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《兰州大学》 2007年
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黄河源区高寒草甸草地覆被变化的水文过程与生态功能响应研究

程慧艳  
【摘要】: 黄河源高寒生态系统是一个特殊的系统,容易受到全球变化和人类活动的影响,现阶段已经出现了不同程度的退化。植被退化对于整个高寒生态系统的安全和生态平衡造成了严重影响。作为国家自然基金重大研究计划项目“长江黄河源区高寒生态系统对全球气候变化的响应及其水文效应”研究的重要组成部分,本论文主要针对黄河源区高寒草甸水文过程对植被退化的响应以及覆被变化所导致的生态功能的影响,选择典型的研究区域和高寒草甸样地,进行入渗、截留、产流产沙、水分动态分布、季节性冻土温度湿度耦合变化等水文过程观测,同时还进行不同退化程度高寒草甸群落结构调查、地上地下生物量,以及植被退化引起高寒草甸物理结构、化学成分变化的测定,并把黄河源高寒地区的生态水文过程通过VIC模型加以实现。 1、双环入渗仪常用于黄土丘陵地区土壤入渗过程观测,本研究中使用改进后的野外双环入渗仪器进行黄河源高寒草甸的入渗试验,结果表明该仪器能够较好地应用于高寒地区的浅层土壤水分垂向一维运动观测。使用几种入渗基本模型对不同盖度高寒草甸土壤入渗过程拟合,并在入渗瞬变阶段(0-15min),入渗渐变阶段(15-60min)以及入渗稳定阶段(60min以后)进行综合拟合评价,认为考斯加科夫(Kostiakov)入渗公式f(t)=at~(-b)较菲利浦公式、霍顿公式以及通用经验公式更适用于高寒草甸土壤水分入渗过程的研究。 2、土壤水分状况是决定草甸植被布局和生长的关键性因素,对高寒草甸土壤水分的研究具有重要意义。在植被生长季节,土壤水分状况受植被覆盖和地形因素影响较大。不同深度土壤水分随着绝对海拔高度的升高呈现先增大后减小的变化规律,其关系满足一元二次回归模型,其中表层土壤(10-30cm)和60cm土层水分与绝对海拔高度拟合程度较好,并且土壤水分与海拔高度相关性较强。植物生长旺季不同退化程度土壤水分的剖面变化特征均分为两种类型:第一种是降低型,包括灌丛草甸和黑土滩两种。第二种是波动型,包括嵩草草甸和退化草地。不同退化程度土壤水分剖面变化按照灌丛草甸、嵩草草甸、轻度退化、中度退化和黑土滩的顺序呈现以轻度退化草甸为对称轴的对称变化趋势,依次向两边为波动和减小的变化趋势。 3、热量是影响高寒草甸草地土壤水分分布与迁移的控制因素。使用统计分析软件SPSS以及数据回归分析系统DRS中的统计方法,对不同植被盖度下不同深度处观测到的土壤温度和含水量数据来建立回归模型,将2个参数联系起来。θ_V-T_S之间表现出较好的相关性,相关系数R~2变化范围在冻结阶段和融化阶段分别(0.83-0.96)以及(0.92-0.96)。对土壤冻结和融化阶段内含水量和温度θ_V-T_S相互关系的研究,为讨论土壤水分和温度对土壤冻融循环的影响提供了一个有效工具,模拟结果与观测数据之间较好的相关性也验证了模型和方法。 4、在水文水资源分析计算中,对降雨损失的处理,往往只对蒸散发和土壤下渗量进行计算,忽视了植被的降雨截留损失,这样至少在理论上说是不完善的。研究选择两种不同生长格局的高寒草甸(嵩草草甸及灌丛草甸)进行截留对比试验,结果表明由于地面植株高低、叶片形状、叶面积、地下生物量等因素的差异,灌丛草甸的最大截留量达到1.8mm,而嵩草草甸植物的最大截留量为1.0mm,相对于试验流域的多年平均降雨,其截留损失分别为18.2%和10.8%。高寒草甸产流、产沙的试验结果表明,不同植被盖度的嵩草草甸其产流、产沙过程可以用幂函数R=at~b分布来描述,随着盖度由大变小,方程参数a值逐渐变小,b值逐渐增大;而覆盖度在5%以下的黑土滩,其产流、产沙过程更符合指数函数R=ae~(bt)分布。