黑龙江流域气象-水文生态耦合区划研究

气象-水文生态是影响水系、流域生态、水文环境的重要因素,流域进行气象-水文生态耦合区划对自然资源的有效利用和地表水资源评价具有重要意义。本文基于气象-水文生态进行耦合区划,围绕黑龙江流域气象、水文生态因素构建了黑龙江流域气象-水文生态耦合区划的划分标准及方法,将黑龙江流域分为5个气候类型、 3个水文生态类型;进一步分析气象-水文生态以及水系发育程度之间的耦合关系;通过三因素耦合区划得到34个分区,分析黑龙江流域内数量最多的水资源区耦合类型。研究可为黑龙江流域的生态保护、地表水资源评价及自然资源的开发利用提供理论支持。

滇池流域水文生态系统服务权衡与协同时空异质性及其归因分析

城市化扩张影响流域水文生态系统服务供给,导致水文生态环境压力增加。明晰滇池流域水文生态系统服务权衡与协同关系及归因,对于滇池流域社会经济发展与生态可持续管理的双赢具有重要意义。基于InVEST模型估算了滇池流域2000、2010、2018年碳存储、氮输出、土壤保持和产水量4种水文生态系统服务,分析了水文生态系统服务时空格局变化,利用双变量Moran′s I指数分析了滇池流域水文生态系统服务间时空异质性,通过冗余分析和条件效应分析等方法识别水文生态系统服务归因。结果表明:(1)水文生态系统服务的高值分布与土地利用覆盖有密切关系。(2)水文生态系统服务空间变化主要体现在滇池周边人类活动干扰强烈的区域,表现为氮输出、土壤保持和产水量增加,碳存储减小。(3)水文生态系统服务权衡与协同关系变化明显。碳存储和土壤保持为协同;氮输出和产水量先呈协同后呈权衡;产水量、氮输出均与碳存储和土壤保持为权衡,前者空间变化不明显,后者协同范围扩大,权衡范围缩小。(4)水文生态系统服务主要受多个因素共同影响,主要包括:高程、耕地比例、林地比例、建设用地比例。研究结果可为研究区水文生态系统环境治理和土地利用优化配置提供科学依据和决策支持。

子午岭林区油松人工林枯落物水文生态功能研究

研究子午岭林区不同林龄油松人工林枯落物的水文生态功能,为该区人工林经营及植被建设提供理论依据。在甘肃省子午岭林区选取树龄为10a、20a和30a的油松人工纯林,分析其枯落物的水文特征指标。结果表明:(1)油松人工林枯落物的厚度和蓄积量均随林龄升高逐渐增大,总厚度为1.63~7.30cm,总蓄积量为6.37~52.41t/hm^(2);(2)枯落物的最大持水率和有效拦蓄率均表现为10 a>20a>30a;而最大持水量和有效拦蓄量均表现为30 a>20 a>10 a,枯落物的水源涵养功能随树龄的增长而逐渐增强,且枯落物半分解层在降雨截留拦蓄过程中发挥主要作用;(3)枯落物的持水量、吸水速率与浸水时间分别呈对数函数关系(R^(2)>0.926)和幂函数关系(R^(2)>0.998)。

水利工程对水文生态环境产生的影响分析

水利事业在新时代发展背景下获得了持续发展的基础条件,对应的水利工程建设规模逐步扩大且数量持续增加。但水利工程的建设却对周边水文生态环境造成了相对较大的影响,且部分影响具有持续性特点。文章从多个角度阐述了水利工程对水文生态环境的影响,并从提高重视、构建水利工程生态环境评价体系、建立补偿机制、加强工作管理、优化水文站网等多个角度提出了几点建议策略,希望能够为同行业工作者提供一定的帮助,同时对水利工程对水文生态环境的影响起到有效的改善作用。

桉树人工林冠层、凋落物及土壤水文生态效应

水文功能是森林生态功能的重要方面,为了解桉树人工林的水文生态效应,采用定位研究并结合室内测定的实验方法,研究了广东肇庆桉树人工林冠层降雨再分配、凋落物持水能力、土壤水分物理及蓄水能力。结果表明,研究期间(2006-05-2007-05)的大气降雨量为2016.7mm,通过林冠层后降雨被重新分配,穿透降雨量、树干茎流量和林冠截留量分别占总降雨量的85.70%、3.62%和10.68%。产生树干茎流的临界降雨量为3.93mm,穿透雨量、树干茎流量与林外降雨量均呈极显著正相关(P<0.01);林冠截留率与降雨量呈显著的负相关(P<0.05),降雨量超过20mm后,林冠截留率基本保持稳定。本研究桉树人工林的凋落物最大持水量为4.27mm,凋落物中树叶的最大持水量最大,为2.54mm。0-100cm土层的最大蓄水量为470.06mm,其中非毛管蓄水量为98.22mm,土壤总孔隙度和非毛管孔隙度随土壤深度增加呈递减趋势;0-10cm土壤层的初渗速率和稳渗速率分别为25.03mm.min-1和8.83mm.min-1,且随土壤深度增加而逐渐减小。

