生態水文學研究係列專著：中國典型區域森林生態水文過程與機製 epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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編輯推薦

適讀人群 ：《中國典型區域森林生態水文過程與機製》可供從事水文生態學、森林水文學、水土保持學、地理學、環境科學、景觀生態學等專業的研究、管理人員及高等院校相關專業的師生參考。
《中國典型區域森林生態水文過程與機製》是作者在國傢林業局林業公益性行業科研專項等項目研究成果基礎上整理而成。主要對我國森林植被對降水輸入過程的調控機製、典型森林植被耗水規律進行瞭研究，並研究瞭森林植被對水資源形成過程的影響，森林植被的水資源影響評價和區域特徵分析，在此基礎上提齣瞭區域森林植被與水資源協調管理的技術方案與對策。

內容簡介

在對我國典型森林生態係統定位觀測的基礎上!分析森林植被結構對降水輸入過程的影響特徵!研究森林生態係統對水資源形成過程的影響機製"在典型森林生態係統多尺度蒸散過程定量觀測的基礎上!綜閤分析生態係統的耗水規律!揭示影響森林植被耗散過程的主要因子"從坡麵和流域兩個尺度!應用分布式生態水文模型!定量評價森林植被對各徑流組分的影響!進而綜閤評估森林植被對水資源影響的區域特徵!提齣區域森林植被與水資源協調管理的技術方案與對策!為我國林業生態工程建設以及森林植被恢復與經營提供森林植被與水資源協調管理的理論依據和技術支撐"。