同时,径流场植被总体盖度与产流历时之间关系回归方程为C=3.488lnt_p-11.772(R~2=0.9447),植被盖度与产流历时呈正相关,即产流历时随植被盖度的增加而延长,从而表明坡地减轻水土流失、减少地表径流的重要措施之一是增加近地表植被的覆盖度。 5、对不同退化程度高寒草甸群落结构调查以及地上、地下生物量测定,2005年8月的测定结果表明:植物群落多样性指数和均匀度指数在中度退化阶段最高,随着草甸退化程度加大,呈单峰式曲线变化规律;重度退化草甸地下总生物量较轻度退化草地减少1.74倍,其中0cm-15cm土层中的生物量减少1.9倍,15cm~30cm土层中的生物量减少0.85倍。轻度退化草地0cm-15cm土层中的生物量占地下总生物量的88.57%,15cm-30cm土层中的生物量占地下总生物量的11.43%;重度退化草地0cm-15cm土层中的生物量占地下总生物量的97.32%,15cm-30cm土层中的生物量仅占地下总生物量的2.68%。轻度退化草地和重度退化草地地下生物量与地上生物量比值分别为4.98和3.47。 6、植被覆盖变化必然导致土壤环境发生显著改变,研究表明,植被退化导致高寒草甸土壤的容重都有增大的趋势,尤其土壤表层0-10cm范围的土壤容重变化与植被盖度之间的关系最突出;全剖面(0-40cm)有机质、全N和水解N的损失分别为69%、61%和68%;速效N、速效P和速效K的流失率分别为51%、38%和21.5%左右。
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:X171

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵文智,程国栋;生态水文学——揭示生态格局和生态过程水文学机制的科学[J];冰川冻土;2001年04期
2 吴青柏,沈永平,施斌;青藏高原冻土及水热过程与寒区生态环境的关系[J];冰川冻土;2003年03期
3 沈永平,王根绪,吴青柏,刘时银;长江-黄河源区未来气候情景下的生态环境变化[J];冰川冻土;2002年03期
4 王一博,王根绪,常娟;人类活动对青藏高原冻土环境的影响[J];冰川冻土;2004年05期
5 郭正刚,程国栋,王根绪;青藏高原北部高海拔地区嵩草草甸植物多样性分析[J];冰川冻土;2004年01期
6 王一博,王根绪,沈永平,王彦莉;青藏高原高寒区草地生态环境系统退化研究[J];冰川冻土;2005年05期
7 吴文强,李吉跃,张志明,孙向阳,翟洪波;北京西山地区人工林土壤水分特性的研究[J];北京林业大学学报;2002年04期
8 于格;鲁春霞;谢高地;;青藏高原北缘地区高寒草甸土壤保持功能及其价值的实验研究[J];北京林业大学学报;2006年04期
9 张娜,梁一民;黄土丘陵区两类天然草地群落地下部生长及其与土壤水分关系的比较研究[J];西北植物学报;1999年04期
10 李海滨,林忠辉,刘苏峡;Kriging方法在区域土壤水分估值中的应用[J];地理研究;2001年04期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 任广鑫;江河源区生态环境质量评价与可持续发展研究[D];西北农林科技大学;2006年
2 王一博;江河源区冷生土壤环境对高寒生态系统变化的响应与环境效应研究[D];兰州大学;2007年
3 徐海量;流域水文过程与生态环境演变的耦合关系[D];新疆农业大学;2005年
4 马玉寿;三江源区“黑土型”退化草地形成机理与恢复模式研究[D];甘肃农业大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 刘谦;VIC大尺度陆面水文模型在中国区域的应用[D];湖南大学;2004年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李才,翟庆国,徐锋,朱志勇,王天武;藏北草地资源及其演化趋势——以申扎地区为例[J];地质通报;2003年Z1期
