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巴厘岛梯田景观苏巴克灌溉系统及其生态水文效应研究进展

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生态学杂志 2019年第3期38卷 873-881页

作者：高璇角媛梅刘澄静查智琴李绒云南师范大学旅游与地理科学学院昆明650500

灌溉系统通过调配水资源而改变农业景观中的生态-水文格局与过程,以便维持其稳定性。印尼巴厘岛苏巴克灌溉系统是当地人民有效调控梯田景观水生态格局与过程的智慧结晶,是巴厘岛梯田景观可持续发展的关键机制。本文以有关苏巴克灌溉系... 详细信息

灌溉系统通过调配水资源而改变农业景观中的生态-水文格局与过程,以便维持其稳定性。印尼巴厘岛苏巴克灌溉系统是当地人民有效调控梯田景观水生态格局与过程的智慧结晶,是巴厘岛梯田景观可持续发展的关键机制。本文以有关苏巴克灌溉系统的已发表文献为数据来源,阐述其在流域和灌区尺度提高农业水资源利用功能、保障梯田景观可持续发展的机制,并分析时空管理带来的生态水文效应。在流域尺度上,多层级水寺庙管理结构动态协调水资源的分配;而灌区尺度上,tek-tek分水制度和awig-awig管理制度保障水资源高利用率,并缓解社区用水矛盾。苏巴克灌溉系统通过灌溉设施和水资源的时空管理活动使其具有增加水文连通性、控制虫害和提高生态系统服务功能等生态水文效应。已有苏巴克灌溉系统的研究以社会学、人类学、历史学等社会科学的定性和静态研究为主,而生态学、水文学等自然科学研究相对较少,未来应加强自然科学及多学科交叉的量化和动态研究,为世界上其他梯田系统保护和管理提供启示。

关键词：梯田景观苏巴克灌溉系统山地农业生态水文效应

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壤中流形成机制及其生态水文效应研究进展

中国生态农业学报（中英文） 2022年第1期30卷 38-46页

作者：赵宇寒曹建生朱春雨阳辉中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心/河北省土壤生态学重点实验室/中国科学院农业水资源重点实验室石家庄050022 中国科学院大学北京100049

水是人类生存和经济社会发展的重要基础资源,在气候变化和人类活动的双重影响下,陆地水循环发生了深刻变化。壤中流是水循环的重要环节,径流过程的重要组成部分,河湖水的重要补给来源,对流域径流形成、水源涵养、养分运移等过程产生重... 详细信息

水是人类生存和经济社会发展的重要基础资源,在气候变化和人类活动的双重影响下,陆地水循环发生了深刻变化。壤中流是水循环的重要环节,径流过程的重要组成部分,河湖水的重要补给来源,对流域径流形成、水源涵养、养分运移等过程产生重要影响,是水文学和土壤学及生态水文学的研究热点、难点与重要科学问题。文章分析发现1990—2020年中国壤中流的发文数量和被引频次均逐渐增多,研究方向主要集中在环境、工程、水资源以及农业等方面,主题分布在紫色土、湿地、氮素等方面。壤中流形成的主要影响因素包括土壤、地形、植被、降雨等。壤中流的几种生态水文效应包括土壤养分运移效应、水土保持、径流调节、水文预报效应等。最后文章提出了目前壤中流研究中的一些局限性,并对未来的研究重点进行了展望,为重要生态系统修复与水源涵养功能提升提供参考。

关键词：壤中流土壤降雨入渗生态水文效应

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祁连山青海云杉林冠生态水文效应及其影响因素

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生态学报 2012年第4期32卷 1066-1076页

作者：田风霞赵传燕冯兆东彭守璋彭焕华兰州大学西部环境教育部重点实验室兰州730000 中国科学院成都山地灾害与环境研究所山地表生过程与生态调控重点实验室成都610041 兰州大学干旱与草地农业生态教育部重点实验室兰州730000

