黄土高原泾河流域1960—2000年的年输沙量时空变化

为制订合理有效的水土流失治理政策,需定量了解流域的泥沙输移总量及其时空变化。以黄土高原多泥沙的典型流域泾河为例,按有连续水文观测数据的11个水文站的控制范围,把流域划分为11个河段,统计分析1960—2000年间的年均输沙量和输沙模数在不同年代的变化和空间上的差异。结果表明:1)20世纪60年代泾河流域年均输沙量为3.024 9亿t/a,年均输沙模数为6 672 t/(km2.a);输沙等级为强度,但空间分布不均匀,其中输沙等级为极强度和强度的河段面积占流域面积的72.6%,其年均输沙量占流域总量的86.0%;输沙等级为中度和轻度的河段面积占流域面积的27.4%,其年均输沙量占流域的14.0%。2)20世纪70年代以来,泾河流域年均输沙量开始减少,90年代已减至2.657 8亿t/a,较60年代下降了12.1%,减沙主要发生在输沙等级为极强度的河段,其减沙量占流域总减沙量的93.5%,尤其以降水较高、植被较好的西部地区为主要贡献区,而其他输沙等级河段的年输沙量基本保持不变。因此,在侵蚀性暴雨增加的气候变化背景下,植被稀疏、抵抗暴雨侵蚀能力差的半干旱地区应列为水土保持重点地区。     

六盘山半湿润区坡面华北落叶松林冠层截留的时空变化及空间尺度效应

冠层截留是森林蒸散的重要组成部分,其定量描述一直是生态水文学研究的热点问题之一,相关观测研究多是在固定样地的空间尺度上进行的。林冠截留量除在样地上受降水、气象条件和冠层结构及生长过程的动态影响外,还在坡面上受植被生长和冠层结构的坡位差异而有很大空间变化和尺度效应,需对此深入理解和精细刻画,从而为实现从样地观测结果上推到坡面的尺度转换并基于此准确评价森林水文影响来提供科学依据。在六盘山香水河小流域,选择一个水平坡长425.1m的华北落叶松人工林典型坡面,并均匀划分为空间连续的16个样地。于2015年5—10月,测定了森林冠层结构(特别是叶面积指数,LAI)的坡位差异和动态变化,并同步观测了林外降雨和林内穿透雨及树干茎流,依此计算得到每次降雨事件的冠层截留量。以离坡顶水平距离(水平坡长)为尺度标量,分析林冠截留量沿坡面的时空变化规律及影响因素。结果表明,林冠截留量存在沿坡变化和坡面空间尺度效应,且月份变化明显。在整个生长季,林冠截留量沿坡变化总体表现为随水平坡长增加先升高,在坡面中部达最大,之后逐渐降低,以每100m水平坡长的变化量表示的坡面尺度效应为+5.62mm/100m(坡段0~316.6m)和-2.37mm/100m(坡段316.6~425.1m);在5月,林冠截留量沿坡变化总体表现为随坡长增加而逐渐降低,坡面尺度效应为-0.26mm/100m(0~425.1m),在6—8月,林冠截留量沿坡变化总体趋势均和整个生长季相同,6月份坡面尺度效应为+1.28mm/100m(0~261.1m)和-1.78mm/100m(261.1~425.1m),7月为+0.92mm/100m(0~267.6m)和-0.88mm/100m(267.6~425.1m),8月份为+1.28mm/100m(0~211.2m)和-0.34mm/100m(211.2~425.1m);在9月、10月,林冠截留量沿坡变化表现为随坡长增加逐渐升高,坡面尺度效应分别为+2.38mm/100m和+0.81mm/100m(0~425.1m)。林冠层叶面积指数的坡位差异及其季节变化是影响林冠截留时空变化的主导因素,各月林冠截留率均与叶面积指数呈显著正相关。可基于不同坡位样地的叶面积指数与其坡面均值的关系、叶面积指数与林冠截留量的关系以及不同坡位样地的叶面积指数测定值,上推估计林冠截留的坡面均值。     

