植被过滤带的定量计算方法

植被过滤带（VFS）因其能有效地滞缓径流、沉降泥沙、控制非点源污染,在美国已作为重要的最佳管理措施（BMP）得到应用.本文在简述国外植被过滤带设计方面的有关研究和应用的基础上,重点介绍了3种典型的过滤带带宽的计算方法,并对其进行了比较与讨论.最后,指出了今后需进一步研究的问题.     

植被过滤带对悬浮固体净化效果的模拟

数学模型是进行植被过滤带(VFS)设计的重要工具.本研究通过分析植被过滤带对径流中悬浮固体的净化机理,采用植被过滤带田间尺度机理模型VFSMOD和修正的土壤侵蚀模型MUSLE耦合,对植被过滤带的悬浮固体净化效果进行模拟,并利用野外小区试验数据对该耦合模型进行了验证.结果表明,植被过滤带出流悬浮固体浓度模拟值与实测值的偏差多在±20％以内,其模拟值与实测值的判定系数R2为0.98,该模型具有较高的精度,且优于VFSMOD模型,可用于我国植被过滤带的规划设计.     

不同入流条件下植被过滤带对坡面径流氮、磷的拦截效果

植被过滤带能有效拦截坡面径流泥沙,在防治水土流失和农业面源污染等方面具有重大潜力.为探讨不同入流条件下植被过滤带对坡面径流氮、磷的拦截效果及其水动力学机理,本研究通过模拟上方来水冲刷试验,定量分析了上方来水流量、氮磷含量浓度等因素影响下植被过滤带对径流氮、磷的拦截规律及其与径流水动力学参数之间的关系.结果表明: 植被过滤带能有效拦截上方来水中氮、磷等污染物,入流流量分别为200、400、600 L·h^-1时,模拟植被过滤带对总氮的拦截率分别为74.9%、62.0%、58.3%,对总磷拦截率分别为85.0%、75.6%、72.0%,在上方来水流量较低时拦截效果最优;上方来水入流氮、磷浓度变化对植被过滤带拦截效率的影响不显著.不同入流条件处理下,植被过滤带对氮、磷的拦截率随弗洛德数增大而增大,呈显著线性正相关关系;与阻力系数、水流剪切力、水流功率呈线性负相关关系;其中,氮、磷拦截率与水流剪切力的相关关系最优,可以用含水流剪切力的公式表征植被过滤带对氮、磷的拦截效率.     

植被气候关系与我国的植被分区

气候制约着植被的地理分布,植被是区域气候特征的反映和指示,两者之间存在密不可分的联系.揭示植被与气候之间的关系是正确认识植被分布的前提,是进行植被区划的理论基础.植被区划是植被研究的归纳和总结,是其他自然地理区划和农林业区划的基础.本文在简要回顾中国植被气候关系及植被分区的研究历史的基础上,对我国以往的主要植被分区原则、依据和方案进行了评述,对有争议的主要植被界线进行了讨论.我们认为,在当今我国大部分地区的原生植被已遭到破坏的现实情况下,根据原生植被及其衍生植被类型的分布,确定其分布与限制性气候因子的关系,以此来进行植被带(区)的划分,不仅反映植被气候间密不可分的关系,在实践上也便于操作.尽管在一些植被带的命名、具体界线的划定上有分歧,但最近的中国植被分区方案大都认为我国基本的植被区有8至9个,即针叶林、针阔叶混交林、落叶阔叶林、常绿落叶阔叶混交林、常绿阔叶林以及雨林季雨林、草原、荒漠以及高寒植被.通过分析主要植被带附近的植被、气候等特征,本文认为,1)秦岭淮河线是一条重要的水分气候带,而不是温度带,不是亚热带植被的北界;2)我国亚热带植被的北界基本上沿长江北岸,从杭州湾经太湖、安徽宣城、铜陵经大别山南坡到武汉往西,与WI值130-140 ℃·月一致;3)我国热带区域的面积极小,仅分布在海南岛的东南部和台湾南端及其以南地区; 4) 我国东部地区暖温带的水热条件南北差异甚大,建议以秦岭淮河为界,将暖温带划分为两个植被带,即落叶阔叶疏林带和落叶常绿阔叶混交林带;华北地区的地带性植被为落叶阔叶疏林.最后,本文还强调了对应于气候变化进行动态植被分区的重要性.     