2 黄志刚;李锋瑞;曹云;王中建;欧阳志云;郑华;李锡泉;田育新;;南方红壤丘陵区杜仲人工林土壤水分动态[J];应用生态学报;2007年09期
3 王经民,吴钦孝,韩冰,戴夏燕;陕北黄土区土壤入渗模型的比较探讨[J];农业系统科学与综合研究;2004年04期
4 张钛仁;颜亮东;张峰;李朝生;董章杭;柴秀梅;李自珍;;气候变化对青海天然牧草影响研究[J];高原气象;2007年04期
5 王子迎,檀根甲;水稻纹枯病生境生态位研究[J];安徽教育学院学报;2003年03期
6 崔秀敏,王秀峰;黄瓜有机基质育苗效果的研究[J];山东农业科学;2001年01期
7 周忠泽,蒙仁宪;华东地区植被概况[J];安徽大学学报(自然科学版);1996年04期
8 王文军,朱宏斌,武际,叶舒娅,郭熙盛;氮钾配施对花菜产量、品质和养分吸收的影响[J];安徽农业科学;2002年05期
9 王淑芬;硼对油菜生长发育及产量的影响[J];安徽农业科学;2003年02期
10 王加真;关于边坡植被恢复的思考[J];安徽农业科学;2005年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 高旺盛;;北方农牧交错带农业系统生产力研究方法分析[A];中国作物学会2005年学术年会论文集[C];2005年
2 魏兴琥;李森;杨萍;陈怀顺;;超载放牧对高山嵩草(Kobresia pygmaea)草甸植被群落的影响[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(二)[C];2007年
3 张经炜;;再造一个山川秀美的大西北——保护环境,开拓资源,开展固沙保土的C_4植物研究利用[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(三)[C];2007年
4 胡艳;葛继稳;汪洋;;神农架长坊二级水库电站工程建设对生态环境的影响[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(三)[C];2007年
5 张经炜;;再造一个山川秀美的大西北——保护环境,开拓资源,开展固沙保土的C4(碳四)植物的选育、引种和推广的研究(西部大开发建议之三)[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(三)[C];2007年
6 张广英;王胜宝;郝记栓;金明;胡堃;;石质山区人工油松林对坡面产流入渗的影响实验研究[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(三)[C];2007年
7 邹翔;崔鹏;张平仓;;小江流域的土壤入渗研究[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(三)[C];2007年
8 李亚龙;张平仓;赵健;丁文峰;刘纪根;;开发建设项目水土流失及其对策[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(三)[C];2007年
9 郭建文;;基于GIS的青藏铁路数字路基[A];中国地理信息系统协会第八届年会论文集[C];2004年
10 李海平;李灵芝;郑少文;邢国明;;硼、锌对苦荞芽菜生长和品质的影响[A];中国园艺学会第十届会员代表大会暨学术讨论会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈华文;城市可持续发展中地质环境的经济学分析——以上海城市地质环境为例[D];复旦大学;2004年
2 张远;黄河流域坡高地与河道生态环境需水规律研究[D];北京师范大学;2003年
3 赵峰;吉林省中部土地利用/覆被变化对水资源环境影响研究[D];吉林大学;2005年
4 李国臣;植物水运移机理分析与温室作物水分亏缺诊断方法的研究[D];吉林大学;2005年