六盘山叠叠沟小流域的土壤石砾含量坡面分布特征

山区土壤石砾含量经常很高,这对土壤水文功能具有不可忽视的作用.为了解六盘山区土壤石砾含量的空间分布特征.在叠叠沟小流域调查研究了土壤石砾含量随坡向、坡位和土层深度的变化规律.结果表明,土壤(以表层0-20 cm为例)石砾体积含量的坡向顺序为阳坡(3.07%)>阴坡(2.89%)>半阴半阳坡(1.99%),坡位顺序为下部(3.46%)>中上部(3.05%)>坡顶(2.46%)>中部(2.20%)>上部(2.08%).在受侵蚀影响导致表层土壤石砾富集的同时,石砾含量主要受离开母岩距离的影响,因而表现为随土壤加深而增加的趋势,基于此提出了不同坡向坡位时石砾体积含量随土壤深度变化的模型,与实际数据吻合较好.     

六盘山华北落叶松林坡面土壤密度空间变异与合理取样数

目的 明确森林坡面土壤密度的空间异质性并量化其合理取样数,对于准确理解坡面产流变化机制具有重要意义。 方法 结合传统统计学和地统计学方法,分析了六盘山华北落叶松林坡面0～100 cm土层土壤密度的空间异质性,用Monte Carlo模拟重抽样的方法,量化95%置信区间、10%误差下土壤密度的最少取样数。 结果 华北落叶松林坡面100 cm土层土壤密度变化范围0.99～1.48 g·cm−3;随土层加深,土壤密度逐渐增加。传统统计学表明,0～20 cm土层土壤密度属弱变异,其它土层均为中等变异,石砾含量的空间异质性是导致坡面不同土层土壤密度空间变异的主要因素。地统计学表明,各层土壤密度空间结构均为中等空间自相关性。不同土层土壤密度空间变异程度的不同导致其最少取样数存有明显差异,在95%的置信区间,若要控制坡面100 cm土层土壤密度评估精度在10%误差内,至少需布设10个以上的取样点。 结论 森林坡面土壤密度存有较大空间变异,且其合理取样数的大小取决于空间变异程度,未来应基于土壤密度空间变异程度与合理取样数的关系制定合理、高效的取样策略。     

宁夏六盘山华山松树干液流的动态研究

为了解华山松树干的液流特征及其对微气象因素的响应,2008年5月～10月份,在宁夏六盘山应用热扩散液流探针测定了华山松树干的液流速率,并同步监测了气象因子.华山松树干液流速率呈现出明显的季节变化规律:生长季前期(5月、6月)随着气温回升华山松树干液流速率迅速增加;生长季中期(7月、8月)树干液流速率达到整个观测期的蜂值(0.201 3ml/cm2/min、0.177 3 ml/cm2/min);生长季后期(9月、10月)树干液流速率受生理调节影响明显降低,到10月初中旬液流速率已经降至很低(0.033 2ml/cm2/min).华山松瞬时树干液流速率主要受饱和水汽压差的影响(R=0.933),而日均液流速率则主要受太阳辐射的影响(R=0.582).     

西北旱区华北落叶松个体水分利用效率及其对环境因子的响应

为定量研究华北落叶松个体水分利用特征,2010年5~10月在宁夏六盘山北侧叠叠沟小流域的华北落叶松人工林固定样地内,通过测定树干径向生长和树干液流速率变化,估计了华北落叶松个体生产力、蒸腾和水分利用效率(WUE)。研究表明:在生长季内,华北落叶松个体WUE与蒸腾量的变化表现一致,均为先略有升高后下降的变化规律,6月份最高。个体WUE在0.88~9.73 g/kg之间,平均值为3.97 g/kg,6月份的WUE最大。除空气湿度外,华北落叶松个体水平的WUE与太阳辐射、降水、温度、风速等气象因子都呈现出正相关关系,但与太阳辐射和潜在蒸发散达到显著性相关。     

