密云水库集水区人工油松水源保护林降水化学性质研究

对北京密云水库集水区人工油松水源保护林降水化学性质研究表明 ,在研究区大气降水化学元素含量在观测时段内变幅较大 ;测定时段内各元素加权平均值之和为 12 0 0 1mg·L-1,大气降水中各元素含量按大小排序为Ca >N >K >Mg >Na >P >Fe >Zn >Cu >Mn ;大气降水经过林冠层后 ,林内穿透降水和树干茎流中各化学元素含量变化不一 ,但多数元素含量增加且总量呈增加趋势 ,林内穿透降水化学元素加权平均值之和为2 0 614mg·L-1,树干茎流为 73 3 2 4mg·L-1,比林外降水分别高出 8 613mg·L-1和 61 3 2 3mg·L-1,引起树干茎流和穿透降水中化学元素总量增加的主要原因是K含量增加所致 ,K在林内穿透降水和树干茎流中的含量约是大气降水含量的 3倍和 2 5倍 .     

森林不同土壤层全氮空间变异特征

应用经典统计学和地统计学方法,分析了八达岭地区土壤全氮(TN)在不同层次(A,B,C)的空间变异特征。同时结合地理信息系统(GIS),分析了该地区植被类型和土壤TN之间的关系。应用分类回归树模型(classification and regression trees,CART)分析了土壤TN和海拔与植被分布格局的关系。得到以下结论:(1)TN在A、B、C层平均值分别为2.94、1.30,0.63 g/kg,变异系数(CV)分别为33%、33%、45%,都表现为中等变异。(2)TN在不同土层的变异函数理论模型符合球状模型,TN在A层为弱空间相关,在B、C层为中等空间相关。(3)泛可里格插值表明,TN在不同层次都表现出了明显的空间分布趋势。不同植被类型所对应土壤全氮的空间分布则各不相同。(4)CART研究结果表明,该区植被类型分布格局可大致划分为四大部分。可初步确定海拔725m,TN含量4.23 g/kg和5.69 g/kg为影响该区植被分布格局的重要参考值。     

植物水分来源稳定氢氧同位素偏移研究进展

稳定氢氧同位素技术能有效计算植物根系水分吸收量,确定植物水分来源贡献,评估植物水分利用策略,是生态水文学探究大气-植被-土壤系统水分传输过程机制的有效工具。然而土壤与木质部水稳定氢氧同位素比值(δ²H和δ¹⁸O)偏移造成植物水分来源贡献率计算偏差,引起氢氧同位素结果差异的原因尚不明晰。该文首先简要介绍氢氧稳定同位素比值偏移现象,其次沿水分在土壤-植物-大气连续体中的传输路径构建梳理框架,系统阐述了3个界面(植物-大气界面、土壤-大气界面和根系-土壤界面)与2个空间(植物体和土壤层)中引起δ²H与δ¹⁸O偏移的自然效应,同时概述了土壤与木质部样品提取与测定技术中引起δ²H与δ¹⁸O偏差的人为效应。最后,根据现有研究进展提出主要问题,从获取同位素时空数据,微尺度同位素偏移原因,提取与测定技术的优化三方面指出未来的发展方向。     

间伐强度对坝上樟子松林下持水能力的影响

河北坝上地区地势复杂、气候条件较差,导致了水土流失和地质灾害的发生,使华北地区生态安全受到严重威胁。为了改善当地生态环境,樟子松、落叶松等耐贫瘠速生树种被大面积种植,然而不合理的植被密度会导致降雨的低效率利用。本研究以5种间伐强度(0、20%、40%、60%、80%)的樟子松林为对象,分析间伐强度对林下草本、枯落物、土壤各层以及整体持水能力的影响。结果表明: 草本层持水率变化幅度为47.7%～90.7%,且随着间伐强度增加持水能力整体呈减小趋势,间伐强度小于40%时减速较缓,之后迅速减小。随间伐强度的增大,枯落物未分解层、半分解层自然含水率和最大持水率均逐渐减小,而有效持水能力大小依次为60%>40%>20%>80%>0,且半分解层持水能力均优于未分解层。土壤持水能力随间伐强度的增强逐渐降低,间伐强度小于40%时对持水能力起促进作用。不同间伐强度下,林下总持水率是8.3%～14.3%,依次为20%>0>40%>60%>80%。 鉴于林下各层及整体变化,研究区内选择强度为20%的间伐措施能有效提高林下持水能力,实现更好的生态效益。     

