1980—2018年大别山区西段水源涵养能力时空格局及演变特征

大别山区是我国中部的生态屏障带,是长江水系和淮河水系等河流的重要水源补给区,探明其水资源涵养能力对区域生态系统保护和修复具有重要意义。选取大别山区西段基于生态系统服务和权衡的综合评估(integrated evaluation of ecosystem services and tradeoffs,InVEST)模型中的产水量模块,定量评价其水源涵养能力时空格局及演变特征。结果表明:1980年、1990年、2000年、2010年和2018年研究区年均实际蒸散发值分别为664 mm、642 mm、653 mm、600 mm和619 mm,5个年份研究区总产水量分别为255.8亿m^(3)、219.7亿m^(3)、199.5亿m^(3)、195.0亿m^(3)和222.8亿m^(3),空间上整体呈现自东南向西北减少的趋势,研究区不同年份的干燥指数分别为0.502、0.541、0.569、0.547和0.522,与产水量空间分布趋势相反;研究区水源涵养能力变化存在明显的时空特异性,除降水因素外,人类活动导致的土地利用变化改变该区域内的水循环过程条件,进而影响水源涵养能力。研究结果可为大别山重要生态功能区的生态保护修复及生态系统功能调控提供参考。

基于InVEST模型的伊洛河流域水源涵养能力评估

水源涵养是生态系统最重要的服务功能之一,黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要强调聚焦重点区域,恢复重要生态系统,对强化水源涵养能力提出了新的要求。收集并分析伊洛河流域1975-2019年的气象及下垫面资料,采用InVEST模型产水模块计算1975-2019年伊洛河流域每5年1期共9个时段的产水量,采用流速系数、土壤饱和导水率等对产水量进行修正,估算流域的水源涵养量,具体分析伊洛河流域降水、产水与水源涵养的特征及其相关关系。结果表明:1975-2019年,伊洛河流域多年平均水源涵养量为11.3 mm,多年平均产水量为143.2 mm,产水量及水源涵养量整体呈现先增后减的变化趋势,在1980-1984年达到峰值;流域水源涵养能力空间分布特征为上游植被丰富、土石山区水源涵养能力强,中下游相对较弱;对流域气象要素单相关及复相关分析,水源涵养能力与降水显著正相关,与参考作物蒸散发相关性不显著;流域内土地利用变化在一定程度上影响水源涵养能力空间分布,上游水源涵养高值区及退耕还林还草区受影响显著。研究结果可为相似流域水源涵养能力的评估提供参考。

1980-2013年引胜沟流域水源涵养能力时空演变分析

水源涵养是影响陆地生态水文和人类活动过程重要的生态服务功能.基于SWAT模型构建了引胜沟流域水文模型,分析评估了1980—2013年水源涵养能力的时空演变规律,并运用地理探测器分析驱动水源涵养量空间分异的驱动因子.结果表明:(1)SWAT水文模型的性能达到了“满意”效果;(2)时间尺度上引胜沟流域水源涵养能力呈不显著增加趋势,多年平均水源涵养量为141.84mm,水源涵养指数为0.322,水源涵养量与降水量和产水量相关性高;(3)空间尺度上水源涵养功能高值区主要集中在流域上游径流形成区,水源涵养量与产水量和NDVI之间的空间相关性最为密切;(4)地理探测器分析得到地形条件对水源涵养能力的空间分异起到主导作用,特别是坡度与其他因子的交互作用最为强烈.研究结果可为引胜沟流域生态保护、水资源管理和生态空间规划提供科学参考.

1990—2020年三江源水源涵养能力时空变化及影响因素

三江源是我国重要的水源涵养功能区,也是我国乃至东南亚地区的生态屏障,具有重要的生态战略地位。揭示三江源水源涵养能力的空间分布、变化趋势及影响因素,对于推进生态保护与修复工程,提高区域水资源供给能力和维持生态系统健康稳定具有重要意义。基于InVEST模型,定量分析了三江源区水源涵养能力的时空变化及影响因素。结果表明:草地生态系统为三江源水源涵养功能主体,年平均水源涵养量为120.04亿m^(3)。1990—2020年三江源水源涵养量呈显著上升趋势,变化速率为1.80亿m^(3)/a(P<0.05),年平均水源涵养量为163.84亿m^(3)。生态治理前(1990—2005年)水源涵养量增长速率高于生态治理后(2005—2020年)。三江源区水源涵养能力空间分布上表现出东南高、西北低的特点,显著增长面积为22.07万km2,占全区总面积的60.79%。生态治理前,降水量增加、实际蒸散量增加和实际蒸散比降低等气候变化为驱动水源涵养能力增长的主要因素;生态治理后,林、草地面积增加等土地利用/覆被变化为驱动水源涵养能力增长的主要因素。

基于InVEST模型的太湖流域水源涵养能力评价及其变化特征分析

将InVEST(integrated valuation of ecosystem services and tradeoffs)模型中的产水量模型应用于太湖流域,定量评价太湖流域的水源涵养能力及其变化特征。结果表明:总产水量变化上,1990—2010年太湖流域生态系统总产水量波动性明显;空间分布上,南部地区单位面积的产水量较高,山区丘陵地带产水量比平原地带高。流域水源涵养能力分异性特征明显,降水量较土地利用/覆被更显著地驱动产水量的变化。

