小良试验站三种地表径流效应的对比研究

基于连续１０年的观测,本文对比研究了３种植被类型的地表径流效应,证明了混交林的水文效益无论从哪方面较桉树林和裸地明显,并且随着年度的推移。混交林的水文效益更加突出,发生产流的最小降雨量条件为：混交林３０．２ｍｍ,桉树林５．１ｍｍ,裸地６．０ｍｍ,产流发生时饱和土层厚度分别为１２．６ｍｍ,３．４ｍｍ,６．３ｍｍ。理论上,作者阐明了３种植被类型下的产流类型提出了桉树林下地表更易形成击实层这样一个设想,     

广东小良水保站三种生态系统地表侵蚀的研究

在系统地研究了广东小良水保站的混交林,桉树林,裸地等三种生态系统类型的水文效益以后,本文着重探讨了它们的水土保持效益。结果表明裸地的降雨侵蚀率分别是桉树林的５．２倍,是混交林的２２８．１倍;径流侵蚀率裸地是桉树林的１１．３倍,是混交林的３１．９倍。从总体上来看,无论是降雨侵蚀率还是径流侵蚀率都是混交林的最小,而且从侵蚀物的组成来看,混交林地表径流中的悬浮物占较大的比重。侵蚀物与降雨量存在ｘ＝ｆ（ＰＡ）的相关关系,Ａ的大小反映了降雨对侵蚀的影响程度,不同的土壤是不同的,混交林Ａ＜１,桉树林Ａ＝１．４８,裸地Ａ＝１．８５,侵蚀率的年间变化以混交林的最大。用灰色系统的ＧＭ（２,１）模型,本文较为成功地预测了年际间的侵蚀率。     

小良试验站三种生态系统能量平衡的研究

１９８１年－１９９０年对混交林,桉树林,裸地三种生态系统进行了连续观测,对其能量平衡问题进行了对比研究,结果表明对太阳辐射的反射率以及混交林的最小,桉树林次之,裸地的最大;裸地的净辐射值是桉树林和混交林第二作用层的１．５７倍,这反映出林冠对太阳辐射进入林内了阻碍;混交林,桉树林和裸地的蒸散耗热分别占净辐射的９５％,５９％和７０％,土壤导热率在不同的林分和不同的季节中有所变化,但其变化的规律不明显,     

模拟降雨下黄土坡面水沙过程对3种灌草植被垂直结构变化的响应

植被对坡面产流产沙过程的影响随植被类型及其垂直结构组分的变化而变化,然而这些因素如何影响坡面水沙过程却缺乏定量分析。利用野外径流小区和人工模拟降雨试验,研究了黄土丘陵区3种典型灌草（沙棘、柠条、苜蓿）及其不同垂直结构组分（叶、茎、枯落物、根系）对坡面产流和产沙过程的影响。结果表明：3种灌草均具有较好的减流减沙效益,且减沙作用强于减流作用,与裸地相比,灌草植被减少径流量32.49%-44.86%,减少侵蚀量72.99%-80.63%,降低坡面流速29.17%-45.83%。苜蓿的减流效益最佳,为44.86%,柠条的减沙效益最佳,为80.63%。3种植被的减流效益在不同产流时期差异明显,从产流初期到中期和后期逐渐减少,减沙效益在不同产流时期则没有明显变化。植被垂直结构不同组分对于减流减沙效益的相对贡献与其形态特征以及其空间分布方式有着密切的关系。地上部分对于减流效益和减速效益有较大的相对贡献率,平均为75.42%和68.38%,而不同植被茎、叶和枯落物的相对贡献具有一定的差异。根系则发挥较大的减沙作用,平均相对贡献为78.44%。植被垂直结构组分越完整,减流减沙效益越显著。研究对黄土丘陵区水土保持、植被恢复和建设提供重要的科学依据和理论指导。     