5 齐实;水土保持可持续发展研究[D];北京林业大学;1999年
6 李瑞雪;三峡库区小流域治理模式和决策支持系统研究[D];西南农业大学;2005年
7 查小春;汾渭盆地全新世古洪水和侵蚀沉积事件研究[D];陕西师范大学;2005年
8 徐海量;流域水文过程与生态环境演变的耦合关系[D];新疆农业大学;2005年
9 孙洪艳;河北省坝上土地荒漠化机制及生态环境评价[D];中国地质大学(北京);2005年
10 许振柱;半干旱区典型植物对气候变化与CO_2浓度升高的响应与适应[D];中国科学院研究生院(植物研究所);2003年
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1 刘兵;草场管理措施和草场退化对高寒草地土壤养分元素分布的影响[D];中国科学院研究生院(成都生物研究所);2005年
2 张捷;皖西大别山坡面侵蚀预报模型构建及水土保持措施评价[D];河海大学;2006年
3 栾巍;面向生态的西北干旱区水资源合理配置研究[D];河海大学;2006年
4 郭丽娟;基于GIS的五大连池风景名胜区规划管理信息系统的研究[D];东北林业大学;2006年
5 崔静;棉田水分管理决策支持系统研究[D];石河子大学;2006年
6 高爱民;割草机对苜蓿地土壤压实的试验研究[D];甘肃农业大学;2007年
7 叶铎;大明山自然保护区常绿阔叶林演替序列群落特征及动态研究[D];广西大学;2007年
8 王明刚;粤北石漠化土地水土流失过程的人工降雨模拟试验研究[D];华南师范大学;2007年
9 李华;延安黄土丘陵沟壑区土壤水分特征研究[D];西北农林科技大学;2007年
10 魏春阳;温室滴灌条件下黄瓜根区水分动态的研究[D];吉林大学;2005年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王军德;王根绪;陈玲;;高寒草甸土壤水分的影响因子及其空间变异研究[J];冰川冻土;2006年03期
2 牛海山,李香真,陈佐忠;放牧率对土壤饱和导水率及其空间变异的影响[J];草地学报;1999年03期
3 陈国明;三江源地区“黑土滩”退化草地现状及治理对策[J];四川草原;2005年10期
4 尚占环,龙瑞军;青藏高原“黑土型”退化草地成因与恢复[J];生态学杂志;2005年06期
5 周幼吾,郭东信;我国多年冻土的主要特征[J];冰川冻土;1982年01期
6 曾群柱,谢应钦;青藏高原陆面可能蒸发量和干湿状况的研究[J];冰川冻土;1986年02期
7 叶拔友;青藏高原风火山地区冻土试验路基病害原因分析[J];冰川冻土;1987年02期
8 杨针娘,杨志怀,梁凤仙,王强;祁连山冰沟流域冻土水文过程[J];冰川冻土;1993年02期
9 王根绪,沈永平,刘时银;黄河源区降水与径流过程对ENSO事件的响应特征[J];冰川冻土;2001年01期
10 王根绪,李琪,程国栋,沈永平;40a来江河源区的气候变化特征及其生态环境效应[J];冰川冻土;2001年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 陈正华;基于CASA和多光谱遥感数据的黑河流域NPP研究[D];兰州大学;2006年
2 马艳;三江源湿地消长对区域气候影响的数值模拟[D];兰州大学;2006年
3 曾红娟;开发建设项目水土保持监测信息系统研究[D];北京林业大学;2007年
4 丁琦;开发建设项目水土流失监测点布设研究[D];西北大学;2008年
5 王欢欢;四川省水电站工程水土保持监测研究[D];西南大学;2008年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴素芬,韩萍,李燕,薛燕,朱冶超;塔里木河源流水资源变化趋势预测[J];冰川冻土;2003年06期
