天然次生林和人工毛竹林水文生态特征比较

对浙江庙山坞自然保护区天然次生林和人工毛竹林的水文生态特征进行了定位观测研究.结果表明:天然次生林具有较高的林冠截留作用.总林冠截留是人工毛竹林的2.40倍,林冠截留率和产生穿透雨与茎流的最小次降雨量都大于人工毛竹林;天然次生林枯枝落叶层具有较高的截持水能力,其最大蓄水潜力是人工毛竹林的1.88倍;天然次生林的水土保持能力较好,其中人工毛竹林的地表径流是天然次生林的1.92倍,径流泥沙含量高达3.82倍;天然次生林和人工毛竹林降雨分配情况都可以用数学模型模拟,具有较高的相关性与显著性水平.     

黄土高原沟壑区典型造林树种蒸散发对气候变化的响应

为研究黄土沟壑区典型造林树种蒸散发对气候变化的响应,基于黄土沟壑区小流域刺槐、侧柏、油松样地实测蒸散发数据,借助Hydrus-1D软件构建了黄土沟壑区刺槐、侧柏及油松植被蒸腾与土壤蒸发的模拟模型,使用修正Morris法对模型参数敏感性进行分析,结果表明：>40～100 cm土壤孔径分布参数（n2）,>40～100 cm土壤饱和体积含水率（θs2）,0 cm土壤田间持水率（θf）,根系吸水最适水势上阈值（h1）,根系吸水最适土壤水势下阈值（h2）,植物出现永久凋萎时的土壤水势（h3）,消光系数（μ）,截留模型经验参数（a）等参数对植被蒸腾影响较大,植被生理特征相关参数h1,h2,h3,μ,a的不同是造成树种间蒸腾量出现差异性的重要原因。选取2015年试验观测数据对模型进行率定,2016年试验观测数据对模型进行验证,土壤含水率及土壤蒸发的Nash-suttcliffe模拟效率系数（Ens）均在0.700以上。采用率定后的模型对预设情景下的蒸散发量进行模拟,结果表明：未来及不同水文年气候特征对刺槐蒸腾的影响程度大于蒸发,对侧柏和油松而言,则正好相反。所有气候情景下,刺槐、侧柏、油松的蒸腾量分布在128.8～282.6、99.3～200.3和140.5～220.5 mm,蒸发量分布在94.6～135.4、116.5～187.3和123.8～212.5 mm,蒸腾量与蒸发量均表现为丰水年＞平水年＞枯水年。3个树种蒸腾量对未来及不同水文年气候特征的响应程度表现为：刺槐＞侧柏＞油松,并且,同一时期内,在丰水年及平水年,刺槐蒸腾量最大,在枯水年,油松蒸腾量最大。3树种蒸发量对未来及不同水文年气候特征的响应程度表现为：油松＞侧柏＞刺槐。生长季降雨量对于同期蒸腾量与蒸发量的影响明显强于温度的影响,其与蒸腾量、蒸发量之间均呈极显著（P<0.01）线性关系。     

生态水文过程模拟研究综述

生态水文过程模拟要求建立相应的模型,但我国生态水文研究尚处于初步阶段,多借鉴于其他学科的模型。目前,流域水文模型普遍被分为集总式模型(Lumped model)和分布式模型(Distributed model)两种类型。集总式参数模型没有考虑流域内部各地理因素的空间变化,一般采用优势、均值等方法来处理非线性自然过程,具有明显的缺陷。分布式参数模型考虑了自然过程及其影响因素的分布性,将区域或流域分成一些有一定的拓扑关系研究单元,假设这些单元内部是均一的,采用有限差、有限元等数值方法求解,具有较强的物理基础,是生态水文过程模拟模型的发展方向。而RS与GIS在模型中的广泛应用,则被认为是流域模型从集总式到分布式转化的桥梁。     