森林植被变化（采伐）对小流域水文化学循环过程的影响

森林不仅调节流域的水文循环过程而且对流域的生物化学循环过程也产生重要的影响.森林流域通过林冠层截留、地被物层过滤、土壤入渗以及河岸植被缓冲带等环节,对降雨径流中的泥沙、有机物、污染物质进行有效的过滤、吸收和净化,从而达到改善水质的目的.回顾了国内外森林植被变化对小流域水文化学循环的影响研究,尤其是森林经营活动如采伐等对流域的河流水温、悬移质泥沙含量、溶解养分等方面的影响.多数研究认为森林采伐方式不同河流水温受影响程度不同;溶解养分与森林采伐的方式、地点及采伐流域的类型密切相关.特别指出河岸植被缓冲带在森林流域水质保护中的重要性,它的存在可以维持河流水温、有效防止和降低地表径流中携带的泥沙、污染物、有机质等进入河流,从而达到保护水质的目的.目前,我国在森林植被变化对流域水文化学循环影响领域的研究还主要侧重于森林减少泥沙效应方面,在森林的水质保护效应方面,多数的报道都集中在森林生态系统各要素(如林冠、地被物、森林土壤等)对大气降水化学物质输入的影响,而对小流域尺度森林植被变化(如采伐)对水文化学循环影响方面的研究开展得还很少.     

植被气候关系与我国的植被分区(英文)

气候制约着植被的地理分布 ,植被是区域气候特征的反映和指示 ,两者之间存在密不可分的联系。揭示植被与气候之间的关系是正确认识植被分布的前提 ,是进行植被区划的理论基础。植被区划是植被研究的归纳和总结 ,是其他自然地理区划和农林业区划的基础。本文在简要回顾中国植被气候关系及植被分区的研究历史的基础上 ,对我国以往的主要植被分区原则、依据和方案进行了评述 ,对有争议的主要植被界线进行了讨论。我们认为 ,在当今我国大部分地区的原生植被已遭到破坏的现实情况下 ,根据原生植被及其衍生植被类型的分布 ,确定其分布与限制性气候因子的关系 ,以此来进行植被带 (区 )的划分 ,不仅反映植被气候间密不可分的关系 ,在实践上也便于操作。尽管在一些植被带的命名、具体界线的划定上有分歧 ,但最近的中国植被分区方案大都认为我国基本的植被区有 8至 9个 ,即针叶林、针阔叶混交林、落叶阔叶林、常绿落叶阔叶混交林、常绿阔叶林以及雨林季雨林、草原、荒漠以及高寒植被。通过分析主要植被带附近的植被、气候等特征 ,本文认为 ,1)秦岭淮河线是一条重要的水分气候带 ,而不是温度带 ,不是亚热带植被的北界 ;2 )我国亚热带植被的北界基本上沿长江北岸 ,从杭州湾经太湖、安徽宣城、铜陵经大别山南坡到武汉     

全球植被动力学模型研究综述

全球植被动力学模型(DGVM)是研究陆地生态系统碳循环过程的重要手段,是进行植被动力学模拟的有效工具.本文对DGVM的发展进行概述,探讨了DGVM的基本结构,介绍了国际上应用较广泛的CLM-DGVM、LPJ、IBIS和SEIB模型,并针对植被动力学机制指出了DGVM在植被功能型方案、植被竞争、干扰和物候方面普遍存在的不足.最后,文章从改善植被功能型方案、完善植被动力学机制和开展模型比较计划方面,对DGVM研究方向进行了展望.     

