高寒草甸草原地表径流的若干特征分析

高寒草甸草原地表径流的若干特征分析

朱宝文1

,常有奎2

,马晓虹

2

(1.青海省刚察县气象局,青海刚察812300;2.青海省海北州气象局,青海海北810200)

摘要 [目的]揭示高寒草甸草原降水特性、土壤水分对草地地表径流和水土流失的影响。[方法]利用高寒牧区海北牧业气象试验站2005年9月~2007年10月观测的天然草地地表径流与大气降水、土壤水分及植被覆盖资料,分析了该地表径流的特征。[结果]高寒草甸草原年平均径流系数为0.18%,各季地表径流夏季>秋季>春季,分别占年总径流量的57.3%、36.0%和6.7%,冬季无地表径流;年水土流失量主要由几次大降水造成;地表径流量与降雨量呈明显的线性正相关关系,与30min 最大雨强表现出指数函数关系,与0~20cm 表层的土壤水分呈现显著的正相关关系。[结论]为高寒草甸草原水旱灾害的综合防治和实现水资源的可持续利用提供科学依据。关键词 地表径流;降水;水土流失;草甸草原

中图分类号 S 812.1 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2008)13-05588-03

Some Characteristic A nalysis o n Surface Runoff of Alpine Meadow Gr assland ZHU Bao 2w en et al (Haibei Meteo rolo g y E xperi ment S tatio n of Stockb reedi ng of Qin ghai Pro vi nce,Hai bei,Qin g hai 810200)

Abstract [O bjectiv e]The aimwas to reveal the effect o f p recipi tatio n characteristics and s oil moi sture in al pine m ead o w g rassland on su rface runo ff and soil and w ater lo ss in g rassland.[M eth od]The feature o f the s urface ru no ff w as analyz ed b y u sing the d ata o f su rface run off in natural grassland and atmo 2s pheric preci pitatio n,s oil moi sture and v egetatio n co v er,w hich w ere o bserv ed b y Haibei Meteo rol og y E xperi ment Statio n o f S tockb reedi ng o f al pi ne pastur 2in g area fro m Sep.2005to Oct.2007.[Res ult]T he an nual mean ru no ff coefficien t o f alpine meado w g rassland w as 0.18%,the su rface run off o f each seas on i n o rd er w as su mm er >au tum n >s prin g,acco unted fo r 57.3%,36.0%and 6.7%of annual to tal ru noff resp.,an d there w as n o surface runo ff in win ter.T he yearly soil andwater l oss vo lu me was mainly caused b y several large p recipitation,the v o lume of surface ru no ff sho w ed a o bvio usl y p ositiv e correlatio n w ith the rainfall,and exp onen tial fu nctio n with 30min o f maxi mu m rai n in tensity ,and a si gnifican tl y po si tiv e linearity co rrelati on with soil m oistu re i n 0~20cm s urface.[C onclusio n]The stu dy pro vi ded the scien tific basi s for i ntegrated co ntro l of flo od and d ro ug ht disasters in alpine meado w g rassland and fo r sustai nable u tilization of w ater resou rce.

Key w ords Surface ru noff;Precipitatio n;Soil &w ater los s;M ead o w g rasslan d

基金项目 青海省气象局科研项目(2007002)。

作者简介 朱宝文(1976-),男,青海刚察人,工程师,从事农业与生

态气象研究。

收稿日期 2008202229

地表径流是陆地上重要的水文现象,集中反映了流域植被、土壤、气候和其他一些综合水文特征,是衡量植被保持水土、涵养水源、削减洪峰等效益的一个基本指标[1]。大气降水是产生地表径流的原动力,影响草地土壤储水量、地下水位变化[2]

。国内外科技工作者就大气降水产生的地表径流和水土流失,在不同的地区和下垫面背景下进行了研究和探索,但这些研究主要集中在森林生态系统和黄土丘陵区[1-8],对草地地表径流特征的研究尚不多见[9-10]。鉴于此,笔者利用2005~2007年青海湖北岸高寒草甸草原地表径流定位观测资料和相对应的降水数据,分析归纳了高寒草甸地表径流的若干特征,对评价高寒草地天然牧草对降雨的吸收利用能力,建立区域地表径流和水土流失预报方程,以便为高寒草甸草原水旱灾害的综合防治和实现水资源的可持续利用提供科学依据。1 材料与方法

1.1 试验地概况 试验地设在青海省海北牧业气象试验站野外研究基地,土壤类型为栗钙土。海拔3140.0m ,地理位置E 100b 51c ,N 36b 57c ,年平均气温0.5e ,年平均降雨量391.9m m,年蒸发量143

2.8m m,年日照时数2912.7h,平均无霜期48d 。该区地处欧亚大陆腹地,属典型的高原大陆性气候。

在试验区内设2个径流场,面积为2m @5m,坡度为20b ,坡向为西北)东南,径流场的两侧筑有隔离带,上部设有截水沟和较大的土埂,以防外界径流流入场内,将场内的径流汇集到混凝土砌成的积水池中的集水缸中。所建小区植被和土壤保持自然状态,下垫面为高寒草甸草原草场,植被高度为20~40c m,群落盖度为65%~95%。优势种牧草为

西北针茅(S tipa kr ylo vii ),常见的伴生草种有冷地早熟禾(Poa c rym o phila)、矮嵩草(Kob re sia hum ilis)、斜茎黄芪(A stragalus

a dsu rge ns)、猪毛蒿(A rte m isia sc o pa ria)等,植被均匀[11]。1.2 试验方法 采用闭合小区的常规方法,用自记雨量计观测降雨量和降雨过程。降雨测量仪器安置在试验区东南方(水平距离100m)的气象观测场内,主要观测内容有:降雨量、降雨强度、降雨历时、地表径流量等。观测时间因降雨情况而异,大雨或连续降雨产生径流时用雨量筒观测集水缸内的水量,以径流深(m m)表示。

1.3 数据处理 对2005年8月~2007年10月所观测到的17次地表径流及相关降雨因子、下垫面性质等资料,利用Ex 2ce l 办公软件和SP S S 统计软件进行处理。

2 结果与分析

2.1 降雨特性分析 由表1可知,高寒草甸草原降雨年际变化较明显,2006年总降雨日数117d,降雨量422.0m m ,最大日降雨量为7月6日的14.8m m;2007年总降雨日数113d,降雨量455.9m m ,最大日降雨量为8月30日的32.1mm 。年际间不同降水强度的降雨日数和降雨量也有较大的差异。2.2 径流系数 地表径流形成与降雨(降水量、降雨历时、降雨强度)、植被状况(地被物、枯落物的持水量)以及土壤的物理性状(土壤前期含水量、孔隙度)等因子密切相关。地表径流系数等于径流量与降雨量的比值。2006、2007年径流量为0.92、0.47m m ,分别占大气降雨量的0.23%和0.12%,年平均径流系数为0.18%。说明高寒草甸草原天然草地植被蓄留水分和保持水土能力较强。年际间径流量差异大,2006年年径流量几乎是2007年的1倍。影响年径流量的因素是多方面的,除与年降雨量的大小有关外,主要是与全年中的降雨分配的均匀程度、频度,尤其是高雨量级的频度密切相关[9]。分析径流系数一年中的分配情况发现,高寒草甸草原地表径流主要发生在夏秋季,其中以夏季最多,占年总径流

安徽农业科学,Jo u rn al o f An hu i A gri.Sci.2008,36(13):5588-5590 责任编辑 郑丹丹 责任校对 马君叶