华南热带区不同恢复阶段人工林土壤持水能力研究

选择华南热带区小良试验站中光裸地、桉树林、阔叶混交林和村边次生林4种不同恢复阶段的植被类型,测定不同层次的土壤容重、持水量、孔隙度等参数。结果表明：光裸地土质结实,容重在1.5 g cm-3以上;种植桉树后如果长期人为去除地表枯落物,其地表更为板结,土壤持水能力极差。桉树林改造为阔叶混交林后,0~40 cm土层的容重均低于1.3 g cm-3,土壤总孔隙度为46.1%~51.4%,非毛管孔隙度15.0%~22.7%,土壤持水能力明显优于光裸地和桉树林。混交林土壤0~40 cm层次的最大蓄水量达到1892 t hm-2,比光裸地和桉树林分别多269 t hm-2和418 t hm-2。村边次生林土壤容重最低,表层(0~10 cm)仅1.07 g cm-3,土壤总孔隙度为58%,土壤最大持水量可达538 g kg-1,均明显优于阔叶混交林。光裸地在26年间容重下降了27.7%,但其容重仍较大,阔叶混交林土壤由于系统功能的整体改善,土壤也变得更疏松,土壤持水能力有较大幅度提高,而桉树林土壤长期保持板结状态,土壤持水能力变化不大。建立种类多样、结构复杂的人工林可以显著增强地表水的入渗能力和土壤持水能力。     

女儿寨小流域3种植被类型林冠层对降水再分配研究

对女儿寨小流域3种植被类型林冠层林冠层对降水再分配过程进行了研究。研究结果表明: 观测期内降雨量达到1971.80 mm, 降雨次数为83次。不同植被类型杜仲林、枫樟混交林和马尾松林的林冠截留量分别为289.75 mm、358.78 mm和351.46 mm, 林冠截留率分别为14.69%、18.19%和18.79%。随着降雨量增大, 不同植被类型的林冠截留量也增大, 二者呈正相关关系。混交林的穿透雨量和林冠截留量大于纯林, 而纯林的树干茎流量大于混交林; 不同植被类型林冠层对降雨的分配表现为穿透雨最多, 其次是林冠截留, 树干茎流最小。     

粤北不同年龄桉树林植物多样性研究

研究了2 年生、4 年生、6 年生位于粤北的第二个轮伐期桉树人工林的林下植物生物多样性, 选择了天然次生林和4 年生的针叶混交林作为对照。在对几种森林类型乔木层、灌木层和草本层样方进行了植物生物多样性调查的基础上, 对物种丰富度、Shannon-Wiener 指数、Simpson 指数和Pielou 均匀度指数进行了分析。结果表明, 桉树林植物共有105 种, 隶属55 科91 属, 其中2 年生桉树林有植物37 种、隶属26 科35 属, 4 年生桉树林有植物64 种、隶属37 科59 属, 6年生桉树林共有植物65 种、隶属41 科59 属, 随着桉树林的生长, 林内物种数呈现增加趋势。天然次生林与其它几种森林类型相比, 物种丰富度最高, 有植物85 种、隶属46 科64 属, 但与6 年生桉树林并没有显著差异。针叶混交林有植物39 种、隶属24 科33 属, 物种丰富度不及同年生的桉树林, 与2 年生桉树林相近。几种森林类型的Shannon-wiener 指数, Simpson指数分析, Pielou 均匀度指数基本表现为2 年生桉树林<针叶混交林<4 年生桉树<6 年生桉树林<天然次生林。入侵植物马樱丹仅在4 年生的桉树林中出现, 在其它年龄桉树林、针叶混交林及近自然林中均没有发现, 表明马缨丹已经开始入侵粤北山区, 但尚未形成大面积危害。研究表明, 粤北现有的桉树人工林经营模式对林下植被多样性影响不大。     

我国植被水土保持功能研究进展

 我国植被水土保持功能的研究可以概括为以下3个主要方面：1)植被水土保持功能的对比研究： 通过实地对比观测植被覆盖地与对照地（裸地、农耕地等）的径流量、土壤侵蚀量等,研究植被的减水减沙效益。研究表明,天然植被具有强大的水土保持功能,并呈现出林>灌>草的规律;人工植被水土保持功能的发挥则受到多种因素的影响,呈现出较复杂的情况。2)植被保持水土的机理研究：雨滴击溅和径流冲刷是水土流失的动力,通过分析植被削减降雨和径流动能的过程,来揭示植被水土保持功能的内在机理。研究表明,植被外在的水土保持功能是其内部各个垂直层     

