黄土高原植被与水循环关系
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植被对水循环的影响典型例题1:在黄土高原治理中植树种草的主要目的是①固定表土②减少径流③沉积泥沙④降低风速A.①②B.②③C.③④D.①④典型例题2:热带云林是位于高海拔地区的生态系统,在植被高度上持久或季节性地有云层存在。
云林在水分捕获和动态方面的作用使该生态系统具有独特性。
委内瑞拉安第斯山某地云林被开辟为牧牛场,其降雨水文过程发生显著变化。
据此回答下列问题。
(1)维持云林生态系统内部较大水循环量的关键环节是A.云雾截留量B.叶片截留量C.枯落物截留量D.蒸腾量(2)开辟为牧场后,蒸腾量大幅提高的主要原因是A.降水量增加B.空气湿度增大 C.叶片截留量减小D.云雾减少,光照增强(3)随着放牧强度的扩大A.降水量增加B.地表径流量增加C.土壤蒸发量减小D.地下径流量增加典型例题3:下图所示山地为甲、乙两条河流的分水岭,由透水和不透水岩层相间构成。
在生态文明建设过程中,该山地被破坏的森林植被得以恢复,随之河流径流量发生了变化,河流径流的年内波动也减缓了。
据此完成下列问题。
(1)森林植被遭破坏后,河流径流量年内波动强烈,是由于A. 降水更多转化为地下水B. 降水更多转化为坡面径流C. 降水变率增大D. 河道淤积(2)森林植被恢复后,该山地的①降水量增加②坡面径流增加③蒸发(腾)量增加④地下径流增加A.①②B. ②③C. ③④D. ①④(3)如果降水最终主要转化为河流径流,那么森林植被恢复后,甲、乙两条河流径流量发生的变化是A.甲增加,乙减少,总量增加B.甲减少,乙增加,总量增加C.甲增加,乙减少,总量减少D.甲减少,乙增加,总量减少典型例题4:地处黄土高原的汾川河流域多年来植被覆盖率大幅度提高。
2013年7月,汾川河流域降水异常增多,下表为当月6次降水过程的时长、降水量和汾川河洪峰情况。
第5次降水形成的洪水含沙量低,第6次降水形成的洪水含沙量极高。
据此完成下列问题。
(1)汾川河流域植被覆盖率大幅度提高能够A.减小降水变率B.减少河水含沙量C.增加降水量D.加大河流径流量(2)第5次降水产生洪峰原因是此次降水①历时长②强度大③下渗少④植被截流少A.①②B.②③C.③④D.①④(3)第6次降水产生的洪水含沙量极高,其泥沙主要源于A.河床B.沟谷C.裸露坡面D.植被覆盖坡面典型例题5:人们受经济利益驱动,砍伐热带雨林,种植橡胶、油棕等热带经济作物。
地形与植被对水循环的影响分析地形与植被是影响水循环的重要因素。
地球上的水循环是指水在地球系统中不断循环和转移的过程,包括水的蒸发、降水、融化、蒸发和地下水的流动等。
地形和植被因素通过影响蒸发、降水和地表径流,对水循环起到重要的调节和影响作用。
地形对水循环的影响主要体现在以下几个方面。
首先,地形对气候和降水分布有重要影响。
山脉对大气气流的抬升和冷却起到了关键的作用,使得气流中的水蒸气凝结为云和降雨。
同时,山脉也会阻挡湿空气的流动,导致山脉背风面相对干燥。
这种地形对降水分布的影响会使得某些地区成为水资源富集区,而其他地区则相对贫瘠。
其次,地形还影响水的径流和水文循环。
在山地区域,降水后的水分一部分被地面吸收,透入地下形成地下水,而另一部分则快速流入河流,形成地表径流。
由于地形起伏和水流的作用,地表径流也会形成河流的蓄水和流速的变化。
这些地形特征对水资源的有效利用和洪水的防治具有重要意义。
植被是地表覆盖的重要组成部分,也对水循环产生重要影响。
植被通过根系吸收和蒸腾作用,调节土壤含水量,影响水分的渗透和蒸发。
