西宁市油松人工林生长季水量平衡特征

【目的】深入理解和定量评价西宁市重要造林树种油松人工林的水文影响,为其林水协调的多功能管理提供科学依据。【方法】在西宁市湟水林场选择中龄、郁闭的油松人工林典型样地,于2021年生长季(6—10月)同步监测林外降水、林冠截持、干流、穿透雨、树木蒸腾、林下蒸散和土壤含水量变化,并基于水量平衡计算林地产流。【结果】1)生长季降水量为396.5 mm,林冠截留量、林木蒸腾量和林下蒸散量分别为117.6、109.4和187.5 mm,各占同期降水量的29.66%、27.59%和47.29%,存在先增后减的月份变化。2)0~100 cm土层储水量在生长季净增130.2 mm,接受高达189.3 mm的外来输入水分(来自深层土壤及上坡);土壤体积含水量6—8月为消耗期,整体走势一直减少,均在10%以下,存在明显的土壤干旱胁迫;9—10月为恢复期,呈波动上升趋势,均在9.3%以上。3)生长季总蒸散量为414.5 mm,超过同期降水量18.0 mm;基于0~100 cm土层水量平衡,考虑外来输水和土壤储水变化影响后,林地净产流-18.0 mm,即林地可降低坡面或流域产流。【结论】在西宁市半干旱气候条件下,即使在丰水的2021年生长季,自然降水也难以满足郁闭的油松人工林蒸散耗水需求,需通过降低密度(郁闭度)减少蒸散或适当灌溉补水来维持林分的抗旱稳定性,以保障其发挥好城市景观林的主导功能。

黄土区防护林主要造林树种水分供需关系研究

通过 3年的定位观测 ,分析了晋西黄土区防护林主要造林树种刺槐和油松林地供水与耗水关系 .油松和刺槐林地 4～ 6月林地土壤水分消耗大于供给 ,供耗矛盾突出 ;雨季水分供应充足 ,土壤贮水增加 ;相同条件下 ,密度大的林分耗水量较大 .在干旱季节和年份 ,相同条件下 ,密度大的林分林地有效供水较少 ,林地水分亏损较为严重 ;不同坡向的水分亏缺量大小顺序为阳坡 >半阳坡 >阴坡 .本文引入耗水特性系数来表示林分耗水的大小和需水量的满足程度 .研究表明 ,用耗水特性系数表示林木规律和水分供耗关系是合适的衡量指标 .

油松栓皮栎混交林林地蒸散和水量平衡研究

20 0 1年 4— 1 0月 ,对北京西山地区一块 31年生的油松、栓皮栎混交林的林地蒸散和水量平衡进行了研究 .结果表明 ,通过标准木的标准比导率和树木胸径和边材面积的相关模型 ,可以比较准确地推算出林分的蒸腾耗水量 .油松和栓皮栎混交林的蒸腾耗水表现出明显的季节差异 ,栓皮栎的生长季标准比导率明显高于油松 ,是油松的 2 6倍 .就北京西部山区而言 ,林分存活与否的关键在于其是否能够经受住春季降雨少、气温高、湿度低。

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。

鼎湖山亚热带季风常绿阔叶林蒸散研究

运用Penman蒸散力公式和理论上导出的计算森林生态系统蒸散公式 ,对亚热带地带性群落鼎湖山季风常绿阔叶林的蒸散力和蒸散逐日进行计算 ,其结果表明 :鼎湖山季风常绿阔叶林蒸散力年平均为987 5mm ,占同期降雨量的 4 7%。蒸散力最大的月份是 7月 ,最小的月份是 2月 ,这基本上与近地面层的气温变化规律相一致 ,而与同期的降雨量有所延迟。林外自由水面蒸发年平均为 1 1 94 5mm ,干季林内蒸散力明显小于林外自由水面的蒸发 ,而湿季两者又十分接近 ,因此 ,两者相比可用来作为该地区划分干湿季的一个参考指标。理论公式法所计算出该系统的蒸散年平均为 951 9mm ,与蒸散力相当 ,占同期降雨量的4 5 3%。鼎湖山季风常绿阔叶林总径流量年平均为 1 1 0 3 8mm ,径流系数为 0 52。研究期间系统贮水量的变化年平均为 38 9mm。水量平均法所得的蒸散年平均为 960 1mm ,与公式法计算所得的蒸散非常接近 ,3年的系统误差不到 1 % ,因此 ,初步得出此公式是计算森林生态系统蒸散的一种值得推广的方法。

