黃土高原丘陵溝壑區小流域水分平衡的生態學研究——以紙坊溝為例

博士生：黃永梅導師：張新時院士單位：資源科學研究所時間：2003.6.26博士學位論文答辯黃土高原丘陵溝壑區小流域水分平衡的生態學研究——以紙坊溝為例1報告內容選題背景和研究目的研究區概況與野外實驗黃土高原丘陵溝壑區小流域生態水文研究的方法體系植物種的生理生態學特性生態系統的水分平衡小流域的生態水文過程模擬結論和建議報告內容選題背景和研究目的2選題背景本研究是國家重點基礎研究發展規劃項目“草地與農牧交錯帶生態系統重建機理及優化生態－生產范式”的組成部分黃土高原的生態環境嚴重退化黃土高原生態環境恢復重建的大好時機下，需要科學研究，提供科學的指導水是黃土高原生態環境建設的一個主要限制因子一.選題背景和研究目的選題背景本研究是國家重點基礎研究發展規劃項目“草地與農牧交錯3選題背景生態學和水文學的交叉學科—生態水文學生態水文學主要進行生態系統和景觀尺度的生態過程和水文過程的綜合研究涉及眾多學科，理論和方法還不成熟，需要進一步探索，特別是在國內，目前只是剛剛起步一.選題背景和研究目的選題背景生態學和水文學的交叉學科—生態水文學一.選題背景和研4研究目的建立黃土高原丘陵溝壑區小流域生態水文研究的系統和完整的方法體系分析黃土高原丘陵溝壑區的生態系統和小流域的生態水分過程揭示不同植物群落的適宜生境、適宜蓋度及基于水分的小流域農林草配置格局，為黃土高原丘陵溝壑區進行退耕還林還草工作提供必要的科學依據一.選題背景和研究目的研究目的建立黃土高原丘陵溝壑區小流域生態水文研究的系統和完整5技術路線一.選題背景和研究目的技術路線一.選題背景和研究目的6研究區概況黃土高原地處太行山以西，日月山-烏鞘嶺以東，秦嶺以北，長城以南，土地面積約38萬km2，人口6千多萬位于溫帶半干旱與半濕潤區，從東南到西北依次為干燥的落葉闊葉林－森林草原－草原帶，也屬于農牧林交錯地帶黃土高原丘陵溝壑區是黃土高原的主體本研究以地處黃土高原丘陵溝壑區的陜西省安塞縣的紙坊溝流域為研究區域，具有一定的代表性，并有較長的研究歷史和豐富的研究資料，二.研究區概況與野外實驗研究區概況黃土高原地處太行山以西，日月山-烏鞘嶺以東，秦嶺以7黃土地貌分布及研究區位置圖黃土地貌分布及研究區位置圖8研究區概況－地形地貌二.研究區概況與野外實驗1427m1054m坡度圖坡向圖<10o10-15o15-25o>25o陰坡半陰坡半陽坡陽坡高程圖紙坊溝流域為典型梁峁狀黃土丘陵地貌形態，覆蓋50-100米的離石黃土和馬蘭黃土研究區概況－地形地貌二.研究區概況與野外實驗1427m1059研究區概況－氣候紙坊溝流域處于暖溫帶半濕潤氣候向半干旱氣候過渡的地區。年平均溫度為9.3℃，多年平均降水量為512.14mm，年水面蒸發量為1486.7mm，干燥度為1.5二.研究區概況與野外實驗年Year降水量Precipitation(mm)降水量年內和年際分布不均。生長季的降雨量占全年降水量的90％左右。年降水量的變異系數為0.22，最大年降水量為多年平均降水量的1.57倍，是最小年降水量的2.6倍

