生态水文平衡状态下宁夏地区植被承载力模拟

基于Eagleson的生态水文最优性理论,从区域尺度上,综合多种环境变量,模拟宁夏地区生态水文平衡状态下植被最优盖度,进而确定植被承载力,并研究在不过分消耗土壤水分的前提下不同植被类型的最优盖度。结果表明:(1)在研究期内(2000—2019年),基于Eagleson生态最优性理论得到的平衡植被覆盖度与实际植被覆盖度相关关系为0.86,模型模拟良好,除去农田,宁夏地区的多年平均植被盖度为0.048~0.984,模拟的平衡植被覆盖度为0.153~0.840,植被盖度在空间上具有较好的一致性,南部地区较高,呈现由南向北逐渐降低的趋势。(2)从植被承载力空间分布来看,绝大部分区域实际植被覆盖度与模拟的平衡植被覆盖度的差值小于0.05,未处于超载状态,植被超载区主要位于泾源县。(3)乔灌草3种土地利用类型的模拟植被最优盖度均表现为从南到北逐渐减少,从多年平均来看,草地的模拟植被最优盖度为0.223~0.841,灌木林地的模拟植被最优盖度为0.186~0.659,而乔木林地的模拟植被最优盖度为0.153~0.635。研究结果有助于科学指导当地生态环境建设,为同类地区生态恢复建设提供理论支撑。

晋西黄土高原水资源植被承载力分析及对策建议

干旱缺水始终是黄土高原地区林业水资源管理面临的难题.为了探究造成黄土高原地区林水失衡的主要原因,以2009—2012年晋西黄土高原蔡家川流域油松人工林树干液流量与土壤水分长期连续定位观测数据为基础,采用土壤有效水与单株油松耗水量的比值来衡量该区域水资源植被承载力.结果表明:1在油松人工林实际密度(1 300株hm2)下,油松人工林过度耗水是深层土壤干化的主要原因;降水量是决定水资源植被承载力的主要环境因子,降水量越大,油松人工林地的水资源植被承载力就越高.2根据构建的降水量-水资源植被承载力拟合方程,在当地年均降水量为576 mm条件下,研究区20 a林龄油松人工林地水资源植被承载力为1 084株hm2,而油松人工林地的实际密度远大于该水资源植被承载力.在黄土高原地区,人工林密度过高是造成深层土壤干化、植被退化等生态恶化的主要原因.因此,将人工林密度控制在当地水资源植被承载力范围之内,是减少林地深层土壤水分消耗、调节林地水平衡的重要措施.

半干旱区人工林草地土壤旱化与土壤水分植被承载力

近年来在黄土高原地区多年生林草地 ,出现了以土壤旱化为主要特征的土壤退化现象。退化土壤反过来影响植物的生长和发育 ,最终将导致植物群落衰败和生态系统的退化 ,从而影响到林草植被的长期稳定 ,经济效益和生态效益的持续稳定发挥 ,这已成为当前林草植被建设的重大问题之一。分析了土壤旱化现象与土壤干层的关系 ,探讨了土壤干层的划分标准。认为防止土壤旱化的主要措施就是控制林草地密度和生产力 ,而控制林草地密度和生产力的理论依据就是土地植被承载力。在黄土高原大部分地区植物吸收和利用的土壤水分主要依靠当地的天然降水 ,土壤水分是限制植物生长的决定因子 ,该类地区土地植被承载力实质上为土壤水分的植被承载力。作者定义土壤水分植被承载力为土壤水分承载植物的最大负荷。它是指在较长时期内 ,在现有的条件下 ,当植物根系可吸收和利用土层范围内土壤水分消耗量等于或小于土壤水分补给量时 ,所能维持特定植物群落健康生长的最大密度。探讨了土壤水分植被承载力的确定方法和影响因素 ,认为凡是影响林草地土壤水分的补给和消耗 ,植物群落生长发育和植物水分利用效率的因素 ,包括地理位置、地形、气候、植被类型及其发育阶段 ,抚育管理措施都影响土壤水分植被承载力数值。开展土壤水分植被承?