西双版纳热带季节雨林水热通量

利用西双版纳热带季节雨林2003和2004年常规气象、生物量以及水热通量观测资料,对该林地两年内各能量分量的数值大小和变化规律、能量分配以及水量平衡特征等进行了分析研究。结果表明,2003和2004年净辐射总量分别为3516.4MJ/(m.2a)和3516.6MJ/(m.2a)。在能量分配过程中潜热通量占优势,2003年和2004年的总量分别是相应年份净辐射总量的46%和44%,显热通量则分别只有12%和11%。2003年和2004年林冠传导率均值分别为10.3mm/s和10.0mm/s,其中干热季期间的林冠传导率明显低于雾凉季和雨季。林冠传导率与叶面积指数和空气饱和水汽压差值之间分别呈极显著的正、负线性相关关系;它基本上不受土壤含水量的影响,只是当长期无雨或雨量很小导致土壤含水量低于0.15m3/m3时,林冠传导率才与土壤含水量间存在极显著的相关关系。西双版纳热带雨林2003和2004年的蒸散量分别是663mm和634mm,受浓雾和林冠传导率的综合影响,该森林生态系统干季蒸散量低于雨季,这是西双版纳热带季节雨林能够在水热极限条件下生存并良好发育的重要原因。

秦岭火地塘林区森林生态系统水量平衡研究

采用水量平衡的方法研究了火地塘林区混交林对降雨的再分配状况。研究结果表明 ,7— 10月份 ,试验区内林冠截留量 12 6 .5 8mm,树干茎流量 11.6 9mm,透过雨量 5 88.2 mm,分别占同期降雨总量的17.43% ,1.6 1%和 80 .96 % ,大部分降水以林内雨的形式进入林下 ;枯落物截留水量 85 .0 1mm,占同期降雨总量的 11.75 % ,在蓄留降水方面有着重要的作用 ;林地土壤蓄水量变幅为 5 3.45 mm,对削减洪峰流量、调节河川径流、缩短枯水期有重要意义 ;在林分水量平衡中 ,蒸发散量为 5 2 1.0 1mm,径流总量为 15 5 .2 4mm,土壤贮水量变化量为 + 5 0 .0 9mm,分别占同期降雨总量 72 6 .34mm的 71.73% ,2 1.37%和 6 .9% 。

山西太行山不同林龄油松林的水量平衡

采用空间代替时间的方法,对太行山油松中龄林(22年生)和成熟林(58年生)水量平衡组分的季节性变化进行同步观测,探讨林龄对生态系统蒸散及水量平衡的影响。结果表明:油松中龄林、成熟林生长季总蒸散(包括蒸腾、蒸发和截留)量分别为406.87和418.49mm,水分总支出量分别为431.07和459.57mm,均无明显差异,但蒸散和支出组分不同,成熟林乔木层蒸腾量、乔木层截留量、枯落物截留量、地表径流量各自占降雨量(445.4mm)的比率比中龄林分别下降了6.01%,2.21%,0.81%和0.26%,而灌草群落蒸散量、土壤出流量和灌草层截留量各自占降雨量的比率比中龄林分别增加了8.80%,3.87%和2.94%。林龄变化主要改变了蒸散和水分支出各组分的贡献率,而不是其总量;成熟林生长季土壤含水量略有下降,而中龄林小幅增加。

