近15年来洮儿河流域土地利用变化研究

流域土地利用/覆盖变化研究是当前全球变化研究的重要内容。通过对1986和2000年洮儿河流域两期Landsat-TM遥感影像资料的解译,在ArcGIS技术的支持下,采用土地利用转移矩阵、土地利用综合指数和重心模型等数学方法,探讨了洮儿河流域近15年来的土地利用变化过程。近15年来,流域内耕地面积明显增加,林地面积明显下降,草地面积略有上升,水域面积略有下降。流域上游林地减少主要转为草地,部分转为耕地,林地重心向流域东南方向漂移;流域中下游草地被大面积垦殖为耕地,并有部分转为林地。草地重心向流域上游西北方向漂移;耕地面积明显增加,重心也明显向流域中游漂移,并有部分耕地转为林地和草地。洮儿河流域土地利用程度逐渐增强,土地利用程度综合指数明显上升,流域开发有加强趋势。     

灌丛化对高寒草甸土壤水力性质的影响

全球气候变化背景下,青藏高原高寒草甸灌丛化已经成为青藏高原植被景观的主要变化趋势。为了更好地认识和理解灌丛化与高寒草甸生态系统的关系,以青藏高原东缘川西锦鸡儿(Caragana Erinacea Kom)和金露梅(Potentilla Fruticosa)灌丛化高寒草甸为对象,采用环刀浸泡法和双环入渗法研究了其在未灌丛化、轻度灌丛化、中度灌丛化和重度灌丛化阶段土壤持水和入渗能力特征。结果表明：(1)2种灌丛化草甸土壤容重在中度灌丛化阶段最低,总孔隙度在中度灌丛化阶段最高。(2)随着灌丛化程度的增加,2种灌丛化草甸土壤含水量呈增加趋势,表现为在重度灌丛化阶段最高;土壤毛管持水量、田间持水量和最大持水量呈抛物线变化趋势,在中度灌丛化阶段最大。(3)2种灌丛化草甸土壤的初渗率、稳渗率和入渗速度随灌丛化程度的增加总体表现为增加趋势,其中在中度和重度灌丛化阶段显著高于未灌丛化阶段。(4)相关性分析表明,灌丛化草甸土壤的入渗指标与土壤含水量、非毛管孔隙度有显著相关关系。因此,高寒草甸灌丛化过程中,土壤水力性质的改变通常发生在中度和重度灌丛化阶段。     

洮河流域气候变化及其对水资源的影响

利用洮河流域气象观测资料和水资源定位观测资料,分析气候变化特征、水资源变化特征及其二者的关系,建立水资源气候模式。分析表明:洮河流域降水量年际变化呈下降趋势,降水量变化曲线线性拟合倾向率在-14.5~-4.6 mm/10 a之间,降水量递减以夏季降水量递减为主。气温年际变化趋势呈显著上升趋势,气温变化曲线线性拟合倾向率在0.12~0.59℃/10 a之间,增温率以冬季最大,年际变化趋势从20世纪70年代之后持续上升。年干燥指数变化呈显著上升趋势,年干燥指数变化曲线线性拟合倾向率在0.05~0.12/10 a之间。近50年来洮河流域气候趋于暖干化。洮河流域水资源呈显著下降趋势,年际变化存在2~3,8~9,15 a的年际周期变化。水资源与降水量呈显著正相关,与干燥指数呈显著负相关,降水量减少,干燥指数上升,导致水资源减少。     

北京密云水库地区2种人工林生态系统水文效应研究

在2006年雨季,对北京密云水库库西试验区的人工林林冠层、枯落物层和土壤层的水文特征进行观测研究。结果表明：单次降雨过程中,林冠截留量、穿透降水量和树干茎流量占大气降水量的比例,油松人工林分别为8.46%～68.97%3、0.80%～90.63%和0.12%～1.62%,栎柏人工混交林分别为0.53%～29.35%6、8.48%～93.71%和2.17%～5.76%,2种林分的平均截留率分别为29.23%和18.21%,2种林分枯落物的最大持水量分别为1.51和1.76 mm。油松人工林地0～30 cm土层的最大贮水能力和有效贮水能力分别为204.90和68.23 mm,栎柏人工混交林地的分别为160.80和41.87 mm;油松人工林地和栎柏人工混交林林地的稳渗速率分别为0.68和0.22 mm/min。     