马占相思 (Acacia mangium)与湿地松 (Pinus elliotii)人工林枯落物层的水文生态功能

分析了马占相思与湿地松人工林枯落物的蓄积量、年凋落量及凋落动态、枯落物层对大气降水的截留、以及枯落物抑制土壤水分蒸发和阻滞径流的效应。结果表明 :1 1 5龄的马占相思林枯落物蓄积量 32 .3t/hm2 ,年凋落量 1 1 .1 4 t/hm2 ,最大持水率 2 53.7% ,最大持水量 2 8.2 6t/hm2 ;1 5龄的湿地松林枯落物蓄积量 1 8.7t/hm2 ,年凋落量 7.30 t/hm2 ,最大持水率 2 1 6.7% ,最大持水量 1 5.82 hm2 ;2 2种林分对大气降水的截留率分别为 1 5.9%和 1 1 .7% ,截留率随 1次降水降水量 ( >1 0 mm)的增加而减少 ;3 2～ 4 cm枯落物覆盖下不同含水量的土壤水分蒸发比无覆盖的土壤减少 1 8.2 %～ 78.3% ,枯落物层减少土壤水分蒸发的效应随枯落物层厚度和土壤含水量的增大而增加 ;4 2种枯落物对径流流出时间的阻滞效应随径流深 ( <3mm)和坡度的增加而减小 ,随枯落物层厚度的增加呈直线增加。通过与部分其它森林类型枯落物层水文生态功能比较 。

森林凋落物层水文生态功能研究

凋落物层作为森林生态系统独特的结构层次 ,不仅在森林土壤的发育、生态系统物质循环和能量流动过程中具有重要的作用 ,而且其水文生态效应显著 .研究结果表明 ,凋落物层具有很强持水能力 ,最大持水率变化为 1 78 4%～ 332 1 % ;凋落物层对降水的年截留率为 5 7%～ 1 2 7% ,截留量 2 7 9～ 93 6mm .阻滞径流速度的效应显著 ,坡面流速 (V)与径流深度 (q)、坡度 (α)、凋落物层厚 (L)之间的关系为 :油松 (Pinustabulaeformis)凋落物层V =1 7 2q0 3 4 6α0 3 65L0 0 50 ;山杨 (Populusdavidiana)凋落物层V =1 8 2q0 3 65α0 3 60 L0 0 48.林地凋落物层的分解 ,增加了土壤的有机质含量、改善了土壤结构和理化性质 ,提高了孔隙率 ,增强了土壤入渗性能 ,从而可以明显削减地表径流和冲刷量 .林地去除凋落物层后 ,油松林地径流量比原林分增加了 1 96倍 ,冲刷量增加了 2 87倍 ;山杨林地径流量比原林分增加了 1 67倍 ,冲刷量增加了 8 1

黄土高原油松人工林枯枝落叶层水文生态功能研究

本文研究了油松(Pinus tabulaeformis)人工林枯枝落叶层的下列问题:①枯落物凋落动态,其年凋落量为3.2t/ha。②枯枝落叶层截留降雨动态。其截留量(I)占同期林内降雨量的11.1％,与林外降雨量(P)符合I=ap^b函数关系,并随季节变化。③枯枝落叶层抑制土壤蒸发的效应随枯枝落叶层厚度(L)和土壤含水量(W)增加而增大。④枯枝落叶层阻滞径流速率,径流流出时间随枯枝落叶层厚度(L)增加而延长,随坡度和径流深度(R)增加而缩短。

黄河流域秦岭主要林分凋落物的水文生态功能

用水量平衡场和收获法研究了秦岭松栎林带主要林型凋落物在生态系统水分循环和营养循环中的功能。26龄锐齿栎林、24龄油松林和24龄华山松林凋落物现存量平均值为17.475t/hm2,排序为华山松林>油松林>锐齿栎林。3种林分年凋落物平均值为4.179t/hm2,前者是后二者的1.4倍,但凋落物现存量不及后二者一半。生长季节,3种林分凋落物层蓄留量平均值为44.81mm,占同期大气降水量的4.47%,阔叶林较针叶林高。地面蒸发量及其蒸发率为:无林裸地>阔叶林地>针叶林地,无凋落物覆盖>凋落物覆盖;针叶林地表蒸发季节变化相对稳定,阔叶树的变化较大。3种林分凋落物N、P、K、Ca和Mg含量平均值分别为1.08%、0.07%、0.37%、1.37%和0.21%,锐齿栎林较大,油松林和华山松林则差异不大。凋落物主要营养元素积累量平均值为502.5kg/hm2,排序为:油松林>华山松林>锐齿栎林。锐齿栎林、油松林和华山松林5种营养元素年吸收量、归还量分别为334.4kg/hm2和147.2kg/hm2,195.5kg/hm2和66.9kg/hm2及138.8kg/hm2和80.4kg/hm2,不同林分营养元素的年吸收量和归还量也存在一定差异。锐齿栎林不仅对林地营养元素要求较高,而且循环较快。

