曲线,最高值出现于小嵩草群落时期(草毡表层开裂期),分别为117.08%和105.75%,最低值出现于杂类草-"黑土型"退化草地时期,分别为70.00%和60.92%;在自然条件下,草地自然含水量表现出随退化演替持续降低的趋势,土壤持水能力和草地自然含水量呈现出不同的行为分异特征。土壤容重、孔隙度、活根/土体积比、草毡表层厚度和地表生物结皮发育程度均是影响高寒矮嵩草草甸土壤持水能力发挥的主要因子,持水量与土壤孔隙度和活根/土体积比成正比,与土壤容重成反比,土壤中牧草活根对水分的吸附是高寒矮嵩草草甸水源涵养的主要机制。土壤降水入渗速率与土壤持水量无关,但却与草地自然含水量成显著相关关系。草毡表层的加厚,有利于土壤持水能力的提高,但伴随着生物结皮扩张与老化,会导致降水入渗速率的降低。保持适度厚度的草毡表层是保障高寒矮嵩草草甸水源涵养生态功能发挥的关键。     

石羊河流域草地覆盖与其生态服务功能变化

草地生态系统容易受到环境变化影响,研究草地覆盖及其生态服务功能变化具有较重要的意义。本研究以石羊河流域为研究区,基于遥感数据和InVEST模型,定量估算了2000年以来草地覆盖变化以及产水量、土壤保持、固碳等服务功能,并探讨了草地覆盖变化对生态系统服务的影响。结果表明,2000–2015年间,石羊河流域草地覆盖面积明显减小;草地产水量呈先减少后增加趋势,土壤保持与固碳服务呈减少趋势;除草地覆盖与流域中游产水量无显著相关关系(P 0.05),与下游土壤保持呈显著(P0.001)负相关关系外,与其余不同尺度不同生态系统服务间均呈显著(P0.001)正相关关系;石羊河流域上游草地植被显著减小,引起草地生态系统服务能力下降;改善上游的草地生态系统质量对于提高全流域草地生态系统服务具有重要意义。     

内蒙古东乌旗草原生态系统水源涵养量与价值研究

草地是我国重要的自然资源之一,开展针对草地水源涵养功能及价值的研究,在当前具有非常紧迫而又现实的意义。结合内蒙古东乌旗草地生态系统实际情况,研究草地水源涵养量及价值核算方法,评估东乌旗草地水源涵养量及价值时空变化。结果表明,2000年、2005年、2010年全旗草地水源涵养量分别为1.88×10~9、7.63×10~8、2.01×10~9m^3,价值分别为1.35×10~5万元、5.47×10~4万元、1.44×10~5万元;2000—2005年,东乌旗草原水源涵养总价值下降59.48%,2005—2010年,全旗草地水源涵养总价值上升163.25%。     

1995—2014年青藏高原水源涵养功能时空演变特征及其驱动力分析

青藏高原作为世界第三级,其水源涵养功能面临全球变暖压力,但其时空演变特征及影响因素还需深入研究。本文基于InVEST模型并结合土地覆盖产品,借助相关性和趋势分析等方法,评估了青藏高原产水、径流和水源涵养量的时空演变特征,及其对环境因子的响应。结果表明：青藏高原水源涵养量空间异质性明显（范围为0~1 700 mm）。高寒草原（0.49 mm·a^-1）和高寒草甸（1.92 mm·a^-1）生态系统水源涵养量均表现为逐年增加,而森林则相反（-5.39 mm·a^-1）。水源涵养量在空间上呈现出自雅鲁藏布江河谷向西北逐级递减。驱动力表明水源涵养对土壤湿度最为敏感（0~10 cm：slope=5 327.53,P<0.05;10~40 cm：slope=2 110.42,P<0.05）,而地形对不同生态系统水源涵养量有不同影响,在一定坡度范围内（0~20°）,水源涵养量随着坡度增大而增加。本文强调森林水源涵养呈现出退化趋势,今后需加强对该生态系统水资源的保护。     