洮河流域气候变化及其对水资源的影响

利用洮河流域气象观测资料和水资源定位观测资料,分析气候变化特征、水资源变化特征及其二者的关系,建立水资源气候模式。分析表明：洮河流域降水量年际变化呈下降趋势,降水量变化曲线线性拟合倾向率在-14．5～-4．6mm／10a之间,降水量递减以夏季降水量递减为主。气温年际变化趋势呈显著上升趋势,气温变化曲线线性拟合倾向率在0．12～0．59℃／10a之间,增温率以冬季最大,年际变化趋势从20世纪70年代之后持续上升。年干燥指数变化呈显著上升趋势,年干燥指数变化曲线线性拟合倾向率在0．05～0．12／10a之间。近50年来洮河流域气候趋于暖干化。洮河流域水资源呈显著下降趋势,年际变化存在2～3,8～9,15a的年际周期变化。水资源与降水量呈显著正相关,与干燥指数呈显著负相关,降水量减少,干燥指数上升,导致水资源减少。     

中度火干扰对林草地土壤理化特性的短期影响

火干扰作为一种自然扰动现象,对土壤物理、化学、矿化和微生物等土壤性质产生一定影响.在河南具茨山国家级森林公园过火林地和草地,进行土壤样品(0～5和5～10 cm土层)采集,测定表征土壤渗透性和持水能力的指标,研究中度火干扰对不同土层土壤理化特性的短期影响.结果表明:中度火干扰造成草地和林地土壤表层(0 ～5 cm)的土壤密度、含水率和非毛管孔隙度显著下降(P＜0.05),但火烧前后,土壤5～ 10 cm层上述物理特性指标之间没有显著差异(P＞0.05);火烧后草地和林地土壤表层(0～5 cm)有机C和全N显著下降(P＜0.05),而土壤pH、全P和全K显著上升(P＜0.05),相似的现象出现在草地土壤5～10 cm层,火烧前后林地土壤5～ 10 cm层,各化学特性指标没有显著差异(P＞0.05).火烧使草地和林地土壤0～5cm层的土壤初渗率、稳渗率和平均入渗率均显著上升(P＜0.05),而对土壤5 ～10 cm层土壤各渗透特性指标没有显著影响(P＞0.05);火烧使草地和林地土壤0 ～～5 cm层土壤最大持水量和有效持水量均显著下降(P＜0.05),草地和林地最大持水量分别从未过火289.984和390.971t/hm2,下降到258.072和342.386 t/hm2.该研究为开展火烧迹地植被恢复、水土保持和森林经营管理措施的制定,提供科学依据.     

短期放牧对高寒草甸表层土壤入渗和水分保持能力的影响

为深入揭示短期放牧对高寒草甸生态系统地表水文过程的影响机理,基于5个放牧强度(A:2.75只羊/hm~2;B:3.64只羊/hm~2;C:4.35只羊/hm~2;D:4.76只羊/hm~2;E:5.20只羊/hm~2)的3a控制放牧试验,对比研究了表层土壤(0—10cm)物理性状、入渗过程、土壤水分特征曲线及持水和供水能力对放牧强度的响应。结果表明:C处理的土壤初始含水量显著高于D、E处理,但各放牧强度的土壤容重和4个孔隙指标无显著变化;放牧改变了土壤入渗过程,随放牧强度增加,B与C处理入渗较好,D与E处理入渗较差;Gardner模型适用于放牧强度的土壤水分特征曲线拟合,相关系数均达极显著水平,且表征土壤持水性能的a值与低中吸力段含水量表明B与C处理的持水能力高于其它处理;100kPa吸力下比水容量显示,A、B和C处理较D与E处理提高了土壤供水能力。总之,合理放牧强度短期内有利于保存高寒草甸土壤含水量,增强土壤导水性和持水能力,保证土壤有效供水,降低高寒草甸生态系统的退化风险。     

土地利用变化对盘古河流域径流的影响

[目的]分析大兴安岭地区盘古河流域土地利用变化情况,研究流域径流对不同土地利用情景的响应,为合理规划土地利用提供依据。[方法]利用盘古河流域1987,2000和2011年3期土地利用数据和1988—2012年的水文气象资料,结合SWAT(soil and water assessment tool)模型,分析盘古河流域土地利用变化的径流响应。[结果]1987—2011年盘古河流域主要土地利用变化为裸地向林地、草地转化,林地面积增加,裸地面积减少;汛期径流量占年总径流量的比例随着林地的增加而减少;林地的增加使得多年平均年径流量、汛期径流量和最大月经流量均呈减少趋势。[结论]SWAT模型能够较好地模拟盘古河流域的月流量过程;流域径流随着林地面积的增加而减少。     