北京市红门川流域森林植被/土地覆被变化的水文响应

根据北京市红门川流域原有1∶1万土地利用图,结合流域1990年、1995年、2000年和2005年4期遥感影像,在GIS支持下,得到4期土地利用图,采用ArcView分析获得空间数据和属性数据。并利用研究区逐日降水量和径流量数据,从年径流量、汛期(6-9月份)径流量和单次径流量3个层次,分析不同土地利用时期的水文响应。结果表明:不同土地利用变化对流域径流具有显著影响。2001-2005年植被条件较好的土地利用较1990-1995年和1996-2000年产流有所减少,多年平均径流系数下降了70%以上。不同土地利用在相同降水条件下的产流仅在生长季节具有明显差异,也就是说土地利用变化对产流的影响具有季节性,在枯水季节无显著影响。2001-2006年的单次产流均小于1990-1995和1996-2000年的单次产流,仅为前期的1/3,降水利用率提高,发生洪涝灾害的可能性减小。     

生态系统健康研究的一些基本问题探讨

目前有关生态系统健康研究的一些基本问题尚未达成共识。本文分析了健康、系统与生态系统3个与生态系统健康关联的概念,在此基础上,对生态系统健康的概念及其内涵、研究价值、研究的内容框架、研究的合理尺度以及生态系统质量诊断与质量等级评价进行了探讨。指出生态学上的生态系统是系统科学意义上系统的一类,整体性、稳定性和可持续性是生态系统的重要特征,生态系统健康可通过它的充分必要条件给出,即具备良好的整体性,能够维持较高的稳定性,并能实现良好的可持续性。生态系统质量标准分为质量诊断标准和质量等级评价标准,质量诊断是一种是与非的事实判断,而质量等级评价是一种价值判断。生态系统质量等级评价指标可分为限制可比型和非限制可比型两类。生态系统的复杂性决定了生态系统健康研究须借助于系统科学和非线性科学的理论与方法,生态系统病变的滞后性决定了生态系统健康研究必须加强生态系统质量预测与预警,而生态系统健康的跨学科性决定了生态系统健康研究需要生态学、环境学、医学、社会学以及经济学等领域研究人员的广泛合作。     

模拟降雨下植被盖度对坡面流水动力学特性的影响

通过模拟降雨实验的方法,分析研究了坡度10°和20°,降雨强度30mm/h和60mm/h条件下不同盖度黑麦草对坡面产流产沙的调控过程,并从雷诺数、弗劳德数和阻力系数三个方面对水流运动过程和黑麦草调控坡面流的水力学特性进行了剖析。研究结果表明:雷诺数随坡度增加而相对增大,随降雨强度增大有明显增大趋势。黑麦草覆盖能够明显减小坡面径流雷诺数,在各降雨强度和坡度条件下,雷诺数随黑麦草盖度增加而减小,雷诺数大小一般呈现:裸坡20%40%60%80%。黑麦草盖度对坡面流弗劳德数有显著影响,随着黑麦草盖度增加弗劳德数减小,并且弗劳德数随盖度变化为:裸地20%40%60%80%,坡面阻力系数与坡面产沙率有良好的拟合关系,随坡面阻力系数的增大,坡面产沙率呈对数减小,并且阻力系数在0—1时减小速率很大,阻力系数大于1以后减小曲线较为平缓。     

近50年黄土高原水土流失的时空变化

在降水变化和人类活动的影响下,近50a黄土高原水土流失发生了深刻变化.利用黄土高原115个水文站的输沙量数据和276个雨量站的降水数据,分析了近50a来黄土高原输沙强度的时空变化特征,并评估了降水变化对其影响.研究表明:近50a黄土高原输沙强度呈现明显下降趋势,尤其是自20世纪80年代以来,下降趋势非常显著.从水土保持措施实施前后两时期对比来看,黄土高原输沙强度整体呈现减弱态势,并存在明显的空间差异.输沙模数＞5000t/(km2·a)区域的输沙强度减弱明显,其面积较前期减少了44.3%.输沙强度减弱最为明显的区域位于无定河中下游以及山西中北部地区,输沙强度减少在40%以上.降水减少是近50a黄土高原输沙强度减弱的重要原因,它们时空变化格局在空间上一致.从黄河中游10条主要支流来看,人类活动对输沙量减少可能起主要作用,其贡献率在61%～93%之间.     

北京密云水库流域水源保护林区径流空间尺度效应的研究

通过10a的森林水文定位观测,对比研究了北京密云水库流域水源保护林和对照荒坡地径流在坡面尺度（约0.9hm^2）和小流域尺度（约2.7hm^2）上的空间尺度效应。结果表明,荒坡地和水源保护林地的径流系数在坡面和试验流域尺度上与降雨量呈显著的对数相关关系;在坡面尺度和小流域尺度,荒坡地径流系数都显著地大于水源保护林地;而且随着降雨量级的增大,荒地与水源保护林地的径流系数之差在小流域尺度比坡面尺度更大;随着研究尺度从坡面到小流域的扩展,茺地径流系数显著增大,而水源保护林地的径流系数变化微小。这一尺度效应说明水源保护林对水文过程具有较大的调蓄能力,表现为较强的水源函养作用。     

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,分析了晋西黄土区护林主要造林树种刺槐和油松寺地供水与耗水关系,油松和刺槐林地4－6月林地水分消耗大于供给,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适合的衡量指标。