2000-2014年宁夏草地蒸散时空特征及演变规律

蒸散是水文-生态过程耦合的纽带,对草地生态系统的稳定性十分重要,研究生态环境脆弱地区草地生态系统蒸散变化特征对于区域农牧业发展、生态恢复与重建和构建生态屏障意义明显。基于2000-2014年MOD16地表蒸散数据,利用回归分析、相关分析和重新标度极差分析等方法,研究了宁夏草地近15年的蒸散时空分布格局与演变规律,并讨论了可能影响因素。结果表明,2000-2014年,宁夏草地蒸散量介于177.51~274.43 mm,平均值为228.03 mm;受降水的年际波动影响,全区草地蒸散量在近15年呈不显著的上升趋势(P>0.05),不同类型草地的年蒸散量和月蒸散变化动态差异明显;从空间上来看,宁夏草地的多年平均蒸散量存在较强的空间异质性,呈现南高北低的分布格局,北部最低为135.84 mm,南部最高可达732.12 mm,但波动性不强;近15年,宁夏北部草地的蒸散以下降为主,降幅自北向南递减,中部和南部以上升为主,增幅自北向南递增,但大部分区域的蒸散变化幅度较小,总体变化不显著;未来,全区草地蒸散的正向特征显著,趋势发生反转的草地比例较小;降水量是决定全区草地蒸散空间分布格局和年际波动的主要因素,人类生产活动主导的土地利用类型变化对局部蒸散的影响不容忽视。     

草甸生态系统水源涵养服务功能的时空异质性

基于土壤水分动态监测数据,研究分析了青海海北高寒草甸生态系统定位研究站矮嵩草草甸、金露梅灌丛的有效水源涵养服务、潜在水源涵养服务和剩余水源涵养服务的时空异质性。矮嵩草草甸0~40cm土层的平均有效水源涵养量、潜在水源涵养量和剩余水源涵养量分别为108.8mm、204.8mm和566.3mm,而金露梅灌丛则分别为227.7mm、328.0mm和641.4mm。不同层次的土壤有效水源涵养量、潜在水源涵养量、剩余水源涵养量存在显著的差异性,且具有显著的季节变化特征。线性回归分析结果表明,矮嵩草草甸0~40cm水源涵养量与10~20cm水源涵养量的相关性最为显著,而金露梅灌丛则与30~40cm土层的水源涵养量相关性最强。     

中国草地生态系统服务价值估算及其动态分析

本研究基于多源遥感、气象和社会统计数据,构建草地生态服务价值评估体系,对2000—2016年中国草地生态系统的有机物生产、营养物质循环、土壤保持、固碳释氧及涵养水源等生态服务价值进行评估,结果表明：研究期间中国草地生态系统服务平均总价值为13 815.65亿元·a^-1,平均单位面积总价值为41.24万元·km^-2·a^-1,草地水源涵养价值所占比例较高（28.95%）,而营养物质循环价值较低（9.98%）;草地生态总价值高值区集中在云南、广西和四川西部;高山亚高山草甸生态服务总价值最高（4 156.88亿元·a^-1）,而平原草地和坡面草地较低（1 388.61亿元·a^-1和1 449.98亿元·a^-1）;宁夏、内蒙古、陕西、西藏及云南的草地水源涵养价值最为突出,青海、甘肃和山西草地的有机物质生产价值最为突出;17年间草地生态服务价值呈显著增加趋势（P=0.01;0.22万元·km^-2）;54.69%的地区草地生态服务价值呈增加趋势,主要集中在青海省南部及其与西藏交界处。     