“多树水分平衡法”的方法与应用

针对黄土高原土石山区植被群落蒸散量测定及其分量确定的问题,基于林地水分平衡原理,提出了“多树水分平衡法”的概念、具体布设和计算方法,并应用本方法较为准确地测定了2种不同密度的华北落叶松林分的蒸散量及其分量,通过与热脉冲测定方法的对比和验证,表明2种方法计算结果相差不大,说明它可以作为测水分平衡的一种方法加以应用,最后对该方法在理论和实践中存在的若干问题进行了探讨。

青海云杉和华北落叶松混交林林地蒸散和水量平衡研究

2004年5～10月．通过测定青海大通一块退耕地上17年生的青海云杉和华北落叶松混交林树木蒸腾速率的日变化、月变化动态规律以及树木蒸腾总面积来确定混交林的蒸腾量，根据植物的蒸腾量估算树木在生长季的耗水量，进而推算出林地蒸散和水量平衡。研究表明．青海云杉、华北落叶松混交林生长季林地总蒸散量为251.80mm，以林木的蒸发散为主，占总蒸散量的80％，占同期降雨量的58％；灌草蒸散占总蒸散的13％；而土壤蒸发仅为25．71mm，占总蒸散的7％。

半干旱地区不同森林类型土壤水分动态模拟

采用暖温带落叶阔叶次生林、油松人工林和华北落叶松人工林样地土壤水分的生长季内观测数据和其他辅助观测数据,检验了Georgakakos等提出的土壤水分模型在半干旱林地的适用性。结果表明,该模型用于模拟半干旱林地日尺度土壤水分动态具有一定的可信度,且能够较好的反映不同森林类型的水文效应。模型参数的敏感性分析表明,不同目标函数的参数敏感度信息反映了该模型"异参同效"现象不显著,模型结构不确定性也较小。各参数的敏感度结果揭示了各参数在降雨入渗、深层渗漏和蒸散部分中的控制作用。从模型模拟的土壤水分变化通量来看,油松人工林地实际年蒸散发量大于其他林地,落叶阔叶林地年入渗量大于其他林地,而3种森林类型林地深层渗漏所占生长季降雨量的比例都较小。研究半干旱地区多年生人工林土壤水分的情况,不仅有助于从根本上认清半干旱地区土壤-大气-植被连续体的复杂作用关系,也为半干旱地区树种选择及造林后的生态水文效应研究提供理论依据。

北京西山油松、栓皮栎及其混交林降雨分配特征

采用水量平衡的研究方法,对北京西山地区油松、栓皮栎林及两者的混交林3种不同林分的透流、干流、林冠截留与降雨量的变化以及各分量的分配进行了系统研究。结果表明:在相同的降雨条件下,树种和林分组成的不同,决定了不同林地的降雨分配;油松、栓皮栎及两者混交林的林冠截留与降雨量呈显著乘幂函数关系,干流、透流与降雨量呈显著线性关系。在3块林地的降雨各分量中,土壤贮水量最多的是栓皮栎林,最少的是油松林,混交林降雨各分量处于两者之间。枯枝落叶层大大减少了林地的地表径流。

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。

森林流域蒸发散的计算

通过对现行蒸发散计算公式的对比分析,认为M.N.布德科公式具有物理意义明确和简单实用的特点。利用实验森林流域实测水文气象资料,根据水量平衡原理。验证了这一公式,布德科公式的计算误差一般小于6％,个别最大误差达13.2％,平均误差为7％。并对布德科公式在森林流域蒸发散计算中的可行性和适用性进行了分析。

