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% .     

林地开垦后坡面土壤元素的时空变化特征

土壤中常量元素Ca,Mg和微量元素Cu,Zn,Mn,Fe是植物生长必需的重要元素,也是评价土壤质量的重要指标,林地被开垦破坏后,坡面土壤元素的空间分布受人为犁耕活动,侵蚀－沉积－搬运过程和元素性质的影响;林地开垦初期（1－2年）,坡面不同部位土壤Cu,Zn,Mn,Fe,K,Ca和Mg皆增加;而开垦两年后,受土壤侵蚀的影响,这些元素又趋于下降;开垦6年后,Cu,Fe,K和Mg比开垦前下降了1.5%-4.56%,SiO2含量在坡面上部随开垦年限的增加而增加,在坡面中部则随开垦年限而减少。Al的变化则与SiO2相反。     

红壤表土团聚体粒径对坡面侵蚀过程的影响

以湖北省咸宁市的3种典型红壤为研究对象,利用试验土槽,采用室内人工模拟降雨方法,研究土壤团聚体粒经对坡面径流和侵蚀的影响以及泥沙特性。结果表明,在前期含水量、坡度一致的条件下,随着团聚体粒径的增大其稳定性减小,坡面初始产流时间缩短;侵蚀量也随着团聚体粒径的增大而减小,供试3种土壤中〈2mm团聚体侵蚀量最大,依次为3.40、2.55、3.33gm^-2min^-1。侵蚀泥沙平均重量直径随着坡面表土团聚体初始粒径的增大而减小。研究结果有助于深入了解坡面侵蚀机理,为泥沙输移模型开发提供必要的土壤参数。     

隧道工程对喀斯特槽谷区坡面产流及土壤侵蚀的影响

隧道工程导致地下水系统被破坏,但由此可能带来的土壤侵蚀却很少被涉猎。在重庆观音峡背斜隧道密集影响区和非隧道影响区的两个相邻小流域建立径流小区,基于高分辨率水文数据结合δD-H₂O、δ¹⁸O-H₂O同位素,对比两径流小区坡面、壤中产流规律和地表侵蚀产沙特征。结果表明,观测年内隧道影响区坡面产流对降雨响应更快,地表径流系数0.027,侵蚀模数16.68 t km^-2 a^-1;非隧道影响区地表径流系数0.013,侵蚀模数7.73 t km^-2 a^-1。相反,隧道影响区产生的壤中流产流系数仅为非隧道影响区的31%。对一场强降雨监测发现,两径流小区坡面流中δD-H₂O、δ¹⁸O-H₂O相似,但壤中流中却差异较大。用氢氧同位素混合模型分析得出隧道影响区坡面流、壤中流中降雨贡献率均大于非隧道影响区,侵蚀能力更强。这与土壤含水率减小和土壤结构的差异有关：隧道影响区土壤中粘粒的含量高于非隧道影响区,且出现上粘下松的异常土壤结构,使土壤下渗能力降低,地表径流增加。较小的土壤含水率与土壤粒径也有利于土壤搬运。研究为隧道工程导致的喀斯特区水土流失研究提供了基础数据,为喀斯特区水土流失防治和石漠化治理研究提供了新视角。     

坡度和植被盖度对粉砂质河岸带坡面流侵蚀水动力特征的影响

揭示坡面水流水动力参数特征对于深入了解坡面土壤侵蚀的内在机制具有重要意义.本试验在黄河下游河岸带原生坡面上,采用野外模拟径流冲刷的方法,研究了4个坡度(5°、10°、15°、20°)和3个植被盖度(0%、15%、30%)在特定放水量(15 L·min^-1)条件下坡面薄层水流剥蚀土壤的水动力学过程,分析了径流剪应力(τ)、水流功率(ω)、径流能量(F)等水动力学参数的变化及其对坡度、植被盖度以及二者交互作用的响应差异.结果表明: 在坡度和植被盖度的影响下,τ、ω和F变化规律明显,坡度不变情况下,τ随着植被盖度的增加而增加,ω和F随着植被盖度的增加而减小;植被盖度不变情况下,τ、ω和F均随坡度的增加而增加.坡度小于10°时,坡度和植被盖度的变化对坡面土壤侵蚀的影响不明显;坡度大于10°时,相同坡度条件下植被盖度越大减蚀效果越明显,相同植被盖度下坡面侵蚀量随坡度的增大而增加.τ、ω均与土壤剥蚀率呈显著的线性关系,在土壤侵蚀发生时均存在临界剪应力和临界功率;F与土壤剥蚀率则呈现良好的对数关系.双因素方差分析表明,坡度和植被盖度对τ、ω和F的影响显著,两者的交互作用对ω影响显著,但对τ、F的影响不显著.     