基于InVEST与FLUS模型的准格尔旗水源涵养功能分析

土地利用是生态系统水源涵养功能的一个重要驱动力。随着全球气候变化的发展，准格尔旗水源短缺问题日益严重。本研究基于FLUS模型预测自然发展、城市发展与生态保护情景下2040年准格尔旗土地利用变化，运用InVEST模型分析了准格尔旗水源涵养的时空变化，结果表明：三种情景下FLUS模型的Kappa系数为0.87,0.88和0.83,均大于0.80,说明FLUS模式能很好地模拟研究区的土地演替。运用InVEST模型得出2040年城市发展情景水源涵养量最低为2.98×10⁸ m³,生态保护情景水源涵养量最多为3.37×10⁸ m³。全旗的水源涵养量总体表现为“东高西低”“北高南低”的基本分布模式。根据各土地利用类型单位面积水源涵养能力的差异，其强度按以下顺序排列：草地>林地>耕地>水域>建设用地>未利用土地。通过对准格尔旗的土地利用状况和水源涵养功能的研究，能够为规划生态保护区提供管理建议，为社会经济发展提供理论支撑。     

围封对宁夏荒漠草原土壤团聚体组成及其稳定性的影响

以空间序列代替时间序列,采用干筛法和湿筛法研究了围封禁牧条件下宁夏荒漠草原恢复演替过程中0~40cm土层土壤团聚体组成、破坏率及平均重量直径(MWD)等指标,以探讨围封对荒漠草原土壤团聚体稳定性的影响。结果表明:围封有利于荒漠草原土壤团聚体的形成,随围封年限的增加,0.25mm土壤微团聚体含量总体呈下降趋势。其中,0.25mm干筛团聚体含量在0~10cm和10~20cm土层变化显著,均以围封10年的草地最低;0.25mm水稳性团聚体含量在0~10cm和20~40cm土层变化显著,其中0~10cm土层以围封7年的草地最低,20~40cm土层以围封10年的草地最低;随围封年限的增加,土壤团聚体平均重量直径呈先降低后增加的趋势,以围封10年的草地最高,团聚破坏率则以围封7年、10年的草地较低,未封育和封育3年的草地较高。从垂直分布看,随剖面深度的增加,大团聚体特别是5mm粒级团聚体含量显著增加。     

张家口市蔬菜产业发展的虚拟水消耗及其流动

虚拟水概念的提出及其方法应用丰富了传统的水资源理论,为保障水资源的供需安全提供了新思路和新方法。本研究以张家口市为研究区,应用虚拟水理论对张家口市蔬菜产业发展的虚拟水消耗及其流动格局进行了研究与分析。结果表明:1)在2005–2016年,张家口市蔬菜产业发展的虚拟水消耗量整体呈上升趋势,从4.02亿m3增加到5.95亿m3;蔬菜虚拟水量的空间分布差异明显,坝上地区高于坝下地区。2)张家口市90%以上的蔬菜虚拟水量流向区外甚至国外,且该比例呈持续增长态势;张家口市蔬菜虚拟水输出量主要集中于坝上地区。研究对于张家口市调整优化产业结构,推进结构节水、建设节水型农业具有重要意义。     

张家口市土地利用和土壤保持功能的变化特征

为评估张家口市近年来土地利用变化对土壤保持功能的影响,基于USLE模型和GIS空间分析方法,对张家口市2005和2015年两个时期的土地利用类型变化和土壤保持功能进行分析。结果表明:1)张家口市的土地利用类型主要由耕地、林地和草地构成,2005–2015年,该区林地、建设用地面积增长,其他地类面积减少,其中林地面积增长最多,主要来源是草地,且与草地之间有双向流动,而耕地面积减少最多,主要转为建设用地;2)不同土地利用类型的土壤保持能力不同,林地的土壤保持能力优于草地。10年间,林地的土壤保持量增加最多,草地的土壤保持强度提高最多,林地和草地的土壤保持量始终占所有地类的50%以上;3) 10年间张家口市的土壤保持能力得到了较大的提高,且与植被覆盖度的增长关系密切,土壤保持总量增加了1.752×10~7 t。所有区(县)的土壤保持量在10年间均有所增长,蔚县增长最多,桥西区增长量最少;4)土壤保持量空间分布大致呈西北低、东南高的趋势,赤城县保持量最多,桥西区保持量最少。坝下河谷区的土壤保持能力远高于坝上高原区,保持总量始终占全市的80%以上,且10年间增加了1.163×107 t。本研究结果对了解张家口市生态工程实施后的土地利用及土壤保持功能变化有重要意义,同时也为今后进一步加强生态保护和制定土壤侵蚀治理方案等提供科学依据。     

