生态水文学研究系列专著：中国典型区域森林生态水文过程与机制 epub pdf mobi txt 电子书 下载 2024

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编辑推荐

适读人群 ：《中国典型区域森林生态水文过程与机制》可供从事水文生态学、森林水文学、水土保持学、地理学、环境科学、景观生态学等专业的研究、管理人员及高等院校相关专业的师生参考。
《中国典型区域森林生态水文过程与机制》是作者在国家林业局林业公益性行业科研专项等项目研究成果基础上整理而成。主要对我国森林植被对降水输入过程的调控机制、典型森林植被耗水规律进行了研究，并研究了森林植被对水资源形成过程的影响，森林植被的水资源影响评价和区域特征分析，在此基础上提出了区域森林植被与水资源协调管理的技术方案与对策。

内容简介

在对我国典型森林生态系统定位观测的基础上!分析森林植被结构对降水输入过程的影响特征!研究森林生态系统对水资源形成过程的影响机制"在典型森林生态系统多尺度蒸散过程定量观测的基础上!综合分析生态系统的耗水规律!揭示影响森林植被耗散过程的主要因子"从坡面和流域两个尺度!应用分布式生态水文模型!定量评价森林植被对各径流组分的影响!进而综合评估森林植被对水资源影响的区域特征!提出区域森林植被与水资源协调管理的技术方案与对策!为我国林业生态工程建设以及森林植被恢复与经营提供森林植被与水资源协调管理的理论依据和技术支撑"。