2 王顺德,李红德,许泽锐,韩萍,王进;塔里木河中游滞洪区的形成及其对生态环境的影响[J];冰川冻土;2003年06期
3 李英年,周华坤,沈振西;高寒草甸牧草产量形成过程及与气象因子的关联分析[J];草地学报;2001年03期
4 陈佐忠;略论草地生态学研究面临的几个热点[J];草业科学;1994年01期
5 任继周,南志标,郝敦元;草业系统中的界面论[J];草业学报;2000年01期
6 汤奇成,张捷斌;西北干旱地区水资源与生态环境保护[J];地理科学进展;2001年03期
7 严登华,何岩,邓伟,王春梅,侯佑泽,厉彩虹;生态水文学研究进展[J];地理科学;2001年05期
8 熊黑钢,钟巍,塔西甫拉提,海米提,努尔巴依,高村弘毅,铃木裕一,岛津;塔里木盆地南缘自然与人文历史变迁的耦合关系[J];地理学报;2000年02期
9 严登华,何岩,邓伟,张树文;东辽河流域坡面系统生态需水研究[J];地理学报;2002年06期
10 李新,周宏飞;人类活动干预后的塔里木河水资源持续利用问题[J];地理研究;1998年02期
中国重要会议论文全文数据库 前7条
1 郑远昌;唐中实;;青藏高原东北部草场荒漠化问题初探[A];青藏高原与全球变化研讨会论文集[C];1994年
2 汪玺;龙瑞军;徐长林;;高寒牧区草地资源利用的探讨[A];青藏高原与全球变化研讨会论文集[C];1994年
3 刘迎春;;江河源生态环境对其流域的影响[A];青海资源环境与发展研讨会论文集[C];1995年
4 黄文秀;;青海省草地资源开发与持续发展[A];青海资源环境与发展研讨会论文集[C];1995年
5 周兴民;;青海省草地资源的合理利用与草地畜牧业的持续发展[A];青海资源环境与发展研讨会论文集[C];1995年
6 周立;肖瑜;刘伟;王启基;周琪;;高寒草地的畜牧业优化生产结构[A];青海资源环境与发展研讨会论文集[C];1995年
7 王根绪;沈永平;程国栋;;黄河源区生态环境变化与成因分析[A];21世纪中国水文科学研究的新问题新技术和新方法——中国地理学会水文专业委员会第七次全国水文学术会议文集[C];1999年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 倪永明;县域生态环境质量评价的理论和方法——以陕西省米脂县为例[D];西北大学;2002年
2 李志丹;川西北高寒草甸草地放牧退化演替研究[D];四川农业大学;2004年
3 温秀卿;江河源区草地可持续利用途径研究[D];西北农林科技大学;2004年
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1 梁玲;吕世华;柳媛普;;黄土高原植被变化对环境影响的数值模拟[J];高原气象;2006年04期
2 刘蕾;;2001—2005年新疆植被覆盖动态变化及原因分析[J];干旱环境监测;2007年03期
3 邱成;;对四川省石渠县生态环境现状的思考[J];草业与畜牧;2008年05期
4 吴国玺;喻铮铮;刘良云;;区域景观格局变化及生态修复——以北京门头沟区为例[J];地理研究;2011年07期
5 李文靖;张堰铭;;海北站周围3种外来物种入侵状况的初步研究[J];草业科学;2007年11期
6 杨光华;包安明;陈曦;刘海隆;黄莹;代述勇;;1998—2007年新疆植被覆盖变化及驱动因素分析[J];冰川冻土;2009年03期
7 陈开华;殷恒霞;刘俊英;王伟;龚伯奇;梅后敏;路朋;王秀萍;王文颖;;高寒草甸不同植被类型土壤全氮含量变化动态分析[J];生态环境学报;2009年06期
8 喻铮铮;吴国玺;刘良云;;基于RS的北京门头沟植被覆盖时空演变研究[J];水土保持研究;2011年03期
9 喻铮铮;郑敬刚;张军成;郝利民;;豫西地区植被覆盖的空间变化研究[J];资源开发与市场;2011年08期
10 王俊峰;王根绪;王一博;李元寿;;青藏高原沼泽及高寒草甸生长期内CO_2排放[J];兰州大学学报(自然科学版);2007年05期