作者簡介

餘新曉 北京林業大學水土保持學院院長，教育部水土保持與荒漠化防治重點實驗室主任，國傢林業局水土保持重點開放實驗室主任。

內頁插圖

目錄

叢書序

前沿

引言1

第1章研究區概況與分區3

1. 1 研究區概況3

1.1.1研究區域範圍3

1.1.2研究區域自然概況5

1.1.3研究區社會經濟概況14

1.2研究區麵臨的主要生態環境問題21

1.2.1 東北地區21

1.2.2華北土石山區23

1.2.3西北黃土區24

1.2.4西北土石山區27

1.2.5西北高寒區28

1.2.6西南長江三峽庫區30

1.2.7長江三角洲地區31

1.2.8華東山地丘陵地區32

1.2.9 中南地區32

1.2.10華南地區33

1.3研究區域分區33

1.3.1 東北地區33

1.3.2華北土石山區34

1.3.3西北黃土區35

1.3.4西北土石山區36

1.3.5西北高寒區37

1.3.6西南長江三峽庫區38

1.3.7長江三角洲地區39

1.3.8華東山地丘陵地區40

1.3.9 中南地區41

1.3.10華南地區42

1.4試驗區基本情況43

1.4. 1 東北地區43

1.4.2華北土石山區43 1.4.3西北黃土區44

1.4.4西北土石山區44

1.4.5西北高寒區45

1.4.6西南長江三峽庫區45

1.4.7華東長江三角洲地區46

1.4.8華東山地丘陵地區46

1.4.9 中南地區46

1.4.10華南地區47

1.5研究技術路綫與方法47

1.5.1研究方法47

1.5.2技術路綫51

第2章森林生態係統結構特徵52

2.1典型赫生態係統類型與特徵52

2.1.1 東北地區52

2.1.2華北土石山區52

2.1.3西北黃土區53

2.1.4西北土石山區54

2.1.5西北高寒區54

2.1.6西南長江三峽庫區55

2.1.7長江三角洲地區55

2.1.8華東山地丘陵地區56

2.1.9 中南地區57

2.1.10華南地區57

2.2典型地區冠層結構特徵58

2.2.1 東北地區58

2.2.2華北土石山區59

2.2.3西北黃土區61

2.2.4西北土石山區62

2.2.5西北高寒區63

2.2.6西南長江三峽庫區65

2.2.7長江三角洲地區65

2.2.8華東山地丘陵地區67

2.2.9 中南地區68

2.3典型地區地被物層結構特徵69

2.3.1 東北地區69

2.3.2華北土石山區69

2.3.3西北黃土區70

2.3.4西北土石山區71
2.3.5西北高寒區72

2.3.6西南長江三峽庫區73

2.3.7長江三角洲地區74

2.3.8華東山地丘陵地區74

2.3.9 中南地區75

2.3.10 華南地區76

2.4典型地區根係層結構特徵77

2.4.1華北土石山區77

2.4.2西北黃土區78

2.4.3西北高寒區80

2.4.4西南長江三峽庫區80

2.4.5長江三角洲地區81

2.4.6 中南地區83

2.5典型地區生態係統結構特徵分析84

2.5.1華北土石山區84

2.5.2西北黃土區85

2.5.3西北土石山區86

2.5.4西南長江三峽庫區88

第3章森林生態係統對降水輸入過程的調控機製91

3. 1 林冠層水分傳輸91

3.1.1林冠截留特徵91

3.1.2穿透雨特徵94

3.1.3樹乾莖流特徵97

3.1.4降水再分配特徵 100

3. 2 地地物層水分傳輸102

3.2.1枯落物蓄積量102

3.2.2枯落物層持水過程103

3.2.3 枯落物持水能力 105

3. 2. 4枯落物滯緩徑流能力108

3.3林冠層與枯落物層水文功能影響因素分析109

3.3.1林冠層水文功能影響因素分析109

3.3.2枯落物層水文功能影響因素分析 115

3. 4林冠結構與林冠層水文功能的耦閤分析118

3.4.1非空間結構因素 118

3.4.2 空間結構因素 121

3.4.3林冠層結構與水文功能的多因素耦閤分析121

3. 5地被物層結構與地被物層水文功能的耦閤分析123

3.5.1最大攔蓄量124
3.5.2有效攔蓄量124

3. 6森林植被對降水輸入過程的調控特徵125

3.6.1林冠截留特徵 125

3.6.2森林植結構對降水輸人過程的影響126

第4章森林生態係統蒸發散與耗水規律128

4. 1 土壤蒸發過程特徵128

4.1.1 土壤蒸發過程128

4.1.2不同林分土壤蒸發特徵129

4.1.3 土壤蒸發日變化 132

4.1.4不同季節土壤蒸發特徵133

4.2植被蒸騰過程特徵135

4.2.1喬木蒸騰日變化特徵135

4.2.2植被蒸騰生長季月變化特徵138

4.2.3林分蒸騰特徵140

4.3蒸散發特徵143

4.3.1林木蒸散動態分析143

4- 3. 2 蒸散耗水分配 145

4.3.3不同林分類型蒸散發季節特徵148

4.4蒸散發影響因素分析149

4.4.1 影響因素149

4.4.2環境因子分析151

4.4.3不同季節影響因素分析154

4.4.4特殊天氣對林木液流速率的影響 157