青藏高原植被调查与制图评估

青藏高原植被调查与制图一直是青藏高原植被生态学研究的重要内容。历史上,我国多次开展青藏高原植被考察活动,在植被制图方面取得了一系列重要成果。本研究首先基于文献研读对青藏高原植被考察及其成果进行回顾,并对制图范围包括青藏高原的、使用比较广泛的植被图进行对比和分析;然后,基于第二次青藏高原综合科学考察获取的植被调查样点数据,与多幅植被图在数据一致性方面进行了对比。结果表明:(1)青藏高原植被调查的历史久远,但系统、科学的青藏高原植被调查开始于1949年新中国成立之后,期间获取了大量植被调查数据,出版了大量的专著和图志,《中华人民共和国植被图(1:4,000,000)》《中国草地资源图集(1:1,000,000)》和《中华人民共和国植被图(1:1,000,000)》是包含整个青藏高原、应用最为广泛的3幅植被图,《青藏高原现状植被图》是基于现阶段植被调查数据制作的青藏高原植被图。但是这4幅图在植被分类体系上存在较大差异,严重影响了图件之间的可比性。(2)对比发现, 4幅植被图之间均存在一定程度的不一致性。面积较大的植被型组,如森林和草本植被,在植被图之间的一致性较高;但面积相对较小的植被型组,...     

植被气候变化与我国的植被分区

气候制约着植被的地理分布,植被是区域气候特征的反映和指示,两之间存在密不可分的联系。揭示植被与气候之间的关系是正确认识植被分布的前提,是进行植被区划的理论基础,植被区划是植被研究的归纳和总结,是其他自然地理区划和农林业区划的基础,本在简要回顾中国植被气候关系及植被分区的研究历史的基础上,对我国以往的主要植被分区原则,依据和方案进行了评述,对有争议的主要植被界线进行了讨论,我们认为,在当今我国大部分地区的原生植被已遭到破坏的现实情况下,根据原生植被及其衍生植被类型的分布,确定其分布与限制性气候因子的关系,以此来进行植被带（区）的划分,不仅反映植被气候间密不可分的关系,在实践上也便于操作,尽管在一些植被带的命名,具体界线的划定上有分歧,但最近的中国植被分区方案大都认为我国基本的植被区有8至9个,即针叶林、针阔叶混交林、落叶阔叶林、常绿落叶阔叶混交林,常绿阔叶林以及雨林季雨林,草朱、荒漠以及高寒植被,通过分析主要植被带附近的植被,气候等特征,本认为,1）秦岭淮河线是一条重要的水分气候带,而不是温度带,不是亚热带植被的北界;2）我国亚热带植被的北界基本上沿长江北岸,从杭州湾经太湖、安徽宣城、铜陵经大别山南坡到武汉往西,与WI值130-140℃,月一致;3）我国热带区域的面积极小,仅分布在海南岛的东南部和台湾南端及其以南地区;4）我国东部地区暖温带的水热条件南北差异甚大,建议以秦岭淮河为界,将暖温带划分为两个植被带,即落叶阔叶林疏林带和落叶常绿阔叶混交林带,华北地区的地带性植被为落叶阔叶疏林,最后,本还强调了对应于气候变化进行动态植被分区的重要性。     

中国东部森林植被带划分之我见

简要回顾了中国东部森林植被带划分研究的历史及当前存在的争论。提出了中国东部植被带划分应以植被本身的特征,特别是地带性的生物群落集为主要依据,同时参照它们的区系组成和气候指标。根据上述原则将中国东部划分为6个植被带∶北方针叶林带、凉温带针阔混交林带、温带落叶阔叶林带、暖温带常绿落叶阔叶混交林带、亚热带常绿阔叶林带和热带雨林、季雨林带,并对各植被带的特征作了简要的描述。阐述了对一些植被带名称、界线改动的原因,特别讨论了我国常绿落叶阔叶混交林以及常绿阔叶林生物气候带的归属问题,认为前者归属于暖温带植被,后者归属于亚热带植被为宜。     