研究區概況－氣候紙坊溝流域處于暖溫帶半濕潤氣候向半干旱氣候過10研究區概況－植被紙坊溝流域處于暖溫帶落葉闊葉林向暖溫帶草原的過渡帶——森林草原帶天然林已不存在，人工林以刺槐林為主灌叢以人工的檸條灌叢和沙棘灌叢為主，零星分布的天然灌叢主要有3類，為狼牙刺灌叢、黃刺玫灌叢和虎榛子灌叢天然草原主要有6種，該地區的原生植被之一——長芒草草原，現在殘存的面積很小。目前，分布面積最大的為2類次生的蒿類草原—鐵桿蒿草原和茭蒿草原。另外，在陽坡較常見的有白羊草草原。偏中生的甘青針茅草原和大針茅草原的分布面積較小。二.研究區概況與野外實驗研究區概況－植被紙坊溝流域處于暖溫帶落葉闊葉林向暖溫帶草原的11研究區概況－植被二.研究區概況與野外實驗刺槐林刺槐疏林沙棘灌叢擰條灌叢茭蒿灌草叢白羊草草原人工草地川地梯田和坡耕地裸巖水體居民點溝谷雜木林鐵桿蒿灌草叢果園vv茵陳蒿-達烏里胡枝子群落1975年1997年1975年農林草比例為1:0.13:0.841997年農林草比例為1:0.88:0.85研究區概況－植被二.研究區概況與野外實驗刺槐林刺槐疏林沙棘灌12研究區概況－土壤地帶性土壤黑壚土因長期遭受侵蝕大部分已流失，僅在分水嶺鞍部或坡腳低平處呈零星分布。現在以黃土母質上發育的幼年土壤黃綿土為主，面積占總面積的63.5％左右，其次為紅膠土和二色土二.研究區概況與野外實驗土壤類型容重(g/cm3)孔隙度(％)田間持水量(％)田間穩定持水量(％)凋萎濕度(％)黑壚土1.185522.210.35.5黃綿土1.285418.4104.5紅膠土1.354822.120.8816.6二色土1.255121.919.165.3研究區概況－土壤地帶性土壤黑壚土因長期遭受侵蝕大部分已流失，13野外實驗－項目植物群落調查：樣方法

生物量測定：收割法葉面積指數測定：葉面積儀（LI－3000A）測定＋稱重法植物種的氣體交換過程測定：便攜式光合系統（LI－6400）測定植物葉水勢測定：露點水勢儀（HR-33t）測定土壤水分測定：烘干法二.研究區概況與野外實驗野外實驗－項目植物群落調查：樣方法二.研究區概況與野外實驗14野外實驗－樣地設置二.研究區概況與野外實驗蘋果沙打旺紫花苜蓿鐵桿蒿沙棘茭蒿刺槐白羊草茵陳蒿達烏里胡枝子檸條刺槐梯田溝坡峁坡川地玉米谷子野外實驗－樣地設置二.研究區概況與野外實驗蘋沙紫鐵沙茭刺白茵15野外實驗－實驗儀器二.研究區概況與野外實驗土壤水分的測定：土鉆取土，用烘干法測定質量含水量植物的光合速率、蒸騰速率日動態用LI－6400便攜式光合系統測定，8:00-18:00，以2小時為間隔測定日期：2002年5、7、9月野外實驗－實驗儀器二.研究區概況與野外實驗土壤水分的測定：土16方法體系的建立葉片尺度生態系統尺度流域尺度實驗數據分析氣孔導度模型生態系統水分平衡模型流域水分平衡模型物種的生理生態學特性，抗旱性和耐旱性分析生態系統水文過程特點，群落的適宜生境、適宜蓋度和葉面積指數流域生態水分過程特點，適宜的農林草配置格局尺度方法結果三.黃土高原丘陵溝壑區小流域生態水文研究的方法體系尺度轉換尺度轉換方法體系的建立葉片尺度生態系統尺度流域尺度實驗數據分析生態系17方法體系的建立－葉片尺度根據野外實驗數據，分析物種的生理生態學特性氣孔導度模型（Gao模型）三.黃土高原丘陵溝壑區小流域生態水文研究的方法體系方法體系的建立－葉片尺度根據野外實驗數據，分析物種的生理生態18方法體系的建立－葉片尺度模型的機理解釋三.黃土高原丘陵溝壑區小流域生態水文研究的方法體系參數機理意義備注gom在飽和土壤含水量下，黑暗中可能的最大氣孔導度gom＝－kψπokαβ表明氣孔導度對Par的敏感性。kαβ越大，保衛細胞的滲透壓對Par越敏感kαβ＝α/βkβg表明氣孔導度對水汽壓虧缺的敏感性。kβg＝1/(βgz)kψ表明隨土壤水壓下降氣孔導度下降的斜率。kψ＝1/βα描述滲透壓對Par的敏感性。β表明保衛細胞的彈性模數1/gz表明土壤到葉的水分阻力。越小，土壤水分越容易從土壤到達葉片，對水汽壓虧缺不敏感，適應干旱的能力較弱πo為黑暗中的滲透勢，與植物的耐旱性有關方法體系的建立－葉片尺度模型的機理解釋三.黃土高原丘陵溝壑區19方法體系的建立－葉片尺度參數擬合

