分布式水文模型在森林水文学中的应用

在探讨森林水文模型发展历史的基础上,着重分析了分布式水文模型的理论基础,类型和特点,与传统的集总式模型相比,分布式水文模型考虑了流域内部各地理要素的空间异质性,可以反映流域内部水文过程的时空变化,从而更加准确地预测自然和人为因素对流域水资源和水环境的影响,为流域的科学管理提供可的决策依据,景观生态学可以作为分布式模型进一步发展的理论基础,地理信息系统（ＧＩＳ）技术可分为分布式模型的实现技术支持,在     

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。      

绿化植物防治空气颗粒物污染研究进展

空气颗粒物污染日益加剧导致空气质量不断恶化, 严重威胁到人类健康和生存环境, 已引起世界各国的高度重视。为了减轻空气颗粒物污染危害, 利用绿化植物防治空气颗粒物污染作为一种有前景的、安全可靠的绿色治理技术应运而生。立足于国内外在绿化植物防治空气颗粒物污染方面的研究成果, 文中系统总结了绿化植物防治空气颗粒物污染的5个作用途径, 即减尘作用、滞尘作用、吸尘作用、降尘作用和阻尘作用, 并指出利用植物防治空气颗粒物污染存在的问题与研究需求, 建议今后应进一步加强植被防治空气颗粒物污染的形成机制、植物防治技术体系与治理模式等研究。     

六盘山华北落叶松林的结构随林龄变化及其水文影响

[目的]探讨林分结构随林龄的变化及其所带来的水文影响,为六盘山半干旱区森林植被建设和经营管理提供理论依据。[方法]在六盘山半干旱区叠叠沟小流域,以主要人工林类型—华北落叶松人工林为研究对象,基于1993—2002年的日气象数据,应用林分结构耦合模型和BROOK90生态水文模型,通过情景模拟,得到植被结构(平均树高、胸径、郁闭度、LAI)随林龄的变化,及其对水分平衡分量(截留量、蒸腾量、土壤蒸发量、产流量)的影响。[结果]华北落叶松林随林龄的增加可分为快速生长期(林龄5～15 a)、缓慢生长期(林龄15～40 a)和稳定期(林龄大于40 a)。在快速生长期,林分平均树高、平均胸径、郁闭度和冠层LAI均随林龄的增加而快速增大,年均增长率分别为0.48 m·a^-1、0.54 cm·a^-1、0.03、0.19;在缓慢生长期,林分平均树高、平均胸径和郁闭度呈缓慢增大趋势,而冠层LAI则呈先增大后减小的趋势;在稳定期,林分结构基本稳定。在快速生长期,年均截留量和蒸腾量随林龄增加而快速增大,年均增长率分别为1.91、24.13 mm·a^-1     

基于土壤水分承载力的林分密度计算与调控——以六盘山华北落叶松人工林为例

立地水分条件决定的植被承载力是干旱缺水地区森林合理经营的重要依据。考虑到干旱缺水地区的森林蒸散耗水在水分输出中占据绝对主导地位,其大小直接与叶面积指数(LAI)相关,将林冠LAI在生长季一段时间内的最大值(LAImax)作为植被承载力(LAIc)的量化指标,利用冠层分析仪(LAI-2000),在六盘山香水河小流域和叠叠沟小流域的44个华北落叶松人工林样地,实测了冠层LAI的季节动态变化,研究了生长季内LAImax与林分断面积、郁闭度、平均树高、密度等常用林分结构指标的关系。结果表明:LAImax与林分不同结构指标均呈幂函数关系,其决定系数(R2)依次为0.84、0.82、0.56、0.47,说明能同时反映林分密度和树体大小的林分断面积与林冠LAI相关最紧密。将LAImax与林分断面积的幂函数关系嵌入了林分平均胸径与林分密度和林龄关系的模型,用以描述LAImax与林龄和密度的关系,并利用样地实测数据拟合了模型参数。拟合建立的模型对所有样地的LAImax的计算值与实测值的相对误差平均为8.6%(0%20.4%),能较好地描述LAI与林龄和密度的关系。利用此模型,进一步导出了能依据给定的LAIc,简捷计算出不同林龄时的可承载林分密度的模型,从而为基于立地水分植被承载力的林分密度管理和森林多功能经营等提供技术支持。     

