干旱缺水地区森林植被蒸散耗水研究

系统总结近年来在宁夏固原六盘山、北京延庆等干旱缺水地区进行的森林植被蒸散耗水研究结果。乔、灌、草作为土壤水分限制型生态系统的坡面植被,蒸散都是水分平衡的最大分项,其中植被蒸腾又是蒸散的最大分项。植被蒸散量一般表现为高大乔木林>亚乔木林>灌木林>自然草地,但人工草地>自然草地。可依坡面产水功能将不同植被分类,自然草地和灌丛为水源生产型,亚乔木林为水源平衡型,高大乔木林和人工草地为水源消耗型。植株密度不是坡面植被蒸散大小的决定性因子,其作用更多的是调控蒸腾量及其占蒸散比例。虽然降低植株密度一般会减小蒸散,但并不是相同比例地线性下降,不同植被类型反应也不一样,表现出降低密度减少蒸散的作用从乔木、亚乔木到灌木而变弱的趋势,降低密度减少蒸散的作用是有限的。对降低密度减少蒸散的作用大小,作为调控措施的有效性,有效的密度调控范围等,还需严格的对比实验和理论研究。估计和评价植被蒸散耗水时,用叶面积指数或叶生长量指标可能比密度更符合生物学逻辑。从在干旱缺水地区建立节水、稳定、高效、多功能的坡面植被的角度而言,草地和灌丛的蒸散低于乔木林,建立稀树草原或稀树灌丛式的植被可能更利于流域产水和植被稳定。从小流域管理的角度而言,还需考虑在土壤水分承载力空间差异的基础上,探讨能兼顾产水功能、水土保持、水源涵养、植被稳定的植被空间优化配置的理论和技术。

汉江上游金水河流域森林植被对水环境的影响

以汉江上游金水河流域为研究区域,分析了流域森林植被对水环境的影响。利用年降水量、林冠截留率和不同森林类型面积的数据,计算了金水河流域森林生态系统的水源涵养量,分析了流域森林植被对水量的影响;采用监测的方法,分别对金水河流域阔叶林森林生态系统的大气降水、枯落物层、土壤层和出口河水的水质进行了比较分析,探讨流域森林植被对水质的影响。结果表明,(1)金水河流域森林生态系统的水源年涵养总量为466.79×106m3,(2)流域阔叶林森林生态系统能够调节pH值,缓解大气降水的酸性环境;降低了大气降水中TDS、CODMn、HCO3、SO4、Cl、NO3、NH4-N、NO3-N、PO4-P、TDP、As、Ba、Cr、Na、Pb、Fe、K、Mn、V和Zn的含量,净化了水质。(3)根据各贮水层的水质分析,推断了河水中各物质的不同来源。研究为南水北调中线工程水源地的管理和建设提供了参考。

论干热河谷植被恢复过程中的适度造林技术

本文分析了攀枝花市干热河谷区自然条件和自然植被的特征,针对攀枝花干热河谷植被恢复过程中存在的问题,结合我国干旱地区植被恢复技术的问题,提出植被恢复与重建应遵守植被分布规律,根据区内环境空间异质性和多样性,参照自然植被的空间结构确定人工植被的空间结构,为加快植被恢复进程,提出干热河谷"适度"造林技术;并从生态、经济和生态经济角度,讨论了"适度"的内涵和"适度"造林的概念与含义。

豫西黄土丘陵区林草植被蒸散量估算研究

采用积温法、Penman公式法和水量平衡法分别估算了三门峡、洛阳、郑州、济源4地市的植被蒸散量,采用蒸散比系数K值法计算了乔木林、灌木林和草类植被的设计蒸散量。结果表明,估算结果与乔木林、灌木林和草类植被生长对水分的需求有较显著的一致性和较好的适用性。通过植被耗水与降水的盈亏分析,给出了4地市不同植被类型的水分亏缺量,多年月平均降水量基本满足灌木林和草类植被耗水需求,多年年平均降水量基本满足乔木林耗水需求,但上半年(1—6月)表现为缺水,对乔木林的生长发育有较大的影响。