4. 5生態係統結構與土壤蒸發的稱閤分析157

4. 6生態係統結構與林木蒸騰的耦閤分析159

4.6.1林分葉麵積指數對林木蒸騰的影響159

4.6.2鬱閉度與蒸散發的關係160

4.6.3生物量與蒸散發的關係161

4.6.4不同林分結構因子與林木蒸騰的綜閤分析162

4. 7生態係統結構與林分蒸散發的耦閤分析163

4 .8小流域生態係統蒸散發特徵165

4 .8.1小流域林地蒸散發量的季相變化165

4 .8.2小流域森林生態係統耗水量估算 169

4 .9森林生態係統耗水規律171

4 .9.1不同研究區森林生態係統耗水規律171

4.9.2森林植被對生態係統耗水規律的影響機製171

第5章森林植被對水資源形成過程的影響173

5. 1森林植被對坡麵水資源形成過程的影響173 5.1.1坡地徑流及其組分特徵173

5.1.2坡麵産流分析181

5.1.3暴雨徑流特徵182

5.1.4坡地徑流及其組分形成過程183

5.1.5坡地徑流及其組分影響因素分析187

5. 1. 6坡地森林生態係統結構與坡地徑流及其組分的耦閤關係200

5.2森林植被對小流域水資源形成過程的影響207

5.2.1小流域徑流及其組分特徵207

5.2.2小流域徑流及其組分影響因素分析218

5.2.3小流域森林生態係統特徵與徑流及其組分的耦閤關係238

5.3森林植被對水資源形成過程的影響248

5. 3.1森林植被對坡麵水資源形成過程的影響248

5.3.2森林植被對小流域水資源形成過程的影響249

第6章森林植被的水資源影響評價和區域特徵分析250

6.1大流域/區域森林植被對徑流的影響250

6.1.1大流域/區域徑流特徵250

6.1.2大流域徑流影響因素分析268

6.1.3典型流域森林植被對徑流變化的影響279

6.2大流域/區域森林植被對水資源影響特徵290

第7章區域森林植被對水資源影響的機製292

7.1森林植被對降水輸入過程的影響機製292

7.2森林植被對生態係統耗水規律的影響機製293

7.3森林植被對水資源形成過程的影響機製294

7. 3.1森林植被對坡麵水資源形成過程的影響294

7.3.2森林植被對小流域水資源形成過程的影響295

7.4森林植被對區域水資源變化的影響297

第8章森林植被與水資源協調管理技術方案與對策298

8. 1森林植被對水資源影響的區域特徵298

8.1.1中國林水關係特徵298

8.1.2地區發展對林業的多功能要求300

8.2森林麵與水資源協調管雜術方案303

8.2.1 森林覆蓋率303

8.2.2植被建設技術模式306

8.2.3造林技術308

8.3森林麵與水資源協調管麵策311

8.3.1森林觀與水資源協調管理的基本原則311

8.3.2典型森林的經營管理模式與最優結構設計312

8.3.3典型地區森林植被與水資源協調管理對策314

參考文獻318

精彩書摘

引 言
在我國自然環境和經濟快速發展條件下，水資源不足已成為區域發展的瓶頸，北方常 年嚴重缺水，南方也存在季節性缺水，因此水文功能已成為最重要的森林生態功能。要增 加森林麵積和增強森林整體服務功能，但在很多地方還有諸多限製，如北方尤其是西北， 乾旱威脅森林植穩定、水資源缺乏限製瞭植被生態用水、過分增加森林覆蓋會導緻流域 或區域的産水能力下降，等等。森林生態與水文過程之間具有復雜的關係和相互作用，關鍵影響過程和功能大小也有時空尺度變化和區域差異’而目前科學認識仍不統一且嚴重 滯後，即使在森林影響徑流和洪水這些傳統方麵也還不一緻;造林與水資源的關係一直存 在爭論，尚未總結齣區域特點和統一的定量規律，特彆是目前國內外學術界格外關注的造 林減少徑流的作用，這已影響到林業發展決策。實現森林植與水資源的綜閤管理，促進 森林被恢復與水資源安全的平衡’是未來現代林業或多功能林業的重要任務，但目前對 森林被影響水資源形成過程的認識還非常有限’尤其是在森林對水資源影響的區域特 點方麵還有很大不足’成為製約國民經濟和現代林業發展的“瓶頸”，嚴重限製著林業生態 工程的科學管釀策’因此’急需在深入認識森林水文過程的基礎上，科學、客觀、定量地 評價森林在徑流水資源形成過程中的作用’並提齣閤理調控的技術建議。
中國近代的森林水文研究開始於20世紀20年代！924?1926年間，金陵大學美籍 學者羅德民博士和李德毅先生等在山東、山西等地研究瞭不同森林植被類型對雨季徑流和水土保持效應的影響。在此後相當長一段時間內，該領域的研究一直處於徘徊不前的 狀態。20世紀60年代，全國各主要林區、科研單位、高等林業院校和有關業務部門先後 設立瞭森林水文定位觀測站，開始瞭長期定位研究和綜閤水文過程的探索。進入21世紀以後，我國科研工作者係統總結和發展瞭我國10多個森林生態定位站及水文觀點數十年的科研成果’使我國森林水文研究在大尺度高層次水平上跨入瞭新的高度。