基于模糊物元模型的3种灌木林水源涵养能力评价——以内蒙古黑岱沟露天煤矿排土场为例

林地枯落物层和土壤层的持水能力是其水土保持功能中水源涵养能力大小的重要指征。关于黑岱沟矿区典型灌木林水源涵养功能的文献未见报道,近年来,基于模糊物元模型的水源涵养能力评价被认为是一种简单、直接、科学的方法。作者以黑岱沟煤矿排土场人工建植的15年生柠条锦鸡儿、沙地柏、山杏3种灌木林下的枯落物和土壤为研究对象,运用浸水法、烘干法和环刀法测定枯落物蓄积量、土壤物理性质及其持水特征,选取影响枯落物和土壤持水能力的15个指标建立其水源涵养能力评价指标体系,运用欧式贴近度模糊物元模型进行其水源涵养能力评价。结果表明:3种灌木林枯落物层水源涵养能力的大小顺序为沙地柏>柠条锦鸡儿>山杏;土壤层水源涵养能力强弱顺序为沙地柏>山杏>柠条锦鸡儿;欧式贴近度排序为R沙地柏> R山杏> R柠条锦鸡儿,即沙地柏林的水源涵养能力最强,山杏次之,柠条锦鸡儿较差。

水源涵养林健康评价指标系统的结构解析

针对森林健康评价指标过多、过泛、可操作性不强、含义不清的现状,在深入分析西洞庭湖区水源涵养林结构特征的基础上,从系统活力、林分结构、系统恢复力、林地环境和森林经营5个方面筛选30个指标建立林分尺度水源涵养林健康评价指标体系。依据系统科学原理,应用改进解析结构模型法系统分析了水源涵养林健康评价指标系统的结构层次关系和指标之间的相互关系,提出了经结构解析的水源涵养林健康评价指标系统。在此基础上,应用熵修正与AHP赋权相结合的方法对指标及因子进行定量化研究。结果表明:水源涵养林健康评价指标系统是一个5级递阶系统,单位面积蓄积量、林分平均树高、林分平均胸径、年蓄积生长量等处于第1级系统的指标对水源涵养林健康影响最大,处于第5级系统指标(枯死倒立木株数)对水源涵养林健康影响最小。经过系统结构解析使建立的森林健康评价指标系统结构层次关系明晰,结构关系良好,根据递阶系统层次关系得到较合理的指标权重,可信度提高,且更符合实际情况,可望为水源涵养林健康评价和健康经营实践提供理论依据。

干旱半干旱区不同林型人工林水源涵养能力比较研究

通过引入模糊物元模型优化水源涵养能力估算方法,从而为研究区林分结构调整、水源涵养能力提升提供科学依据。运用欧式贴近度,以青海省大通县塔尔沟小流域6种不同林型人工林云杉×白桦混交林(YB)、云杉×青杨混交林(YQ)、云杉×落叶松混交林(YL)、云杉纯林(Y)、落叶松纯林(L)、青杨纯林(Q)作为研究对象,定量评价其水源涵养能力。结果表明:欧式贴近度大小排序为YB(0.794)>YQ(0.723)>YL(0.655)>Y(0.494)>L(0.416)>Q(0.270),欧式贴近度越大,该林分类型水源涵养能力更强。6种林型中,白桦×青杨混交林水源涵养能力最强,青杨林水源涵养能力最差。

基于Sentinel-2影像的武夷山国家公园海拔梯度上不同植被类型的水源涵养能力

全球水资源问题日趋严重,森林水源涵养功能对可持续发展的作用进一步突出。然而,不同时间尺度上各植被类型水源涵养能力变化的规律仍未完全厘清。本研究以武夷山国家公园沿海拔梯度的不同植被类型(常绿阔叶林、草甸、针叶林和矮林、针阔混交林)为对象,以2017—2020年Sentinel-2影像为数据源,构建水源涵养能力指标模型,将不同植被类型的垂直结构指数与归一化植被指数(NDVI)结合,以其与坡度(Slope)的比值为指标,分析研究区4种植被类型的水源涵养能力,并探讨其季节性变化规律、空间分布特征等。结果表明:基于Sentinel-2影像水源涵养能力指标模型对不同季节各植被水源涵养能力监测具有可行性;4种植被类型不同季节的水源涵养能力强弱均为秋季>夏季>春季>冬季;水源涵养能力的空间分布与垂直带谱上植被分布大体一致,不同季节武夷山国家公园4种植被类型涵养水源能力大小为常绿阔叶林>针阔混交林>针叶林和矮林>草甸。

森林生态系统水源涵养能力计量方法研究进展与展望

森林水源涵养能力是森林生态系统功能评估的重要指标。采用文献对比分析法把森林生态系统水源涵养能力计量方法的相关研究划分为3个阶段:森林水文过程研究阶段-数量化计算阶段-多模型集成阶段,总结归纳出7种主流的计量方法:综合蓄水能力法、林冠截留剩余量法、水量平衡法、降水储存量法、多因子回归法、森林水文模型法和多模型集成法,进而从基本思想、特征、数据获取、评价效果、适用范围、优势及不足等方面对计量方法进行系统化对比分析,指出现有研究在水源涵养功能界定、蒸散数据测量和机理研究等方面亟待解决的问题,并从统一认识、多技术融合和多模型协同与耦合等角度展望了森林水源涵养能力计量研究的发展趋势。