苏南丘陵区毛竹林坡面土壤水分对降雨的响应

[目的]研究苏南丘陵区毛竹林涵养水源机制,降低由于毛竹集约经营而导致水土流失的影响。[方法]选取南京市铜山林场的毛竹林,采用ECH2O土壤含水率检测系统于2012年6月5号至2013年8月28号以每0.5h监测1次的频率在坡面土壤深度为10,15,40,60cm的4个深度层次进行土壤水分定位监测,分析了不同降雨强度条件下苏南丘陵区毛竹林地各土壤层次水分变异过程,得到各土壤层次体积含水率变化过程对降雨强度的响应曲线,并提出侧向流以及分析其对不同雨强的响应特征。[结果]10,15cm层次土壤含水率变化趋势与降雨量变化趋势具有一致性,40,60cm层次土壤含水率的峰值相对延迟0.5~1.5h;小雨条件下,土壤含水率的变化幅度自表层到40cm土层呈现逐渐减小的趋势,中雨和大雨条件下,15—60cm层次土壤含水率的变化幅度表现出随深度增加而增大的趋势,大雨条件下此趋势更加明显;小雨、中雨和大雨条件下最大侧向流分别为10.17,60.26和95.92mm。[结论]随着深度的增加,土壤含水率与降雨量的同步性呈现下降趋势;不同雨强条件下各层土壤含水率的变化幅度存在明显差异;降雨入渗表现为非饱和入渗,每场降雨垂直面上都有不同程度的侧向流存在,主要集中在40—60cm层次,其主要受土壤结构和降雨强度的影响。     

天山北坡呼图壁河流域积雪水文过程对气候变化的响应

积雪是干旱区水资源的重要组成部分,气候变暖引起的降水形态和积雪消融的改变势必会对流域径流过程及其组分变化产生重要的影响.选取天山北坡呼图壁河流域作为干旱区积雪补给典型流域,利用站点气象数据及IPCC CMIP5气候情景数据,驱动改进雨雪划分方案、融雪径流计算模块的VIC模型,以观测径流和MODIS积雪面积数据进行模型多...     

基于SWAT模型的中尺度流域气候变化水文响应研究

基于2002--2004年气象资料,选择一中尺度流域——漳卫南流域,采用SWAT模型的Arc View界面AVS2000构建了分布式水文模型,并以流域现状气象条件为基准,设置了24种不同气候情景,以流域径流量、腾发量（Eτ）和产水量3个SWAT模型输出指标定量分析了气候变化对流域水循环的影响。模拟结果表明气候变化对于流域腾发量（Eτ）、地表经流量和产水量均有显著影响：流域降水量增加,流域腾发量（Et）、径流量和产水量都随之相应增加;流域气温增加,腾发量（Eτ）随之相应增加,但径流量和产水量随气温增加而相应降低。研究结果对于变化环境下的流域水资源管理具有一定的意义。     

广西猫儿山毛竹林不同层次土壤含水量的降雨响应

以漓江上游猫儿山典型森林植被毛竹林(Phyllostachys pubescens)为研究对象,对其0—20,20—50,50—80cm共3个层次的土壤体积含水量进行了定位监测,分析了各层次土壤含水量的降雨响应。结果表明:(1)3个层次土壤含水量差异显著(p0.01),年均值分别为39.49%,41.17%,44.15%,表层0—20cm土壤含水量最少,20—50cm增加,50—80cm最高。降雨与3个层次土壤含水量都呈极显著相关性。(2)从小雨到暴雨,土壤含水量对降雨的响应都可以分为平台期、上升期、峰值期和退水期;各层次土壤含水量对降雨的响应是比较复杂的。(3)在上升期,表层0—20cm土壤含水量增加最快;退水期,50—80cm土壤最快,这与前期土壤含水量及降雨强度有关系。该研究为揭示漓江上游森林植被对降水径流的调节作用,客观评估漓江上游水资源潜力,加强流域水资源管理和森林经营提供科学依据。     

气候变化对我国森林生态的影响

阐述了气候变化对我国森林地理分布格局、物候期、生物多样性、森林结构及生产力的影响。研究表明,气候变化对我国主要造林树种地理分布的影响多发生在气候交错地带,少部分发生在适宜分布区域,树种分布可能向北或向高海拔地区移动;不同区域树种物候期推迟或提前,原区域的适宜物种减少,新物种随气候变化迁入;气候变化基本示改变我国森林第一性生产力的地理分布格局,但群落生物量水平将有所提高不同树种森林结构变化不同。通过     