辽宁东部山区几种主要森林植被类型水量平衡研究

采用固定标准地观测方法 ,在对辽宁东部山区 5种主要森林类型降雨分配、植被层的蒸腾耗水及林地土壤蒸发的实际观测及对某些平衡因子 (如径流量 )通过简化水量平衡方程余项法推求基础上 ,建立森林水量平衡关系。研究表明 ,各林分类型生长季总蒸散量为 4 76 .6～ 6 5 1.3mm,以林冠的蒸发散为主 ,占同期总蒸散量的 73.5 %～ 88.6 % ,林冠下林地蒸发散为 6 9.3～ 12 6 .5 mm,占总蒸发散的 11.4 %～ 2 6 .5 % ;林地不易发生地表径流 ,生长季地下径流深 76 .6～ 2 6 3.9mm ,占同期降雨量的 10 .3%～ 35 .5 %。各林型间水量平衡分量有很大差异 。

东江中上游水土保持林营建技术及效应浅析

从植物营养、土壤科学和恢复生态学的角度全面系统地总结了东江中上游水土保持林的营建技术 ,并对其效应及演变进行了监测 ,取得了如下主要结果 :(1)选择出适应于该区的先锋、速生和伴生树种 ,其主要代表种为肯氏相思、红胶木和红锥。 (2 )严重水土流失区侵蚀土壤不仅缺乏大量元素 ,也缺乏微量元素 ,B的缺乏特别典型 ,显著地影响尾叶桉的生长。 (3)种植模式显著影响水土保持的效果 ,以乔灌草模式效果好。 (4)组装配套技术营建的水土保持示范林 ,使“烂头山”当年植被覆盖率提高 4 0 %以上。既能在短期内减少水土流失 ,又能改善林地环境条件让慢生树种生长 ,最终形成多树种混交和稳定有效的水源涵养林 ,可望逐渐向地带性植被群落演变。

基于空间数据结构的祁连山青海云杉林水量平衡

空间数据结构的建立包括系统功能与数据的关系、数据的分类和编码、数据的输入和编辑等技术。基于空间数据库技术研究祁连山青海云杉林的降水、截留、干流、蒸发散等分配过程及变化规律,结果表明:全年降水为433.5 mm;透流量287.37 mm;干流0.294 mm;截留量145.83 mm。分别占降水量的66.29%、0.068%、33.64%。径流量为239.98 mm,占全年降水的55.36%,蒸发散量为156.54 mm占降水量的36.11%,土壤储水量增量23.63 mm,枯落层持水量7.92 mm,分别占降水的5.45%、1.83%。

重庆缙云山针阔混交林水汽通量特征及其影响因子

利用涡度相关技术于2019年9月-2020年8月在重庆缙云山针阔混交林生态系统观测了水汽通量和其他环境要素。基于观测数据,分析了水汽通量特征及其与环境因子的关系。结果表明:(1)针阔混交林生态系统能量闭合率为0.77,且通量足迹高贡献区域所处方向与风玫瑰图的全年主风方向(东北风向)一致,累计通量贡献区变异系数比较小,证明涡度相关技术在研究区适应性较好,数据可靠。(2)缙云山针阔混交林的全年水汽通量基本为正值,月平均日变化范围为-0.001-6.623 mmol·m^(-2)·s^(-1),说明研究区为水汽源。水汽通量月平均日变化和季节变化均为单峰趋势。夏季水汽通量平均值最大(4.620 mmol·m^(-2)·s^(-1)),变化趋势强;冬季水汽通量值最低(2.077 mmol·m^(-2)·s^(-1)),变化趋势弱。(3)该地区全年蒸散总量(792.40 mm)占降水总量(1489.18 mm)的53.12%,夏季的蒸散量(325.53 mm)和降水量(680.52 mm)最高,分别占到全年蒸散量和降水量的41%和46%。缙云山针阔混交林生态系统站点与其他地区不同生态系统站点对比,得出全年蒸散量为湿地>森林>农田。(4)净辐射、气温、饱和水汽压差和风速对水汽通量的影响在各季节均显著,净辐射、气温和饱和水汽压差与水汽通量呈正相关关系,R^(2)最大分别为0.85、0.53和0.60,风速与水汽通量呈负相关关系,R^(2)为0.61,均是夏季的相关性最高,其中净辐射和气温是影响水汽通量的最主要因子。