基于非点源污染控制的景观格局优化方法与原则

对目前国内外较为常用的基于非点源污染控制的景观格局优化方法及其设计原则进行了系统的评述 ,以促进其推广应用并提高其污染控制效果。还通过分析这些方法在我国的应用前景 ,强调了探索适合我国国情的景观格局优化方法对于控制非点源污染的重要意义。     

我国稻田氮磷流失现状及影响因素研究进展

水稻是我国主要的粮食作物,分析现阶段我国稻田氮磷流失现状及影响因素,对明确不同区域水稻化肥减施潜力具有重要意义.本研究对我国主要稻区地表径流氮磷流失现状特征和降雨、种植模式、栽培技术、施肥管理、水分管理方式及其他影响因素进行了总结.六大稻区全氮(TN)、全磷(TP)径流损失量范围分别在5.09～21.32和0.70～3.22 kg·hm^-2,均以华南双季稻区最高,TN径流损失量以华北单季稻区最低,TP径流损失量以西南高原单双季稻区最低.各稻区农户习惯施肥的水稻田田面水TN、TP峰值普遍高于径流水.水稻施肥后一周内为氮磷流失高峰期.与优化施肥相比,农户习惯施肥仍具有20%左右的氮磷减施潜力.各因素中,降雨和施肥管理是影响稻田径流氮磷流失的主要因素,而施肥管理和水分管理则最具可控性,具体调控措施包括化肥减量、施用新型肥料、有机肥代替化肥和节水灌溉等.整体上我国稻田氮磷流失风险在南方更突出.应以资源高效利用模式进行水稻种植以降低养分流失风险.未来研究应侧重稻田面源污染监测、氮磷流失风险评估、氮磷流失特征和机理、化肥减施增效新技术等方向.     

基于径流路径的分布式面源污染模型研发与应用进展

精准刻画地表径流的路径及其所携带的面源污染物随径流的输移过程是准确估算面源污染入水体量、污染关键源区辨识和高效防控的关键,在我国以小农户种植为主、景观特征复杂的地理条件下尤为重要。鉴于目前常用的面源污染模型大都起源于国外,往往对径流路径的空间差异性及污染物陆面输移过程进行概化,介绍了一个基于径流路径的分布式面源污染模型(STEM-NPS)及其研发与应用进展。阐述了该模型的研发背景、模型原理和结构,说明了STEM-NPS模型对地表径流汇流及其所携带的污染物输移过程的精细化表达方法;介绍了该模型在不同地理环境及尺度的应用进展,展示了其在地块尺度的面源污染关键源区辨识,关键过程和关键影响因素解析及面源污染监管决策支持等方面的功能;探讨了STEM-NPS模型与其他常用模型的异同,并结合生态学研究和面源污染精准防控的需求,提出模型的应用前景及进一步发展的方向。     

条带休闲轮种对坡地水土流失和水分利用效率的影响

为提高宁南旱区坡耕地土壤保水能力、减少水土流失,于2007-2010年在10°～15°坡耕地上,以传统无条带种植模式为对照,研究条带隔年休闲轮种模式对农田土壤水分动态、水土流失特征和水分利用效率的影响.结果表明:经过4年休闲轮种,条带处理比传统无条带种植处理显著增加0 ～200 cm土层土壤含水量4.9％～7.0％;条带轮种比无条带模式有效保蓄雨季休闲期降水,明显改善了作物生育前期的土壤水分状况,条带处理0～200 cm土层土壤含水量比对照显著增加5.4％～8.5％.与对照相比,条带休闲轮种处理地表径流减少0.7 ～3.2 m3·hm-2,泥沙量减少0.2～1.9 t·hm-2,土壤全N损失量减少42.1％ ～73.3％,作物水分利用效率提高6.1％ ～24.9％,降水利用效率提高6.3％ ～15.3％.     