作者简介

余新晓 北京林业大学水土保持学院院长，教育部水土保持与荒漠化防治重点实验室主任，国家林业局水土保持重点开放实验室主任。

内页插图

目录

丛书序

前沿

引言1

第1章研究区概况与分区3

1. 1 研究区概况3

1.1.1研究区域范围3

1.1.2研究区域自然概况5

1.1.3研究区社会经济概况14

1.2研究区面临的主要生态环境问题21

1.2.1 东北地区21

1.2.2华北土石山区23

1.2.3西北黄土区24

1.2.4西北土石山区27

1.2.5西北高寒区28

1.2.6西南长江三峡库区30

1.2.7长江三角洲地区31

1.2.8华东山地丘陵地区32

1.2.9 中南地区32

1.2.10华南地区33

1.3研究区域分区33

1.3.1 东北地区33

1.3.2华北土石山区34

1.3.3西北黄土区35

1.3.4西北土石山区36

1.3.5西北高寒区37

1.3.6西南长江三峡库区38

1.3.7长江三角洲地区39

1.3.8华东山地丘陵地区40

1.3.9 中南地区41

1.3.10华南地区42

1.4试验区基本情况43

1.4. 1 东北地区43

1.4.2华北土石山区43 1.4.3西北黄土区44

1.4.4西北土石山区44

1.4.5西北高寒区45

1.4.6西南长江三峡库区45

1.4.7华东长江三角洲地区46

1.4.8华东山地丘陵地区46

1.4.9 中南地区46

1.4.10华南地区47

1.5研究技术路线与方法47

1.5.1研究方法47

1.5.2技术路线51

第2章森林生态系统结构特征52

2.1典型赫生态系统类型与特征52

2.1.1 东北地区52

2.1.2华北土石山区52

2.1.3西北黄土区53

2.1.4西北土石山区54

2.1.5西北高寒区54

2.1.6西南长江三峡库区55

2.1.7长江三角洲地区55

2.1.8华东山地丘陵地区56

2.1.9 中南地区57

2.1.10华南地区57

2.2典型地区冠层结构特征58

2.2.1 东北地区58

2.2.2华北土石山区59

2.2.3西北黄土区61

2.2.4西北土石山区62

2.2.5西北高寒区63

2.2.6西南长江三峡库区65

2.2.7长江三角洲地区65

2.2.8华东山地丘陵地区67

2.2.9 中南地区68

2.3典型地区地被物层结构特征69

2.3.1 东北地区69

2.3.2华北土石山区69

2.3.3西北黄土区70

2.3.4西北土石山区71
2.3.5西北高寒区72

2.3.6西南长江三峡库区73

2.3.7长江三角洲地区74

2.3.8华东山地丘陵地区74

2.3.9 中南地区75

2.3.10 华南地区76

2.4典型地区根系层结构特征77

2.4.1华北土石山区77

2.4.2西北黄土区78

2.4.3西北高寒区80

2.4.4西南长江三峡库区80

2.4.5长江三角洲地区81

2.4.6 中南地区83

2.5典型地区生态系统结构特征分析84

2.5.1华北土石山区84

2.5.2西北黄土区85

2.5.3西北土石山区86

2.5.4西南长江三峡库区88

第3章森林生态系统对降水输入过程的调控机制91

3. 1 林冠层水分传输91

3.1.1林冠截留特征91

3.1.2穿透雨特征94

3.1.3树干茎流特征97

3.1.4降水再分配特征 100

3. 2 地地物层水分传输102

3.2.1枯落物蓄积量102

3.2.2枯落物层持水过程103

3.2.3 枯落物持水能力 105

3. 2. 4枯落物滞缓径流能力108

3.3林冠层与枯落物层水文功能影响因素分析109

3.3.1林冠层水文功能影响因素分析109

3.3.2枯落物层水文功能影响因素分析 115

3. 4林冠结构与林冠层水文功能的耦合分析118

3.4.1非空间结构因素 118

3.4.2 空间结构因素 121

3.4.3林冠层结构与水文功能的多因素耦合分析121

3. 5地被物层结构与地被物层水文功能的耦合分析123

3.5.1最大拦蓄量124
3.5.2有效拦蓄量124

3. 6森林植被对降水输入过程的调控特征125

3.6.1林冠截留特征 125

3.6.2森林植结构对降水输人过程的影响126

第4章森林生态系统蒸发散与耗水规律128

4. 1 土壤蒸发过程特征128

4.1.1 土壤蒸发过程128

4.1.2不同林分土壤蒸发特征129

4.1.3 土壤蒸发日变化 132

4.1.4不同季节土壤蒸发特征133

4.2植被蒸腾过程特征135

4.2.1乔木蒸腾日变化特征135

4.2.2植被蒸腾生长季月变化特征138

4.2.3林分蒸腾特征140

4.3蒸散发特征143

4.3.1林木蒸散动态分析143

4- 3. 2 蒸散耗水分配 145

4.3.3不同林分类型蒸散发季节特征148

4.4蒸散发影响因素分析149

4.4.1 影响因素149

4.4.2环境因子分析151

4.4.3不同季节影响因素分析154

4.4.4特殊天气对林木液流速率的影响 157