黄土高原人工油松林水文生态效应

在陕北黄龙山区利用对降水和设置在林分中的径流小区进行长期定位观测的方法 ,研究了黄土高原主要造林树种油松林的水文生态效应 ,据 1 995～ 2 0 0 0年观测结果 ,中龄人工油松林林冠平均截留率为2 5 .1 % ,树干茎流量占大气降水量的 3.3% ,枯枝落叶层的截留率为 1 1 .6%。在森林的作用下 ,林地土壤的理化性质得到了明显的改善。与农地相比 ,林地容重低 8.6% ,有机质含量、全氮含量和阳离子代换量分别高 1 30 .1 %、84.2 %和 5 3.2 % ,细土颗粒组分比例增加。与此同时 ,林地地表径流量和土壤侵蚀量则分别减少 84.5 %和 99.9% ,表明了人工油松林巨大的水文生态作用。

鼎湖山人为干扰下马尾松林水文生态功能

在鼎湖山马尾松林中,林外降水量年平均为2209.9mm,其中83.8％-84.5％的降水集中在春夏两季,而秋冬两季仅占15.5％-16.2％。林外降水到达林冠重新分配,穿透雨占了82.7％,林冠截留17.2％,茎流0.15％。林外降水进入该生态系统后,34％以径流形式流出,其余的通过蒸散形式返回大气层。林冠截留率随林外降水量的增加而减少,但随着降水的增大,其降幅逐渐减小。茎流率的变化与林冠截留率相似,单株茎流量与胸径和枝下高的大小呈显著的直线关系（P<0.01）,但与林冠大小关系不明显。径流仅发生在每年的4-10月份,年平均径流率为0.34。

广州流溪河流域毛竹林的水文生态效应

为了了解毛竹林Phyllostachys pubescens的水文生态效应，对广州流溪河流域毛竹人工林进行大气降水、林内透雨、竹秆茎流、林下枯落物持水能力及土壤水分物理性质的测定和计算。结果表明：林外总降水量为267．4mm时，林冠截留量为67．6mm，林冠截留率为25．3％，秆茎流量为18．1mm，茎流率为6．8％，林内透雨量占总降水量的68．0％。林下枯落物层的最大持水量为1．406mm，平均最大持水率为212．6％，林下枯落物持水量与浸泡时间呈对数相关关系，枯落物吸水速率与浸泡时间呈幂函数关系。林下0～20cm层土壤饱和蓄水量为122．1mm。土壤水分入渗速率与时间也呈幂函数关系。

人工毛竹林水文生态功能的初步研究

在2009年3—10月对浙江庙山坞自然保护区人工毛竹林的水文生态特征进行了定位样地和径流场观测研究,以探讨其林内降水分配规律和水土保持功能。结果表明：（1）观测期内,林外总降水量达1 220.8 mm,穿透雨量、茎流量、林冠截留量分别占总降水量的78.2%、7.3%和14.5%。随着林外降水量的增加,穿透雨量、茎流量呈线性增加,而林冠截留量先是迅速增加,当林外降水量达10 mm后增速减缓,并趋于稳定（5~6 mm）。（2）人工毛竹林林地凋落物现存量平均为4.37 t.hm-2,最大持水率为223%,在1次降水中最大的蓄水潜力为0.975 mm。（3）径流场的地表径流量为2.41 mm,仅占总降水量的0.20%,径流泥沙量为126.3 kg.hm-2,平均1.034 kg.hm-2.mm-1。表明本试验地人工毛竹林水土流失较少,水土保持效应较好。

山杨林的水文生态效应研究

用定位观测的方法研究了山杨林 (Populusdavidiana)的水文生态效应。结果表明 ,山杨林 6年林冠总截流量为 30 9.5mm ,平均截留率为 13 .5 % ;山杨林的树干茎流率为 3.3% ;6年枯枝落叶的截流量为 176 .3mm ,截留率为7.7% ;山杨林地的容重、总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度分别比荒坡提高 18.6 %、13.8%、3.2 %和 5 9.8% ;山杨林地的有机质、全氮、速效氮和阳离子交换量分别比农地增加 1.6倍、1.1倍、1.3倍和 0 .6 5倍 ;山杨林地比采伐林木垦为农地的地表径流量和土壤侵蚀量大大降低 ,6年的总径流量和土壤侵蚀量为 2 .2 4mm和 2 .5 8t·km-2 ,而采伐林木垦为农地的为 44 .88mm和 2 0 43.96t·km-2 。