黑土区坡耕地侵蚀沟演变对土壤粒径分布及蓄水性的影响

[目的]研究侵蚀作用对黑土区坡耕地侵蚀沟表层土壤的影响,为该区土壤资源合理运用和区域水土流失治理工作提供理论支持。[方法]以黑龙江省哈尔滨市延寿县不同发育程度侵蚀沟为研究对象,对切沟沟头的沟坡和沟底土壤的粒径分布及蓄水性进行定量描述。[结果](1)不同深度处土壤容重、最大吸持贮水量、最大滞留水量、总库容、死库容、最大有效库容差异显著(p<0.05)。随土层加深,土壤容重增大,贮水量、持水性、有效水分下降。各层最大吸持贮水量占饱和贮水量均约90%,有效水分利用率分别为44.79%和41.87%,侵蚀沟发育对土壤有效水分影响明显。(2)入渗特征总体表现为：初始入渗速率>30 min入渗速率>稳定入渗速率,3者在不同编号沟道的A₂—A₄间随土层的加深,入渗性能下降。在20—40 cm层A₁—A₄的入渗特征均表现为：CK(对照)>A₁>A₄>A₂>A₃,呈先下降后上升趋势。随着侵...     

关川河流域土地利用变化对径流的影响

土地利用/覆被变化(LUCC)引起的径流响应研究不仅是流域水文学的一个热点,也是评估国家退耕还林战略实施效果的需要。选择黄土高原西部关川河流域为对象,依据流域出口大羊营水文站1993—2001年期间5—9月的径流资料,对SWAT模型进行参数率定。进而利用率定后的SWAT模型计算1980年、2000年两期土地利用下的径流量,分析土地利用变化的水文响应。结果表明:模拟率定期和验证期的决定系数R2和Nash-Sutcliffe效率系数分别为:0.85,0.78和0.86,0.84,说明模型对关川河流域汛期径流量模拟具有较高的适用性;关川河流域在实施了退耕还林草后,2000年较1980年耕地大面积减少而草地大面积增加。在气象条件相同的前提下,即气象输入数据不变的情况下,2000年土地利用下的月径流模拟值相比1980年土地利用下的月径流降低,9a内年均(5—9月份)径流量减少1.39m3/s。既在气候不变情况下,林草植被恢复将会引起流域径流趋于减少。     

珠江流域中游主要森林类型凋落物持水特性

采用野外实地调查与室内分析相结合的方法,对珠江流域中游苍梧县的5种森林类型的凋落物累积量和持水量、持水率、吸水速率等持水特性进行了研究。结果表明:不同森林类型凋落物总储量为湿地松(Pinus elliottii)+荷木(Schima superba)混交林(40.18t/hm~2)桉树(Eucalyptus)林(11.77t/hm~2)马尾松(Pinus massoniana)林(10.97t/hm~2)红锥(Castanopsis hystrix)林(8.75t/hm~2)大叶栎(Quercus griffithii)林(7.71t/hm~2),且半分解层累积量所占比例均大于未分解层,马尾松林则相反;5种森林类型不同分解程度的凋落物持水量和持水率与浸泡时间均呈对数关系,吸水速率与浸泡时间呈幂函数关系;凋落物最大持水量为13.12~77.09t/hm~2,湿地松+荷木混交林最大,红锥林最小;最大持水率为150.8~187.9%,大叶栎林最大,红锥林最小;有效拦蓄量为8.26~49.31t/hm~2,大小顺序为湿地松+荷木混交林大叶栎林红锥林桉树林马尾松林。综合考虑,研究区5种森林类型中湿地松+荷木针阔混交林持水能力最强,且优势明显,因此,水源涵养林宜优先选择针阔混交林模式。     