土地利用和气候变化对嘉陵江流域水文特征的影响

以嘉陵江流域为研究区,通过模型校准与验证得到适宜于该流域的SWAT模型,在综合考虑土地利用和气候变化特征的基础上构建多种情景模式,模拟了不同情景下的主要水文要素。结果表明:(1)1985—2005年,流域林地减少,城镇和农村居民用地增加;草地和工业用地在上游减少,中下游地区增加;耕地在上游增加,中下游地区减少。流域总体呈暖干化趋势,上游地区水热条件的变化较中下游地区大。(2)与1976—1995年相比,土地利用和气候变化共同作用使地表径流增加,地下径流、土壤含水量、壤中流、实际蒸散发和产水量减少。其中,气候变化对流域水文过程的影响大于土地利用变化。林草地具有明显的水土保持作用,耕地在水土保持和水源涵养方面呈负贡献。RCP8.5情景下年平均产水量较RCP 4.5情景高,但长期来看,RCP 4.5情景对降低地表径流和实际蒸散发,增加地下径流、壤中流和产水量的作用优于RCP 8.5。(3)土地利用和气候变化对流域地表径流的影响较大,对中下游的影响大于对上游的影响。     

延河流域地带性物种分布对未来气候变化的响应

研究植被分布以及物种生态位漂移对气候变化的响应,对于理解陆地生态系统与全球变化关系,进而对生态恢复重建具有重要的指导意义。该研究针对黄土高原地区未来气候变化趋势,以延河流域为例,采用广义相加模型(generalized additive model,GAM),结合GIS空间分析技术以及环境梯度分层采样技术,预测现有气候及2050年6种气候变化情景下的物种空间分布,并进一步分析了不同物种在主要环境梯度上生态位中心漂移,阐明了物种对未来气候变化响应的基本趋势:在不同气候情景下,物种分布变化趋势一致,随着温度升高,物种分布有北迁趋势;由于研究区特殊地理环境的制约,研究表明随着气候变化物种并不能全部迁移到气候变化前相同生境范围,物种现实生态位发生改变,导致物种生态位中心在温度梯度上向较高温度漂移;在降雨梯度上物种生态位中心亦有相同变化趋势。但不同物种分布对气候变化的响应程度不同,生境范围较窄物种响应更敏感。该研究结论对气候变化下物种的区域保护或恢复具有重要的指导意义。     

三北防护林工程区气候变化分析

利用三北防护林工程区内气象站点近52 a气温与降水资料,研究了工程建设前后该区的气候变化特征。结果表明:(1)近52 a工程区增温趋势明显,增温速率为0.346℃/10 a; 1960-1977年为相对低温期,1978-1995年气温逐渐上升,建设后期1996-2011年气温显著增高;增温趋势具有明显的南北分异特征,显著升温区主要分布在工程区北部内蒙古高原、松嫩平原和吉林西部平原。(2)年降水量呈下降趋势,下降速率为3.554 mm/10 a;建设之前降水偏少,建设初期有所增加,1996年以来又呈明显减少趋势;降水变化东西差异明显,东部除嫩江平原、内蒙古阴山地区降水增多外,其他地区普遍减少,而西部大部降水呈增加趋势。(3)工程区气候变化空间差异明显,暖湿化区域主要集中在西部阿勒泰地区、柴达木盆地和东部内蒙古阴山地区、河套平原和松嫩平原,而其他地区如呼伦贝尔草原、大兴安岭山区、辽嫩平原则暖干化趋势显著。     

北京山区刺槐林净初级生产力对气候变化的响应

利用BIOME—BGC模型估算北京山区刺槐林的净初级生产力(NPP),并分析了NPP对不同未来气候情景的响应。结果表明:模型模拟出的NPP总体上低于样地实测值,年际变动率为11.2%,并表现出波浪形年际变化规律;降水量与NPP呈现极显著正相关关系,是NPP年际变化的主要气候因子;CO2的浓度加倍、降水增加对NPP积累起到促进作用,温度增加不利于NPP的积累;降水增加对NPP积累的正向效应不敌温度增加对NPP积累的负向作用,CO2浓度加倍、降水增加对NPP积累的协同促进作用大于温度增加对NPP积累的抑制作用。     

