退耕还林还草对泾河水系东川流域径流水资源的影响

本文以泾河水系的东川流域为例,应用分布式生态水文模型SWIM(Soil and Water Integrated Model)模型模拟比较了退耕还林和还草对流域径流的影响.结果表明:(1)高覆盖度草地与森林的产水能力相当,占流域面积10%的高覆盖度草地造林后,流域年径流深仅减少0.01mm(针叶林)和0.08mm(阔叶林),减少0.2%(针叶林)和1.2%(阔叶林);(2)低覆盖度草地造林后流域径流大幅下降,占流域面积10%的低覆盖度草地变为高覆盖度草地、针叶林和阔叶林后,流域年径流深分别减少8.0mm、8.2mm和6.7mm,减少了29.9%、30.4%和25.0%;(3)造林后流域径流减少量的70%发生在夏季.     

岷江杂谷脑流域典型天然林和人工林林地水文效应研究

通过野外测定和室内实验分析,研究了岷江杂谷脑流域4种典型天然林和3种人工林地被物和土壤持水特征。结果表明:不同森林植被类型地被物最大持水量存在显著性差异,表现为天然针叶林天然针阔混交林中高郁闭度人工针叶林天然落叶阔叶林天然常绿/落叶阔叶林人工天然针阔混交林低郁闭度人工针叶林;不同森林植被类型0～20 cm土壤饱和持水量差异显著,表现为天然针叶林天然针阔混交林人工天然针阔混交林中高郁闭度人工针叶林低郁闭度人工针叶林天然常绿/落叶阔叶林天然落叶阔叶林;所有森林植被类型土壤水源涵养能力远大于地被物层。人工林与天然林相比,天然林地被物自然含水率和最大持水率分别约为人工林的1.26、1.24倍。在3种人工林中,低郁闭度人工针叶林除自然含水率外,其余地被物水文指标均低于其他2种人工林;中高郁闭度人工针叶林地被物自然含水率、最大持水量和有效拦蓄量最高;人工天然针阔混交林0～20 cm土壤饱和持水量和非毛管持水量最高。鉴于土壤层是区域水源涵养主体,在人工造林时应采取以针叶树种为主,阔叶树种为辅的混交方式,有利于改善林分结构,提高人工林林下植物的多度和丰富度以及地被物和土壤拦蓄降水的能力。     

华北土石山区油松人工林耗水分配规律

通过野外和室内试验相结合,对华北土石山区油松人工林耗水分配规律进行研究。结果表明:林分总耗水主要包括3个方面:林冠截留蒸发、植物蒸腾耗水和土壤物理蒸发耗水。油松林地总耗水为516.52mm,其中林冠截留占总耗水量的25.63%,土壤蒸发占22.15%,植物蒸腾耗水占52.22%,三者比例为1:0.86:2.04。油松平均林冠截留率为25.4%,平均透流率为64.4%,平均干流率为0.55%,干流雨、林内降雨和林外降雨有很好的线性关系。油松林枯落物最大持水量为1.5mm、枯落物年截水量为48.7mm,占总降雨的10.42%。油松林林内土壤水分蒸发为114.41mm,林外蒸发为197.70mm。油松林生长季林木蒸腾耗水量为269.74mm,6、8月出现两个峰值。     

六盘山主要森林类型枯落物的水文功能

为了定量评价森林枯落物的水文功能,该文通过浸水法和野外观测,调查了宁夏六盘山主要森林类型的枯落物蓄积量,研究了持水能力与过程, 并对辽东栎与少脉椴混交林分的枯落物进行了截留及蒸发研究。结果表明:六盘山主要森林类型的枯落物蓄积量达4.87～30.86 t/hm2,其中针叶林阔叶林灌丛; 各植被类型的最大持水率相差较大,一般介于177.68%～387.42%,不同植被类型枯落物层的最大持水量为0.9～7.6 mm,最大拦蓄量为0.36～4.96 mm,有效拦蓄量为0.23～3.82 mm,均表现为针叶林阔叶林灌丛。浸水实验表明:枯落物的持水量随浸泡时间的增加呈对数曲线增长,吸水速率与浸泡时间呈反函数关系。2005年6月19日—7月26日,辽东栎与少脉椴混交林枯落物层的截留量占同期降水的比率为1.98%,平均日蒸发速率为（0.12±0.058） mm,占林分总蒸散量的8.28%;枯落物层的蒸发速率随含水率增加呈S形曲线增长。      

岷江上游典型流域植被水文效应模拟

该文通过研究现有土地覆盖下水文分布的空间格局,及不同植被类型集水区内降雨与径流间的关系,来揭示森林生态系统与水文动态之间相互作用的机制,从而为岷江上游的生态环境评价和区域生态环境保护及恢复提供理论依据和科学指导.在前人研究的基础上,结合先进的地理信息系统和遥感技术,构建岷江流域植被水文模型.模型以水文子模块TOPMODEL为中心,由山地小气候模型MTCLIM和林冠截留模型为其提供水文学参数,研究中水文循环过程涉及植被截留、(实际)蒸散发、降雨入渗和土壤水分动态等.最后将模型应用于岷江上游典型支流——杂古脑流域,对其1995年7—9月的径流特征进行了模拟分析.结果显示,7—9月日径流量总体趋势表现为逐渐降低,径流量对降水响应敏感,基本反映了杂古脑流域雨季的径流变化特征.     