4. 5生态系统结构与土壤蒸发的稱合分析157

4. 6生态系统结构与林木蒸腾的耦合分析159

4.6.1林分叶面积指数对林木蒸腾的影响159

4.6.2郁闭度与蒸散发的关系160

4.6.3生物量与蒸散发的关系161

4.6.4不同林分结构因子与林木蒸腾的综合分析162

4. 7生态系统结构与林分蒸散发的耦合分析163

4 .8小流域生态系统蒸散发特征165

4 .8.1小流域林地蒸散发量的季相变化165

4 .8.2小流域森林生态系统耗水量估算 169

4 .9森林生态系统耗水规律171

4 .9.1不同研究区森林生态系统耗水规律171

4.9.2森林植被对生态系统耗水规律的影响机制171

第5章森林植被对水资源形成过程的影响173

5. 1森林植被对坡面水资源形成过程的影响173 5.1.1坡地径流及其组分特征173

5.1.2坡面产流分析181

5.1.3暴雨径流特征182

5.1.4坡地径流及其组分形成过程183

5.1.5坡地径流及其组分影响因素分析187

5. 1. 6坡地森林生态系统结构与坡地径流及其组分的耦合关系200

5.2森林植被对小流域水资源形成过程的影响207

5.2.1小流域径流及其组分特征207

5.2.2小流域径流及其组分影响因素分析218

5.2.3小流域森林生态系统特征与径流及其组分的耦合关系238

5.3森林植被对水资源形成过程的影响248

5. 3.1森林植被对坡面水资源形成过程的影响248

5.3.2森林植被对小流域水资源形成过程的影响249

第6章森林植被的水资源影响评价和区域特征分析250

6.1大流域/区域森林植被对径流的影响250

6.1.1大流域/区域径流特征250

6.1.2大流域径流影响因素分析268

6.1.3典型流域森林植被对径流变化的影响279

6.2大流域/区域森林植被对水资源影响特征290

第7章区域森林植被对水资源影响的机制292

7.1森林植被对降水输入过程的影响机制292

7.2森林植被对生态系统耗水规律的影响机制293

7.3森林植被对水资源形成过程的影响机制294

7. 3.1森林植被对坡面水资源形成过程的影响294

7.3.2森林植被对小流域水资源形成过程的影响295

7.4森林植被对区域水资源变化的影响297

第8章森林植被与水资源协调管理技术方案与对策298

8. 1森林植被对水资源影响的区域特征298

8.1.1中国林水关系特征298

8.1.2地区发展对林业的多功能要求300

8.2森林麵与水资源协调管雜术方案303

8.2.1 森林覆盖率303

8.2.2植被建设技术模式306

8.2.3造林技术308

8.3森林麵与水资源协调管麵策311

8.3.1森林觀与水资源协调管理的基本原则311

8.3.2典型森林的经营管理模式与最优结构设计312

8.3.3典型地区森林植被与水资源协调管理对策314

参考文献318

精彩书摘

引 言
在我国自然环境和经济快速发展条件下，水资源不足已成为区域发展的瓶颈，北方常 年严重缺水，南方也存在季节性缺水，因此水文功能已成为最重要的森林生态功能。要增 加森林面积和增强森林整体服务功能，但在很多地方还有诸多限制，如北方尤其是西北， 干旱威胁森林植稳定、水资源缺乏限制了植被生态用水、过分增加森林覆盖会导致流域 或区域的产水能力下降，等等。森林生态与水文过程之间具有复杂的关系和相互作用，关键影响过程和功能大小也有时空尺度变化和区域差异’而目前科学认识仍不统一且严重 滞后，即使在森林影响径流和洪水这些传统方面也还不一致;造林与水资源的关系一直存 在争论，尚未总结出区域特点和统一的定量规律，特别是目前国内外学术界格外关注的造 林减少径流的作用，这已影响到林业发展决策。实现森林植与水资源的综合管理，促进 森林被恢复与水资源安全的平衡’是未来现代林业或多功能林业的重要任务，但目前对 森林被影响水资源形成过程的认识还非常有限’尤其是在森林对水资源影响的区域特 点方面还有很大不足’成为制约国民经济和现代林业发展的“瓶颈”，严重限制着林业生态 工程的科学管酿策’因此’急需在深入认识森林水文过程的基础上，科学、客观、定量地 评价森林在径流水资源形成过程中的作用’并提出合理调控的技术建议。
中国近代的森林水文研究开始于20世纪20年代！924?1926年间，金陵大学美籍 学者罗德民博士和李德毅先生等在山东、山西等地研究了不同森林植被类型对雨季径流和水土保持效应的影响。在此后相当长一段时间内，该领域的研究一直处于徘徊不前的 状态。20世纪60年代，全国各主要林区、科研单位、高等林业院校和有关业务部门先后 设立了森林水文定位观测站，开始了长期定位研究和综合水文过程的探索。进入21世纪以后，我国科研工作者系统总结和发展了我国10多个森林生态定位站及水文观点数十年的科研成果’使我国森林水文研究在大尺度高层次水平上跨入了新的高度。