黄土高原地区土地植被承载力与植被生态恢复建设

土地植被承载力是黄土高原地区土壤水分与植物生长关系调控、合理利用水土资源和生态植被建设的核心问题之一。分析了土地植被承载力对植被结构的影响,认为在大气降雨量为唯一土壤水分输入量的黄土高原,土地植被承载力决定了植物群落密度,直接影响植被结构。从植被地带和群落适应性原理、缓解土壤干旱、控制植被生产力三个方面探讨了生态恢复与土地植被承载力的相互关系,并提出了黄土高原生态恢复建设必须优先考虑土地植被承载力,根据土地植被承载力进行植被生态恢复建设是黄土高原生态环境得以改善和持续发展的必由之路。

乌兰布和沙漠东北部土壤水分植被承载力

根据乌兰布和沙漠东北缘的自然环境特点和植物生理生态特征,基于水量平衡原理建立土壤水分动态模型,模拟计算该区植被在不同叶面积指数下的土壤水分动态变化和保证植物生存前提下的土壤水分亏缺值,评价该区土壤水分植被承载力。结果表明:自然条件下乌兰布和沙漠东北缘土壤蒸发占降水的比例在流动沙地和半固定沙地大于60%,固定沙地为44.8%;在叶面积指数低于1.7 m2.m-2时,土壤水分亏缺水平较低,叶面积指数继续升高时,土壤水分亏缺大幅度增加。从而确定该区土壤水分植被承载力为叶面积指数1.7 m2.m-2。

陕北黄土丘陵沟壑区人工草地的土壤水分植被承载力

土壤水分植被承载力是黄土高原生态环境建设和可持续发展的核心。该文根据陕北黄土区4种不同立地条件下苜蓿地(MedicagosativaL.)连续3a的降雨、径流、土壤水分动态和生物产量的小区定位观测结果,研究分析了自然降水与土壤水分补给、土壤水分补给与地上部生物量、地上部生物量与土壤水分消耗的关系;并采用FAO法和水量平衡法分别计算出了苜蓿地土壤水分的承载力。结果表明:苜蓿地土壤水分补给量与地上部生物量呈线性关系,地上部生物量与土壤水分消耗量呈二次函数关系。用FAO法估算可得陕北黄土区土壤水分可承载的苜蓿最大产量为3992.2～4173.7kg/hm2;而根据水量平衡原理计算可得陕北黄土区苜蓿地可承载的地上部生物量为2600～3500kg/hm2,比FAO法低16.07%～33.52%。坡向、坡位相同时,坡度增大,承载力降低;坡向、坡度相同时,下坡承载力大于上坡;坡度、坡位相同时,南坡承载力小于北坡。

雨水资源、土壤水资源与土壤水分植被承载力

在我国北方少雨地区开展雨水资源、土壤水资源与土壤水分植被承载力研究对于防治林草地土壤旱化和林草植被经营具有重要意义。2002年4月以来,在上黄生态实验站对多年生人工林林外和林内降水、地表径流、植物生长和土壤水分动态进行了定位观测,结果表明:次降雨林冠层截留量为0.2～6.47mm,为降水量的3.1%～53.3%,截留总量占降水量的16.9%;地表径流量为0.24～1.5mm,是降雨量的1.6%～6.8%;柠条林地土壤剖面水分垂直变化可分为活跃层、次活跃层和相对稳定层;年内土壤水分胁迫时,植物通过改变叶的颜色,降低自身的含水率、落叶或产生大量落叶来适应干旱的土壤水环境,但不会死亡。土壤水分植被承载力为土壤水分承载植物的最大负荷,是指在较长时期内,当根层土壤水分消耗量等于或小于降雨补给量时,所能维持特定植物群落健康生长的最大密度。