落叶松人工林土壤水分平衡的研究

采用定位研究的方法，对２５年生落叶松人工林的林冠截留、林木蒸腾、林地蒸发及土壤径流等项目进行了研究和测定。结果表明在生长季内，落叶松人工林对大气降雨的截留损失总量为２２９．５ｍｍ，占同期降雨量的１／３；林木蒸腾是土壤水分输出的主要形式，土壤径流以壤中流和地下径流为主，地表径流很少发生；林地土壤水分的变化量不足５％，土壤水分的输入与输出基本处于平衡状态。     

江西大岗山常绿阔叶林水文生态效应的研究

采用水量平衡方法和小集水区技术,利用2000年5月至2004年6月的观测资料,对大岗山林区常绿阔叶林生态系统的水文生态效应进行了研究。结果表明:(1)在林冠层水量平衡中,穿透水量、树干茎流量和林冠截留量分别占同期降水量的76.8%、5.4%和17.8%,单次降水过程中穿透水量、树干茎流和林冠截留量占降水的比例范围分别为0～80.1%、0～10.6%和9.4%～100%。(2)常绿阔叶林林地枯落物厚度约为3cm,现存量为17200kg/hm2,有效持水量为3.21mm,不同森林类型林地枯落物的最大持水量大小顺序为马尾松人工林>常绿阔叶林>杉木人工林>毛竹人工林。(3)常绿阔叶林具有良好涵蓄水源和保持水土的水文生态功能以及调蓄径流、抵御旱涝自然灾害的生态效应,其水文生态功能的综合调节能力达129.31mm。     

乌兰敖都地区人工樟子松林树冠截留与大气降雨的特征

树冠截留是森林水量平衡的重要组成部分。为探讨内蒙东部风沙干旱地区引进的优良针叶树种——樟子松对水量平衡的影响,于1983—1985年在乌兰敖都地区人工樟子松林内,对树冠截留、林下穿透雨量、树干径流等与大气降雨的关系,开展了定位观测研究,并用统计分析的方法予以拟合。截留量随大气降雨的增加而增加,当降雨量达20mm后,截留量增加的幅度逐渐减小,呈渐进趋势。该林分的最小平均截留率为24％,林下穿透雨量、树干径流同大气降雨近似呈正相关。     

广州流溪河流域毛竹林的水文生态效应

为了了解毛竹林Phyllostachys pubescens的水文生态效应,对广州流溪河流域毛竹人工林进行大气降水、林内透雨、竹秆茎流、林下枯落物持水能力及土壤水分物理性质的测定和计算。结果表明：林外总降水量为267．4mm时,林冠截留量为67．6mm,林冠截留率为25．3％,秆茎流量为18．1mm,茎流率为6．8％,林内透雨量占总降水量的68．0％。林下枯落物层的最大持水量为1．406mm,平均最大持水率为212．6％,林下枯落物持水量与浸泡时间呈对数相关关系,枯落物吸水速率与浸泡时间呈幂函数关系。林下0～20cm层土壤饱和蓄水量为122．1mm。土壤水分入渗速率与时间也呈幂函数关系。图3表2参15     

液流—株间微型蒸渗仪法测定新疆杨蒸发蒸腾量适用性分析

采用液流—株间微型蒸渗仪法测定人工种植环境下新疆杨蒸发蒸腾量,并对此方法的适用性进行了分析。结果表明：在生长季5—10月,新疆杨蒸腾量具有明显的季节变化规律,总蒸发蒸腾量为508.26 mm,蒸发量、蒸腾量所占比率分别为37.1%和62.9%;树干液流速率与叶片蒸腾速率变化表现出较好的一致性,热脉冲法能够用于新疆杨蒸腾测定;液流—株间微型蒸渗仪法和水量平衡法测算结果的相对误差在±15%之内,液流—株间微型蒸渗仪法能够适用于新疆杨蒸发蒸腾量测定。     