退化红壤不同植被恢复类型的土壤弹尾虫群落结构

以退化红壤的侵蚀裸地、旱生性草坡、稀疏针叶林、针叶林、针阔混交林5种植被恢复类型及常绿阔叶林（对照）为研究对象,对各类型植被的土壤弹尾虫群落进行了调查,共捕获弹尾虫2亚目7科23属,其中符跳属、类符跳属、小圆跳属等为优势类群.应用个体密度、类群数及多样性指数等指标,研究了植被类型对弹尾虫群落特征的影响.结果表明：各项指标以常绿阔叶林为最高,裸地最低,基本没有弹尾虫存在;旱生性草坡、稀疏针叶林、针叶林和针阔混交林4种植被恢复类型的土壤弹尾虫群落得到了一定恢复,但各类型之间土壤弹尾虫群落没有明显差异,均处于恢复的早期阶段;Bray-Curtis指数显示,侵蚀裸地与顶级常绿阔叶林的差异最大（0.99）,其它植被恢复类型与顶级常绿阔叶林的差异也较明显,但各植被恢复类型间弹尾虫群落的差异较小.     

退化红壤不同植被恢复类型的土壤弹尾虫群落结构

以退化红壤的侵蚀裸地、旱生性草坡、稀疏针叶林、针叶林、针阔混交林5种植被恢复类型及常绿阔叶林（对照）为研究对象,对各类型植被的土壤弹尾虫群落进行了调查,共捕获弹尾虫2亚目7科23属,其中符跳属、类符跳属、小圆跳属等为优势类群.应用个体密度、类群数及多样性指数等指标,研究了植被类型对弹尾虫群落特征的影响.结果表明：各项指标以常绿阔叶林为最高,裸地最低,基本没有弹尾虫存在;旱生性草坡、稀疏针叶林、针叶林和针阔混交林4种植被恢复类型的土壤弹尾虫群落得到了一定恢复,但各类型之间土壤弹尾虫群落没有明显差异,均处于恢复的早期阶段; Bray-Curtis指数显示,侵蚀裸地与顶级常绿阔叶林的差异最大（0.99）,其它植被恢复类型与顶级常绿阔叶林的差异也较明显,但各植被恢复类型间弹尾虫群落的差异较小.     

东灵山林区不同森林植被水源涵养功能评价

森林植被发挥着涵养水源的作用,主要表现在以下几个方面:对降水的截留与再分配;调节河川径流,调节林内小气候,减小林内地表蒸发,改善土壤结构,减少地表侵蚀等. 通过对几种林分各层拦蓄降水和保土功能指标定性评价的基础上,用综合评定法对不同林分水源涵养和保土功能进行综合评价,选择出综合功能最好的林分,以期为北京山区的生态环境建设、植被恢复与保护提供一定的依据。在测定东灵山4种森林植被林冠层、枯枝落叶层和土壤层蓄水和土壤保持功能指标的基础上,采用综合评定法对4种森林植被水源涵养和土壤保持功能进行了评价。结果表明:各植被类型的林冠层截留各不相同,在雨季(6-9 月份) 辽东栎林的截留率最大,华北落叶松的最小;枯落物最大持水深以辽东栎林的最大,油松的最小;土壤水文特性各异,0-80 cm 土层平均容重以落叶阔叶林的最小,华北落叶松的最大;稳渗速率以落叶阔叶林的最大,油松的最小,初渗速率以辽东栎林的最大,油松的最小。不同林分水源涵养和土壤保持综合能力由大到小顺序为落叶阔叶混交林、辽东栎林、华北落叶松林、油松林。常绿阔叶灌丛水源涵养和土壤保持综合能力评价值(0.1039) 比其它植被类型少3个数量级,说明其水源涵养和土壤保持功能明显优于其它植被类型。由此可见,树种组成丰富、林下灌草盖度高、枯落物储量多的落叶阔叶混交林水源涵养和土壤保持能力最强,优于单一的阔叶林,而油松林最差。     