用非線性回歸的方法，以實測的蒸騰速率為因變量，光合有效輻射、相對水汽壓虧缺和土壤水勢為自變量，針對各物種分別進行參數擬合

三.黃土高原丘陵溝壑區小流域生態水文研究的方法體系物種d.f.gomkψψαβψβgR2刺槐161151.162.64130.7029361.870.82蘋果16170.820.21110.106616.210.77檸條161064.500.91890.2560212.200.68沙棘12321.910.12310.275734.940.83鐵桿蒿17211.410.12440.05439.320.74茭蒿131009.850.50042.3830442.300.79白羊草1266.540.02270.06400.000.88達烏里胡枝子15139.450.07670.07026.540.70茵陳蒿172116.631.83922.6695233.780.60紫花苜蓿152099.193.76580.08250.000.69沙打旺161745.550.93952.5726558.710.70玉米10176.780.13990.06700.000.67谷子12149.420.03090.04600.000.80方法體系的建立－葉片尺度參數擬合三.黃土高原丘陵溝壑區小流域20方法體系的建立－葉片尺度模型檢驗三.黃土高原丘陵溝壑區小流域生態水文研究的方法體系ABCFEDGHIJKL模擬值（mmolm-2s-1）實測值（mmolm-2s-1）A-刺槐B-蘋果C-檸條D-沙棘E-鐵桿蒿F-茭蒿G-白羊草H-茵陳蒿I-達烏里胡枝子J-紫花苜蓿K-沙打旺L-玉米M-谷子方法體系的建立－葉片尺度模型檢驗三.黃土高原丘陵溝壑區小流域21方法體系的建立－生態系統尺度三.黃土高原丘陵溝壑區小流域生態水文研究的方法體系降雨土壤表層（0-20cm） 活躍層（20-50cm） 次活躍層（50-100cm） 相對穩定層（100-250cm）植物蒸騰徑流植被（LAI、蓋度、根系分布等）冠層截留土壤蒸發地形因子（坡度，坡向）氣象數據氣象因子模塊蒸發散模塊截留產流模塊土壤水分運動模塊生態系統水分平衡模型方法體系的建立－生態系統尺度三.黃土高原丘陵溝壑區小流域生態22氣象因子模塊太陽總輻射光合有效輻射地形影響因子方法體系的建立－生態系統尺度三.黃土高原丘陵溝壑區小流域生態水文研究的方法體系日太陽總輻射(MJm-2d-1平地正南坡年累計日正北坡西南坡東北坡太陽有效輻射（MJm-2）南坡西坡北坡東坡氣象因子模塊方法體系的建立－生態系統尺度三.黃土高原丘陵溝壑23截留產流模塊最大截留量坡面不發生降雨再分配的臨界值產流系數降雨再分配當P<=Ic時， I=P，R=0.0，Infil=0.0；當P>Ic，P-Ic<=Pc時，I=Ic，R=0.0;Infil=P-Ic當P>Ic，P-Ic>Pc時，I=Ic，R=r(P-Ic)，Infil=P-Ic–R