森林生态系统水文过程及调节功能的实现，与植被结构有直接影响。不同的森林类 型，由于其树种组成不一样，群落的结构存在差异，对降雨的分配能力也不同，这种差别是 评价不同森林麵水源涵养功能的一个重要数量特征，也是区域内生态系统功能评价与 维护的重要依据(韩永刚和杨玉盛，2007)。从垂直层次上来看，翩C植被对降水分配的影响主要包括林冠截留、树干茎流、枯落物截持、土壤入渗等过程。森林植被蒸腾耗水量是森林生态系统水分平衡的一个主要部分，在生态水文学等相关学科中一直占据非常重要的地位。林木蒸腾速率可以反映植物的潜在耗水能力，对林木蒸腾耗水规律及其对环境 因子的响应机制的研究可以为水资源紧缺地区的造林工程的战略布局、树种选择和结构 配置提供舰指导。林木蒸散耗水是一个复杂的植物生理过程’受诸如太阳辐射、温度、 空气湿度、风速、土壤含水量、土壤温度等多种环境因子变化的影响制约。
对于森林植被对流域径流的影响’国内外一直尚未有明确的结论(石培礼和李文华， 2001)。大多数的研究均表明，森林植被由于其对流域蒸散发的增加，将导致流域径流量 的减少，Stednick (1996)在大尺度流域上的酿也证明了这个结论。日本在20世纪的森 林生态水文上的研究也表明，森林砍伐可增加直接径流15%?100%。而前苏联关于森 林对河川径流影响的酿却存在着不同的观点’ Moiseev的研究表明’在大流域尺度上， 森林对流域年产流量并没有明显的影响’而在中等流域上’森林覆盖率增加10 %，河川径 流量每年增加19mm(周晓峰，1994)。在我国关于森林影响径流的研究中，大多数研究也 表明森林将明显地减少流域径流量，但也存在着一些相反的研究结论，马雪华（1987， 1993)、黄礼隆(1989)在米罗亚高山林区、岷江上游冷杉林以及长江流域的对比研究中发 现’森林流域的年径流觀比无林或少林流域的年径流量大。由此看来，在不同的研究尺 度、不同的立地条件下’森林植被对径流的影响并不相同，同时，降雨量、土壤前期含水量、 地形地貌条件、赫覆盖率的不同等诸多因子，对研究结论都有很大影响’因此在某个特 定条件下得出的森林对径流的影响并不能简单地外推。
本书对实现森林麵与水资源协调管理、加快现代林业发展进程起到巨大推动作用。 在水资源缺乏已成为限制我国社会经济可持续发展重要因素的国情下’定量认识森林对 水资源的影响及其区域差异是进行森浦被科学规划、水资源合理配置的关键，也是实现 现代林业的技术瓶颈。本书的研究成果能带动突破赫功能评价、生态用水定量评估、森 林健康经营、困难立地造林、赫土壤储碳等关键技术，进而提高林业工程效益、加快生态 环境改善，由此将会产生巨大的社会、生态和经济效益。
第1章研究区概况与分区
1.1研究区概况
1.1.1研究区域范围
1. 东北地区
现在的中国东北地区’狭义上指由辽宁、吉林、黑龙江等三省构成的区域;广义上则包 括辽宁、吉林、黑龙江，以及旧为东三省管辖的今内蒙古东四盟市(呼伦贝尔市、兴安盟、赤 峰市、通辽市)在内，土地面积为126万km2，占全国国土面积的13%。东北地区的界线， 北面与东面以国界为界;西界大致从大兴安岭西侧的根河口开始，沿大兴安岭西J!的丘陵 台地边缘，向南延伸至阿尔山附近，然后向东沿洮儿河谷地跨越大兴安岭至乌兰浩特以 东，再沿大兴安岭东麓南下’经突泉至白音胡硕’然后沿松辽分水岭南缘’经瞻榆、備’以 下沿新开河、西辽河至东西辽河汇口处。研究区域的东北丘陵山地，主要是指分布于北纬 38°?53°，东经115°?134°之间的广义东北区域范围内除松嫩平原、辽河平原和三江平原 的部分。
2. 华北土石山区
全国土壤侵蚀分区中，广义的北方土石山地丘陵区是指东北漫岗丘陵以南，黄土高原 以东，大别山以北的区域，行政上涉及冀、晋、豫、蒙、皖、苏、辽、鄂等省区以及京津卿，流 域上包括海河流域、淮河流域、山东半岛独立入海河流域及黄河流域的一部分，总面积 75. 4万km2。本书所指的华北土石山区主要为北方土石山区丘陵区所在的海河流域范 围内的部分及其北部山区。大致范围为黄河以北，大别山以东，东北漫岗丘陵以南的地 区。行政区划上主要包括北京和天津卿的北部、河北省的北部和西部、山西省东部以及 内蒙古南部和辽宁省西部的小部分区域。流域范围上涉及海河流域的大部分山区，以及 流域外围山区高原的小部分。以县为单元，华北土石山区包括所涉及的省、市的129个县 (区、旗等），总面积26. 48万km2。
3. 西北黄土区
20世纪90年代的黄土高原地区综合考察，所界定的黄土高原范围，以考虑行政区划 的完整性为原则，将包括相邻黄土覆盖的高地和黄土沉积的盆地和河谷阶地都划在一起 称之为黄土高原地区，南以秦岭山脉为界，北以阴山山脉为界，东以太行山为界，西以贺兰 山、日月山为界。地理位置处于东经100°54'?114°33'，北纬33°43'?41°16'范围内。研 究区域的西北黄土区是指包含青、甘、宁、蒙、陕、晋、豫等七省区，总面积64. 2万km2 (约
占国土地面积的6.5%)。
4. 西北土石山区
六盘山南起陕西陇县，北到宁夏南部，呈西北一东南走向，全长200多km，在宁夏境 内约80 km;平均宽40 km。六盘山自然保护区始建于1982年，1988年晋升为国家级自 然保护区’主要保护水源涵养林及野生动物。自然保护区是六盘山的核心部分’位于东经 106°09'?106°30;北纬35。15'?35。41'，地跨宁夏固原市的原州区、隆德、泾源三县（区）， 总面积687. 6km2。
5. 西北北寒区
研究地区位于西北高山地雛山，祁连山是我国著名誠大山系之-，地处青藏、 蒙新、黄土三大高

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