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1 鹿琳琳;李新武;;1986-2009年北京市植被覆盖变化遥感估算[A];遥感定量反演算法研讨会摘要集[C];2010年
2 王非;;博、精河流域植被覆盖变化及其驱动机制研究[A];地理学核心问题与主线——中国地理学会2011年学术年会暨中国科学院新疆生态与地理研究所建所五十年庆典论文摘要集[C];2011年
3 杜子璇;陈怀亮;刘忠阳;师丽魁;刘伟昌;;基于多源信息融合的黄淮海地区植被覆盖变化遥感监测研究[A];粮食安全与现代农业气象业务发展——2008年全国农业气象学术年会论文集[C];2008年
4 陈怀亮;刘玉洁;徐祥德;杜子璇;邹春辉;;基于GIMMSNDVI的黄淮海地区植被活动对气候变化响应特征[A];中国气象学会2007年年会生态气象业务建设与农业气象灾害预警分会场论文集[C];2007年
5 刘帅;李琦;;基于重建NDVI时序数据的植被覆盖变化研究[A];遥感定量反演算法研讨会摘要集[C];2010年
6 孙平;赵新全;徐世晓;赵同标;赵伟;;冬季根田鼠(MICROTUS OECONOMUS)种群对实验增温响应的初步研究[A];野生动物生态与管理学术讨论会论文摘要集[C];2001年
7 魏万红;;高原鼠兔和高原鼢鼠的捕食风险及生存策略[A];野生动物生态与管理学术讨论会论文摘要集[C];2001年
8 韩发;师生波;周党卫;朱文琰;;不同海拔高度对青藏高原三种高山植物抗氧化系统的影响[A];中国植物生理学会全国学术年会暨成立40周年庆祝大会学术论文摘要汇编[C];2003年
9 师生波;韩发;朱文琰;;高寒矮嵩草草甸几种主要植物水分参数的研究[A];中国植物生理学会全国学术年会暨成立40周年庆祝大会学术论文摘要汇编[C];2003年
10 刘泽华;赵亮;张晓爱;;小云雀和黄嘴朱顶雀窝卵数的实验处理:雏鸟生长率和育幼行为[A];中国动物科学研究——中国动物学会第十四届会员代表大会及中国动物学会65周年年会论文集[C];1999年
中国重要报纸全文数据库 前3条
1 记者 俞铮;气候变化主导西北植被变化[N];新华每日电讯;2002年
2 陈育琴;抢占“数字地球”的制高点[N];华夏时报;2001年
3 记者 王静 实习生 苏卉卉;省人大常委会视察我市气象工作[N];石家庄日报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 程慧艳;黄河源区高寒草甸草地覆被变化的水文过程与生态功能响应研究[D];兰州大学;2007年
2 陈磊;植被变化和地形对干旱半干旱区天气气候的影响[D];兰州大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈颖锋;珠穆朗玛峰自然保护区植被覆盖变化研究[D];成都理工大学;2012年
2 蒋智;经济发展对植被覆盖变化的影响分析[D];西南大学;2010年
3 孔次芬;金沙江流域(云南段)植被覆盖变化与气候因子相关性研究[D];重庆师范大学;2012年
4 徐慧;基于SPOT VEGETATION数据的长江流域植被覆盖变化特征分析[D];华中农业大学;2011年
5 马飞;珠峰自然保护区植被覆盖变化及沼泽湿地潜在退化风险评价[D];成都理工大学;2011年
6 卢柳叶;基于遥感数据的黄土高原植被覆盖变化分析研究[D];西北农林科技大学;2012年
7 吕华丽;长江流域植被覆盖变化及其驱动力因子研究[D];华中农业大学;2012年
8 李欣;河南省植被覆盖变化及其对气候变化的响应[D];南京信息工程大学;2011年
9 林楠;基于RS和GIS的吉林东部植被覆盖变化和驱动力研究[D];吉林大学;2010年
10 张静;三峡库区植被指数与气象因子相互关系研究[D];西南大学;2012年
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