方法體系的建立－生態系統尺度三.黃土高原丘陵溝壑區小流域生態水文研究的方法體系R2=0.76徑流模擬值（mm）徑流觀測值（mm）截留產流模塊方法體系的建立－生態系統尺度三.黃土高原丘陵溝壑24方法體系的建立－生態系統尺度土壤水分運動模塊——田間持水量模型研究區的土壤分為四層（0-20cm、20-50cm、50-100cm和100-250cm），模擬土壤水分運動過程。第一層的土壤水分日變量為其它層的土壤水分日變量為

三.黃土高原丘陵溝壑區小流域生態水文研究的方法體系方法體系的建立－生態系統尺度土壤水分運動模塊——田間持水量模25方法體系的建立－生態系統尺度蒸發散模塊Penman-Monteith方程

植物群落實際蒸騰量土壤實際蒸發量三.黃土高原丘陵溝壑區小流域生態水文研究的方法體系方法體系的建立－生態系統尺度蒸發散模塊三.黃土高原丘陵溝壑區26方法體系的建立－生態系統尺度蒸發散模塊植物群落冠層阻力

rsc=1/gv，土壤蒸發阻力能量分配土壤水分條件的限制gi=ri

rooti

，其中三.黃土高原丘陵溝壑區小流域生態水文研究的方法體系方法體系的建立－生態系統尺度蒸發散模塊三.黃土高原丘陵溝壑區27方法體系的建立－生態系統尺度模型檢驗刺槐林1980-1989年水分平衡模擬檢驗三.黃土高原丘陵溝壑區小流域生態水文研究的方法體系年土壤含水量(m3m-3)實測值模擬值1980-10-201981-06-201981-10-201982-07-201982-09-201983-04-201983-10-201984-05-20土壤含水量(m3m-3)土層深度(cm)方法體系的建立－生態系統尺度模型檢驗三.黃土高原丘陵溝壑區小28方法體系的建立－生態系統尺度三.黃土高原丘陵溝壑區小流域生態水文研究的方法體系1985-05-201985-10-201986-05-201986-10-201987-05-201987-10-201988-05-201988-10-201989-05-201989-10-20土壤含水量(m3m-3)土層深度(cm)模型檢驗刺槐林1980-1989年水分平衡模擬檢驗方法體系的建立－生態系統尺度三.黃土高原丘陵溝壑區小流域生態29方法體系的建立－生態系統尺度模型檢驗不同群落2002年水分平衡模擬檢驗三.黃土高原丘陵溝壑區小流域生態水文研究的方法體系A1A2BCDEFGHI土壤含水量(m3m-3)土層深度(cm)5月份A1-刺槐林（溝坡）A2-刺槐林（峁坡）B-蘋果園 C-檸條灌叢 D-沙棘灌叢 E-鐵桿蒿灌草叢F-茭蒿灌草叢G-白羊草草地H-茵陳蒿－達烏里胡枝子草地I-沙打旺人工草地J-玉米K-谷子方法體系的建立－生態系統尺度模型檢驗三.黃土高原丘陵溝壑區小30方法體系的建立－生態系統尺度三.黃土高原丘陵溝壑區小流域生態水文研究的方法體系A1A2BCDEFGHIJK土壤含水量(m3m-3)土層深度(cm)7月份A1A2BCDEFGHIJ土壤含水量(m3m-3)土層深度(cm)9月份方法體系的建立－生態系統尺度三.黃土高原丘陵溝壑區小流域生態31方法體系的建立－流域尺度流域水分平衡模型生態系統水分平衡模型GIS平臺植被土壤地形氣候植物群落類型最大葉面積指數植被蓋度根系分布土壤類型田間持水量凋萎濕度坡度坡向日均溫日最高溫日最低溫日降雨量風速蒸發散量冠層截留蒸發量徑流量土壤含水量三.黃土高原丘陵溝壑區小流域生態水文研究的方法體系方法體系的建立－流域尺度流域水分平衡模型生態系統GIS平臺植32方法體系的建立－流域尺度模型檢驗次降雨流域產流模擬檢驗降雨事件

