植被—土壤—水文相互作用及生态水文模型参数的动态表述

植被与土壤、水文之间存在复杂的相互作用,是生态水文模型和植被变化生态水文效应评估研究的重点.虽然陆面植被指数等动态变化对流域截留、蒸散发等水量、能量平衡项影响已有较多研究,但植被地下生物量变化如何改变土壤结构和水力特性,进而影响入渗和径流等水文过程研究相对缺乏.本文综述国内外植被变化对土壤、水文动态变化特征研究成果基础上,分析植被变化水文响应的阈值效应和尺度效应、植被变化下的土壤水力参数时变特征定量表述及其与植被、土壤类型以及气候条件的关系.在生态水文模型中,考虑植被因子对土壤水力参数影响的动态表达可以提高植被变化下水文效应模拟和预测的可靠性.

降雨入渗条件下土壤水同位素变化实验

通过输入比初始土壤水富集轻同位素且同位素组成稳定的降雨进行室内降雨入渗实验,研究土壤水氢氧同位素在土壤中变化情况。实验结果表明,降雨在入渗过程中,降雨同位素与初始土壤水同位素发生混合稀释,出流同位素组成随时间减小,最后趋于稳定,接近降雨同位素组成;出流氢氧同位素关系线斜率由以初始土壤水和降雨同位素组成为端点的混合线斜率决定;通过曲线拟合出流同位素随时间的变化函数关系,确定其传递函数分布为指数-活塞流模型分布,且氢同位素和氧同位素的传递函数相同。

实时洪水抗差预报系统研究

把抗差估计理论引入实时洪水预报系统,提出适合于实时洪水预报系统的抗差特征函数,建立降雨误差的动态监控模式,研究实时修正模型参数的动态抗差估计,结合洪水预报模型,形成具有水文学特点、抗差性强的实时洪水抗差预报系统。将此系统和传统实时洪水预报系统运用于闽江七里街流域,比较当降雨和流量资料存在异常误差时两系统的预报效果。结果表明,实时洪水抗差预报系统能抵御异常值的影响,获得比较稳定且高精度的预报结果。

基于高通量测序技术的新疆哈密地区盐碱地土壤细菌群落结构分析

新疆土壤盐渍化问题严重,其土壤细菌群落结构与分布格局是其土壤演变和盐碱地改良的基础和前提。研究采用现场原位采样和高通量测序等技术,解析了新疆哈密地区盐碱地土壤细菌群落多样性和组成。结果表明,拟杆菌门(Bacteroidetes)、变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)是新疆哈密地区盐碱地土壤的优势菌门,各组间细菌群落结构差异明显;土壤电导率对拟杆菌门和异常球菌-栖热菌门(Deinococcus-Thermus)影响显著,土壤pH对细菌群落多样性与组成影响最显著;Tax4Fun2功能预测结果表明该地区土壤细菌群落的代谢功能在环境信息处理方面较为丰富。植物灌丛下土壤pH要普遍低于各区域裸土pH,随各区域离湖距离逐渐减小,土壤含水量逐渐升高,土壤pH呈下降趋势。植被条件可能是影响新疆哈密地区盐碱地土壤性质变化的首要因素,而土壤pH可能为该地区各区域细菌群落变化的主要影响因素。

MIKE11模型在东苕溪水源地水质预警及保护的应用

基于浙江省东苕溪干流水文特性,结合流域水质与污染物情况,应用MIKE11模型构建了流域水动力和水质耦合模型。率定河道糙率为0.018–0.022,氨氮降解系数为0.07–0.10/d,总磷降解系数为0.07;验证模型计算值与实际测定值吻合程度较高。模拟上游水污染突发事件发生后污染物到达东苕溪水源地取水口的时间,以此进行水质预警。计算水源地取水口发生水污染事件后不同水期条件和不同污染物的情况下需要的上游自净稀释水量,以保障饮水安全。

不同覆被下的温度日变化特征及空间尺度效应——以贵州陈旗小流域为例

选择贵州陈旗流域内具有典型性的4种植被类型(林地、玉米地、灌丛和草地),采用地温计,Hobo压力式水位温度记录仪和手持红外热像仪(FLIR SC620)观测和分析温度垂向和空间日变化特征。结果表明:林地和灌丛垂向温度从冠层向地表明显降低,地表与冠层气温差异大;玉米地和草地的地表气温高于冠层,温度垂向特性与林地、灌丛不同;土壤平均温度及变幅,林地<草地<玉米地,以及林地<灌丛;地表温度及变幅,林地<玉米地<草地,以及林地<灌丛;冠层温度及变幅,林地和灌丛、林地和玉米地差异不大;林地对垂向气温调节能力大于灌丛;玉米地对气温调节能力弱与林地,强于草地;同时,平面空间上,温度差异显著,其空间温度的变幅随平均温度值的增大而增大。

新安江源区杉木树干液流速率变化及其对环境因子的响应

中国南方湿润区局地气候条件多变、下垫面情况复杂,导致蒸散发的测算较为困难。树木蒸腾是森林蒸散发的关键组成部分,树干液流监测成为树木蒸腾耗水研究的主要手段。杉木(Cunninghamia lanceolata)林作为新安江源区的代表性植被,对该区的水源涵养、水土保持及气候调节等至关重要。该研究基于树干液流测定系统量化新安江源区杉木树干液流速率(Js),结合气象梯度塔监测和土壤含水率连续观测,揭示杉木生长季(2020年4–9月)环境因子对Js变化的作用机制。主要结果:杉木Js呈显著季节性变化,其平均值8月最大,5月最小;环境因子中太阳净辐射(Rn)及饱和水汽压差(VPD)与Js的相关性最强;主成分分析结果显示,在小时及日尺度上主成分1的方差贡献率分别达59.1%、57.9%,其中,VPD和Rn对主成分1起主要作用,是影响该区杉木树Js变化的关键环境因子;观测期Js峰值提前于VPD约(20±3)min,滞后于Rn约(100±5)min。杉木生长季由降雨产生的土壤含水率差异未对Js产生显著影响,而不同天气条件下Js存在较大差异,晴天Js较高,主要呈单峰变化且启动早结束晚,雨天Js呈多峰型变化,启动晚结束早。