六盘山主要植被类型的生物量及其分配

2009年,在宁夏六盘山南部林区香水河小流域,调查研究了主要森林类型的生物量及其层次和器官分配。结果表明:不同森林的活体植被总生物量(t·hm^-2)差别较大,依次为华山松(102.70)>桦木林(84.42)>山杨林(79.97)>华北落叶松人工林(58.37)>疏林(44.91),按各类森林面积加权平均为78.37,远高于灌丛(20.77)、草地(1.07)和草甸(2.29)。各类森林的枯落物现存量(t·hm^-2)为:华北落叶松人工林(18.21)>华山松林(11.99)>桦木林(10.90)>山杨林(7.67)>疏林(7.06),也都远高于灌木林(3.13)、草甸(0.82)和草地(0.49)。森林生物量集中在乔木层(占91.04%),灌木层仅占8.09%,草本层更低至0.87%。森林生物量的器官分配比例:乔木层为树干(54.06%)>枝(21.04%)>根(16.92%)>皮(5.34%)>叶(2.65%);灌木层为枝干(62.68%)>根(30.55%)>叶(6.77%);草本层为地上茎叶(58.82%)>根(41.18%)。乔木层地上与地下生物量比值的平均值为4.49,几种阔叶林都在4.0左右,但华北落叶松林为6.41,华山松林为5.80,都远大于灌木林的2.82、草地的1.89及草甸的1.20。不同林分的生物量均随林龄和林冠郁闭度的增大而几乎线性增加,并随林分密度的增加而增大,但在密度超过900株·hm^-2后生物量增速减缓并渐趋其最大值。     

黄土高原和六盘山区森林面积增加对产水量的影响

[目的]定量评价黄土高原地区造林对流域产水量的影响,指导林水协调的林业发展和森林管理。[方法]综合分析多年在黄土高原、泾河流域、六盘山区开展的森林产流影响的多尺度研究结果。[结果]在黄土高原区域尺度,林地平均年径流(16 mm)比非林地(39 mm)减少59%;在典型流域尺度(泾河干流上游流域),森林年均产水量(76 mm)比自然草地减少51%,其中,半湿润土石山区的森林年均产水量(88.8 mm)比自然草地减少58%;在典型小流域尺度(半湿润的香水河小流域),完全覆盖森林后的年均产流比无森林覆盖情景减少59%。森林增加导致的年产流减幅在干旱地区和干旱年份会更大,并可能超过100%,如年降水量低于450 mm的黄土流域、半干旱的泾河上游黄土区的林地及半干旱的叠叠沟小流域的坡面乔木林分样地,其年产水量常为零或负值,即需消耗土壤水分和坡上汇入径流等维持生存。低度间伐不能显著减少森林蒸散耗水。[结论]在黄土高原研究的小流域、流域和区域空间尺度内,造林减少年产流量的平均幅度都在50%~60%以上,且随干旱程度的增加可达到100%,并因消耗降水外的其他水源而出现负产流。需依据水分承载力合理选择待恢复植被类型和确定森林覆盖率,这是保障区域供水安全和实现林水协调管理的基本途径。     

华北落叶松枯落物覆盖对地表径流的拦阻效应

在宁夏固原六盘山叠叠沟小流域坡面径流小区(长0.9 m、宽0.5 m)内进行了10种枯落物覆盖量(0.0、0.5、1.0、3.0、5.0、7.0、10.0、15.0、20.0、25.0 t·hm-2)、5个入口流量(10、20、30、40、60 mL·s-1)的地表径流试验.结果表明:当枯落物覆盖量从0.0 t·hm-2增加到25.0 t·hm-2时,地表径流流速与无枯落物覆盖相比减小了57.50%～72.27%;地表径流流速随入口流量增加而明显加大,尤其是无枯落物覆盖时增加最快;在坡度为14°的条件下,枯落物覆盖对地表径流流速的阻延值△V(cm·s-1)与单宽流量q(mL·s-1·cm-1)、枯落物覆盖量G(t·hm-2)的关系为:△V=3.617 7q0.507 5G0.431 5(R2=0.910 2);枯落物覆盖量增加使地表曼宁阻力系数n值加大,在枯落物覆盖量小于10.0 t·hm-2时,n值随枯落物量增加而急剧加大;当枯落物覆盖量在10.0～25.0 t·hm-2范围内增加时,n值的加大趋势逐渐变缓;n值与枯落物覆盖量之间呈较好的二项式关系.     

六盘山半干旱区华北落叶松林坡面土壤含水量的降雨响应

在宁夏六盘山外围半干旱区,土壤含水量是影响林木成活与生长的关键因子,需深入理解森林坡面不同坡位的土壤含水量对降雨量的响应差异。本文在宁夏六盘山叠叠沟小流域,选择一个华北落叶松人工林典型坡面,于2021年5—10月利用自动气象站和土壤水分仪连续监测降雨等气象条件和坡面土壤含水量变化,分析土壤含水量的坡位差异及对降雨量级的响应。观测期间总降水量为443.7 mm,虽然接近多年平均值,但夏季干旱严重。结果表明:(1)土壤含水量存在明显的生长季内变化,整体表现为先降低后升高的趋势,8月最低(0.112 m³·m^-3)。(2)土壤含水量存在明显的坡位差异,整体表现为:上坡[(0.191±0.044)m³·m^-3]>中坡[(0.158±0.045)m³·m^-3]>下坡[(0.146±0.034) m³·m^-3],表明土壤含水量的坡位变化因处于干旱年,主要受植被蒸散耗水量大小的影响,而受坡面汇流影响不大。(3)在同...