国家科技支撑计划(2012BAC08B01)
- 作品数：22 被引量：313H指数：11
- 相关作者：牛赟吕一河胡健刘贤德孙飞翔更多>>
- 相关机构：中国科学院生态环境研究中心甘肃农业大学中国科学院更多>>
- 发文基金：国家科技支撑计划国家自然科学基金甘肃省自然科学基金更多>>
- 相关领域：农业科学天文地球水利工程生物学更多>>
- 祁连山大野口流域森林空间结构及水源涵养功能被引量：7
- 2014年
- 林分空间结构及其水源涵养功能关系一直是森林生态水文学研究的热点。我们在祁连山大野口流域选取林分空间结构、林冠截留和河川径流等监测样地,采用特征参数统计分析、多度分析和相关系数分析等方法,研究了林分空间结构因子及其水源涵养功能之间的关系。结果表明:(1)祁连山大野口流域49块样地的2 819株青海云杉(Picea crassifolia)的胸径、树高、冠长、冠幅、冠幅面积的分布曲线比正态分布平缓,树龄、胸径断面的分布曲线比正态分布剧烈;径级从1~5cm到26~30cm、高度级从2~4m到18~20m、冠长级从2~4m到12~14m、冠幅级从2~4m到4~6m,其多度分别为89.4%、94.4%、77.8%和82.7%。(2)林冠截留年总量和平均截留率分别为139.1mm和35.28%;(3)从相关系数分析来看,海拔对树高影响较大,对冠长影响较小,与其他因子不相关;坡向对冠幅影响最大,对冠长、树高影响较小;坡度对这些因子几乎没有影响。径级与多度、冠长与多度均符合三次多项式关系;胸径与树高、冠长、冠幅、树龄符合线性多元回归函数;雨量级与林冠截留率呈反比。本文可为流域林分空间结构特征与水源涵养功能之间的机理研究提供基础数据和参考资料。
- 牛赟刘贤德李新张学龙赵维俊
- 关键词：空间结构降水林冠截留
- 祁连山大野口小流域生态系统水文调节服务的尺度特征被引量：5
- 2015年
- 生态水文服务是生态系统服务的主要内容之一,在上游山地生态系统主要为通过植被-土壤复合体实现的水文调节服务。通过在祁连山中段北坡大野口小流域的监测及对2002—2010年间降水/径流的统计和相关分析发现,山地生态系统通过水文调节将不连续的大气降水转化成连续、相对稳定的径流,显著调节了径流的时间和空间分布。在次降雨和连续降雨期尺度上水文调节主要影响样地的降水-植被-土壤水的响应关系,在流域尺度上则影响大气降水-径流的关系。通过降水/径流比值在月、年尺度上的统计和相关分析发现,植被在生长季对流域径流量存在影响,但并没有影响到小流域大气降水-径流产流变化的年内总体趋势;植被生长对径流的影响可以在年际间反映出来。通过对2002—2010年植被指数(叶面积、净初级生产力和植被覆盖度)与"蓝水"、"绿水"占总降水量的比例的线性回归分析及相关分析发现,植被指数的提高与"蓝水"的减少和"绿水"的增加有一定的关联性。根据该研究结论,对祁连山区生态系统水文服务的评价应综合考虑上游生态维持与中、下游农牧业以及整个祁连山地区经济社会的协调发展,应客观认识上游山地生态系统"绿水"贮存与中、下游"蓝水"需求之间的矛盾关系。
- 孙飞翔吕一河胡健
- 关键词：生态系统
- 水源涵养与水文调节:和而不同的陆地生态系统水文服务被引量：89
- 2015年
- 水与生态系统的关系是重要的科学问题,并且受到社会广泛关注。水源涵养和水文调节都是陆地生态系统所能提供的水文服务,并从生态水文和水资源角度把生态系统的健康和完整性与人类社会的持续发展紧密联系起来,从而也要求动态和综合的视角加以深入研究。基于生态水文过程原理,对水源涵养和水文调节的概念进行了辨析,认为前者是后者的有机组成部分,相对具体、应用中务求精确明晰;后者则更具包容性、客观性和广泛适用性。文章进一步简要分析了当前国内外生态系统水源涵养和水文调节服务的主导评估方法,结果表明,水源涵养的评估以储水量法为主,而水文调节则以基于降水和蒸散的水量平衡法及综合模型法(如SWAT)为主。从生态系统服务相互作用的角度考量,实际上水源涵养和水文调节及其相关的其它服务类型(如固碳、土壤保持、生物生产、淡水供给等)存在着复杂的动态权衡或协同关系,在科学研究和生态系统管理实践中必须统筹考虑,以确保对科学问题的准确把握和促进"水-生态-社会系统"的高效、可持续发展。为此,必须加强对生态水文过程的长期观测和实验研究,并且关注空间异质性及尺度效应、时间动态性和利益相关者需求的多维性。