典型黑土区坡面上方汇流和土壤管道崩塌对坡面水蚀的影响

分析坡面上方汇流和土壤管道崩塌对黑土坡面水蚀过程的影响,可为黑土侵蚀退化防治提供重要科学依据。本研究基于坡面汇流模拟试验,设计3个上方汇流强度和3种近地表土壤水文条件(无土壤管道、有土壤管道无管道流、有土壤管道流),研究坡面上方汇流和土壤管道崩塌对黑土坡面水蚀过程的影响,量化土壤管道侵蚀对黑土坡面侵蚀的贡献。结果表明：1)坡面侵蚀量随上方汇流强度的增加而增加,当上方汇流强度从30 L·min^-1增加到40和50 L·min^-1时,坡面侵蚀量分别增加100.0%～111.5%和214.8%～289.2%。2)土壤管道发生和管道流形成加剧了坡面水蚀过程,30、40和50 L·min^-1上方汇流强度下有土壤管道无管道流和有土壤管道流处理的坡面侵蚀量分别是无土壤管道处理的1.4～1.6倍和1.7～2.1倍。此外,3种上方汇流强度下有土壤管道无管道流和有土壤管道流处理的土壤管道侵蚀对坡面土壤侵蚀的贡献分别为26.7%～37.6%和40.5%～51.9%。3)土壤管道崩塌加剧了细沟侵蚀过程,30、40和50 L·min^-1...     

坡面生态工程及其发展现状

１　前　言坡面生态工程（ｓｌｏｐｅｅｃｏ－ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，简称ＳＥＥ）指以环境保护和工程建设为目的的生物控制或生物建造工程［１］，也指利用植被进行坡面保护和侵蚀控制的途径与手段［２］。根据不同国家的理解和应用情况，ＳＥＥ还有许多称呼，比如生物工程等。但是生态工程也广泛用于遗传学和医学等领域，常引起混淆。越来越多的人采用了ＳＥＥ的提法［３，４］。ＳＥＥ途径从本世纪６０年代开始就已经在世界范围内出现，发表和报道的有关综述、研究和运用成果越来越多。人们对植被和侵蚀之间的因果关系以及对植被坡面…     

脱落酸调节植物抵御水分胁迫的机制研究

干旱、盐渍、低温等均可导致植物可利用水分的亏缺,表现为水分胁迫。植物感受到水分胁迫,诱导脱落酸（abscisic acid,ABA）生物合成。ABA可通过促使气孔关闭或抑制气孔开放,使作物尽可能地降低蒸腾失水,以抵御水分胁迫。该文就植物激素ABA及其下游信号过氧化氢（hydrogenperoxide,H2O2）、一氧化氮（nitric oxide,NO）以及Ca2＋等在植物气孔运动调节方面的研究进展进行概述,以构建水分胁迫下ABA调节植物气孔运动的可能模式。     

青藏高原色林错流域高寒草原坡面产流特征及其影响因素

研究坡面产流与降雨之间的关系是揭示降雨-径流产生机制以及土壤水分时空变化的关键.受特殊的地理条件限制,在青藏高原的典型高寒草原缺乏坡面产流的相关实测数据,限制了学术界对该区坡面产流特征及机制的理解.本研究选取色林错流域的典型高寒草原坡面为对象,通过开展坡面降雨、土壤水分和产流过程观测,探讨高寒草原坡面产流特征,诠释坡面...     

长白山二道白河森林流域溪流倒木调查研究

溪流倒木是森林生态系统对水生态系统最重要、最直观的输入和干扰之一,也是两系统之间的主要联结,对于溪流生态系统的稳定、水生生物多样性、河槽形态及其变化过程有着重要的作用。重点对长白山北坡溪流倒木现存量进行了调查和研究,在调查的红松阔叶林植被带内４５００ｍ长河道内,共发现溪流倒木４２５株．分属于１７个树种;其中ｌ、ｗ级腐烂占相当大的比重,与林地倒木Ｉ、ｌ级腐烂占忧有所不同,其原因可能与分解环境的不同有关。所有溪流倒木的总材积为７７．９８ｍ＾２,故溪流倒木的现存量为１．７３３ｍ＾３／１００ｍ和１０．８３ｍ＾３／ｈｍ＾２。溪流倒木的树种组成和不同树种的材积与河岸带植被密切相关,但存在差异。研究表明林分形成倒木并进入河流在时间上可能是均匀或随机的,但不同树种间,其形成倒木并进入河流时的树木材积或生长年龄存在较大差异。溪流倒木和林地活立木的个体数量的径级分布基本上为反Ｊ型,而它们材积的径级分布均为典型的Ｊ型。     