以位于祁连山中段大野口关滩森林站的青海云杉林为研究对象,利用2008年观测期间(6月12日至10月8日)34场降雨的大气降雨量、穿透雨量和树干茎流量观测资料,对青海云杉林的降雨再分配特征及其影响因素进行综合分析。结果表明:青海云杉林... 详细信息

以位于祁连山中段大野口关滩森林站的青海云杉林为研究对象,利用2008年观测期间(6月12日至10月8日)34场降雨的大气降雨量、穿透雨量和树干茎流量观测资料,对青海云杉林的降雨再分配特征及其影响因素进行综合分析。结果表明:青海云杉林的总穿透雨量、截留量和干流量分别为212.6、64.5 mm和3.4 mm,分别占大气降雨量的75.8%、23.0%和1.2%;穿透雨在林内具有较大的空间变异性,其变异程度随降雨量的增大而减小,叶面积指数和冠层郁闭度在一定程度上也影响穿透雨的空间分布,且降雨量越小其影响效果越明显;青海云杉林的总干流量为3.4 mm,平均干流率为0.58%,雨前林冠的湿润程度对树干流的产生有很大影响,导致当降雨量为5.6 mm时就开始产生树干茎流;青海云杉林冠截留率的大小主要取决于降雨量,且随着降雨量的增大先减小并逐渐趋于稳定,林冠截留量总体上随冠层郁闭度和叶面积指数的增大而增大,但当观测点位于树冠边缘或多个树冠重叠处时出现负截留现象。所以,就特定林分而言,冠层结构特征对于其林冠生态水文效应起着重要的作用。

关键词：青海云杉穿透雨树干茎流林冠截留生态水文效应

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凝结水的生态水文效应研究进展

中国沙漠 2013年第2期33卷 583-589页

作者：方静中国科学院寒区旱区环境与工程研究所临泽内陆河流域研究站/内陆河流域生态水文重点实验室甘肃兰州730000

世界上近一半的国家和地区不同程度地受到干旱问题的影响。干旱区的最显著特征是降水的极端稀少和不确定。任何降雨以外的水资源输入,即使数量很微小,也对荒漠生态系统的维持和存续有重要意义,因此凝结水作为可能性水源成为研究热点。... 详细信息

世界上近一半的国家和地区不同程度地受到干旱问题的影响。干旱区的最显著特征是降水的极端稀少和不确定。任何降雨以外的水资源输入,即使数量很微小,也对荒漠生态系统的维持和存续有重要意义,因此凝结水作为可能性水源成为研究热点。基于文献资料,本文从干旱、半干旱地区凝结水对生物的影响,对生物结皮及土壤水分平衡的作用,对地下水的补给以及凝结水的人为利用等几个方面阐述国内外的凝结水研究现状,着重分析凝结水生态水文效应方面的研究历程和趋势,总结凝结水研究中存在的问题,展望未来研究工作的重点。

关键词：凝结水生态水文效应干旱区

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荒漠灌木树干茎流及其生态水文效应研究进展

中国沙漠 2010年第2期30卷 303-311页

作者：杨志鹏李小雁伊万娟地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学资源学院北京100875

树干茎流作为林冠层降雨截留再分配过程中的重要组成部分,影响着土壤-植物-大气连续体(SPAC)中不同尺度和圈层间的水分和养分循环的速度与方向,对荒漠地区灌木的生存和生长具有深远影响,对于土壤养分的溶解、利用,土壤水、地下水的循环... 详细信息

树干茎流作为林冠层降雨截留再分配过程中的重要组成部分,影响着土壤-植物-大气连续体(SPAC)中不同尺度和圈层间的水分和养分循环的速度与方向,对荒漠地区灌木的生存和生长具有深远影响,对于土壤养分的溶解、利用,土壤水、地下水的循环与补给,土壤侵蚀过程等方面都有重要意义。本文系统总结了近年来荒漠地区灌木树干茎流研究的主要手段与方法,对影响树干茎流形成的主要因素、形成过程、变化趋势进行了具体论述,对主要的荒漠灌木树种树干茎流经验模型进行了归纳,并具体分析了树干茎流在生态水文学方面研究意义及主要进展。针对荒漠树干茎流尚有以下方面的问题需要进一步深入研究:(1)不同灌木树干茎流的形成过程、主要影响因素及其相互作用机制;(2)树干茎流集水系统的空间结构配置特征和降雨径流作用机制;(3)树干茎流补给在荒漠地区群落格局形成以及演替中的作用机理、荒漠植被特征与动态对截留、树干茎流、蒸散发以及入渗过程的反馈机制等。