降雨量(mm)模擬徑流深（mm）實測徑流深（mm）降雨事件

徑流（mm）三.黃土高原丘陵溝壑區小流域生態水文研究的方法體系方法體系的建立－流域尺度模型檢驗降雨事件降雨量(mm)33方法體系的建立－流域尺度流域年總徑流量模擬檢驗年徑流深(mm)降雨量(mm)三.黃土高原丘陵溝壑區小流域生態水文研究的方法體系方法體系的建立－流域尺度流域年總徑流量模擬檢驗年徑流深(m34植物種的生理生態學特性土壤水分變化特點5月份的土壤水分條件最好在生長季初，陰坡的土壤水分條件明顯好于陽坡森林和灌叢的土壤水分從5月到9月是逐漸降低的茭蒿和茵陳蒿-達烏里胡枝子群落的土壤水分在生長季內有較明顯的下降。鐵桿蒿草地和白羊草草地的土壤水分變化則不明顯群落名稱θ(5月）(%)θ(7月)(%)θ(9月)(%)刺槐林(溝坡)17.1312.2311.04刺槐林(峁坡)10.347.256.45蘋果園13.9712.689.52沙棘灌叢22.5211.2511.02檸條灌叢13.878.938.21鐵桿蒿草地23.0423.7620.49茭蒿草地17.4213.4011.39達烏里胡枝子－茵陳蒿草地11.168.439.96白羊草草地11.9312.4113.03沙打旺－紫花苜蓿草地13.2211.7214.73玉米地20.7316.07谷子地15.90四.植物種的生理生態學特性植物種的生理生態學特性土壤水分變化特點群落名稱θ(5月）(%35植物種的生理生態學特性凈光合速率、蒸騰速率和水分利用效率C4植物玉米、谷子和白羊草的水分利用效率要遠遠大于其它物種木本植物中，沙棘的蒸騰速率和凈光合速率最高該品種的紫花苜蓿為高光合高蒸騰物種，水分利用效率低于沙打旺物種名稱Pn(

molm-2s-1)Tr(mmolm-2s-1)WUE(

molmmol-1)刺槐（溝坡）4.051.802.25刺槐（峁坡）2.911.961.49蘋果2.282.141.06檸條4.993.371.48沙棘9.024.841.86鐵桿蒿7.144.731.51茭蒿5.495.660.97白羊草11.304.692.41達烏里胡枝子5.484.621.19茵陳蒿9.7311.900.82紫花苜蓿14.8713.721.08沙打旺11.266.501.73玉米13.103.423.83谷子13.354.043.30四.植物種的生理生態學特性植物種的生理生態學特性凈光合速率、蒸騰速率和水分利用效率物種36植物種的生理生態學特性－刺槐土壤水分的季節變化溝坡土壤水分明顯好于峁坡0-50cm為活躍層，50-200cm深度是次活躍層，200-250cm深度是相對穩定層峁坡的土壤水分條件很差，常接近凋萎濕度

土層深度（cm）土壤含水量(%)溝坡(5月)溝坡(7月)溝坡(9月)峁坡(5月)峁坡(7月)峁坡(9月)四.植物種的生理生態學特性植物種的生理生態學特性－刺槐土壤水分的季節變化土層深度（c37植物種的生理生態學特性－刺槐凈光合速率和蒸騰速率的日變化特點8:0012:0016:008:0012:0016:00凈光合速率(μmolm-2s–1)蒸騰速率(mmolm-2s–1)ABDFCE時間time溝坡峁坡A,B－5月C,D—7月E,F—9月A,C,E－凈光合速率B,D,F－蒸騰速率四.植物種的生理生態學特性植物種的生理生態學特性－刺槐凈光合速率和蒸騰速率的日變化特點38PnTrWUE植物種的生理生態學特性－刺槐對土壤水分脅迫的生理生態學響應水分脅迫下的氣孔和非氣孔限制