陕北黄土区雨季后山地枣林土壤水分动态变化研究

选取陕北延川县齐家山红枣试验基地枣林地、苹果林地和撂荒草地为研究对象进行土壤水分动态变化研究，结果表明：①不同坡位、不同坡向和不同整地方式的枣林地土壤水分存在显著差异；其中，研究区下坡位土壤水分最高，为14.19%；阴坡土壤水分最高，为14.19%；水平阶整地枣林土壤水分显著高于原状坡。②研究区不同植被类型间土壤水分垂直变化趋势基本一致。枣林地土壤水分最高，为11.49%；不同植被类型0~100 cm土壤贮水量依次表现为枣林地（144.76 mm） > 苹果林地（124.19 mm） > 撂荒草地（72.20 mm）。③不同植被类型土壤贮水亏缺度存在差异。雨季前，0~20 cm土层亏缺度最小，平均亏缺度表现为撂荒草地 > 枣林 > 苹果林；雨季后，土壤水分亏缺度表现为撂荒草地 > 苹果 > 枣林，除枣林地外均高于雨季前土壤水分亏缺度。④雨季后，研究区3种植被类型0~20 cm土层土壤水分亏缺加剧；20~100 cm土层中，枣林土壤贮水补偿度为正值，土壤水分得到补偿，但最高仅为22.95%，枣林土壤水分仍处于亏缺状态并未完全恢复；苹果林地土壤贮水补偿度则为负值，表明土壤水分亏缺进一步加剧；撂荒草地土壤水分补偿度基本维持在0左右，土壤水分亏缺没有持续恶化。     

黔中喀斯特山地不同森林类型的地表径流及影响因素

采用固定样地定位监测方法,于2001-2005年研究了黔中喀斯特山地不同森林类型对地表径流的影响。结果表明,不同林分类型的年地表径流量均值为11.108mm、林分类型间变幅为1.765-22.934mm、年际间变幅为10.553-11.699mm,退耕还林幼林(22.934mm)>针叶林(17.236mm)>针阔混交林(10.770mm)>阔叶林(8.876mm)。不同森林类型年地表径流量的季节变化为夏季>春季>秋季>冬季,同降雨量的季节变化趋势相一致。与同生物气候带、不同生物气候带森林相近类型的径流量规律相似,反映出黔中喀斯特山地森林与其它森林地表径流量规律的相似性。其中喀斯特山地森林中灌木林地表径流量与其它地带性和非地带性森林中灌木林地表径流量变化的相异性又反映出黔中喀斯特山地森林地表径流的特殊性,这种特殊性主要是成土母岩造成的。地表径流系数的季节变化趋势中,退耕还林幼林为夏季>春季>秋季>冬季,针叶林和针阔混交林为夏季>春季>冬季>秋季,灌木林和阔叶林为春季>夏季>冬季>秋季,这种差异与不同林分类型组成树种的生活型有关。旬地表径流量与反映温度和水分的气象指标间的单相关性达显著水平,多元回归方程模拟表明衡量温度的相关指标对地表径流量的贡献率高于降水,这反映了温度对近地气团的控制作用,进而影响区域降水和林地径流量。森林不同层片特征对地表径流量的影响具有互补性和抑制性,受森林群落组成、结构和发育的共同影响。年地表径流量受小生境和林地表层土壤特性的综合影响,地表径流量随坡度的增大而增加、随海拔的升高而降低,与毛管孔隙度和总孔隙度的负相关性达显著水平,多元回归方程模拟发现容重的贡献率达-96.54%。     

Trade-offs between water yield and carbon sequestration for sub-alpine catchments in western Sichuan,China北大核心CSCD