六盘山叠叠沟华北落叶松林不同生长特征的土壤水分植被承载力的指示作用

在干旱半干旱地区,水分不足是限制植被分布与生长的关键因素。选择合理的植被生长指标来形象表示和定量表达主要由水分条件决定的植被承载力,对科学指导退耕还林等林业生态修复及考虑水文影响的森林植被经营管理都非常必要。本文在宁夏六盘山半干旱区叠叠沟小流域,选择27年生华北落叶松人工林的半阴坡和阴坡2个典型坡面,按坡位从上到下各设置6个样地,调查了林木生长特征的坡面变化,并分析了其对土壤水分植被承载力的指示作用。结果表明:1)半阴坡样地的平均树高、优势木高、林冠层叶面积指数、地上生物量等生长指标均低于阴坡,表明半阴坡的植被承载力低于阴坡;2)在2个坡面的林分样地上,乔木冠层的生长季中期叶面积指数的坡位变化均为从坡顶向坡下逐渐增大,在坡面中下部达到最大,然后到坡脚又下降;林分样地的平均树高、优势木高及地上生物量的坡位变化总体趋势与林冠层叶面积指数基本相同,但其最大值多下移到坡面下部,平均树高还存在一些波动;3)林冠层叶面积指数与乔木层及整个植被层的地上生物量呈极显著正相关,与优势木高显著正相关,但与平均树高、灌木层和草本层生物量相关不显著,现存林木密度与植被生物量呈极显著相关。综合分析表明:在初始造林密度和造林年份一致的条件下,比较容易测定的乔木层地上生物量(及植被地上总生物量)可替代叶面积指数作为植被承载力的表达指标;在生物量指标缺乏时,还可选用林分优势木高指示植被承载力。

土壤水分植被承载力数学模型的初步研究

本文通过对不同密度林地根层土壤水分补给和消耗量的分析,提出确定土壤水分植被承载力的概念模型。通过对不同密度人工林地根层土壤水分补给和消耗的定位监测资料分析,建立了土壤水分植被承载力的数学模型。通过实例分析可以看出,该方法是简便易行。

陕北黄土丘陵沟壑区杏林地土壤水分植被承载力

根据台地和26°坡地杏林地连续3年的降雨、冠层截留、地表径流、土壤水分和生物量的定位观测结果,研究分析陕北黄土区自然降水与土壤水分补给、土壤水分补给与生物量、土壤水分消耗与生物量的关系。提出台地土壤水分可承载的杏树生物量为3728kg·hm-2,坡地为2423kg·hm-2,台地杏林地适宜的果实产量为4714kg·hm-2,坡地杏林地适宜的产量为3064kg·hm-2。建议综合应用水保工程、修剪、保墒、花果控制、生长激素等措施,平衡利用雨水资源,实现杏产业的可持续发展。

土壤水分植被承载力初步研究

土壤水分植被承载力是干旱、半干旱和半湿润易旱地区土壤水分与植物生长关系调控、合理利用水土资源和林草植被的核心科学问题之一。定位研究密度与植物生长、土壤水分补给和消耗的关系是确定土壤水分植被承载力的实验基础。我们以黄土高原半干旱区16年生人工柠条林为例,进行了实验研究,实验密度包括8700、7100、5100、3200、1600丛/hm2。研究结果如下:土壤水分植被承载力为土壤水分承载植物的最大负荷,它是指在较长时期和特定条件下,土壤水分所能维持相应植物群落健康生长的最大密度;多年生柠条根系虽然可分布到500cm以下土层,但是大部分根量分布在0～150cm土层,根系随深度分布可用指数方程描述;降水最大入渗深度为170～270cm。柠条主要吸收利用0～270cm土层的土壤水分;一年内植物生长与土壤水分的关系可分为4个阶段;柠条密度与生产力或土壤水分补给量为线形关系,与土壤水分消耗量为二次抛物线关系,研究区柠条林地土壤水分承载力为8115丛/hm2,柠条林合理利用方向为保持水土和改善环境质量。