森林生態係統水文過程及調節功能的實現，與植被結構有直接影響。不同的森林類 型，由於其樹種組成不一樣，群落的結構存在差異，對降雨的分配能力也不同，這種差彆是 評價不同森林麵水源涵養功能的一個重要數量特徵，也是區域內生態係統功能評價與 維護的重要依據(韓永剛和楊玉盛，2007)。從垂直層次上來看，翩C植被對降水分配的影響主要包括林冠截留、樹乾莖流、枯落物截持、土壤入滲等過程。森林植被蒸騰耗水量是森林生態係統水分平衡的一個主要部分，在生態水文學等相關學科中一直占據非常重要的地位。林木蒸騰速率可以反映植物的潛在耗水能力，對林木蒸騰耗水規律及其對環境 因子的響應機製的研究可以為水資源緊缺地區的造林工程的戰略布局、樹種選擇和結構 配置提供艦指導。林木蒸散耗水是一個復雜的植物生理過程’受諸如太陽輻射、溫度、 空氣濕度、風速、土壤含水量、土壤溫度等多種環境因子變化的影響製約。
對於森林植被對流域徑流的影響’國內外一直尚未有明確的結論(石培禮和李文華， 2001)。大多數的研究均錶明，森林植被由於其對流域蒸散發的增加，將導緻流域徑流量 的減少，Stednick (1996)在大尺度流域上的釀也證明瞭這個結論。日本在20世紀的森 林生態水文上的研究也錶明，森林砍伐可增加直接徑流15%?100%。而前蘇聯關於森 林對河川徑流影響的釀卻存在著不同的觀點’ Moiseev的研究錶明’在大流域尺度上， 森林對流域年産流量並沒有明顯的影響’而在中等流域上’森林覆蓋率增加10 %，河川徑 流量每年增加19mm(周曉峰，1994)。在我國關於森林影響徑流的研究中，大多數研究也 錶明森林將明顯地減少流域徑流量，但也存在著一些相反的研究結論，馬雪華（1987， 1993)、黃禮隆(1989)在米羅亞高山林區、岷江上遊冷杉林以及長江流域的對比研究中發 現’森林流域的年徑流觀比無林或少林流域的年徑流量大。由此看來，在不同的研究尺 度、不同的立地條件下’森林植被對徑流的影響並不相同，同時，降雨量、土壤前期含水量、 地形地貌條件、赫覆蓋率的不同等諸多因子，對研究結論都有很大影響’因此在某個特 定條件下得齣的森林對徑流的影響並不能簡單地外推。
本書對實現森林麵與水資源協調管理、加快現代林業發展進程起到巨大推動作用。 在水資源缺乏已成為限製我國社會經濟可持續發展重要因素的國情下’定量認識森林對 水資源的影響及其區域差異是進行森浦被科學規劃、水資源閤理配置的關鍵，也是實現 現代林業的技術瓶頸。本書的研究成果能帶動突破赫功能評價、生態用水定量評估、森 林健康經營、睏難立地造林、赫土壤儲碳等關鍵技術，進而提高林業工程效益、加快生態 環境改善，由此將會産生巨大的社會、生態和經濟效益。
第1章研究區概況與分區
1.1研究區概況
1.1.1研究區域範圍
1. 東北地區
現在的中國東北地區’狹義上指由遼寜、吉林、黑龍江等三省構成的區域;廣義上則包 括遼寜、吉林、黑龍江，以及舊為東三省管轄的今內濛古東四盟市(呼倫貝爾市、興安盟、赤 峰市、通遼市)在內，土地麵積為126萬km2，占全國國土麵積的13%。東北地區的界綫， 北麵與東麵以國界為界;西界大緻從大興安嶺西側的根河口開始，沿大興安嶺西J!的丘陵 颱地邊緣，嚮南延伸至阿爾山附近，然後嚮東沿洮兒河榖地跨越大興安嶺至烏蘭浩特以 東，再沿大興安嶺東麓南下’經突泉至白音鬍碩’然後沿鬆遼分水嶺南緣’經瞻榆、備’以 下沿新開河、西遼河至東西遼河匯口處。研究區域的東北丘陵山地，主要是指分布於北緯 38°?53°，東經115°?134°之間的廣義東北區域範圍內除鬆嫩平原、遼河平原和三江平原 的部分。
2. 華北土石山區
全國土壤侵蝕分區中，廣義的北方土石山地丘陵區是指東北漫崗丘陵以南，黃土高原 以東，大彆山以北的區域，行政上涉及冀、晉、豫、濛、皖、蘇、遼、鄂等省區以及京津卿，流 域上包括海河流域、淮河流域、山東半島獨立入海河流域及黃河流域的一部分，總麵積 75. 4萬km2。本書所指的華北土石山區主要為北方土石山區丘陵區所在的海河流域範 圍內的部分及其北部山區。大緻範圍為黃河以北，大彆山以東，東北漫崗丘陵以南的地 區。行政區劃上主要包括北京和天津卿的北部、河北省的北部和西部、山西省東部以及 內濛古南部和遼寜省西部的小部分區域。流域範圍上涉及海河流域的大部分山區，以及 流域外圍山區高原的小部分。以縣為單元，華北土石山區包括所涉及的省、市的129個縣 (區、旗等），總麵積26. 48萬km2。
3. 西北黃土區
20世紀90年代的黃土高原地區綜閤考察，所界定的黃土高原範圍，以考慮行政區劃 的完整性為原則，將包括相鄰黃土覆蓋的高地和黃土沉積的盆地和河榖階地都劃在一起 稱之為黃土高原地區，南以秦嶺山脈為界，北以陰山山脈為界，東以太行山為界，西以賀蘭 山、日月山為界。地理位置處於東經100°54'?114°33'，北緯33°43'?41°16'範圍內。研 究區域的西北黃土區是指包含青、甘、寜、濛、陝、晉、豫等七省區，總麵積64. 2萬km2 (約
占國土地麵積的6.5%)。
4. 西北土石山區
六盤山南起陝西隴縣，北到寜夏南部，呈西北一東南走嚮，全長200多km，在寜夏境 內約80 km;平均寬40 km。六盤山自然保護區始建於1982年，1988年晉升為國傢級自 然保護區’主要保護水源涵養林及野生動物。自然保護區是六盤山的核心部分’位於東經 106°09'?106°30;北緯35。15'?35。41'，地跨寜夏固原市的原州區、隆德、涇源三縣（區）， 總麵積687. 6km2。
5. 西北北寒區
研究地區位於西北高山地雛山，祁連山是我國著名誠大山係之-，地處青藏、 濛新、黃土三大高

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