干旱缺水区森林与水的关系
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300
一般需70%以上
200
y = 1429.8e-0.0462x R2 = 0.9847
100
0
0
20
40
60
80
100
植被覆盖度(%)
植被覆盖度与侵蚀量的关系(据陕西省澄城水保站)
森林样地耗水 多于灌草
叠叠沟造林年减 径流: 50-100 mm
蒸散与降水比值 ET/P
1.20 1.00 0.80 0.60 0.40
2000mm 湿润区和农业区
降雨量由东南向西北递减
干旱缺水区
• 水资源短缺:降水少是根本
• 水矛盾突出:
领域之间:生态、生产、生活….. 上下游之间 区域之间 国家之间
4
干旱缺水区的林水矛盾
⚫ 矛盾十分尖锐,出现一系列的问题,如:
土壤干化,径流减少 造林成功率低,小老头树,……
⚫ 环境恶劣,侵蚀严重,需增加植被
国家基金:重点3项; 面上7项;重大课题1 项 973课题:1项 科技支撑计划、研发 计划、宁夏地方项目 多项
7
培养了大量的人才
第一名森林水文博士:熊伟博士 在坐的有多位专家、学者是从六盘山走出来的,在 六盘山完成了他们的学位论文: 杜阿朋、刘延惠、张淑兰、李振华、曹恭祥、刘泽 彬、韩新生、……坐
0.63
0.54
1.08
0.99
0.87
0.95
1.02
1.10
1.10
0.20 0.00
阳坡草地 半阴坡草地
人工苜蓿
沙棘*
沙棘
山桃林陡坡阴坡落叶松缓坡坡脚落叶松 落叶松人工林
样地及其植被
宁夏固原叠叠沟生长季蒸散/降水比例 自然草地 < 灌丛 < 小乔木林 < 人工草地 < 大乔木林
径流生产型(草灌)
100
泾河干流上游各年段的 年面水量与径流深关系
50
0 300 400 500 600 700 800 900 降水 precipitation (mm)
黄土区域流域年径流系数 随年降水量增加而降低 随森林覆盖率增加而降低
➢ 造林影响超过了降水 ➢ 林地与非林地相比,年径
流从39 减到16 mm,降低 了23 mm(58%)
3-6
2.85
3-5
4.83
3-4
3.33
3-3
3.06
3-2
3.18
3-1
3.26
阴坡
为便于应用,把LAI表示的承载力换算为林木密度
六盘山华北落叶松林
( ) LAI
=
0.7298 N 0.27 1 + 13.46 e−0.114t
0.581
LAI = 叶面积指数 N = 林木密度(株/公顷) t = 林龄(年)
年径流系数 (%)
年径流系数f (%)
25 20 15 10
5 0
200
y = -0.0231x + 18.195 R2 = 0.3514 P<0.01
300
400
500
600
700
年降水量 (mm)
ห้องสมุดไป่ตู้25
y = -0.0554x + 8.6976
R2 = 0.3134 P<0.01
20
15
10
5
0
0
水源平衡型(小乔木)
水源消耗型(大乔木、人工草地)
香水河小流域植被变化的径流影响
• 草地变森林强烈减水 ➢ 湿润年:213 mm (38%); ➢ 干旱年: 93 mm (86%) ➢ 森林覆盖率增10%减15.8 mm
• 立地差异的径流影响约占总影响一半,选择合适立地造林利于少减水
泾河流域产流随森林增加而减少
➢ 阳坡草地,从坡顶0.37升到坡中0.66后基本稳定
➢ 与实测接近,比较合理
叶面积指数
样地编号
1-9 0.37
1-8 0.64
阳坡
1-7 0.61
1-6 0.65
1-5 0.66
1-4 0.55
1-3 0.66
1-2 0.68
1-1 0.62
样地编号
叶面积指数
3-9
1.45
3-8
5.67
3-7
3.26
干流上游年降水50年内轻微减少,但径流量显著减少
径流深 runoff (mm)
SWIM模拟不同植被年蒸散及产水量
1997-2003年均产流:天然草地
250
154>灌丛79>乔林76=农田76>
200
人工草地58 mm
150
1954-1960 1981-1997
1961-1971 1998-2005
1972-1980
六盘山是森林生态水文学者的摇篮
8
研究特色
科学问题:
林-水 如何相互作用? 技术问题: 林-水 如何协调管理?
关键
结构:影响过程
理 论
格局:空间差异
技
森 林 植
水 资
过程:揭示本质
术
被
源
耦合:再现整体
尺度:服务实际
对干旱缺水区林水关系 一些认识
10
500
土壤侵蚀量(t/km -2)
地表覆盖良好会减少侵蚀, 400
5
新时代新形势新要求:
• 十九大:山水林田湖草生命共同体综合治理 • 国家自然资源部→国家林业和草原局,将资源的部门管理
转向生态系统管理模式,统一行使利用和保护职权,使统筹山水林 田湖草的保护利用变得可行
干旱缺水区的森林水文研究:
•掌握林水作用机制 •协调林水矛盾 •服务国家生态环境建设
六盘山
•黄土高原水源地 •林水关系敏感、 典型 •林业生态网络台 站 •自2000,连续观 测 •约30个项目:
➢ 基于蒸散=降水的平衡
➢ 建立由生长季(4-10月)降雨量(p,mm)计算植被承载力的关系式
➢ 阴坡华北落叶松林:LAI树=exp((0.7731×P–186.12)/146.46)
➢ 阳坡草地:
LAI草=exp((0.5112×P–345.93)/227.89)
➢ 考虑坡面水分再分配时:
➢ 阴坡落叶松,从坡顶1.45升到坡中4.83后稳定在3.0-3.3
干旱缺水区森林与水的关系
- 以黄土高原六盘山地区为例
报告人:中国林科院 森林生态环境与保护研究所 森林水文与流域管理学科组
汇报人:于澎涛
汇报内容
1.研究背景 2.干旱缺水区林水关系 3.林水协调管理 4.未来研究重点
干旱缺水区—水分限制
多年平均年降水量等值线图
25mm
50mm
200mm
400mm 800mm
20
40
60
80
100
森林覆盖率(%)
需确定由水分决定的植被承载力
• 确定LAI为基本指标,与实用的密度相比,科学性高,但普 适性不足
• LAI与林木蒸腾、林地蒸散、冠层截持、产流等紧密相关, 是联结植被结构与水文过程的关键参数;通用性强
叠叠沟华北落叶松林冠LAI坡位变化
计算了叠叠沟典型立地和坡面的植被承载力
六盘山不同密度和林龄时的华北落叶松人工林叶面积指数
密度 (株/ha) LAI (t=10年) LAI (t=20年) LAI (t=30年)
500 1.48 2.36 3.16