植被的繁茂能够增加土壤的水分持有量,减少土壤水分的蒸发速率,从而提高土壤中的水分利用率。
植被的多样性也会影响水循环。
繁茂的植被可以降低地表的温度,减少蒸发和增加降水,形成植被周围的降水孤岛效应。
而与此相反,当植被稀疏或者被破坏时,将导致土壤暴露,增加了水分的蒸发速率。
这会降低地下水位,造成水资源的亏缺。
此外,植被的变化还会对气温和湿度产生影响,进而改变降水的模式。
例如,热带雨林的繁茂植被可以维持高湿度和高降水量,而沙漠地区的荒漠植被由于稀疏,导致降水量减少。
综合而言,地形和植被是影响水循环的重要因素。
地形通过影响气候、降水和地表径流,调节和影响水资源的分布和利用。
植被则通过调节土壤的水分含量和蒸腾作用,影响水分的渗透和蒸发。
这些因素的改变会直接影响水资源的可持续利用和生态系统的健康。
因此,在水资源管理和环境保护中,对地形和植被的影响要有全面的认识和理解,以促进水循环的平衡和可持续发展。
植被对水循环的影响典型例题1:在黄土高原治理中植树种草的主要目的是①固定表土②减少径流③沉积泥沙④降低风速A.①②B.②③C.③④D.①④典型例题2:热带云林是位于高海拔地区的生态系统,在植被高度上持久或季节性地有云层存在。
云林在水分捕获和动态方面的作用使该生态系统具有独特性。
委内瑞拉安第斯山某地云林被开辟为牧牛场,其降雨水文过程发生显著变化。
据此回答下列问题。
(1)维持云林生态系统内部较大水循环量的关键环节是A.云雾截留量B.叶片截留量C.枯落物截留量D.蒸腾量(2)开辟为牧场后,蒸腾量大幅提高的主要原因是A.降水量增加B.空气湿度增大 C.叶片截留量减小D.云雾减少,光照增强(3)随着放牧强度的扩大A.降水量增加B.地表径流量增加C.土壤蒸发量减小D.地下径流量增加典型例题3:下图所示山地为甲、乙两条河流的分水岭,由透水和不透水岩层相间构成。
在生态文明建设过程中,该山地被破坏的森林植被得以恢复,随之河流径流量发生了变化,河流径流的年内波动也减缓了。
据此完成下列问题。
(1)森林植被遭破坏后,河流径流量年内波动强烈,是由于A. 降水更多转化为地下水B. 降水更多转化为坡面径流C. 降水变率增大D. 河道淤积(2)森林植被恢复后,该山地的①降水量增加②坡面径流增加③蒸发(腾)量增加④地下径流增加A.①②B. ②③C. ③④D. ①④(3)如果降水最终主要转化为河流径流,那么森林植被恢复后,甲、乙两条河流径流量发生的变化是A.甲增加,乙减少,总量增加B.甲减少,乙增加,总量增加C.甲增加,乙减少,总量减少D.甲减少,乙增加,总量减少典型例题4:地处黄土高原的汾川河流域多年来植被覆盖率大幅度提高。
2013年7月,汾川河流域降水异常增多,下表为当月6次降水过程的时长、降水量和汾川河洪峰情况。
第5次降水形成的洪水含沙量低,第6次降水形成的洪水含沙量极高。
据此完成下列问题。
(1)汾川河流域植被覆盖率大幅度提高能够A.减小降水变率B.减少河水含沙量C.增加降水量D.加大河流径流量(2)第5次降水产生洪峰原因是此次降水①历时长②强度大③下渗少④植被截流少A.①②B.②③C.③④D.①④(3)第6次降水产生的洪水含沙量极高,其泥沙主要源于A.河床B.沟谷C.裸露坡面D.植被覆盖坡面典型例题5:人们受经济利益驱动,砍伐热带雨林,种植橡胶、油棕等热带经济作物。
水循环水循环主要有三个过程,各个循环的过程、方向分别为:①陆地内循环:植物蒸腾+水面蒸发—>陆地降水—>地表径流+下渗—>地下径流;②海上内循环:海面蒸发—>海面降水;③海陆间循环:海面蒸发—>水汽输送—>陆地降水—>地表径流+下渗—>地下径流。