- 吕一河胡健孙飞翔张立伟
- 关键词：生态水文过程长期生态研究
- 黑河中游荒漠绿洲区土地利用的土壤养分效应被引量：24
- 2013年
- 土地利用影响地表覆被状况和生态过程,关系到土壤肥力与土壤碳库功能"源-汇"关系的改变。黑河中游甘州区和临泽县是我国西北干旱区典型的荒漠绿洲区,以土壤表层(0—20 cm)养分变化为对象,利用2011—2012年甘州区和临泽县的土壤野外调查数据和该区全国第二次土壤普查数据,对两时期土壤表层养分(土壤有机质、全氮、全磷、全钾及pH值)的变化特征进行比较研究。结果表明:研究区土壤有机质、全磷含量分别降低了3.54%和12.5%;而全氮、全钾和pH值分别增加了74.4%、98.2%和4.9%。全国第二次土壤普查时期,荒漠、耕地与草地三者在各土壤养分上没有显著差异,但林地在土壤有机质、全氮、全钾上显著高于前三者。2011—2012年,耕地土壤的全磷、全氮与其它土地利用存在显著差异。土地利用的保持和改变对土壤养分变化有着重要影响,耕地的长期耕作使得土壤有机质含量降低4.94%,全氮增加86.93%,全磷减少5.02%,土壤碱性增强;荒漠植被的自然演替使土壤有机质含量增加66.21%,全氮增加71.70%,全磷含量减少37.33%,土壤碱性变弱。所以,耕地扩张及其长期耕作活动将导致地力退化并有盐碱化风险,而荒漠等自然生态系统保护有利于土壤肥力的改善和土壤固碳功能的发挥。
- 马志敏吕一河孙飞翔王江磊
- 关键词：土地利用土壤养分变化荒漠绿洲区
- 祁连山排露沟流域土壤水热与降雨脉动沿海拔梯度变化被引量：15
- 2017年
- 为了探讨垂直带气候与植被垂直分布间关系,对祁连山排露沟流域北坡不同海拔梯度降雨和土壤水热观测数据进行了分析,结果表明:1生长季降雨量随着海拔升高而增加,增加幅度为27.7 mm·(100m)^(-1);2海拔越高降雨天数占生长季比值越高,2~10 mm的小降雨脉动频率随着海拔升高而增加,小于2 mm的降雨脉动在低海拔发生频率较高,大于20 mm的降雨脉动在高海拔发生频率较高;3在表层0~10 cm和10~20 cm的土壤湿度每升高100 m增加幅度分别为0.027 m^3·m^(-3)和0.023 m^3·m^(-3),在表层0~10 cm和10~20 cm的土壤温度每升高100 m降低幅度分别为0.32℃和0.28℃;4不同海拔上的土壤温度沿土壤剖面降低,土壤湿度随土壤深度先升高后降低,而土壤温湿度随生长季先升高后降低。
- 胡健吕一河傅伯杰孙飞翔
- 关键词：土壤湿度土壤温度海拔梯度
- 祁连山大野口流域青海云杉林分结构及其土壤水热特征分析被引量：27
- 2014年
- 在祁连山区，由于冻土的存在，在关注林分结构与土壤含水量关系的同时，还应该关注林分结构与土壤温度的关系，因为土壤温度调节着土壤水的形态（冻土水或消融水）及其植物的生长。为此，选择祁连山较典型的大野口流域，在各支流建立49块典型的青海云杉Picea crassifolia样地进行树高、树冠、胸径、土壤含水量、土壤温度等野外调查；采用特征描述统计、多度分析、相关系数等方法，对林分结构及其土壤水热特征进行分析，结果表明：（1）从水平结构来看，胸径断面和冠幅投影面积与所在陆面面积比值为0.31%和25.58%，从垂直结构来看，树高、冠长分别为1.10 m·m-2和0.71 m·m-2。（2）径级从1-5 cm到26-30 cm、高度级从2-4 m到18-20 m、冠长级从2-4 m到12-14 m、冠幅级从2-4 m到4-6 m，其多度分别为89.4%、94.4%、77.8%和82.7%。（3）从相关系数分析来看，海拔对树高影响较大，对冠长影响较小，与其他因子不相关；坡向对冠幅影响最大，对冠长、树高影响较小；坡度对这些因子几乎没有影响。胸径与树高、冠长、冠幅、树龄均中度正相关；郁闭度或林分密度与土壤含水率低度负相关，胸径和树高与40-60 cm深处的土壤含水率相关性最大，与0-10 cm和10-20 cm的相关性最小；郁闭度、冠长和冠幅对40-60 cm深处的土壤温度相关性最大，胸径和树高与土壤温度负相关。在寒区旱区，林分的水平结构、垂直结构、多度及其海拔、坡度、坡向与土壤含水量和土壤温度存在一定的关系，通过相互关系的探讨，为进一步研究林分结构与土壤水源涵养功能机理提供参考资料，为生态建设中林分结构调整与水源涵养功能的可持续发挥提供科学依据。