青海草地早熟禾植物量生长动态研究

以青海草地早熟禾(Poa pratensis L.cv.Qinghai)栽培草地为研究对象,分析了不同生长年限草地的地上、地下植物量的动态变化。结果表明,青海草地早熟禾栽培草地地上总植物量在生长第二年达到最高(633.95g/m2),随生长年限的延长总体呈下降趋势。优势种青海草地早熟禾的植物量也呈下降的趋势,生长2年的青海草地早熟禾植物量显著高于其他各生长年限的草地(P0.05),生长到第10年,青海草地早熟禾植物量的变化趋于稳定。生长2年和4年的草地其他禾草的植物量差异不显著(P0.05);到第5年,其他禾草的植物量为232.63g/m2,与生长2年、4年和10年草地的差异显著(P0.05),与生长9年草地差异不显著(P0.05)。杂类草随着生长年限的延长呈增加的趋势。不同生长年限青海草地早熟禾栽培草地的大部分地下植物量分布在地表0~10cm处,除40~50cm土层外,生长2年草地的地下植物量均大于其他生长年限的栽培草地;不同生长年限的青海草地早熟禾栽培草地地下植物量的分布随着土层深度的增加呈递减趋势;地下/地上植物量比值呈高-低-高的变化趋势。     

三江源农牧交错区植被群落及土壤固碳持水能力对退耕还草措施的响应

为探讨三江源农牧交错区植被群落演替、土壤固碳及水源涵养能力对退耕还草措施的响应,以青海省过马营镇退耕还草封育示范区为研究区域,通过野外实地监测及室内试验相结合的方法,分析了油菜(Brassica campestris)地经退耕还草措施后,植被群落演替、土壤固碳及持水能力的变化状况。结果显示,1)退耕还草11年后,其植被群落盖度、平均高度、植物分层及地上生物量均达到原生植被水平;而Shannon-Wiener群落多样性指数和Pielou均匀度指数分别达到原生植被的80.9%和97.5%。2)退耕还草11年后,0-40cm土层的土壤容重降低5%,土壤饱和持水量、毛管持水量及田间持水量分别较原生植被样地增加了12.6、9.4和11.2mm。3)退耕还草11年后,0-20cm土层土壤有机碳密度和C/N显著高于原生植被样地31.85%和37.63%(P0.05),土壤全氮密度与原生植被样地的无显著差异(P0.05)。综上所述,退耕还草措施有利于农牧交错区荒漠化草地生态环境的恢复,是遏制和改善三江源区草地荒漠化的有效措施之一。     

不同建植期混播草地群落特征的年际动态

针对新疆昭苏山前平地草甸草原严重退化的问题,采用耕翻混播种植6种豆科和禾本科牧草的方式,研究不同种植年限混播草地的物种消长、群落特征和产量变化。结果表明,混播草地植物组成、群落结构与对照(天然草地)相比均发生了明显变化,栽培牧草种占据绝对优势,牧草地上生物量均显著高于对照（P<0.05）;除2008年外,最高生物量均在7月中旬,比天然草地提前15 d以上,最高地上生物量平均为2 500 g·m-2,是天然草地的2.54倍。随着种植年限的延长,草地原有牧草先后出现,致使群落物种丰富度、多样性、均匀度总体呈增加趋势;栽培牧草重要值总体呈下降趋势,其中禾本科牧草呈增加而豆科牧草呈下降趋势,草地生产力虽呈下降趋势但仍保持较高生产力。