流域径流泥沙对多尺度植被变化响应研究进展

植被变化与流域水文过程构成一个反馈调节系统,是目前生态水文学研究的重点对象.由于植被自身的生长发育以及受自然因素和人为干扰的作用,植被变化具有多尺度性;由于受流域水文环境的异质性和水文通量的变化性的影响,流域水文过程也同样具有多尺度性.因此,只有通过对不同尺度生态水文过程分析,才能揭示流域径流泥沙对植被变化的响应机理.从不同时空尺度回顾了植被生长、植被演替、植被分布格局变化、造林以及森林经营措施等对流域径流泥沙影响的主要研究成果;概括了目前研究采用的3种主要方法,即植被变化对坡面水流动力学影响的实验室模拟、坡面尺度和流域尺度野外对比观测实验以及水文生态模型模拟方法;分析了植被变化与径流泥沙响应研究要考虑的尺度问题,从小区尺度上推至流域尺度或区域尺度时应考虑不同的生物物理控制过程.研究认为,要确切理解植被与径流泥沙在不同时空尺度的相互作用,必须以等级生态系统的观点为基础,有效结合生态水文与景观生态的理论,从地质-生态-水文构成的反馈调节入手,系统地理解植被变化与径流泥沙等水分养分之间的联系及反馈机制,建立尺度转换的基础.同时,作为有效的研究工具,今后水文模型的发展应更加注重耦合植被生理生态过程以及景观生态过程,从流域径流泥沙对多尺度植被变化水文响应的过程与机制入手,为植被恢复与重建、改善流域水资源状况和流域生态环境奠定基础.     

人工桤柏混交林中降雨对养分物质的淋溶影响

引　言水体养分物的循环是生态系统生物地球化学循环的一个重要组成部分,因此,从生态角度来研究森林的存在对流域的水分循环和物质迁移的影响将是一个十分有意义的工作。目前,欧美各国关于森林与水质的关系研究比较多[5]。我国较多研究森林对河流泥沙悬浮含量影响,或干枝落叶和微生物对腐殖质转化等作用形成的森林养分循环,而较少研究森林降雨重新分配作用对森林养分循环的影响[1,2],因此,本文选择了亚热带人工桤柏混交林,通过观测降雨过程中林外降雨、林内降雨、树干流及其相应水质的变化,结合林外降雨、林内降雨和树干流的时空变化特性,分…     

不同空间尺度景观特征对南流江水质的影响差异

流域景观特征决定了非点源污染物来源与地表景观削减消纳能力,但尚缺乏全流域不同空间尺度对二者关联性的认识。以广西北部湾南流江为例,分别在子流域、河岸缓冲带以及监测点圆形缓冲区三种尺度上,基于2020年Landsat 8 OLI遥感影像解译的土地利用类型特征,结合水质监测数据,运用数理统计和GIS空间分析方法,探讨了流域景观特征在不同空间尺度上对河流水质的影响。结果表明：(1)在子流域尺度,土地利用类型以林地为主,而在河岸缓冲带与监测点圆形缓冲区均以耕地为主;(2)水质指标高锰酸盐指数、生化需氧量与景观特征相关性最为显著,耕地、建设用地、其他用地和园地与其呈正相关,是南流江水质污染负荷的重要来源区;景观格局指数中,斑块密度、蔓延度指数、多样性指数、均匀度指数是引起河流水质指标变化的主要景观因子;(3)受流域内或不同子流域间景观特征差异,景观组成面积占比和景观格局指数均在河岸缓冲带尺度对水质状况影响最大,分别可解释57.0%和64.7%的水质指标变化;子流域尺度次之,圆形缓冲区尺度最小,且景观格局指数对水质状况的影响大于景观组成面积占比。建议在河岸带50 m范围内严格控制耕地面积,建设河岸缓...     

河流两侧坡面非对称采伐森林对流域暴雨-径流过程的影响

通过模拟实验比较了河流两侧坡面采伐与非采伐森林对流域暴雨径流的影响 ,并建立了模型 .结果表明 ,森林坡面地表径流的出流时间和峰现时间均比采伐坡面迟缓 ,径流历时延长 ,峰值流量和地表径流总量较低 .坡度越大 ,影响越显著 .当雨强 1.98mm·min-1,降雨量 10 8.8mm时 ,15°两侧森林坡面比其采伐坡面峰值流量削减 5 % ,径流总量降低 4% .     