祁连山区森林景观格局对水文生态效应的影响

在地理信息系统ArcGIS环境下,结合1987-2001年的水文资料,用SpatialAnalyst、HydrologicModeling等扩展模块,对祁连山中段北坡大野口河流域和海潮坝河流域的景观格局与水文特征进行比较分析,结果表明:大野口河流域的景观组分以低海拔的草地和乔木林占优势,草地所占面积最大,整个景观较为破碎;海潮坝河流域的景观组分以高海拔的裸地和灌丛占优势,裸地所占面积最大,景观破碎化程度相对较低。大野口河流域的蒸散发占降水量的61%,流域径流系数为0 39;而海潮坝河流域的蒸散发占降水量的41%,流域径流系数为0 59。研究表明,导致两流域生态水文效应相差较大的主要原因是两流域不同的景观格局。

森林水文生态效应若干争论问题讨论

对国内外若干森林水文生态效应的部分争论焦点问题进行了阐述 ,指出容量饱和与平衡变化是导致不同森林水文生态效应存在的根本原因 .截留量可以用林冠截留率或林冠饱和度计算 .对森林水文生态效应的研究方法进行了探讨 ,指出某些研究结论相反的原因可能是由于实验方法的问题 .必须结合水文循环过程的机理 ,加强森林生水文生态效应机制的研究 ,要建立不同空间尺度的分布式水文模型 ,从而准确的回答流域或区域的森林生态水文效应 .

天山中部天然云杉林凋落物层水文生态功能研究

选取了4种不同郁闭度天然云杉林分,通过对凋落物层的蓄积量、最大持水量、最大持水率、吸水速率及有效拦蓄量进行测定分析,研究了其水文生态功能。结果表明:郁闭度为0.8的云杉林分凋落物层蓄积量最大为21.99 t/hm2,而郁闭度为0.2的云杉林分凋落物层蓄积量最小仅为10.20 t/hm2,4种林分凋落物蓄积量变化总体趋势表现为:随着林分郁闭度的不断增大凋落物蓄积量也不断增大;同一郁闭度处林分凋落物不同层次的蓄积量也存在一定的差异性,表现为:半分解层>未分解层。吸水过程中,总体趋势表现为:未分解层与半分解层持水量的变化均较缓慢,但半分解层要比未分解层更为平缓。4种林分未分解层持水量大小顺序为:0.8>0.6>0.4>0.2,半分解层持水量大小顺序为:0.6>0.2>0.8>0.4。

浅议西南岩溶山地的水文生态效应研究

生态水文学是以土壤为联系纽带的生态学和水文学的交叉学科。本文总结了20世纪90年代以来生态水文学和西南岩溶山地生态水文学理论研究和实践方面的进展、存在的薄弱环节,在此基础上,论述了岩溶山地生态水文研究的基本内容和原则,提出应加强岩溶山地生态格局和过程的水文学机制研究。本文旨在引起有关人员对岩溶山地生态水文过程研究的重视。

湿地水文生态学模型的理论与方法

定量模拟生态模式与水文机制间的关系是当前生态学、水文学和湿地科学的一个热点研究领域。本文介绍了湿地水文生态学的概念、多学科理论体系以及跨学科特征,概括了湿地水文生态模型构建原理与方法,及国内外研究进展和特点。分析了湿地水文生态模型存在的尺度冲突、模型变量选择与模型不确定性,缺少有效校验方法等主要问题。指出湿地水文生态模型未来发展中与新兴交叉学科和地学信息技术耦合的特征由当前数学模型为主逐步过渡到物理模型的趋势。本文还以内陆平原淡水湿地为例,构建了以生境湿度特征为核心的湿地水文生态概念模型,同时设计了一个在集水区尺度上基于RS和GIS方法的湿地水文生态模型范式,以便于增加对此类模型的理解和认识。

紫穗狼尾草和狗牙根茎叶水文生态效应比较

研究了紫穗狼尾草Pennisetum alopecuroides地上部的生长状况、水文效应和生态效应。结果表明,紫穗狼尾草的成坪速度、成坪时间、草层高度和地上生物量均明显优于狗牙根Cynodon dactylon;其茎叶最大截留率45.35%,最大截留量5.12 mm,均高于狗牙根;其枯落物有效蓄水率304.88%,有效蓄水量0.19mm,均低于狗牙根;其茎叶覆盖对降低地表温度和保持土壤水分更为明显、有效。