水循环的意义可以总结为4个方面:①维持了全球水的动态平衡,使全球水体处于不断更新的状态;②促进了地表各个圈层之间、海陆之间的物质迁移与能量交换;③影响了全球的气候与生态;④塑造着地表形态。
图1 水循环的过程例题降雨下渗受降雨强度、降雨总量、植被覆盖率、土壤特性和土壤含水量等因素综合影响。
2017 年7 月我国黄土高原某地经历了一次极端暴雨过程。
下表示意此次暴雨3 次降水概况。
1、影响此次极端暴雨下渗速度的主要因素是()A.植被覆盖率B.降雨总量C.土壤含水量D.降水强度2、为提高极端暴雨的下渗能力,该地可采取的合理措施有()A.推广节水农业B.平整土地,植树造林C.疏浚河道,减少淤积D.腾出水库库容答案:C、B精讲精析:(1)分析影响下渗速度的主要因素。
①从图中可以看出,此次暴雨包含三次降水,第一次降水时间长,降水量大(8小时降水114.5mm,平均14.3mm/h),降水逐渐下渗,土壤含水量逐渐饱和,下渗减少,地表径流增加;②第二次降水时间短、强度适中(平均7mm/h)距离第一次降水仅过去21小时,土壤含水量此时仍然较高,因此降水的下渗较少;③第三次降水时间长,强度小(4.5mm/h),距离第二次降水也仅仅间隔23小时,此时土壤含水量仍然较高,雨水下渗较少,但由于降水强度小,因此径流量也较小;④因此影响此时暴雨下渗速度的主要影响因素是土壤含水量(第一次降水含水量低,下渗快;后两次含水量高,下渗慢),选项C正确。
(2)分析提高暴雨下渗能力的措施。
①可以通过平整土地,减缓地表径流的流速,提高下渗能力;也可以植树造林,植被地上部分可以减小雨水对土壤的冲击,地下部分可以保持水土,吸收水分,提高地表水的下渗能力,因此选项B正确;②疏浚河道、腾出水库库容可以应对地表径流过大的问题,但对下渗贡献较小;节水农业与下渗的关系也较小,因此选项ACD错误。
植被通过蒸腾作用影响大气水循环植被是地球上最重要的生态系统组成部分之一,对大气水循环具有重要的影响。
植被通过蒸腾作用,即水分从植物体内蒸发进入大气层,从而调节大气相对湿度、云量和降水分布。
在过程中,植被通过水的吸收和释放,影响着降水的形成和分布,对维持地球上的水平衡和环境稳定起着关键作用。
蒸腾作用是植物体内水分通过根系吸收后,经导管网络向叶片输送,并由叶片气孔释放到大气中的过程。
这一作用不仅满足了植物的生长需求,更重要的是将巨大的水量从地面蒸发到大气层。
这种水分的蒸发润湿了大气,增加了局部湿度,为降水的形成提供了条件。
首先,植被通过蒸腾作用增加了大气中的水蒸气含量。
当植物根系吸收水分后,通过植物体内导管网络输送到叶片,水分进入叶片后通过气孔释放到大气中。
因此,蒸腾作用使得大量水分蒸发进入大气层,增加了大气中的水蒸气含量,提高了大气的湿度。
其次,这种增加的水蒸气含量在一定程度上影响着云量的形成和变化。
水蒸气是云的主要成分之一,它在一定的湿度和温度条件下会凝结成水滴或冰晶形式,形成云。
通过蒸腾作用,植被释放的水分增加了大气中的水蒸气含量,为云的形成提供了条件,因此植被对云的形成具有重要的影响。
此外,植被对降水的分布和形成也有重要影响。
大气中的水蒸气凝结成云后,通过云的过程形成降水,包括雨、雪、露、雾等形式。
植被通过调节大气水蒸气含量和云量的变化,影响着降水的分布和形成。
树木的冠层可以拦截和阻滞降水,并延缓水分进入地下层的速度,增加水分在地表的停留时间,提供给其他植物和地下水系统。
这对于调节水资源的分配和维持生态系统的健康至关重要。
此外,植被对大气水循环的影响还体现在地下水的形成和补给上。
植被通过根系吸收地下水以满足自身生长的需要,并以蒸腾作用的形式释放部分水分进入大气。