流域水环境管理保护线与控制线及其规划方法

社会经济的发展以及公众环境意识的不断提高,对水质及水环境的要求不断提升,水资源及其环境问题已成为制约我国社会经济可持续发展的瓶颈因素.但在水体保护和管理方面,一直以来缺乏适当的方法或者规范来确定明确的范围与界线,因而难以对水体进行有效的保护和管理.提出流域水环境管理保护线和控制线的概念,与城市蓝线类似,是对流域内江、河、湖、库、渠和湿地等地表水体进行严格保护和控制的地域界线,但在流域水环境综合管理的基础上拓展了其内涵,强调以流域为单元.保护线宽度较小,线内设计植被带,类似于河岸植被缓冲带的概念,对水体及水环境起着缓冲及保护的关键作用;控制线范围较宽,其作用主要在于控制区域内的土地利用及社会经济活动科学有序进行,在社会经济发展的同时不以牺牲水环境为代价.综合考虑流域内生态环境、社会安全、经济发展等因素,结合岸线控制、河岸缓冲带等内容探讨了流域内水环境管理保护线和控制线确定的方法,并以鄱阳湖流域为对象进行了案例研究,取得了较好的结果.表明本文提出的概念和相关规划方法可有效指导流域水环境保护的实践工作,并为各类规划和政策的制定提供科学参考.     

辽河河岸植被缓冲带构建及其对固体颗粒物和氮阻控能力

农田中氮向河流水体的迁移不但造成化肥利用率低,而且加重水体污染和富营养化。在河流水体与农田间构建合理的植被缓冲带对于水生态保护具有重要意义。本研究在辽河保护区干流近农田处设置了蒿草(CK)、黑麦草(LP)、紫穗槐+黑麦草(AL)和杞柳+黑麦草(SL)4种植被缓冲带。自然降雨后采集地表径流和土壤渗流液,对植被带阻控径流量、固体悬浮物及NO_3~--N、NH_4~+-N和TN效果进行了测定。结果表明:随着河岸植被带宽度的增加,农田地表径流量、固体悬浮颗粒物(SS)和径流中氮阻控率逐渐增大;5 m宽黑麦草植被带可有效阻控径流中69.1%的固体颗粒物,黑麦草+紫穗槐植被带可有效阻控56.7%的NO_3~--N;而13 m宽植被带则平均可阻控95.6%、91.3%、75.9%、82.9%的固体悬浮颗粒物、NH_4~+-N、NO_3~--N、TN;植被带对土壤渗流液中各形态氮的阻控率显著低于径流,其中渗流液中NO_3~--N和TN的阻控率在前5 m甚至出现负值,说明植被带的存在加强了径流中氮的下渗作用;4种植被缓冲带中,紫穗槐与黑麦草组合带(AL)对农田径流和渗流液中氮的去除效果均最好。     

暴雨和缓冲带特征对城市滨水缓冲带雨洪消减与水质净化效果的影响机制

通过设置多组实验,模拟不同暴雨径流及缓冲带条件,对城市滨水缓冲带在不同暴雨雨型、历时、重现期、缓冲带坡度、植被覆盖度、初期冲刷等条件下的径流削减和水质净化作用进行研究。得出在不同实验条件下,滨水缓冲带的雨量动态径流系数结果在0.29—0.55之间。分析实验结果发现缓冲带对峰型靠前、历时较短、重现期短的暴雨径流削减效果更好,同时更平缓与植被覆盖度更高的缓冲带对径流的削减效果更佳。模拟实验显示,径流中不同污染物去除率范围分别为:SS为66.41%—90.29%、TN为44.48%—64.90%、NH_3-N为32.72%—63.68%、TP为89.83%—95.04%、COD为34.32%—66.23%。缓冲带的径流水质净化效果在应对不同暴雨雨型时未显示明显规律,而缓冲带对中高浓度径流污染物削减率更高能够应对较强的初期冲刷效应。同时更平缓与植被覆盖度更高缓冲带,即表流流速更缓慢时,显示出更好的径流净化效果。     

国内外森林与水质研究综述

近几十年来,随着大面积的森林被不合理的采伐利用,使生态环境遭受巨大破坏。同时,近些年来,受全球气候异常的影响,水、旱灾频繁,水土流失严重,且由于环境污染,造成水质不断恶化,水质型缺水日益严重。为保护水资源,森林与水环境,森林与水质已成为近十年来森林水文学研究的重点和热点。国内外的一些专家、学者经过多年来的观测和研究,已取得很多成果。1　关于森林和水质的研究现状大约从本世纪50年代,我国开始关注森林对水质的影响[1]。不过国内绝大多数的研究是着重于森林对河流悬移泥沙含量的影响。直到七十八十年代,我国的一些科研院所,如…     

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.     

水电开发对河岸植被影响研究进展

河岸植被是河流生态系统的重要组成部分, 在维持河流生态系统完整性和河岸生物多样性保护方面具有重要作用。目前, 水电开发影响下河岸植被的物种组成、多样性、种间关联等几方面日益受到关注, 是河流生态学研究中的重要热点。文章阐述了水电开发后河流水文、河岸生境、繁殖体扩散、外来物种入侵等影响下河岸植被的响应机制。探讨了河岸植被与生态环境的相关性, 提出了今后河岸植被与水电开发相互作用机制, 及水电开发的正负生态效应综合影响研究。