Hillslope Nutrient Dynamics Following Upland Riparian Vegetation Disturbance

We investigated the effects of removing near-stream Rhododendron and of the natural blowdown of canopy trees on nutrient export to streams in the southern Appalachians. Transects were instrumented on adjacent hillslopes in a first-order watershed at the Coweeta Hydrologic Laboratory (35°03′N, 83°25′W). Dissolved organic carbon (DOC), K⁺, Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, NO₃ ⁻-N, NH₄ ⁺-N, PO₄ ³⁻-P, and SO₄ ²⁻ were measured for 2 years prior to disturbance. In August 1995, riparian Rhododendron on one hillslope was cut, removing 30% of total woody biomass. In October 1995, Hurricane Opal uprooted nine canopy trees on the other hillslope, downing 81% of the total woody biomass. Over the 3 years following the disturbance, soilwater concentrations of NO₃ ⁻-N tripled on the cut hillslope. There were also small changes in soilwater DOC, SO₄ ²⁻, Ca²⁺, and Mg²⁺. However, no significant changes occurred in groundwater nutrient concentrations following Rhododendron removal. In contrast, soilwater NO₃ ⁻-N on the storm-affected hillslope showed persistent 500-fold increases, groundwater NO₃ ⁻-N increased four fold, and streamwater NO₃ ⁻-N doubled. Significant changes also occurred in soilwater pH, DOC, SO₄ ²⁻, Ca²⁺, and Mg²⁺. There were no significant changes in microbial immobilization of soil nutrients or water outflow on the storm-affected hillslope. Our results suggest that Rhododendron thickets play a relatively minor role in controlling nutrient export to headwater streams. They further suggest that nutrient uptake by canopy trees is a key control on NO₃ ⁻-N export in upland riparian zones, and that disruption of the root–soil connection in canopy trees via uprooting promotes significant nutrient loss to streams. Received 30 January 2001; accepted 25 July 2002.     

硬覆盖对土壤水热传输及作物生长发育影响的试验研究

河北省盐渍区农业水资源非常紧缺 ,农业节水势在必行。覆盖保摘技术是农田节水管理的重要措施之一 ,国内外对此有过不少研究报道。但多集中在地膜、秸秆、砂砾和化学喷涂等覆盖材料上 ,这些覆盖材料在使用中有种种不理想之处 ,如地膜覆盖容易造成残膜的“白色污染” ,并且使用年限短 ,降水不易入渗 ,中耕、除草、施肥困难 ,使作物抗病力差等[1 ] ;秸秆覆盖容易使秸秆中的毒素物质与作物间发生生化它感现象 ,影响作物生长[2 ] 。化学喷涂除了不利于农事作业外 ,还可能造成土壤污染。为此 ,我们在中国科学院南皮试区盐渍土上试用了一种新型覆…     

Control of Nitrogen Loss from Forested Watersheds by Soil Carbon:Nitrogen Ratio andTree Species Composition

Leaching losses of nitrate from forests can have potentially serious consequences for soils and receiving waters. In this study, based on extensive sampling of forested watersheds in the Catskill Mountains of New York State, we examine the relationships among stream chemistry, the properties of the forest floor, and the tree species composition of watersheds. We report the first evidence from North America that nitrate export from forested watersheds is strongly influenced by the carbon:nitrogen (C:N) ratio of the watershed soils. We also show that variation in soil C:N ratio is associated with variation in tree species composition. This implies that N retention and release in forested watersheds is regulated at least in part by tree species composition and that changes in species composition caused by introduced pests, climate change, or forest management could affect the capacity of a forest ecosystem to retain atmospherically deposited N. Received 4 March 2002; Accepted 4 June 2002.     

Using Ecological Risk Assessment Principles in a Source Water Protection Assessment

It has become increasingly common to apply ecological risk assessment (ERA) principles to watershed and regional scale environmental management. This article describes the application of watershed ERA principles to the development of a source water protection assessment and a strategic watershed management plan. The primary focus was on the protection of drinking water quality, a concern typically addressed by human health risk assessors. The approach emphasizes adaptations to the problem formulation phase of ERA (defining assessment endpoints, developing conceptual models and an analysis plan) suitable for watershed management planning in a multi-objective, multi-stressor context. Physical, chemical, and biological attributes were selected for primary drinking water quality assessment endpoints, and coupled with additional assessment endpoints relevant to other environmental and social management objectives. Conceptual models helped the planning team to better understand and communicate the multiple natural and human stressors in the watershed and the causal pathways by which they affected drinking water. The article provides an example of the types of adaptations that can make ERA principles suitable for watershed management related to human health goals, and illustrates the efficiency of integrating health and ecological assessments.     