这些释放到大气中的水分在达到饱和状态时,会重新凝结为降水,其中一部分会补给到地下水系统中。
植被可以在一定程度上维持地下水的稳定,并为地下水补给提供水源。
森林植被对水循环和水平衡的影响
森林植被对水循环和水平衡具有重要的影响。
森林植被可以吸收水分,维持水土保持,把降雨转化为地表径流和地下径流,减缓洪水,调节水位,保护水质,改善气候,减少冰
凌及风沙,从而影响水循环和水平衡。
(1)水的收集:森林植被的作用既包括水的收集,以及植被根系的深度。
植被对土
地的侵蚀和遮盖、水土交换能力、凝集能力,对植被根系的深度和直径等性质具有重要影响,为土地水量的收集提供了良好的条件,有助于地表径流保存,并形成地下径流,保持
地下水稳定的增减,维持水的循环和稳定的水平衡。
(2)降雨的深度传递:森林植被通过水汽蒸发,形成降雨,参与降雨的深度传递,
减缓降雨,增加降雨的深度传递,有利于土壤水量的积累和流失,促进水土的稳定变化,
调节水土保持平衡,及时补充土壤水分,使植被得到良好的供水。
(3)减缓洪水:森林植被可以通过种植尤其是低矮植物,形成透水层,减缓洪水的
冲刷,减少洪水的总量并降低洪水的能量,保护人类设施和环境的安全。
(4)调节水位:森林植被不仅能够缓冲洪水的冲刷,降低洪水的总量,保护河道的
安全,还能够增加河道的蓄水量,维持水位的稳定,保持水循环和水平衡。
(5)保护水质:森林植被不仅能减缓水体的冲洗,减少泥沙,还能够在紊流区或河
流滩侧带,或河湖岸边种植水生植物,改善水体的有机物状态及滋生有益生物。
(6)改善气候:森林植被可以有效减轻风、雪、蒸发等恶劣天气带来的冲击,减少
冰凌及风沙,改善气候环境,有利于减缓气候变化的影响,从而维持水循环和水平衡。
黄土高原水土流失与水资源管理黄土高原是中国北方的一个重要地理区域,也是中国最重要的农业区域之一。
然而,多年的人类开发和不合理的土地利用方式导致了严重的水土流失问题。
水土流失不仅对当地的生态环境产生了严重影响,也给水资源管理带来了巨大挑战。
本文将探讨黄土高原水土流失问题与水资源管理的关系,并提出相关建议。
黄土高原地区的水土流失问题主要源于降雨时的径流冲刷和侵蚀作用。
由于该地区土壤含沙量高,抗冲刷能力较弱,土壤经不住雨水冲刷和河流侵蚀。
大量沙尘和泥沙通过河流流入下游,对水文地质环境造成严重破坏。
此外,过度的水土流失还导致丘陵坡面的土壤肥力下降,草地退化,甚至沙漠化蔓延,给黄土高原区域的农业生产和生态环境带来了巨大威胁。
黄土高原地区的水资源管理变得愈发重要。
由于水土流失问题导致的河流沉积物增加,使得河道淤积严重,阻碍了水流的正常通畅,增加了洪涝灾害的风险。
另一方面,水土流失使得地下水补给减少,地下水位下降,严重威胁农田灌溉和人们的生活用水。
因此,如何有效地管理黄土高原地区的水资源,成为当地政府和研究机构共同关注的问题。
有效管理黄土高原地区的水资源首先需要加强土壤保持措施。
例如,通过合理的农田布局和梯田系统的建设,可以减缓降雨径流速度,降低水土流失程度。
此外,黄土高原地区的植被覆盖率较低,造成水土流失问题更加严重。
因此,大面积的植被恢复工程也是一个重要的方向。
通过人工植被覆盖、退耕还林还草等措施,可以提高土壤保水能力,减少水土流失发生的可能性。
另一方面,黄土高原地区的水资源管理还需要考虑到农业用水和生态保护之间的平衡。
由于降雨不均匀以及地下水补给减少的影响,农田灌溉面临着严峻的挑战。
一方面,农业生产需要足够的水资源保证,否则将影响粮食产量和农民的收入。
另一方面,为了保护生态环境和水资源的可持续利用,必须合理分配水资源,避免过度开采地下水。