晋西黄土残塬沟壑区刺槐人工林土壤水分植被承载力研究

为明确在干旱缺水地区,植被对深层土壤水分的过度消耗以及水资源的承载能力,在晋西黄土残塬沟壑区选取林分密度1 300株/hm^2的刺槐人工林为研究对象,以裸地为对照,利用Enviro-SMART土壤水分监测系统(FDR)和热扩散探针(TDP)技术对当地刺槐人工林地0—150 cm范围内各土层体积含水量与树干液流量进行长期连续定位观测,采用土壤有效水与单株刺槐耗水量的比值来衡量研究区刺槐人工林土壤水分植被承载力。结果表明:(1)月降水量和月土壤储水量是决定刺槐人工林土壤水分植被承载力的主要环境因子,且二者与土壤水分植被承载力之间均呈现显著的正比例关系(P<0.05)。(2)根据构建的刺槐人工林土壤水分植被承载力模型,计算出当地林龄为19年的刺槐人工林0—150 cm土层深度的土壤水分植被承载力为1 224株/hm^2,稍小于研究区实际林分密度(1 300株/hm^2),为保证当地刺槐人工林分耗水深度控制在0—150 cm土层范围内,同时也为促进当地林分生产力处于最优水平,建议在今后的营林造林过程中将刺槐人工林密度控制在当地土壤水分植被承载力范围之内,在减少林地深层水分消耗、调整林地土壤水资源平衡的同时,促进当地林业产业的合理发展。

干旱区生态用水和土壤植被承载力综述

干旱区的生态恢复与植被建设均受到水分的严重制约,生态用水和土壤水分植被承载力的研究均为实现地区可持续发展的重要一环。生态用水影响土壤水分补给量,而土壤水分补给量是制约土壤植被承载力的因素之一。因此提高土壤植被承载力需要保证干旱区生态用水总量,而森林植被有保持水土、调节地表径流、增加入渗的功能,能够使得干旱区生态用水量增加,从而提高土壤植被承载力,形成良性循环,最终达到生态系统的稳定。综合提炼多篇相关文献的观点,从生态用水和土壤植被承载力的概念、研究发展现状、在植被建设的指导意义3方面综合阐述,讨论了生态用水以及土壤植被承载力的内在联系。

水资源紧缺地区土壤水分植被承载力论述

在详细论述土壤水资源概念发展和土壤水分植被承载力研究尺度的基础上,介绍土壤水分植被承载力量化模型,包括经典的承载力模型、种群增长通用模型、密度-土壤水分模型和基于物理过程的土壤水分植被承载力模型,述评土壤水分植被承载力研究现状,提出今后应在完善土壤水分植被承载力理论的同时,加强水资源紧缺地区土壤水分与植物生长的野外长期定位研究,从不同时空尺度确定不同植物群落的土壤水分承载力。

北京都市水源涵养林建设与植被承载力问题探讨

生态环境防护已成为北京都市水源涵养林系统的主要功能。然而,随着大规模林业工程的实施,都市水源涵养林建设和城市生活用水的矛盾日益突出。人们首先担心不当的造林和森林经营会导致水资源减少,如流域产水量降低,水库水容量减少,从而限制区域发展;其次,天然雨水资源所能支撑的植被承载力有限致使新建森林植被随着生长出现稳定性下降、健康退化和生态服务功能降低。基于此,从有利于区域可持续发展和林业可持续发展的角度出发,分析了北京都市水源涵养林建设的必要性和亟待解决的问题,认为在水源涵养林建设的可持续发展中需要综合考虑水资源管理的问题,加强植被承载力的研究。