Aims: There is increasing concern on the trade-off between carbon sequestration and water yield of forest ecosystems. Our objective was to explore the effects of vegetation composition on water and carbon trade-off in the sub-alpine watersheds of western Sichuan during 1982-2006. Methods: The WaSSI-C, which is an eco-hydrological model with coupled water and carbon cycles, was employed to calculate the key components in water balance and carbon sequestration for the 22 sub-catchments in the upper reaches of Zagunao River. Spearman's Rho trend analysis was used to examine the trends in runoff and net ecosystem productivity. Important findings: Compared with either subalpine meadow or mixed forest dominated catchments, the conifer-dominated catchments had much higher water loss due to high evapotranspiration, and the loss was not offset by its higher soil water infiltration during the growing season. The change in soil water storage for subalpine meadow, mixed forest and coniferous forest are -44 mm, -18 mm and -5 mm, respectively, which indicated significant decline in soil water storage and thus water yield particularly in alpine meadow catchments. Significant negative relationship was found between runoff and net ecosystem productivity, the alpine meadow as the dominant vegetation type showed high water yield and low carbon sequestration, and the conifer-dominant and mixed forest vegetation showed low water yield and high carbon sequestration, moreover, the higher the forest coverage, the lower the water yield. Upward trends in net ecosystem productivity were observed in the three vegetation types during the study period and the alpine meadow type was significant.     

川西亚高山流域水碳平衡研究

森林生态系统的产水量与固碳效益之间存在着一种可交易的平衡关系。基于WaSSI-C水碳耦合模型和趋势分析, 研究了1982-2006年川西杂古脑河上游22个子流域内不同植被类型空间分布对水碳平衡的影响并分析了其水碳耦合关系, 发现: 1)针叶林主导的流域在生长季增加土壤水分入渗的功能明显高于其他植被类型, 但不足以补偿其高蒸散带来的水分消耗, 因而其年平均土壤含水量明显低于高山草甸和混交林类型; 且森林土壤含水量随着森林覆盖率的升高而降低。2) 25年的土壤水分蓄变量的平均值, 高山草甸流域为-44 mm, 混交林为-18 mm, 针叶林为-5 mm, 说明川西亚高山植被的整体维持稳定产水量及其潜力在下降, 其中高山草甸流域下降趋势尤为显著。3)流域产流量和净生态系统生产力具有显著负相关性, 且不同植被组成对固碳和产水效益的转化具有重要影响: 高山草甸主导的子流域具有较高的产水量和较低的固碳能力, 常绿针叶林主导的子流域具有较高固碳能力和较低产水量, 且森林覆盖率越高, 产水量越低。三种植被类型的净生态系统生产力在研究期间均呈现上升趋势, 且高山草甸的上升趋势显著。     

Trade-offs between water yield and carbon sequestration for sub-alpine catchments in western Sichuan,China

Aims There is increasing concern on the trade-off between carbon sequestration and water yield of forest ecosystems. Our objective was to explore the effects of vegetation composition on water and carbon trade-off in the sub-alpine watersheds of western Sichuan during 1982-2006.Methods The WaSSI-C, which is an eco-hydrological model with coupled water and carbon cycles, was employed to calculate the key components in water balance and carbon sequestration for the 22 sub-catchments in the upper reaches of Zagunao River. Spearman’s Rho trend analysis was used to examine the trends in runoff and net ecosystem productivity. Important findings Compared with either subalpine meadow or mixed forest dominated catchments, the conifer-dominated catchments had much higher water loss due to high evapotranspiration, and the loss was not offset by its higher soil water infiltration during the growing season. The change in soil water storage for subalpine meadow, mixed forest and coniferous forest are -44 mm, -18 mm and -5 mm, respectively, which indicated significant decline in soil water storage and thus water yield particularly in alpine meadow catchments. Significant negative relationship was found between runoff and net ecosystem productivity, the alpine meadow as the dominant vegetation type showed high water yield and low carbon sequestration, and the conifer-dominant and mixed forest vegetation showed low water yield and high carbon sequestration, moreover, the higher the forest coverage, the lower the water yield. Upward trends in net ecosystem productivity were observed in the three vegetation types during the study period and the alpine meadow type was significant.     