为了管理黄土高原地区的水资源,政府部门需要加强立法和政策的制定。
加强对土地利用的管理和监督,制定相关法律和政策,加大对违法行为的处罚力度,推动土地利用方式的转变,减少水土流失的程度。
黄土高原植被与水循环关系摘要:为了改善水土保持效果,研究了黄土高原地区植被和水循环的相互关系。
以黄土高原51个小流域为研究区域,分析了归一化植被指数( NDVI)与降水和蒸散发的关系。
结果表明: 在多年平均降水量越多的区域, 植被密度越大, 实际蒸散发量也越高。
在降水越充沛的区域, NDVI 的变差系数较小, 植被的年际波动也较小。
植被密度大的地区, 蒸发效率高, 但蒸发系数较低; 增加植被会增加地表水和地下径流的分配比例。
提高土壤含水量是增加植被覆盖的途径之一。
关键词:黄土高原; 植被; 降水; 蒸散发; 归一化植被指数黄土高原(英文:Loess Plateau 亦作Huang-t'u Kao-yuan或Huangtu Gaoyuan)是世界最大的黄土沉积区。
位于中国中部偏北。
北纬34°~40°,东经103°~114°。
东西千余千米,南北700千米。
包括太行山以西、青海省日月山以东,秦岭以北、长城以南广大地区。
跨山西省、陕西省、甘肃省、青海省、宁夏回族自治区及河南省等省区,面积约40万平方千米,海拔1500到2000。
除少数石质山地外,高原上覆盖深厚的黄土层,黄土厚度在50~80公尺之间,最厚达150~180。
黄土高原的地理位置比较特殊,即处于从平原向山地高原过渡、从沿海向内陆过渡、从湿润向干旱过渡、从森林向草原过渡、从农业向牧业过渡的地区,各种自然要素相互交错,自然环境条件不够稳定,表现为地址地震灾害、水旱灾害和气象灾害,以及水土流失、土壤侵蚀等自然灾害比较频繁和严重。
而人类的不合理开发利用,如滥垦、滥牧、过樵、过牧,都会引起自然环境的强烈反应,所以使得自然灾害发生地频度增多,据记载,1999年, 中国开始在黄土高原地区展开植树造林和水土保持工程。
然而, 植树造林与水土保持实践需要考虑到植被覆盖与当地水量平衡之间的复杂关系。
因此,探究中国黄土高原地区植被和水循环之间的相互作用, 为水土保持工作提供科学依据, 黄土高原特殊的地形和地貌使得当我们是当前急迫需要开展的研究课题。
本文分析了黄土高原地区植被与降雨、蒸散发、径流成分等之间的关系; 研究目的在于预测干旱半干旱区在气候变化和人类活动影响下的流域生态水文响应, 并为黄土高原的水土保持提供科学依据。
1 研究区域及资料情况选择黄土高原地区的51个小流域作为研究区域( 图1) 。
研究区内85个站的长期气象观测数据来源于中国气象局, 包含逐日降水量、气温、日照时间、风速、相对湿度、辐射等。
研究区域内51个子流域出口的月径流数据来源于水利部水文局( 图1)[ 3]。
流域边界从1km的数字高程模型( DEM) 中提取。
降水采用距离方向权重方法插值; 逐日潜在蒸发量用Shuttleworth推荐的Penman公式计算[ 4]。
通过水量平衡获得各小流域多年平均实际蒸散发量。
1982—2000年1km分辨率的逐月归一化植被指数( NDVI) 从NOAA-AVHRR全球数据库获得; ND-VI 为近红外波段和红光段反射率之差除以两者之和, 是植被生长状态和植被覆盖度的最佳指示因子。
研究区内还有56个站点1991—2000年逐旬的土壤含水量( 饱和度) 数据, 来源于中国气象局。
采用Kriging方法对10、20、50cm深的表层土壤水饱和度进行空间插值, 求得小流域的平均值。