可用Pn/Ci和Lg進行分析Pn/Ci經常用來評價葉肉的光合作用能力Lg=[(Ca-Ci)/Ca]×100主要表現氣孔限制的變化土壤水分(%)15.010.05.0Pn/CiLg(%)5.0土壤水分(%)15.010.0四.植物種的生理生態學特性PnTrWUE植物種的生理生態學特性－刺槐對土壤水分脅迫的生39植物種的生理生態學特性－檸條和沙棘土壤水分季節變化生長在陰坡的沙棘灌叢的土壤水分條件要明顯好于生長在峁頂的檸條灌叢

檸條灌叢的土壤水分變化可分為0-80cm和80cm以下沙棘灌叢的可分為0-30cm和30cm以下土壤含水量(%)土層深度(cm)檸條沙棘四.植物種的生理生態學特性植物種的生理生態學特性－檸條和沙棘土壤水分季節變化土壤含水量40植物種的生理生態學特性－檸條和沙棘凈光合速率和蒸騰速率的日變化特點檸條對土壤水分干旱的調節能力很強，它在干旱時期可以保持低蒸騰，以節約用水20-50cm土層的土壤含水量對檸條的生理生態學過程影響最重要生長在陰坡的沙棘灌叢，土壤水分條件較好，沒有發現其光合作用和蒸騰作用受土壤水分的明顯限制。BDF81210141618ACE81210141618時間光合速率(μmolm-2s–1)蒸騰速率(mmolm-2s–1)四.植物種的生理生態學特性植物種的生理生態學特性－檸條和沙棘凈光合速率和蒸騰速率的日變41植物種的生理生態學特性－天然草地土壤水分季節變化茭蒿群落鐵桿蒿群落土壤含水量(%)白羊草群落土層深度(cm)達烏里胡枝子-茵陳蒿群落四.植物種的生理生態學特性植物種的生理生態學特性－天然草地土壤水分季節變化茭蒿群落鐵桿42植物種的生理生態學特性－天然草地凈光合速率和蒸騰速率的日變化特點時間(h)E81210141618F81210141618C81210141618D81210141618A81210141618B81210141618I81210141618J81210141618G81210141618H81210141618凈光合速率(μmolm-2s–1)蒸騰速率(mmolm-2s–1)A,B－鐵桿蒿

C,D－茭蒿E,F－茵陳蒿G,H－白羊草

I,J－達烏里胡枝子

四.植物種的生理生態學特性植物種的生理生態學特性－天然草地凈光合速率和蒸騰速率的日變化43植物種的生理生態學特性－模擬分析基于模型參數的植物種聚類分析檸條四.植物種的生理生態學特性植物種的生理生態學特性－模擬分析基于模型參數的植物種聚類分析44植物種的生理生態學特性－模擬分析蒸騰速率隨土壤水分的變化模擬土壤含水量(%)蒸騰速率(mmolm-2s-1)ABCD茵陳蒿、沙棘白羊草、谷子紫花苜蓿、刺槐和玉米沙打旺、茭蒿、鐵桿蒿和達烏里胡枝子檸條、蘋果

四.植物種的生理生態學特性植物種的生理生態學特性－模擬分析蒸騰速率隨土壤水分的變化模擬45植物種的生理生態學特性－小結刺槐具有較強的抗旱機理，但不耐旱，容易受到土壤水分脅迫，在半干旱半濕潤區，適合在水分條件相對較好的溝坡生長沙棘具有一定的耐旱性，但抗旱性較差，且屬于耗水植物，只適合在土壤水分條件好的陰溝坡中下部生長檸條的耐旱性和抗旱性都較強，作為水土保持樹種，可以在水分條件相對較差的峁坡和溝坡的陡坡上生長蘋果耐土壤干旱的能力較差，但它具有一定的抗旱性，在研究區緩坡地改造的梯田上可以較正常的生長紫花苜蓿和沙打旺作為人工牧草的主要品種，兩者相比，紫花苜蓿蒸騰量大，耐旱性較差四.植物種的生理生態學特性植物種的生理生態學特性－小結刺槐具有較強的抗旱機理，但不耐旱46生態系統的水分平衡