- 牛赟刘贤德王立赵永宏常博
- 关键词：林分结构土壤含水率土壤温度青海云杉
- 祁连山排露沟流域典型植被类型的水源涵养功能差异被引量：41
- 2016年
- 土壤水分是"绿水"重要的储存,连接植被与水文系统的纽带。水源涵养功能是山地生态系统重要的生态系统服务,这种功能主要体现是生态系统将水分保持在系统内的过程和能力,并受多种因素的影响(如植被类型、土壤类型和地形)。通过对祁连山排露沟流域的土壤属性、土壤温湿度和降雨2个生长季的野外调查与观测,以及计算水源涵养功能指标来评估3种典型植被类型土壤水分涵养能力的差异。研究结果:(1)灌丛和青海云杉林下有机质、粉粒和砂粒含量、田间持水量、饱和持水量和孔隙度等土壤属性值高于草地,而土壤容重和粘粒含量低于草地;(2)青海云杉林的根区土壤累计入渗量高于灌丛和草地,草地土壤水分损失较灌丛和青海云杉林更快;(3)整个生长季内青海云杉林和灌丛土壤湿度明显高于草地湿度,青海云杉林的水源涵养功能指标值多大于1。这些结果表明青海云杉林较灌丛和草地具有更强的水源涵养能力。因此,研究结果能为国内干旱区山地生态系统的流域生态系统管理与可持续发展提供科学参考。
- 胡健吕一河张琨陶蕴之李婷任艳娇
- 关键词：土壤水分可持续发展绿水
- 祁连山水源涵养林区降水与其他气象因子间的相关性分析被引量：5
- 2014年
- 通过祁连山大野口流域18a的地面气象观测,采用参数特征值算法、相关系数分析、回归分析和无偏估计等方法,研究了祁连山大野口流域降水与其他气象因子的年际变化特征和月际变化的关系.结果表明:祁连山大野口流域18a平均降水量、气温、相对湿度、气压、风速、日照时数、水面蒸发分别为374.06mm、1.62℃、60.91%、745.27hPa、2.52m/s、1633.14h、995.64mm,其年际变化幅度从大到小依次为气温、降水、日照时数、水面蒸发、风速、相对湿度和气压.降水与其他气象因子相关性从强到弱依次为气温、水面蒸发、日照时数、风速、相对湿度、气压.气温和水面蒸发与降水变化,属于强相关;气压年际变化不大,解释降水不明显,属于极弱相关.综合R2检验、F检验、t检验结果,降水与其他气象因子回归模型除10月份以外,其他月份在95%置信度区间上为可信.
- 成彩霞牛赟陈刚李雯靖
- 关键词：降水气象因子
- 基于雷达监测河川径流的测量及算法被引量：3
- 2014年
- 祁连山大野口流域由于水流急、河面宽,修筑量水堰有一定的难度,准确监测河川径流成了流域水量平衡和涵养水源功能机理研究的障碍。通过大野口流域雷达测流处水面比降、河川横断面面积、水力半径、流速仪实测流量、糙率和谢才系数等一系列测量和计算,可得出雷达监测水位与相应的河川径流量的函数关系式,并绘制出水位流量图。结果表明:雷达测流处水面平均比降为0.028;河川最大洪水断面宽13.4 m,高1.32 m;河川横断面糙率的平均值为0.059;雷达监测水位与相应的河川径流量的函数关系式为Q=0.0018H2-0.0206H(R2=0.9994),该关系式可有效解决修筑量水堰较难而利用雷达监测河川径流的难题。通过研究,可为中等流域尺度上进一步揭示水源涵养功能机理及其流域产流机制提供参考和科学依据,是实现未来水资源可持续开发利用的基础工作,其对认知特定区域水文过程的演变规律,保障内陆河流域水资源合理开发,维持河西地区农业可持续发展具有重要意义。
- 牛赟刘贤德王强
- 关键词：雷达河川径流
- 祁连山水源涵养功能的生态监测指标与评估指标被引量：21
- 2013年
- 以祁连山水源涵养功能体为研究对象,基于森林生态水文学理论,充分利用祁连山森林生态站长期生态监测数据及其研究成果,在流域尺度上,围绕水源涵养功能从水文和生态两方面进行了监测指标选择。同时,对水源涵养功能各水文指标进行了评估。研究结果表明:祁连山水源涵养功能监测包括2大类别、13个一级监测指标和48个二级监测指标,水源涵养功能评估包括8个一级评估项目和22个二级评估项目,并对二级评估项目进行指标量化。然后,将祁连山排露沟流域量化的评估指标与祁连山寺大隆流域、天涝池流域的22年监测数据进行了比较探讨,进一步分析和验证了评估指标。本研究是跨尺度、多种指标综合研究祁连山水源涵养功能评估的初步偿试,为将来综合运用多源数据和定位监测、遥感解译和模型模拟等多种方法研究水源涵养功能机理提供基础数据和参考。
- 牛赟刘贤德张学龙王顺利雷军
- 关键词：水源涵养功能