土地利用图来源于中国科学院[ 5], 根据土地利用可计算各小流域平均林地覆盖比例为13%, 草地和雨养耕地覆盖比例为78%。
黄土高原地区常见植被为刺槐、松油、柠条和苜蓿等。
研究区1982—2000年多年平均的降水量为331~824mm, 径流深度为8~150mm, 实际蒸散发量为299~674mm, 潜在蒸散发量为751~1219mm, NDVI 值为0. 11~0. 45。
2. 1 多年平均NDVI与降水量的关系NDVI 反映了植被覆盖状况, 与区域的水分状况密切相关。
通过分析51个小流域多年平均NDVI和多年平均降水量的关系, 发现NDVI 与降水量在空间上具有良好的正相关性, 相关系数R= 0. 74。
这反映了在黄土高原地区植被生长主要是受降水的控制。
将研究区的51个小流域按多年平均NDVI的大小, 分为个数大致相等的3组: 0. 11~0. 17, 0. 17~0. 32, 0. 32~0. 45。
由表1和图1可见, 区域降水西北少东南多, 植被覆盖也是西北部较稀疏, 东南部较密集; 通过土地利用资料比较发现, 3组流域对应的平均林地覆盖率也有显著差异,从东南到西北分别为35%、10%和3%, 森林比例逐渐降低。
表1 黄土高原地区多年平均NDVI及其对应的降水量黄土高原地区植被的生长季节主要是4~9月,该时段气温适宜, 降水集中, 利于植被的生长。
在研究区的51个小流域中, 生长季节的降水量约占年降水量的86%。
分析1982—2000年降水量和NDVI的空间关系, 发现生长季节平均降水量与生长季节平均NDVI 之间的关系( 图2) 比年降水量与年均。
反映了植被生长主要受生长季节降水量的影响, 降水量大的地区植被覆盖度更高。
不仅植被覆盖度大小受降水量影响, 覆盖度的年际变率也受其影响。
分析51个小流域年均NDVI的变差系数( Cv) 与生长季节平均降水量的关系, 发现存在较强的负相关性,相关系数R=-0. 72。
这表明生长季节的降水量对水量相对较多的地区, NDVI 的年际波动越小, 植被受气候波动影响的脆弱性也较低。
2. 2 NDVI与降水的年际变化对黄土高原51个小流域降水量和NDVI进行面积加权平均, 得到研究区逐年平均的降水量和NDVI 值。
分析降水量和年平均NDVI 及生长季节平均NDVI 的关系( 图3) , 发现降水和NDVI 的年际波动基本一致, 在降水量比较充沛的年份, 如1984年、1990年和1998年, 对应的NDVI 一般也较大; 但在个别年份植被生长对降水的响应略有滞后。
生长季节平均NDVI 相比年平均NDVI对降水的响应更为敏感。
3 NDVI与蒸散发的关系3. 1 NDVI与蒸散发量的相关分析蒸散发包括植被蒸腾、土壤蒸发以及冠层和地表对降水的截留蒸发等。
中国北方干旱半干旱地区年蒸散发量一般占到年降水量的80%。
植被的蒸腾及冠层截留蒸发是蒸散发的重要贡献者, 流域蒸散多年平均NDVI 与多年平均蒸散发量之间的关系,发现具有良好的正相关性, 相关系数R= 0. 79; 说明植被越多的地方, 蒸散发也越大, 反映了植被增多对增加蒸散发所做的贡献。
比较生长季节平均蒸散发量和生长季节平均NDVI 的关系( 图4) , 发现比年均蒸散发和年均NDVI 的正相关关系更显著, 相关系数R= 0. 88, 反映植被的蒸腾作用主要在生长季节。
实际蒸散发量与年均NDVI 之间的正相关关系说明, 当区域的植被覆盖增加时, 蒸散发量也将增加, 这与大多数森林水文实验的观测结果一致[ 2]。
利用20世纪90年代的土地利用资料, 分析表2中负相关的少数小流域的土地利用状况发现, 雨养耕地平均面积比例为46%, 高于其他小流域平均的耕地比例( 为37%) 。