湿地土壤CO2通量研究进展

近年来 ,全球气候变化研究成为公众和科学界关注的热点之一 ,ＣＯ2 作为一种重要的温室气体 ,其源、汇及通量的研究得到格外重视。土壤作为一个巨大的碳库 (1 394× 10 18ｇＣ[15] ,是大气ＣＯ2 的重要的源或汇 ,其通量 (约 6 8± 4× 10 15ｇＣ·年 - 1)如此巨大 (燃料燃烧每年释放约 5 2× 10 15ｇＣ) [7,2 6 ] ,使得即使轻微的变化也会引起大气中的ＣＯ2 浓度的明显变化。精确测定各生态系统的土壤ＣＯ2 通量及其对全球变化的响应情况是十分重要的。土壤ＣＯ2 通量表现为土壤呼吸 ,这一术语初始的含义为一定时间内单位面积放出ＣＯ2 的…     

流域水环境污染模型及其应用研究综述

流域水环境污染模型是研究流域水环境问题的重要工具,通过对整个流域系统及其内部发生的复杂污染过程定量化描述,识别污染物主要来源和迁移途径,估算污染负荷,评价其对流域水环境的影响,可为流域规划与管理提供决策依据.本文对当前国内外广泛应用的流域水环境模型,尤其是模拟污染负荷的模型进行了系统总结,主要包括污染负荷模型(GWLF与PLOAD)、受纳水体水质模型(QUAL2E与WASP)、以及集成污染负荷与水体水质的综合流域模型(HSPF、SWAT、AGNPS、AnnAGNPS、SWMM),着重介绍各模型的结构原理与主要特点,讨论模型实际应用的局限性.此外,还对其他水质模型(CE-QUAL-W2、EFDC和AQUATOX)与综合流域模型(GLEAMS和MIKE SHE)进行了简要的总结.最后,通过对单个模型独立运用和多个模型联合运用的案例分析,探讨了流域水环境污染模型的发展趋势与应用前景.     

海绵城市建设对流域海绵体生态水文过程的改善

快速城市化驱动的不透水面比例增加是引起流域洪峰和径流总量增加的直接原因,海绵城市建设通过生态基础设施网络构建增加流域透水面比例,是重构流域生态水文过程的重要途径。但是海绵城市建设在流域海绵体生态水文过程中发挥的作用尚不清楚。以深圳市布吉河流域洪湖片区为例,通过雨季水文过程要素在线连续监测来确定海绵城市建设是否改善洪湖片区生态水文过程。结果表明,中观尺度上,雨季降雨量对洪湖片区地表径流总量无直接影响,降雨强度显著影响洪湖片区地表径流峰值流量(P<0.05),日降雨量对布吉河水质影响极显著(P<0.01)。洪湖片区通过28.3%(0.85 km²)海绵面积建设,透水面比例提升,以生物滞留设施和透水铺装等强化片区蒸散和下渗过程,减少雨季径流97.2%(248.72万m³),削减典型降雨峰值流量98.2%以上,降低易涝点积水水位至7.8 cm以下,2.8%形成河川径流(布吉河),海绵面积(比例)和地表径流量削减无直接量化关系。洪湖片区污染物截留时空随保水能力得到提升,控制排放悬浮物月均浓度均低于15.60 mg/L,污染物通过径流裹挟进入...     

水资源的忧虑

水是生态系统中生命必需元素得以无限循环的介质。没有水生态系统,生命就不能维持。在当今世界面临的人口、资源、环境三大问题中,水属于人类赖以生存和社会经济发展的重要物质资源,又和其它两个问题有着密切的关系。因此,水资源的开发、利用和管理已成为世界各国普遍重视的一个重要课题。     

长白山四种林分土壤CO2释放通量的研究

对长白山地区 4种典型林分下土壤释放CO2 通量的研究表明 ,在较短的时间尺度上 ,4种林型在CO2 释放通量上有显著的差别 ,各林型CO2 通量的释放表现出明显的空间异质性 ,其释放顺序为 :山杨白桦混交林 >原始阔叶红松林 >白桦林 >山杨林 ,其中山杨白桦混交林对CO2 释放的贡献最大 ,而山杨林最小。 4种林分土壤CO2 通量的全日变化过程并不一致 ,除山杨白桦混交林和气温有较一致性的规律 ,呈较明显的单峰型外 ,其余并无明显的变化规律。凋落物对林地CO2 释放通量的变化有显著的影响 ,有凋落物覆盖的林地土壤CO2 释放量明显大于无凋落物覆盖的林地 ,其平均通量为 2 6 2 86～ 5 5 6 5 5mgC·m-2 ·h-1,而无凋落物覆盖林地土壤CO2 的平均通量为 2 0 5 85～ 395 6 9mg·m-2 ·h-1。凋落物排放CO2 量占林地总排放量的14 %～ 30 % ,并且改变了林地CO2 释放通量大小的排序。