——不同生態系統多年平均水分平衡模擬生態系統P(mm)I(mm)R(mm)ET(mm)W(mm)TREVTotal溝坡刺槐林512.1546.246.92365.9992.61458.60311.05峁坡刺槐林512.1529.708.12241.74233.89475.63364.20蘋果園512.1522.346.11178.97304.54483.50230.92檸條灌叢512.1527.296.86336.36144.21480.57412.39沙棘灌叢512.1531.997.98365.96105.20471.16414.87鐵桿蒿灌草叢512.1516.2410.33248.30224.36472.66461.88茭蒿灌草叢512.1510.2216.12157.60320.02477.62279.66白羊草草原512.1513.4012.93231.93246.47478.40431.72達烏里胡枝子－茵陳蒿群落512.1511.6414.54218.99261.62480.61421.89人工草地512.1520.286.14325.92153.89479.81400.64玉米地512.1518.046.15285.40196.37481.77339.54谷子地512.1510.436.24234.12253.04487.16424.77裸地512.150.0044.970.00460.60460.60421.09五.生態系統的水分平衡生態系統的水分平衡

——不同生態系統多年平均水分平衡模擬生47生態系統的水分平衡—刺槐林土壤儲水量多年變化模擬五.生態系統的水分平衡生態系統的水分平衡—刺槐林土壤儲水量多年變化模擬五.生態系統48生態系統的水分平衡—刺槐林受水分脅迫情況模擬五.生態系統的水分平衡生態系統的水分平衡—刺槐林受水分脅迫情況模擬五.生態系統的水49生態系統的水分平衡—刺槐林溝坡刺槐林典型年水分平衡過程模擬五.生態系統的水分平衡生態系統的水分平衡—刺槐林溝坡刺槐林典型年水分平衡過程模擬五50生態系統的水分平衡—刺槐林峁坡刺槐林典型年水分平衡過程模擬五.生態系統的水分平衡生態系統的水分平衡—刺槐林峁坡刺槐林典型年水分平衡過程模擬五51生態系統的水分平衡—刺槐林群落Community年Year實際蒸發散量Actualevapotranspiration(mm)全年4月～6月7月～10月4月～10月溝坡刺槐林198862315341156419934751212964171997364127188315峁坡刺槐林1988621125429554199350091331422199736496214310實際蒸發散量的季節分配模擬