所以, 这些流域中NDVI 与实际蒸散发的年际变化成负相关关系的原因可能与耕地比。
比较51个小流域多年平均的NDVI 与蒸发效率( E/ E0) 的关系( 图5) , 发现两者也存在较好的正相关关系, 相关系数R=0. 76。
说明植被覆盖多的地区, 蒸发效率也越高。
这一现象可以解释为, 在该地区由于年潜在蒸发量远大于年降水量, 植被指数NDVI 和实际蒸散发量均主要受降水的控制, 因此二者有显著的正相关性。
蒸发系数( E/ P) 反映了降水在蒸散发和径流间的分配比例, 蒸发系数越大, 表示有越多的降水通过土壤蒸发、植被蒸腾和冠层对降水截留蒸发等不可见的形式消耗, 而转化为径流的降水就越少。
分析发现NDVI 与蒸发系数( E/ P) 之间具有较明显的负相关性, 相关系数R= -0. 72( 图6) , 表明在黄土高原地区, 当降水增加时植被覆盖度增加, 流域的实际蒸散发量也增加, 但蒸发系数( E/ P) 却减小。
这一现象可解释为, 在这一地区当降水量增加时, 增加的降水量转化为径流的比例大于转化为蒸散发的比例。
多年平均土壤水饱和度在空间上存在正相关性, 相关系数R=0. 40; 说明在黄土高原地区, 土壤水含量低的区域, 其植被覆盖也低。
分析小流域内逐年NDVI 与逐年土壤水饱和度的关系, 发现大多数流域, 两者也存在较强的正相关性; 仅在少数流域( 7个小流域) , 两者呈微弱负相关。
在多数流域NDVI和土壤饱和度之间的正相关关系, 说明在该地区植被生长主要由土壤水分决定; 在少数流域中NDVI与土壤饱和度之间的负相关关系, 可能反映了在水分补给不足的情况下, 植被蒸腾和冠层截留等产生的蒸散发对土壤水分的消耗导致了土壤水分降低,其内在机理还有待进一步研究。
利用Chapman改进的数字滤波技术将流域出口断面的径流划分为地表和地下径流 [ 7]。
分析发现51个小流多年平均NDVI 与地下径流占总径流的比例成正相关关系, 相关系数R=0. 66。
由此可见,植被的覆盖状况与径流成分有一定的联系, 在黄土高原地区, 增加植被覆盖度, 将增加地下径流占总径流的比例。
这可能是由于植被对土壤状况的改良而导致更多的降水入渗土壤, 使得壤中流和地下径流增加, 地下径流是河流基流量的主要来源, 基流增加有利于水资源的开发利用。
5 讨论本文关于黄土高原地区植被指数和林地比例降水量及蒸散发量的关系的结论, 与前人研究成果具有一致性, 如莫兴国等 [ 8]和余卫东等 [ 9]指出黄土高原地区降水量、蒸散量、径流量和森林地带的空间分布有明显的由南向北递减特征。
本文未研究气温变化对植被生长的影响, 作者认为气温主要影响物候, 而植被覆盖度主要受降水量控制。
另外, 文中采用了水量平衡计算的实际蒸散发和Budyko水热耦合平衡方程计算的实际蒸散发, 两者的长期平均和逐年结果一致性良好, 在以前的研究中已经验证了Budyko 水热耦合平衡方程 [ 3]; 通过对比水量平衡结果和水热耦合平衡结果, 证明了大气与陆面之间的复杂耦合与反馈作用, 即当陆面植被增加导致蒸散发量增加时, 大气蒸发能力受陆面水热通量变化的影响而下降, 然后再影响到陆面蒸散发。
如表2所示, 当采用水量平衡计算的实际蒸散发时, NDVI与蒸散发量年际变化呈负相关或弱负相关的流域个数为16个; 当采用Budyko水热耦合平衡方法计算的实际蒸散发时, 呈负相关或弱负相关的流域个数为8个。
同时, 本文还针对植被覆盖度与径流成分进行分析,结果表明植被增加导致地下径流成分所占比例增加, 但也有研究认为, 水土保持将减少地下径流量。