洋河流域土地利用时空变异及其对生态服务功能价值的影响

洋河流域位于我国北方典型的农牧交错地带,是首都重要水源涵养地和生态保护屏障,也是2022年冬奥会举办地之一。对流域土地利用变化及其生态服务功能价值影响的研究可为首都水源保护以及冬奥会场地环境质量的改善提供重要理论依据和决策支持。利用Arc GIS技术分析了洋河流域1990—2013年间的土地遥感数据,估算了这些变化对流域生态服务价值的影响。结果表明:1990—2013年洋河流域林地和未利用地面积呈增加,而水域、草地则呈减少的趋势。由单一土地类型利用动态绝对值说明,除林地以外2000—2013年洋河流域其他土地类型受人类或自然环境变化的影响明显高于1990—2000年。土地转移主要发生在流域西部的兴和县、阳高县、天镇县和下游的张家口市、宣化县和怀来县。近年来流域土地面积变化幅度和变化范围均增加。1990—2013年间洋河流域土地利用的年总生态服务价值经历先增加后减小、总体减少的过程,但林地和未利用地的生态服务价值却一直增加。由于林地面积增加从而导致1990—2013年流域的原材料生产、气候调节、气体调节、生物多样性保护和提供美学景生态功能占年总价值的比值增加。林地、草地和耕地是洋河流域生态服务的主要贡献者,也是生态服务价值变化的敏感因子。     

近70年来不同地貌和植被类型区水沙特征演变及其对生态恢复的响应

黄土高原水土流失治理和退耕还林(草)等生态环境建设,对不同植被类型区和治理度下的水沙过程均产生了深刻的影响。以北洛河流域为例,基于1952—2019年实测水文数据,采用水文统计法,对比分析了上、中、下游等不同地貌和植被类型区生态恢复对水沙数量、径流调节、影响因素贡献等的影响及其差异。结果显示：(1)上、中、下游年均径流深分别为30、23、21 mm,产沙量为0.6、0.05、-0.02亿t。中游年均产流量占流域总水量的51%,上游年均产沙量占流域总沙量的90%以上。(2)上、中、下游径流深极显著减少,减少率分别为-0.28、-0.16、-0.43 mm/a;上游产沙量以0.02亿t/a速度极显著降低,中、下游产沙量不显著减少。(3)上、中、下游的削洪、补枯程度逐年代增加,与20世纪60年代比,21世纪10年代洪水期流量(Q₅)分别减少了63%、45%、60%,上游枯水期流量(Q₉₅)增加了68%,中游20世纪80年代枯水期开始产流。(4)与20世纪60年代比,上、中、下游21世纪10年代人类活动对产流量减少的贡献率分别为94.7%、26.7%...     

黄土高原北洛河流域林地枯落物特征及水分吸持效应

明确黄土高原不同林分类型枯落物的时空变化特征,理解其水土保持功能,为流域土壤侵蚀模拟和预测提供基础数据和理论支撑。野外实测了北洛河流域内山杨、刺槐和沙棘3种人工林分以及乔木初期（白桦）、中期（辽东栎-油松混交林）、亚顶级（油松）和顶级（辽东栎）4个次生演替阶段林分枯落物盖度、厚度和蓄积量。用浸泡法对枯落物持水能力和过程进行了研究。流域各林分类型枯落物厚度介于4.55-1.38 cm,蓄积量介于17.24-4.99 t/hm²,24 h持水深和有效拦蓄深分别介于2.73-0.96 mm和2.45-0.81 mm,表现为辽东栎-油松混交林 > 油松/辽东栎 > 山杨 > 刺槐 > 沙棘 > 白桦。枯落物持水量与浸泡时间存在对数函数关系（R²≥0.85,P<0.01）,2 h以内迅速增加,8 h基本饱和。半分解层厚度、蓄积量、持水量和吸水速率均大于未分解层。流域内次生演替林分水分吸持能力和拦蓄作用总体上优于人工林分。植被演替过程中,辽东栎-油松混交林枯落物盖度、蓄积量和持水能力表现最优,建议在黄土高原造林及林地抚育管理过程中重视混交林的建设和保护。