我国城市地表径流污染治理技术探讨

城市地表径流是典型的非点源污染,具有地域范围广、随机性强、成因复杂等特点,已成为水环境污染的重要因素之一。本文提出由源处理、输移控制和汇处理组成的城市地表径流污染控制对策,并探讨了各种具体的城市径流污染控制与治理技术,认为初期雨水的有效截留将成为下一步的研究重点。     

基于AnnAGNPS模型的三峡库区秭归县非点源污染输出评价

非点源(NPS)污染已成为全球关注的环境问题。由于NPS特点、实验手段和监测数据的局限,其研究多采用数学模型进行时间和空间模拟。模型模拟提供了一种成本低效率高的手段来评定区域非点源污染。选择连续农业非点源污染AnnAGNPS(Annualized AGricultural Non-Point Source)模型,构建该模型数据库,模拟秭归县黑沟、兰陵溪、杉木溪等3条典型流域和县域径流、泥沙和营养物质的输出。结果表明：AnnAGNPS模型对3条典型流域的径流模拟能力高于对泥沙和养分的模拟,径流模拟误差均在可接受范围之内,说明模型中采用的径流预测(SCS曲线)法对研究区的地理气候条件是适用的;对3条典型流域泥沙输出模拟误差较高,对氮磷等养分输出模拟的误差最高,通过调整RUSLE和HUSLE等子模型的输入参数来减小泥沙模拟误差;对小型降雨径流事件,模型泥沙、养分模拟误差有偏大趋势,对较大降雨径流事件,模型泥沙和养分模拟误差有偏小趋势;2006年秭归县县域模型模拟的地表径流量为363 mm,泥沙输出为19.6 t/hm2,总氮输出为122 kg/hm2,总磷输出为28 kg/hm2,有机碳输出为581 kg/hm2,模拟结果与相关文献研究和政府统计数据较为相符;AnnAGNPS模型对NPS污染物输出模拟具有一定的不确定性,但作为一个较好的高级农业流域管理工具,该模型可以在三峡库区地理气候条件下使用。     

Runoff transport of faecal coliforms and phosphorus released from manure in grass buffer conditions

AIMS: To test the hypothesis that faecal coliform (FC) and phosphorus (P) are transported similarly in surface runoff through the vegetative filter strip after being released from land-applied manure. METHODS AND RESULTS: The Hagerstown soil was packed into boxes that were 10 cm deep, 30 cm wide and 100, 200 or 300 cm long. Grass was grown in boxes prior experiments. Same-length boxes were placed under rainfall simulator and tilted to have with either 2% or 4% slopes. Dairy manure was broadcast on the upper 30-cm section. Rainfall was simulated and runoff samples were collected and analysed for Cl, FC and total phosphorus (TP). Mass recovery, the concentration decrease rate k, and the ratio FC : TP showed that there was a consistent relationship between FC and TP in runoff. Conclusion: The FC and TP transport through simulated vegetated buffer strips were highly correlated. SIGNIFICANCE AND IMPACT OF THE STUDY: As a knowledge base on the effect of the environmental parameters on P transport in vegetated buffer strips is substantially larger than for manure-borne bacteria, the observed similarity may enhance ability to assess the efficiency of the vegetated buffer strips in retention of FC currently used as indicator organisms for manure-borne pathogens.     

DNDC模型在中国的改进及其应用进展

DNDC模型是目前国际上最成功的生物地球化学模型之一,可以被发展为适合一个特定国家或地区环境条件的模型.我国科学家经过不断的改进和扩充,发展了适用于中国特有的农业生态系统的版本.通过修改土壤水氮运移过程的缺省参数,引入了地表径流曲线和修正的通用土壤流失方程来控制和模拟地表径流,加入了薄膜覆盖管理模式的参数化模块,补充了种养结合的子模型.这些改动不仅增加了模型模拟土壤水氮运移、氮素淋失、地表径流的能力,而且提高了模型在不同生产管理模式下的应用范围.改进后的模型针对土壤有机碳变化、温室气体排放、氮素平衡等方面进行了大量验证,并在点位和区域尺度上进行了广泛应用;此外,对DNDC模型存在的问题,如模拟结果不准确、模型参数矫正困难、模型模块不足等进行了讨论;最后,明确了模型在中国农业生产中的贡献,以期为模型的研究和应用提供参考,更好地服务于中国农业生产.