2000-2015年阜康林区植被覆盖变化及其对气候因子的响应

[目的]分析阜康林区天保工程实施以来的植被覆盖变化、气温和降水变化及植被覆盖与气温和降水间的响应关系,为天保工程实施生态效益评价提供数据支持。[方法]基于2000-2015年MODIS/NDVI数据及阜康林区气温和降水数据,结合均值法、回归分析法、距平波动法和相关分析法等方法,探讨阜康林区天保工程实施以来林区内植被覆盖特征、气候变化状况及二者间的响应关系。[结果]①2000-2015年,阜康林区植被覆盖整体处于较低水平且呈不明显的波动下降趋势。阜康林区植被覆盖在近16 a变化最为明显的为NDVI>0.65部分,是阜康林区NDVI下降的主要部分;"低"和"较高"水平NDVI虽有上升但不明显,而"中等"水平NDVI上升明显且占比较大。②天保工程实施以来,阜康林区年平均气温总体呈波动下降趋势,整体下降幅度不明显。年降水量总体呈显著的波动上升趋势,降水量表现为显著的上升趋势。③天保工程实施以来,植被覆盖变化与气温变化的相关系数仅为0.0539,而与降水变化显著相关。植被覆盖变化受气温变化影响强度小于受降水的影响。[结论]天保工程实施以来,阜康林区植被覆盖总体呈波动下降趋势,但下降幅度并不显著;林区内气候总体由暖干向冷湿趋势发展,但变化趋势不明显;植被覆盖的波动与降水波动的关系要强于气温。阜康林区天保工程实施对周边气候改善具有一定作用,但仍需加强林区内植被保护与恢复工作。     

滦河流域气候变化的水文响应研究

以滦河流域为研究区,基于未来气候变化研究成果建立了16种气候变化情景,结合SWAT分布式水文模型模拟了不同气候变化情景下的水文过程,对滦河流域气候变化的水文响应进行了分析。结果表明:SWAT模型可以较好地模拟滦河流域的月流量过程,在研究区具有较好的适用性;流域气温升高将会导致蒸发量增加、径流减少。在以升温为主、降水变化存在很大不确定性的情况下,滦河流域径流量可能进一步衰减。在未来降水增加的情况下,流域年均地表径流增加趋势的空间差异显著,尤其是流域下游的迁西县等地增加幅度超过12mm,研究结果将为变化环境下滦河流域的水资源管理提供参考。     

克拉玛依地区减排林地下水动态变化及合理生态水位分析

基于对克拉玛依地区减排林地下水水位及水质的监测结果,分析了减排林地下水动态变化特征,探讨了减排林地下水的合理生态水位.结果表明,减排林区地下水埋深出现了规律性分布,减排林区地下水埋深已由2005年的7.8 m减小为2009年的4.6 m,呈减小趋势.减排林地下水的矿化度由2005年的22.67 g/L变化为2009年的5.35 g/L.并统计了减排林地下水理化性质特征,表明地下水的水溶性盐的空间变化明显.根据减排林区主要植被生长状况与地下水埋深关系,得出减排林区地下水合理生态水位为2.5～5.0 m.     

渭河流域近50年来气候舒适度对气候变化的响应

气候舒适度(CCI)是反映气候条件对人体感受影响的指数.根据渭河流域内13个站点19612010年温度、风速、相对湿度等气象要素的平均值,计算出流域内各站点气候舒适度指数各级日数持续时间及分布情况.结果表明,冷和寒冷的日数在减少,可达舒适的日数在缓慢增加,其变化规律与温度变化密切相关.除华山站外,各站点的舒适度都比较高,大部分站点可达舒适的时间为5个月以上.流域内可达舒适的平均天数占全年的46.9％,寒冷及冷的日数可占27.1％,没有出现炎热和酷热的天气.流域内西安、武功、天水和宝鸡站点的气候舒适度较高,其次为铜川、洛川、环县等地区.     

大巴山地区植被覆盖变化及其对气候变化的响应

利用1998—2009年的SPOT VGT-NDVI逐旬数据集,对大巴山地区植被覆盖变化及其对气候的响应进行了研究。结果表明:(1)1998—2009年大巴山地区植被NDVI值变化整体呈显著上升趋势,年平均NDVI值在0.54～0.64之间;大巴山弧形褶皱带植被NDVI值较高,河流附近NDVI值较低;大巴山地区植被覆盖呈显著性增加趋势,在县城城区附近有植被退化迹象,占总面积的0.24%。(2)1998—2009年,提取6种植被类型的NDVI值在四季的变化总体呈上升趋势,尤其是春季NDVI变化显著;不同类型的植被NDVI值大小顺序为:阔叶林>针叶林(冬季为针叶林>阔叶林)>灌丛>草甸>草丛>栽培植被,其中,草甸在四季的变幅最大。(3)在时间尺度上,NDVI与同期、前一个月、前两个月的气温呈极显著相关性,与降水量的相关性不显著。空间尺度上,6月月均NDVI与气温呈负相关的像元数占67%,表明该时段温度升高可能导致蒸发量增大,从而抑制了植物生长。