关键词：荒漠灌木树干茎流影响因素形成过程生态水文效应

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华南3种典型生态恢复模式的生态水文效应

中南林业科技大学学报 2014年第5期34卷 51-55页

作者：段文军王金叶李海防桂林理工大学旅游学院广西桂林541004 桂林理工大学生态规划与工程研究所广西桂林541004

退化生态系统的恢复一直是广泛关注的热点问题,如何科学评价不同生态恢复模式的综合效益也是生态恢复研究的重点方向。对华南地区3种典型生态恢复模式,即自然恢复草坡、马尾松Pinus massoniana人工林、马占相思Acacia mangium人工林,进... 详细信息

退化生态系统的恢复一直是广泛关注的热点问题,如何科学评价不同生态恢复模式的综合效益也是生态恢复研究的重点方向。对华南地区3种典型生态恢复模式,即自然恢复草坡、马尾松Pinus massoniana人工林、马占相思Acacia mangium人工林,进行了对比研究,以评价自然恢复与人工林恢复、针叶人工林与阔叶人工林、外来树种人工林与乡土树种人工林恢复模式的生态水文化效益。结果表明:人工林的保水、保湿效果好于自然恢复草坡;马尾松人工林的生态水文效益略好于马占相思人工林;马占相思人工林的土壤结构和保水潜力略好于马尾松人工林。在生态恢复过程中,利用人工林可加快生态恢复的速度,改善生境条件,恢复生态功能,从而为后续物种的定居和繁殖提供条件,但同时也必须通过各种措施,加快人工林向天然林的转变,提高生物多样性。

关键词：生态恢复模式生态水文效应自然恢复草坡人工林华南

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植被变化的生态水文效应分析

植被变化的生态水文效应分析

作者：王清华西安理工大学

学位级别：硕士

植被建设是根治我国水土流失和改善生态环境质量的重大政策措施，开展植被建设(变化)的水文生态效应研究对正确评价植被建设的水文生态效益具有重要的现实意义。本文以向阳沟流域、平行对比流域(王家河与党家川、堡子沟与柳沟流域... 详细信息

植被建设是根治我国水土流失和改善生态环境质量的重大政策措施，开展植被建设(变化)的水文生态效应研究对正确评价植被建设的水文生态效益具有重要的现实意义。本文以向阳沟流域、平行对比流域(王家河与党家川、堡子沟与柳沟流域)的实测资料为基础，并结合大量相关文献资料，采用对比分析与模型模拟相结合的方法，较为全面地分析了流域植被变化的生态水文效应。论文取得的主要成果如下： 1．依据向阳沟流域及坡面小区1996—2001年实测水文资料，分析了植被变化对产流、产沙、径流形成过程及土壤含水量的影响。分析表明流域植被度增大后：1)降雨产流、产沙量减少;2)洪水总量减少，洪水历时延长，洪峰流量显著降低，洪水过程线表现为涨洪陡、落洪慢的特点;3)地下径流比重增加，水源成分比例发生明显变化;4)0-100cm土层相对土壤含水量随植被度增大呈降低的趋势。 2．采用小流域平行对比和流域自身对比两种方法，分析了黄土丘陵区典型小流域森林植被变化对暴雨产流、产沙及洪水过程的影响。分析结果表明：森林覆被率高的小流域蓄水拦沙能力较高，能显著地削减洪峰、延缓洪水过程，使次暴雨径流量变率C增大。西安理工大学硕士学位论文 3.以不同尺度及不同气候区的多流域资料为基础，就森林变化对降雨截留、径流调节、土壤侵蚀及水质的影响等方面综合分析了森林植被变化的水文生态效应。分析结论认为，森林覆盖率增大可以增加降雨截留量、削减洪峰流量，增加枯水期流量，减小洪枯比、增加径流均匀度，改变径流成分分配，减少土壤侵蚀和净化水质等。由于影响森林水文生态效应的环境异质性的普遍存在，森林变化对流域产水量在不同的水文生态区差别很大。 4.从水文学的角度，结合植被因子给出了生态水文模型的结构框架，并选用SCS模型对向阳沟流域19%一1998年发生的18场暴雨径流量进行了模拟，效果较好，达到一般应用要求。