元谋干热河谷新银合欢林对降水截流的效应

将元谋干热河谷新银合欢林对降雨的再分配过程分成了林冠截流、枯落物截流、土壤截流和地表径流4个层次,对其降水截流效应进行了研究。结果表明:林冠最大截流量为8.1 mm,平均截流量为4.5 mm,最大截流率为56.1%,平均截流率为32.6%,当降雨量大于20 mm时,截流率随着降雨量的增大而迅速下降。林内枯落物最大持水量为8.14~20.33 mm,平均为12.52 mm,为干重的2倍以上,枯落物截流降雨150.2 mm,占降雨收入的24.48%。土壤最大蓄水量可达219.9 mm,裸地为182.6 mm,土壤截流为219.9mm,占降雨收入的35.82%。新银合欢林地表径流为43.4 mm,占降雨收入的7.07%,而裸地对照区的地表径流为413.2 mm,占降雨收入的70.3%。人工林群落的地表径流比裸地低63.19%。通过林地的层层截流,有效地降低了土壤侵蚀,具有较好的水文效应。     

祁连山青海云杉林调节林内水分变化研究

长期定位观测研究青海云杉林调节水分变化规律表明森林林冠层截留降水使到达林内的降水量减少、强度降低;林冠层遮蔽减弱了林内太阳辐射,降低了林内土壤蒸发,保持林内湿度较高、土壤含有较多水分;森林的蒸发散使同一高度林区上空的湿度比草地或裸地高.     

干旱半干旱区坡面覆被格局的水土流失效应研究进展

植被恢复与建设是控制水土流失的重要措施.在干旱半干旱地区,植被在空间上的分布呈现离散特征,在坡面上形成的裸地-植被镶嵌和植被条带分布等覆被格局对水土流失过程具有重要影响.覆被格局与水土流失关系研究是景观生态学格局与过程研究的重要内容.从植被斑块、坡面覆被格局对水土流失的影响与耦合覆被格局与水土流失的手段和方法三个方面对国内外相关研究进行总结分析.从中发现,植被类型、层次结构和形态特征是植被斑块尺度上影响径流泥沙的关键因素;不同覆被类型的产流产沙特征与覆被格局的准确描述是研究覆被格局水土流失效应的重要基础;坡面覆被格局对水土流失的影响关键在于其改变了径流泥沙运移和汇集的连续性,应重点关注径流泥沙源汇区的连通性和空间分布在水土流失中的作用;以坡面的精确覆被制图为基础,建立基于水土流失过程的覆被格局指数和耦合格局信息的径流与侵蚀模型是定量研究覆被格局影响的有效手段.今后应加强以下研究:以动态系统的观点研究覆被格局的变化对水土流失的影响,系统理解覆被格局与水土流失之间的相互联系与反馈机制,探讨两者间动态关系随尺度变化的规律性并发展尺度上推方法;构建过程意义明确且简单实用的格局指数,将覆被格局与水土流失过程有机联系起来;发展覆被格局的动态信息与产流产沙过程相结合的水文模型,加强对格局与径流泥沙反馈系统的耦合,建立真正意义上的覆被格局-水土流失过程耦合模型.     

水蚀风蚀交错带典型土地利用方式土壤水分变化特征

土壤水分是农作物生长的主控因子,对土壤侵蚀过程有着重要的影响.在水蚀风蚀交错带的强烈侵蚀中心——陕北神木县六道沟小流域内,选择5种典型的土地利用类型,修建5 m×21 m标准径流小区,从2004年5月到10月,在天然降雨试验条件下,对其水分变化特征进行了观测.研究结果表明,在观测期内,不同土地利用方式的土壤储水量动态变化趋势与降雨量的变化趋势基本一致,土壤储水量的最高值和最低值分别出现在6月上旬和7月上旬;各小区土壤水分循环过程基本均为“消耗—补偿—消耗” ,水分变幅随土层深度增加而变小;5个小区的蒸散耗水量大小依次为柠条地＞荒草地＞退耕地＞黑豆地＞谷子地,径流量大小依次为黑豆地＞谷子地＞退耕地＞荒草地＞柠条地.柠条蒸散耗水量最大,地表径流量最少,说明柠条灌丛具有良好的水土保持效益和较高的水分利用率.在侵蚀严重的水蚀风蚀交错带地区,合理规划发展柠条林等深根性植物是防止土壤侵蚀、利用深层土壤水分的有效方法.       