宁夏六盘山叠叠沟小流域典型华北落叶松林植被承载力研究

为了确定叠叠沟小流域华北落叶松林土壤水分植被承载力,本研究以生态需水量为导向,利用BROOK90模型设置不同情境,定性确定了典型华北落叶松林以及不同坡度和坡向下华北落叶松林的土壤水分植被承载力。结果表明,华北落叶松林年平均生态需水满足率为63.2%;林地生态需水量在各个坡向间的排序为正南坡向>东南和西南坡向>正东坡向和正西坡向>东北坡向和西北坡向>正北坡向;林地生态需水量及其分量随坡度的增加逐渐降低,林地生态需水量在坡度为0°时为571.7 mm,当坡度增加至30°时,林地生态需水量降至544.0 mm;六盘山叠叠沟小流域华北落叶松林的水分植被承载力在2.6~3.4,其中,水分植被承载力最大值出现在陡坡(30°)正北坡向(0°),水分植被承载力最小值出现在陡坡(30°)正南(180°)、西南(225°)、东南(135°)坡向。

中国沙棘人工林植被承载力对土壤含水率的响应

为探讨土壤含水率对中国沙棘人工林植被承载力的影响,在水分条件不同的情况下对4年生中国沙棘人工林进行观测。结果表明:随着土壤含水率的增大,中国沙棘人工林土壤水分植被承载力呈凸形抛物线变化即先升后降;土壤含水率较低情况下,林分个体小、密度低、生物量少、种群稳定性差;土壤含水率适宜情况下,林分个体大、密度高、生物量多、种群稳定性强;土壤含水率过高时,同样导致林分个体小、密度低、生物量少、种群稳定性差。

浅谈林地水分的植被承载力

在多年内维持较高土壤水分的水平衡,是成功恢复多年生森林植被的基本前提。所以,土壤水分的植被承载力计算要建立在长期土壤水分平衡基础上进行土壤水分平衡评价,是合理设计和科持续经营森林植被的一个途径,这个原则目前在国内已得到普遍理解和广泛接受。

基于Biome-BGC模型的若尔盖不同沙地类型土壤水分植被承载力对气候变化的响应

若尔盖地区是全球气候变化的敏感地区,同时也是我国黄河长江上游生态屏障的关键区域,然而目前针对全球气候变化背景下该地区的土壤水分植被承载力情况还不清楚。本文基于Biome-BGC模型,模拟了2007—2021年不同气候变化情景下若尔盖地区4种沙地类型(固定沙地、半固定沙地、流动沙地和露沙地)上典型植被沙棘的水分利用效率(WUE),再根据土壤水分植被承载力公式估算出不同沙地类型上沙棘的土壤水分植被承载力。结果表明:不同气候情景下,沙棘的WUE年均值均表现为露沙地>固定沙地>半固定沙地>流动沙地;与现行气候情景相比,未来气候变化情景下沙棘的WUE均有所下降,尤其在温度升高降水增加的情景下沙棘的WUE最低;不同气候情景下,沙棘的土壤水分植被承载力年均值均呈现固定沙地>半固定沙地>流动沙地>露沙地;与现行气候情景相比,未来气候变化情景下各类型沙地上的土壤水分植被承载力均有所下降;降水和气温对土壤水分植被承载力的影响存在耦合效应,其中降水对土壤水分植被承载力的影响大于气温。本研究揭示了若尔盖地区不同沙地类型上土壤水分植被承载力对气候变化的响应特征,对高寒沙地的生态治理与恢复具有一定的指导意义。

我国北方风沙危害区生态重建与恢复：腾格里沙漠土壤水分与植被承载力的探讨

我国北方风沙危害的主要防治区包括贺兰山以东沙地和以西的沙漠、绿洲和沙漠与荒漠草原过渡区,约3.2×105 km2.植被重建与恢复是该区遏制风沙危害的重要手段和有效的途径.基于腾格里沙漠沙坡头地区50余年的长期生态学研究,发现重建植被通过对土壤水分的利用和时空再分配改变了原来沙丘系统的水循环特征,在给定的区域降水条件下,土壤水的时空动态与重建植被动态密切相关;指出沙区水文过程的长期改变驱动着人工植被的演替;探讨了降水小于200 mm风沙区土壤水分的植被承载力和植物固沙的模式.