关键词：植被变化径流泥沙 SCS模型生态水文效应

基于SWAT模型的湟水河流域生态水文效应研究

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基于SWAT模型的湟水河流域生态水文效应研究

作者：马国军郑州大学

学位级别：硕士

近年来，基于气候变化和土地利用/覆被变化的流域生态水文效应研究已成为一个热点。流域生态水文效应是气候变化和土地利用/覆被变化响应的综合作用体，气候与土地利用/覆被变化能引起流域下垫面的巨大变化，导致流域产汇流机制与水文... 详细信息

近年来，基于气候变化和土地利用/覆被变化的流域生态水文效应研究已成为一个热点。流域生态水文效应是气候变化和土地利用/覆被变化响应的综合作用体，气候与土地利用/覆被变化能引起流域下垫面的巨大变化，导致流域产汇流机制与水文情势发生改变。而基于不同水量平衡计算模拟时，径流和泥沙量对气候和土地利用/覆被变化的响应不尽相同。因此，开展针对不同流域气候和土地利用/覆被变化下水文效应的研究具有重要的理论意义和实用价值。本研究以湟水河(西宁段)流域为研究区域，综合考虑流域气候、地形、土地利用/覆被、土壤等多种因素，在分析1955-2010年间降水、气温、径流和泥沙变化及三期土地利用变化的基础上，基于RS和GIS技术，采用SWAT分布式水文模型对西宁水文站上游流域1990-2010年的径流和泥沙变化进行了分析研究。主要研究内容和成果如下： (1)采用线性回归法、滑动平均法、Mann-Kendall趋势检验法和滑动T检验法对流域气象水文要素的变化进行分析，结果表明在1955-2010年流域内降水和气温呈明显上升趋势，而径流和泥沙则呈明显下降趋势;降水、气温和泥沙没有发生突变，而径流则在1967年发生了突变。 (2)基于RS和GIS技术，对流域1990年、2000年和2010年三期土地利用变化进行分析，结果表明1990-2010年土地利用类型的转变主要是草地向林地和耕地转变以及耕地和草地向建筑用地转变，且2000-2010年转化幅度较大。 (3)在分析了流域气象水文要素和土地利用/覆被变化的基础上，建立湟水河(西宁段)流域的空间数据库并构建了SWAT模型。利用SWATUP软件分别对实测径流和还原径流作为观测值下的径流、泥沙模拟进行了参数敏感性分析、校准及验证，结果表明两种情况下的月径流校准和验证效果均达到月均值NS系数Ens0.5、相关系数R20.6的水平，且还原径流下的径流模拟效果更好，说明SWAT模型能较好地模拟流域的径流量;而由于受上游采洗砂场人为因素的影响，两种情况下的泥沙模拟结果和实际有较大出入。 (4)在进行模型的不确定性分析时，以还原径流作为观测值，分别从子流域划分数目和不同时期土地利用输入两方面进行考查，结果表明二者对流域径流模拟的影响均不明显。 (5)基于流域气候和土地利用变化分析，分别构建土地利用/覆被变化情景和气候变化情景，通过不同情景下径流变化的对比分析，发现径流随着森林或草地覆盖率的增加而增加，且同等面积下林地对径流的影响更大;径流随降水增加而增加，随气温升高而减少，且降水变化对径流影响更明显，而气温对其影响则相对较小。通过对不同气候和土地利用/覆被变化组合情景下流域未来预测径流的对比分析，发现在同等气候变化条件下流域径流量随植被覆盖度的增加而增加。