晋西黄土区不同植被格局坡面产流产沙特征

  目的   研究不同植被格局对坡面产流产沙特征的影响,为黄土高原水资源匮乏地区坡面水土保持植被格局的优化配置提供依据。   方法   采用野外模拟降雨试验,测定5种植被格局（2种块状镶嵌格局、横条带状格局、顺坡带状格局和裸地格局）的产流产沙特征及土壤入渗特征,探讨坡面不同植被格局和破碎度对产流、产沙、入渗的影响。   结果   （1）植被具有良好的蓄水减沙效益,植被的减沙效益为47.44% ~ 91.67%,蓄水效益为25.67% ~ 62.94%,植被的减沙能力强于蓄水能力。（2）植被格局对坡面的产流产沙量均有显著性影响（P < 0.05）,试验所设置的几种格局的蓄水减沙效益依次为:块状镶嵌格局 > 横条带状格局 > 顺坡带状格局。块状镶嵌格局水土保持效果最佳。（3）不同植被格局的产流过程均呈现“快速上升—相对稳定”的趋势,植被格局有助于延迟坡面径流峰值的出现时间。（4）植被斑块的破碎化指数与侵蚀产沙呈反比,植被斑块破碎化程度越高,侵蚀产沙量越低,蓄水减沙效益越好。（5）不同植被格局的入渗系数为:块状镶嵌格局 > 横条带状格局 > 顺坡带状格局 > 裸地,Horton模型对不同植被格局土壤入渗的拟合效果较好。   结论   通过以上研究发现,块状镶嵌格局的蓄水减沙效益明显优于裸地和顺坡带状格局,因此在水资源有限的黄土区,可以采取植被与裸地交替分布的方式种植植被,以达到蓄水、减沙效益最大化。      

上海浦东新区城市森林树冠覆盖分析

应用ArcGIS判读2007年遥感影像,分析了上海浦东新区(原)的树冠覆盖。研究区总面积为533 km2,建成区为252 km2。结果表明,研究区现有树冠覆盖率7.02%,建成区树冠覆盖率10.27%;其中研究区的潜在树冠覆盖(技术层面)可达8.68%~9.79%,建成区潜在树冠覆盖率可达到11.49%~12.3%。自商业中心向东树冠覆盖表现城郊梯度的变化,在建成区内自中心城区到城郊边树冠覆盖呈递增趋势,并在外环林带区域达到最高值,之后在城市外侧明显递减。不同功能区的树冠覆盖同样呈现明显差别,外环林带最高,随后是公园、道路、居住区,商业区则最低。根据树冠覆盖估算,浦东新区约有乔木368万株,其中建成区有255万株。建成区至少可增植乔木30万株。     

玉米植株对降雨再分配过程的影响

 【目的】明确成熟期玉米冠层截留降雨的能力。【方法】以研究区域实际降雨强度为基础,采用人工模拟降雨法对成熟期玉米冠层截留量、茎秆流量和穿透雨量进行了测定。【结果】冠层截留率平均为7.5%,茎秆流率平均为28.8%,穿透雨率平均为63.7%;冠层截留量、茎秆流量和穿透雨量与雨强呈极显著线性正相关关系,冠层截留量和茎秆流量与叶面积之间呈极显著正相关直线关系,而穿透雨量与叶面积呈极显著线性负相关关系。【结论】不同雨强条件下,玉米冠层截留效应不尽一致;玉米冠层和茎秆可以引导一部分冠上雨量,减少直接到达地表降雨的数量,从而影响径流;本研究中建立的雨强和叶面积与冠层截留量、茎秆流量和穿透雨量之间简洁、实用模型,可为农耕地土壤侵蚀防治提供一定参考依据。     

黄土丘陵区中龄至成熟油松人工林的水文效应动态

【目的】研究黄土丘陵区中龄至成熟油松人工林的水文效应动态,为当地森林的经营管理提供理论依据。【方法】通过对陕北黄龙山林区典型油松人工林的长期水文定位观测,以采伐上层乔木后自然恢复的灌草地（以下简称“采伐地”）为对照,研究油松林在中龄林-近熟林-成熟林过程中林冠层对降水的再分配、枯落物层对降水的截留率及其对产流与产沙量和土壤储水量等的影响。【结果】从中龄林到成熟林,油松林冠年截留率由17.0%增加到29.7%,其年平均截留率为采伐地灌草层的5倍左右;油松林树干年茎流率平均为2.8%,且与林龄、年降水量关系不明显;油松林枯落物层对降水的年截留率约为9.7%,随林龄变化保持稳定,且与采伐地差异不显著;油松林地多年平均径流深和产沙量分别为1.76 mm/年和1.11 t/(km²·年),采伐地较油松林地分别高出10.4%和100%;油松林地0～300 cm土层年均土壤储水量为420.1 mm,较采伐地减少139.2 mm,且随林龄增加以1.8 mm/年的速率下降。【结论】油松人工林由中龄林到成熟林的发育过程中,冠层截留降水能力显著增加,年径流深、土壤储水量呈微弱下降趋势,而枯落物层截留率、林地产沙量等则无明显变化;油松林显示出强大的水土保持功能,采伐上层乔木保留地被物层不会导致严重的水土流失;通过合理间伐,可以减轻林地径流深和土壤储水量逐渐减少的不利影响,改善林地水文状况。