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。     

基于INVEST模型的资水流域产水量及其对环境响应的评估分析

资水流域属于亚热带湿润地区,植被覆盖度高,降水丰富,径流量大。通过对资水流域产水量定量化评估,有利于合理规划流域水资源,促进流域经济发展。基于INVEST模型的产水量模块（Water yield）,研究了2005年、2010年、2015年资水流域的产水量情况,并根据背景分析法,模拟了降水量和土地利用变化情况下对产水量的影响。结果表明,2005—2015年,产水总量先降低后升高,但变化幅度不大,2005年、2010年和2015年平均产水量分别为1 153.39、973.81、1 102.37 mm,产水总体积分别为332.17×10⁸、280.45×10⁸、317.48×10⁸m³;产水量的空间格局为北高南低,从娄底市以北到益阳市产水量较高,娄底市以南到邵阳市产水量相对较低。通过背景分析发现,2005—2010年、2005—2015年、2010—2015年,土地利用变化对产水量的贡献分别为为8.57%、38.80%、10.06%,降水量变化对产水量的贡献分别为91.43%、61.20%、89.94%,...     

1995—2014年青藏高原水源涵养功能时空演变特征及其驱动力分析

青藏高原作为世界第三级,其水源涵养功能面临全球变暖压力,但其时空演变特征及影响因素还需深入研究。本文基于InVEST模型并结合土地覆盖产品,借助相关性和趋势分析等方法,评估了青藏高原产水、径流和水源涵养量的时空演变特征,及其对环境因子的响应。结果表明：青藏高原水源涵养量空间异质性明显（范围为0~1 700 mm）。高寒草原（0.49 mm·a^-1）和高寒草甸（1.92 mm·a^-1）生态系统水源涵养量均表现为逐年增加,而森林则相反（-5.39 mm·a^-1）。水源涵养量在空间上呈现出自雅鲁藏布江河谷向西北逐级递减。驱动力表明水源涵养对土壤湿度最为敏感（0~10 cm：slope=5 327.53,P<0.05;10~40 cm：slope=2 110.42,P<0.05）,而地形对不同生态系统水源涵养量有不同影响,在一定坡度范围内（0~20°）,水源涵养量随着坡度增大而增加。本文强调森林水源涵养呈现出退化趋势,今后需加强对该生态系统水资源的保护。     

祁连山国家公园产水量时空变化及驱动因素分析

为准确表征祁连山国家公园产水量时空差异性，探究产水量影响因素和驱动机制。基于降水量、参考作物蒸散量、土壤深度、根系深度和土地利用类型等参数，利用InVEST模型可视化祁连山国家公园1990—2018年产水量时空格局，使用地理探测器并结合情景模拟方法，评估和量化气候、土地利用、植被、地形等因子对祁连山国家公园产水量空间异质性和产水量变化的影响。结果表明：(1)1990—2018年研究区产水量以0.56×10⁸ m³/a的速度显著增加，在空间上呈自西向东递增趋势；(2)耕地和林地产水深度最大，未利用土地和草地是研究区产水量的主要贡献者，且产水深度高值区位于3 200～4 600 m高海拔处；(3)降水量是产水量空间异质性的第一驱动因素，与实际蒸散量以及土地利用类型的交互作用占主导地位；(4)1990—2018年，气候变化是产水量变化的主要驱动因子，对总产水量影响为正向作用，其次为土地利用变化，主要影响产水量变化的空间分布，对总产水量影响不大。研究成果可进一步为祁连山国家公园水资源管理和可持续发展提供基础理论依据。