关键词：生态水文效应气象水文要素土地利用/覆被 SWAT模型径流量

南宁青秀山植被规划类型的生态水文效应模拟研究

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南宁青秀山植被规划类型的生态水文效应模拟研究

作者：李永芳中南林业科技大学

学位级别：硕士

城市绿地土壤含水量的大小对城市气温造成影响。青秀山作为南宁市区最大的绿地生态系统,其独特的地理位置决定了它是市区新鲜空气的主要来源,因而享有南宁“绿肺”之称。对青秀山规划植被类型生态水文效应的模拟研究有助于了解不同植被... 详细信息

城市绿地土壤含水量的大小对城市气温造成影响。青秀山作为南宁市区最大的绿地生态系统,其独特的地理位置决定了它是市区新鲜空气的主要来源,因而享有南宁“绿肺”之称。对青秀山规划植被类型生态水文效应的模拟研究有助于了解不同植被的水涵养特性,有利于加强植被规划的科学性,同时为合理灌溉提供理论依据,为缓解城市热岛效应提供技术支撑。通过对青秀山野外调查采集土壤样品,测定土壤颗粒性质,并借助Rosetta人工神经网络程序对土壤水力学参数进行预测;将植被分为针叶类、阔叶类、竹类、灌丛与草丛五大类,选取马尾松、水杉、桂花、石榴、方竹、三角梅、香蕉与马尼拉作为试验代表;根据收集的气象数据与获得的各类参数,运用Hydrus-1D模型分别对0°、15°、30°、45°四种土壤坡度进行土壤水动态模拟,对无植被与不同植被的土壤水分入渗、腾发量、蓄水量、水资源量4个方面分别进行分析。通过模型计算得到无植被覆盖时,4个坡度的土壤入渗量都为67.72cm;根系吸水值都为0cm;0°、15°、30°、45°坡度时土壤蒸发量分别为69.01cm、69.92cm、70.24cm、70.98cm;蓄水量分别为26.56cm、26.60cm、26.65cm、26.51cm;土壤水资源量分别为95.66cm、96.22cm、96.79cm、97.49cm。不同植被覆盖时,每一种植物在4种坡度条件下土壤入渗量都相等。入渗量大小顺序依次为三角梅(65.86cm)、桂花(63.34cm)、马尾松(61.34cm)、香蕉(60.81cm)、水杉(60.35cm)、石榴(59.19cm)、方竹(50.73cm)、马尼拉(18.98cm)。以0°坡度为例,腾发量依次为三角梅(72.54cm)、桂花(70.82cm)、香蕉(68.20cm)、石榴(65.13cm)、水杉(63.70cm)、马尾松(62.45cm)、方竹(56.91cm)、马尼拉(34.02cm)。土壤蓄水量排列顺序为马尾松(28.52cm)、水杉(26.50cm)、马尼拉(25.18cm)、方竹(23.27cm)、石榴(23.20cm)、三角梅(22.58cm)、香蕉(21.20cm)、桂花(21.06cm)。 0°坡度土壤水资源量大小依次为三角梅(95.12cm)、桂花(91.88cm)、马尾松(90.97cm)、水杉(90.20cm)、香蕉(89.40cm)、石榴(88.33cm)、方竹(80.18cm)、马尼拉(59.20cm)。由结果分析,可以得出以下结论： (1)马尾松的持水能力最大,其次为水杉、马尼拉,接下来是方竹、石榴、三角梅、香蕉,最差的是桂花。 (2)生态水文效应最好的植物为三角梅、其次为桂花、马尾松、水杉、香蕉、石榴、方竹,最差的是马尼拉。

关键词：风景园林园林规划植被规划生态水文效应 Hydrus-1D 青秀山