汉江中下游土壤侵蚀及颗粒态非点源磷负荷研究

以汉江中下游为研究区,考虑流域内部地理要素和时空过程的异质性,划分子流域作为基本的响应单元,利用2007年Landsat TM影像、DEM、土壤、气象和社会经济数据等,建立了流域基础数据库.在此基础上运用ArcGIS 9.2和Erdas 9.2计算得到流域降雨侵蚀力因子R,土壤可蚀性因子K,坡度坡长因子LS,经营管理因子C,水土保持因子P等.采用USLE和颗粒态非点源负荷经验方程,分别探讨了汉江中下游土壤侵蚀及非点源磷负荷的空间分布特征.结果表明:汉江中下游土壤的侵蚀模数为867.55 t/(km2·a),属于轻度侵蚀,但依然有5.69%的区域侵蚀模数大于2 500 t/(km2·a).流域内由于土壤侵蚀导致的颗粒态非点源磷负荷流失量达8 496.79 t/a,其中南河、唐白河、蛮河等支流的非点源流失状况最为严重,最高单位负荷量可达8.42 kg/(hm2·a).非点源负荷产生的关键源区主要分布在神农架林区、房县、保康等山地丘陵以及南阳盆地等农业生产区,因此增加植被郁闭度,控制坡地耕作,科学施肥,防止水土流失对于控制非点源污染有着重要意义.     

长江中上游地区土壤入渗规律研究

利用双环法对长江中上游水土流失严重区的37个县（市）进行原位测试,对其典型土壤的入渗规律进行了系统的研究。结果表明．在长江中上游地区,利用蒋定生公式和Horton公式对土壤入渗过程拟合的精度高于Philip方程和Kostiakov经验公式;土壤稳渗速率与容重呈负相关,与孔隙度、〉0．25mm土壤水稳性团聚体含量、有机质含量以及粉／黏呈正相关关系;不同类型土壤特性不同．而使土壤稳渗速率随土类发生有规律变化．黄壤系列土类最大．然后是石灰土、紫色土．红壤系列土类稳渗速率最小;土壤稳渗速率住长江中上游地区呈现规律性的地域分异。四川盆地以及毕节地区是稳渗速率极高值区,陕南和陇南地区、三峡库区以及丹江口库区是稳渗速率高值区。金沙江下游地区以及湘东赣南红壤丘陵区是稳渗速率一般区．土壤稳渗速率的空间分异与长江流域目前的重点产沙区相对应。     

修河中上游流域土地利用变化对径流的影响

[目的]土地利用的变化对流域水文过程产生了重要的影响,研究土地利用变化下的水文响应已成为水文学科研究的一个热点。[方法]以修河中上游流域作为主要研究区域,分析了35年来修河中上游流域各种土地利用类型的变化特征,并利用1987—2000年水文气象数据资料,构建了SWAT模型,通过设置1980年、1990年、2005年和2015年4种土地利用情景,定量分析了修河中上游流域土地利用变化对径流的影响。[结果]SWAT模型在研究区具有较好的适用性。1980—2015年,修河中上游流域主要用地类型为林地、耕地和草地,三者面积之和占流域的98%。其中高利用城市用地和耕地对径流的影响系数是正值,说明高利用城市用地和耕地对径流起促进作用;林地、草地对径流的影响系数均表现为负值,说明林地和草地对径流有抑制作用,且草地的抑制作用更加显著。此外,林地和草地在丰水季会减少径流,在枯水季却会增加径流,有类似海绵的作用。[结论]模拟研究土地利用变化对修河中上游流域径流的影响在合理规划水土资源、改善生态环境方面具有十分重要的现实意义。     

辽河源典型森林类型的土壤水文效应

[目的]研究辽河源地区典型森林类型林下土壤的水文效应,为辽河源森林生态系统健康的监测和评价提供理论佐证。[方法]选取典型森林类型,采用不同入渗模型拟合各森林类型土壤的入渗过程。[结果](1)土壤容重变化范围为1.21~1.56g/cm3,油松中龄林最大,山杨成熟林最小;土壤总孔隙度变化范围为41.26%~54.38%,山杨成熟林最大,油松中龄林最小;(2)山杨成熟林土壤蓄水能力最强,为1 087.56t/hm2;油松中龄林土壤蓄水能力最小,为825.17t/hm2;(3)山杨成熟林稳渗速率最大,为1.33mm/min;(4)霍顿(Horton)入渗模型和菲利普(Philip)入渗模型能较好地反映各森林群落土壤入渗过程,但通用幂函数模型拟合结果较差。[结论]不同森林类型土壤均表现出随着土层深度的增加容重逐渐增加的现象,阔叶林林下土壤蓄水能力要强于针叶林,通过比较认为可以利用霍顿(Horton)模型作为研究该区森林土壤水文功能的重要手段。     

洮儿河中下游流域景观格局的形成及水环境效应分析

景观格局是地貌格局、土壤格局、植被分布格局、水资源格局及生产力格局等的综合.从景观发育的动力因素角度,分析了洮儿河中下游流域景观格局特征,总结了推动景观格局形成的地质地貌、气象水文及社会生产力因素,重点阐述了水环境系统演化与景观格局发育的耦合过程和特征,探讨不同景观要素对水环境特征分异的关系,分析景观格局对水环境系统中水量、水质及空间分布的整体影响.     