气候变化对西南亚高山区流域碳水平衡的影响模拟

为了揭示气候变化对西南亚高山区流域碳水平衡的影响,应用生物物理/动态植被模式SSi B4/TRIFFID与流域水文模型TOPMODEL的耦合模式SSi B4T/TRIFFID进行西南亚高山区的梭磨河流域不同气候情景下[背景条件(控制试验)、增温2℃(T+2)、增温5℃+增雨40%(T+5,(1+40%) P)]植被与碳水平衡的动态模拟。控制试验结果显示,流域蒸散在流域为苔原灌木覆盖时达到最大而径流深最小;T+5,(1+40%) P试验流域蒸散在流域为森林覆盖时达到最大而径流深最小。随着温度增加,由于森林、苔原灌木和C3草地3种植被类型中森林蒸散增加幅度最大,导致森林从控制试验的增加径流量变为减小径流量。从控制试验到T+5,(1+40%) P试验,森林蒸散从388.1 mm·a-1增加到802.9 mm·a-1,径流深从298.0 mm·a-1减小到157.9 mm·a-1,径流系数从0.43减小到0.16;森林净初级生产力NPP从1 025.5 g·m-2·a-1增加到1 199.5 g·m-2·a-1,净生态系统生产力NEP从476.8g·m-2·a-1增加到650.8g·m-2·a-1。NPP和NEP增加幅度低于蒸散增加的幅度,表征碳水耦合关系的水分利用效率WUE随温度增加而明显减小。WUE和森林-径流关系随海拔高度变化,西南山区气候的垂直地带性分布控制了水分利用效率和森林-径流关系的空间变化。

基于SSiB4T/TRIFFID模拟的森林植被与流域径流量关系研究

为了揭示森林植被与流域径流量关系的空间分异规律,用生物物理/动态植被模式SSiB4/TRIFFID与流域水文模型TOPMODEL的耦合模式SSiB4T/TRIFFID进行青弋江流域和西南亚高山区的梭磨河流域各种气候情景的植被演替和碳水循环模拟。根据模拟结果并结合森林集水区试验结果,分析森林植被对流域径流量的影响。模拟结果表明,不存在水分胁迫时,在草地、灌木和森林3种植被类型中,森林蒸腾、冠层截留蒸发、蒸散和叶面积指数对温度变化最敏感;存在水分胁迫时,森林蒸腾、冠层截留蒸发、蒸散和叶面积指数对降水的变化最敏感。控制试验结果表明,青弋江流域阔叶林在植被向平衡态演替过程中取得支配地位,森林、灌木和草地蒸散分别为742.2、588.6和546.2 mm·a^(−1),森林蒸散明显大于灌木和草地,森林减小了径流量。梭磨河流域针叶林在植被向平衡态演替过程中取得支配地位,森林、苔原灌木和草地蒸散分别为387.8、444.3和387.5 mm·a^(−1),森林蒸散低于苔原灌木,森林增加了径流量。但随着温度增加,由于森林蒸散增加幅度明显大于苔原灌木和C3草地,森林蒸散逐渐大于苔原灌木,森林从增加径流量转变为减小径流量。对于湿润地区,随着温度增加,森林从增加径流量转变为对径流量没有明显影响和减小径流量。对于半湿润和半干旱地区,随着降水的减小,森林蒸散减小幅度明显大于灌木和草地,森林对径流量的影响随着降水量的减小而减小。气候的垂直地带性和水平地带性分布对森林植被与流域径流量关系的空间变化起着重要的控制作用。

流域植被对水量平衡影响的模拟研究

采用简化的简单生物圈模型(Simplified Simple Biosphere Model,SSiB)与TOPMODEL的耦合模型SSiB/TOPMODEL,进行5种植被类型覆盖下梭磨河流域水量平衡敏感性试验,并在此基础上分析流域植被对流域水量平衡的影响。结果表明,植被覆盖增加了冠层蒸腾和截留蒸发而使土壤蒸发减小。蒸发分量中这2个相反变化的净效应决定了植被的水文效应是增加流域的径流还是减小径流。对于模拟的5种植被类型与裸地相比,流域蒸发均有所减小,而流域径流均有所增加。当流域为草地覆盖时,流域总蒸发最大,为1.2205mm/d,而总径流深最小,为0.6587mm/d;当流域为落叶针叶林覆盖时,流域总蒸发最小,为1.0250mm/d,而总径流深最大,为0.8544mm/d;当流域为常绿针叶林覆盖时,蒸腾和冠层截留蒸发最大,分别为0.383和0.489mm/d。而土壤蒸发,草地覆盖时最大为0.799mm/d,常绿针叶林覆盖时最小为0.243mm/d。