黄土区小流域植被类型对沟坡地土壤水分循环的影响

沟坡作为黄土丘陵区小流域水土流失最为活跃的区域,探究不同下垫面植被类型下的土壤水分循环特征对于沟坡地植被恢复具有重要意义。基于氢氧同位素示踪技术,通过野外水样采集和室内同位素分析旨在揭示植被类型对沟坡地土壤水分循环的影响机制。结果表明:(1)各水体氢氧同位素均遵循:降水刺槐林地土壤水草地土壤水地表水地下水,降水的变异系数最大,地表水和地下水的变异系数较小。(2)草地土壤水主要以降水补给为主,所占比例为59.12%,刺槐林地土壤水则以深层土壤水的上升补给为主,所占比例为60.97%。短阵性暴雨条件下,草地土壤水运移速率较刺槐林地高约1 cm/d,且主要发生在0—50 cm土层。(3)土壤水的垂向运移为地下水的主要补给形式,草地土壤水对地下水的补给比例为51.64%,约比刺槐林地高0.52%。表明植被类型对土壤水分循环特征具有一定的影响,刺槐林对深层土壤水分利用强度较大,可能加剧深层土壤干层化,而草地更有利于降水入渗以及地下水补给,该研究可为小流域沟坡的生态修复和综合治理提供科学依据。     

基于黄土高原关键带类型的土地利用与年径流产沙关系空间分异研究

区域植被恢复改变了土地利用类型,从而有效控制了水土流失,但土地利用与水土流失关系的空间分异尚未明晰。整合了黄土高原坡面径流小区试验观测研究文献59篇和1121条年径流产沙记录,以8大关键带类型作为空间分层依据,采用地理探测器分析了土地利用与年径流产沙关系的空间分异。结果显示：撂荒地的年均径流量和产沙量最高分别为35.99 mm和4208.82 g/m²,撂荒地、裸地和耕地的产流产沙能力显著高于人工草地、林地、自然草地和灌丛,灌丛和林地的年均产沙量显著低于人工和自然草地（P<0.05）;除了撂荒地的年均产沙量在山地森林关键带最高（16240.40 g/m²）外,在丘陵沟壑农林草交错关键带的撂荒地年均径流产沙显著高于丘陵农业-草地关键带,丘陵沟壑农林草交错关键带和丘陵农业-草地关键带裸地、耕地的产流产沙能力较高,人工草地和灌丛年均产沙量显著高于其他关键带类型（P<0.05）;在山地森林关键带的林地年均径流量、径流系数和产沙量最低,分别为1.56 mm、0.41%和307.36 g/m²,而自然草地在各关键带类型都有较高的年均产流量和较低的年均产沙量;坡面径流小区的局地特征（如土地利用、面积、坡度、坡长）是影响年径流产沙关键带分异的首要因素,且存在多因子互作、非线性增强的关系。这些结果表明植被恢复能有效地保持水土,但是区域植被恢复时需要选择合适的类型,黄土丘陵沟壑区应首选自然草地、灌丛和林地。研究可为黄土高原区域植被恢复的优化配置提供科学依据。     

桂西北喀斯特峰丛洼地土壤物理性质的时空分异及成因

运用经典统计方法,以桂西北喀斯特峰丛洼地4个植被演替阶段(草地、灌木林、次生林、原生林)土壤表层(0～15 cm)和剖面为研究对象,采用冗余分析(RDA)方法分析土壤物理性质的时空分异成因.结果表明： 灌木林和原生林表土的粘粒(＜0.002 mm)和粉粒(0.002～0.05 mm)含量分别与其他3个演替阶段有显著差异;草地与次生林之间各粒级颗粒含量差异不显著;各演替阶段土壤砂粒(0.05～2.0 mm)含量均无显著差异;草地的容重与其他3个演替阶段差异极显著.草地粘粒含量随坡位升高而增加,其他植被类型为中坡位粘粒含量最高,且同一植被类型下不同坡位之间差异不显著.原生林0～30 cm土壤各层次间的粘粒含量变化幅度(14.55%)大于草地(7.12%)、灌木林(11.24%)和次生林(13.77%),人类干扰对表层土壤颗粒组成有很大影响.土壤物理性质主要受土壤有机碳和各演替阶段植被类型的影响,其中砂粒含量受裸岩率的影响较大.