长江上游暗针叶林生态系统CWD水文效应研究

 粗木质残体(CWD)对于长江上游暗针叶林生态系统水管理具有极其重要的作用。通过研究表明:长江上游暗针叶林生态系统的CWD总量是101.74m3/hm2,它的组成体———倒木和站杆在不同演替阶段的容积和腐烂程度是明显不同的,随演替递进,程度加大,分布呈正态分布。CWD的腐朽级以处于第Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ级为主,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级的倒木、站杆和总的CWD蓄积量分别占倒木、站杆和粗木质残体总蓄积量的86.12%,78.40%和79.65%,CWD的吸湿和脱湿过程是时间的指数函数。随着腐烂程度降低,CWD的持水能力也降低。Ⅰ级粗木质残体的天然和饱和的持水能力是100%,Ⅴ级能分别达到它本身干———湿状态的35～75倍,倒木的持水性大约是站杆的10倍。暗针叶林生态系统的天然粗木质残体,能够截持7.41mm的降雨量,饱和粗木质残体能够截持9.91mm的降雨量。     

基于GIS的伊通河流域农业非点源污染风险评估

针对伊通河流域农业活动带来的水体污染及水土流失等环境问题,在分析农业非点源污染影响因子的基础上,选择了土地利用类型、土壤孔隙度、年降水量及氮磷排放量等影响因子,建立了农业非点源污染风险评估指标体系,并应用GIS技术,通过工程图绘制和叠加分析,采用幂法计算各因子权值,确定了风险等级指数,最后划分了农业非点源污染风险分区。研究结果表明:在沿河地区和相对发达的城市周边地区,受水田耕作和畜牧饲养等因素影响,农业非点源污染风险较高;在较偏远地区与林区,农业非点源污染风险相对较低。     

陕西省丹汉江流域农业非点源污染区划

农业非点源污染是导致地表水环境质量恶化的重要原因。丹汉江流域是南水北调中线工程的主要水源地,实现农业非点源污染分区管理分类控制,将进一步确保中线工程的水质安全。以陕西省丹汉江流域27个县（区）为基本单元,采用水质指数法、聚类分析法和等标污染负荷法等方法,进行了污染源敏感性评价和污染类型识别,进而实现流域农业非点源污染分区。结果显示:（1）丹汉江流域农业非点源污染可分为5级敏感区,且敏感区等级呈现以中心城市为核心,以干流为轴线,向南北两侧递减的分布格局。（2）农业非点源污染控制类型主要包括农业种植、畜禽养殖、生活排放3种基本类型。（3）敏感区等级越高,污染类型越复杂。     

黄河三角洲滩地不同植被类型的土壤贮水功能

以滩涂裸地为对照,对黄河三角洲滩地乔木林、灌木林、草地及农田等4种植被类型改良土壤的盐碱程度、容重和孔隙度状况、土壤入渗性能及蓄水能力进行对比研究.结果表明:不同植被类型均具有一定的压碱抑盐效应.且表土层盐碱含量多低于20-40 cm土层;同时降低土壤容重,增加土壤孔隙度的效应显著,并且对土壤表层的改良效果好于20-40 cm土层.不同植被类型均能改善土壤入渗性能.渗透性能由强到弱表现为乔木林>灌木林>农田>草地,其平均渗透速率分别是滩涂裸地的4.9,3.7,2.9,1.9倍.不同植被类型的土壤饱和蓄水量、毛管蓄水量、非毛管蓄水量均表现为乔木林>灌木林>草地>农田,其饱和蓄水量分别比滩涂裸地高18.3%,11.8%,3.7%和3.5%;土壤涵蓄降水量和有效涵蓄量大小均表现为乔木林>草地>灌木林>农田,且0-20 cm土层的贮水性能均好于20-40 cm.