宁夏六盘山区辽东栎林的空间分布及林分特征

基于2005年森林资源一类清查数据,分析了六盘山区辽东栎林分结构和空间分布特征。结果表明:辽东栎林在六盘山主要分布于海拔1 900-2 300 m范围内,坡度为20-35°的半阴坡、半阳坡和阴坡上,与山杨林的分布生境相近。现有的辽东栎林多为幼龄林,平均林龄30 a,林分密度较大,平均1 046株·hm^-2,树木平均高度7.8 m,平均胸径12.4 cm。胸径5-10 cm的辽东栎株数占50％以上,平均木材蓄积量仅为 39.9 m³·hm^-2。随着海拔升高、坡位从坡上部到坡下部,坡向从半阴坡到半阳坡,林分密度增大,平均树高和胸径增加,这主要是因为沿此梯度林龄在增加,而且随着年龄的增加,辽东栎林的平均胸径以0.8 cm·a^-1的速度增大,作为主要先锋伴生树种的山杨在林内的比重则下降,说明六盘山区的现有辽东栎林正处于正向演替阶段,更趋稳定。建议对辽东栎林采取近自然林业的管理方式,减少不利的人工干预,加速培养近自然森林。     

德国森林资源和环境监测技术体系及其借鉴

在全面回顾总结世界各国退耕还林还草概况的基础上 ,论述了中外退耕还林还草的三大不同特点 ,分析了国外退耕还林还草的历史实践对我国目前正在进行的退耕还林还草试点的四方面启示 ,以期推动我国退耕还林还草的健康发展。     

华北落叶松树干液流的个体差异和林分蒸腾估计的尺度上推

2005年6-10月在宁夏六盘山南侧的西峡林场,选择比较均匀的坡面(坡度45°),布设了20m×20m的华北落叶松固定标准地,应用热扩散茎流计连续测定13株树木的树干液流.结果表明:不同径级树木的树干日液流量存在较大差异,在6-7月,其值变化在11.17～24.46kg·d-1,变异系数CV为0.298(n=5);在8-10月,其值变化在5.01～22.25 kg·d-1,变异系数CV为0.454(n=13).方差分析表明,胸径和液流密度是2个显著影响树干日液流量变异的因子,前者主要通过决定树干边材面积来控制树干液流量大小,它可以解释变异方差的56.9%;树干液流密度可以解释变异方差的34.7%.相关性分析表明,树干液流密度与与林木个体的生长指标(树高、胸径、冠幅和边材面积)无显著相关关系,但与林木的空间指标--树冠重叠度呈显著线性负相关(r=-0.668),即树干液流密度随树冠重叠度增加而降低,说明树干液流密度主要受其林木所处的空间位置及周围树木遮荫影响而发生变化.最后,利用树干液流密度与树冠重叠度之间的关系,提出基于林木空间差异估计华北落叶松林分蒸腾量的方法,并与常用的基于边材面积的尺度转换方法进行对比.结果表明,2种方法估计的林分日蒸腾量的数值变化趋势基本相同,但基于林木空间差异的方法估计的华北落叶松林分平均日蒸腾量为1.15mm·d-1,而基于边材面积的方法的估计值为1.32mm·d-1,前者低于后者13.13%,说明不考虑林木空间特征可能会导致林分日蒸腾量估计值偏大.     

六盘山北侧华北落叶松树干直径生长变化及其对环境因子的响应

2005年5-11月在宁夏六盘山北侧的叠叠沟林场,应用带状树木径向变化记录仪研究9株华北落叶松树干的直径生长变化过程及其对环境因子的响应.结果表明:树干直径的日最大值出现在6:00-9:00,最小值则在16:00-20:00;直径生长的季节变化表现为前期快后期慢,8月下旬以后基本停止生长;林分内优势度大的林木生长较快;树干直径生长过程随时间的变化符合幂函数曲线,方程的确定系数为0.78～0.92.对影响直径生长变化的环境因子进行主成分分析,结果表明温度和水分是主要影响因子;结合偏相关分析,筛选出日最高温、空气相对湿度、日平均太阳辐射通量和土壤含水量作为影响树干直径生长变化的主要因子.建立线性回归模型.