五.生態系統的水分平衡生態系統的水分平衡—刺槐林群落年實際蒸發散量Actual52生態系統的水分平衡—檸條灌叢和沙棘灌叢群落Community編號Serialnumber葉面積指數LAI（m2m-2）蓋度coverage坡度Slope（?）坡向Aspect（?）檸條灌叢N11.940.8030南坡N21.590.6030南坡N31.240.4030南坡N41.940.8030北坡沙棘灌叢Sh12.250.8030南坡Sh21.820.6030南坡Sh31.390.4030南坡Sh42.250.8030北坡設定灌叢模擬情況五.生態系統的水分平衡生態系統的水分平衡—檸條灌叢和沙棘灌叢群落編號葉面積指數蓋度53生態系統的水分平衡—檸條灌叢和沙棘灌叢模擬結果N1N2N3N4Sh1Sh2Sh3Sh4多年平均P(mm)512.15512.15512.15512.15512.15512.15512.15512.15ETI(mm)506.50505.35502.61503.58506.18504.74500.47502.82R(mm)8.409.0810.428.408.088.579.728.08ΔW(mm)-2.75-2.28-0.880.17-2.11-1.161.951.25豐水年P(mm)743.50743.50743.50743.50743.50743.50743.50743.50ETI(mm)681.28683.44687.16653.78705.23702.56692.70672.17R(mm)11.9313.0615.1611.9311.5012.1814.0611.50ΔW(mm)50.2947.0041.1977.7926.7728.7636.7459.83平水年P(mm)567.40567.40567.40567.40567.40567.40567.40567.40ETI(mm)539.02536.13539.99522.96527.89531.49544.41518.12R(mm)6.837.478.846.836.557.008.126.55ΔW(mm)21.5523.8018.5737.6132.9728.9114.8742.73枯水年P(mm)372.00372.00372.00372.00372.00372.00372.00372.00ETI(mm)370.20371.14374.64401.41371.47374.75379.34402.11R(mm)7.347.798.697.347.147.468.227.14ΔW(mm)-5.54-6.92-11.33-36.75-6.61-10.21-15.57-37.25五.生態系統的水分平衡生態系統的水分平衡—檸條灌叢和沙棘灌叢模擬結果N1N2N354生態系統的水分平衡—果園、人工草地和農田蘋果園人工草地玉米地谷子地多年平均P(mm)512.15512.15512.15512.15R(mm)6.116.146.156.24ETI(mm)505.85500.10499.82497.58ΔW(mm)0.195.916.188.33豐水年P(mm)743.50743.50743.50743.50R(mm)9.779.799.9410.00ETI(mm)691.28694.59695.30689.15ΔW(mm)42.4539.1338.2544.35平水年P(mm)567.40567.40567.40567.40R(mm)6.326.336.326.37ETI(mm)553.61533.16545.96532.08ΔW(mm)7.4727.9115.1228.95枯水年P(mm)372.00372.00372.00372.00R(mm)4.234.244.384.41ETI(mm)386.58373.87377.45371.65ΔW(mm)-18.82-6.11-9.83-4.05五.生態系統的水分平衡生態系統的水分平衡—果園、人工草地和農田蘋果園人工草地玉米地55生態系統的水分平衡—天然草地五.生態系統的水分平衡生態系統的水分平衡—天然草地五.生態系統的水分平衡56生態系統的水分平衡—主要人工植被的適宜生境、適宜蓋度和適宜葉面積指數刺槐林適宜在溝坡生長，適宜葉面積指數為3.4～4.5，郁閉度為0.65～0.90沙棘灌叢適合在陰坡和半陰坡生長，適宜葉面積指數和蓋度分別為1.8～2.5和60～90％檸條作為較耐旱的物種，可以在土壤水分較差的峁坡生長，適宜葉面積指數和蓋度分別為1.2～1.6和40～60％梯田上的蘋果園郁閉度為0.2時，可種植蓋度為40～45％的沙打旺人工草地；當蘋果的郁閉度為0.3時，沙打旺人工草地的蓋度應為30～35％五.生態系統的水分平衡生態系統的水分平衡—主要人工植被的適宜生境、適宜蓋度和適宜葉57小流域的生態水文過程模擬—情景模擬不同的景觀格局情景情景1情景2情景3情景41:0.13:0.84

1:0.88:0.85

1:4.6:61:28:17六.小流域的生態水文過程模擬小流域的生態水文過程模擬—情景模擬不同的景觀格局情景情景1情58小流域的生態水文過程模擬—情景模擬土地利用類型Landusetype所占比例Proportion（％）情景1情景2情景3情景4耕地45.6830.807.712.13川地2.372.132.132.13坡耕地43.3128.665.570.00林地5.7327.1435.5154.54生態保護林3.8320.7329.0948.13經濟林1.896.416.416.41草地38.3731.6646.3832.92天然草地38.0831.6630.5111.46人工草地0.290.0015.8821.46其它10.2210.4010.4010.40不同情景的土地覆蓋類型所占比例統計六.小流域的生態水文過程模擬小流域的生態水文過程模擬—情景模擬土地利用類型所占比例Pr59小流域的生態水文過程模擬—多年平均值六.小流域的生態水文過程模擬小流域的生態水文過程模擬—多年平均值六.小流域的生態水文過程60小流域的生態水文過程模擬—徑流量的變化徑流深Runoff(mm)情景1情景2情景3情景4多年平均66.1763.2661.4860.85豐水年96.8492.2690.2188.61平水年70.6067.6866.7065.70枯水年48.6046.6045.5644.85坡度分級徑流深Runoff情景1情景2情景3情景4(mm)相對值(mm)相對值(mm)相對值(mm)相對值0～10°8.431.007.981.007.971.007.211.0010～15°11.201.339.641.218.571.088.151.1315～25°13.601.6111.341.429.521.198.46