祁連山大野口流域青海云杉林水文特征與生態因子關系探討

李宏

摘要：本文以大野口流域為研究區域，結合歷史記錄數據，通過現代化的監測設備和儀器的先進功能，選取一系列具有代表性的相關指標，利用適當分析方法進行分析，探討了青海云杉林水文特征和生態因子之間的關系，推導出了一些結論，為森林和水資源的保護與建設提供科學依據和參考。

關鍵詞：大野口流域；水文特征；生態因子

祁連山地區因其地理位置的原因，是比較理想的研究水文特征與生態因子關系的地區。在此之前，已經有許多學者在該地區進行觀測研究，取得了許多有意義的成果，但水文特征相關變量指標非常多，其復雜性較一般科學研究較大?，F在的多數研究局限于某一種或者某幾種因素和水文特征的相關性研究，但實際上影響水源的涵養關系的生態因素眾多，較為單一的研究成果很難推而廣之，所以需要將多個因素結合起來綜合考慮，并且區域性研究結論的普適性也需要進一步論證。本文結合試驗和觀測數據，全面地分析了水源涵養功能各因素的影響關系，為后續研究提供參考。

一、大野口流域青海云杉林概況

該林區地處甘肅省，月均溫差在30℃以上，植被類型根據梯度情況差異明顯且呈現規律性。植被和土壤類型從低到高各有六種不同的類型，試驗區內陰坡和陽坡分別存在有青海云杉林和祁連圓柏，均為天然次生林和純林。該區域是典型的閉合流域，內有六條成型支流流過。

二、樣地信息和研究方法

在2013年植被生長季，在試驗區內設計了25m見方的固定樣地，共計49塊。采用長期定位觀測的方式，對樣地內的青海云杉林進行觀測，記錄相關數據。在特征分析時，主要引用了相關的概率論參數來匯總分析數據。在研究因子內部關系影響時，主要采用了相關系數分析方法，其它主要方法還有多元回歸、線性傾向和多度分析方法[1]。

三、結果和分析

（一）河川徑流的影響因素相關性分析

根據統計分析，大野口流域的降水有44.57%匯入了河川徑流，經過分析年際的氣溫、降水量、河川徑流量的數據，以及三個參數的趨勢變化率、平均趨勢變化率、各月平均值可以得出降水量的大小對河川徑流量的影響最為顯著，而與氣溫的相關性不明顯。

因為降水量對其影響較大，故進一步分析了降水量和一些氣候因素的相關性。根據數據分析結果來看，降水主要和氣溫有關。因為氣溫等參數變換周期較長，一段時間內數值比較穩定，所以從長時間跨度來看，其對降水量結果的影響程度較重。其它因素如風速、濕度和氣壓變化頻率高并且幅度較大，所以從長時間跨度來看，其對降水量影響的相關性較弱。

由于部分河流水流湍急，傳統的方法測試河川徑流量難度比較大。但現在可以借助雷達工具，實時監測。得到的數據擬合出河川徑流和雷達監測水位存在一個一元二次的函數關系，隨著水位的增長，河川徑流是隨之遞增。但是由于河川徑流變化的驅動因素非常多，邏輯關系錯綜復雜，通過長期的監測，也發現了氣溫和日照影響著凍土凍融以及積雪消融的過程，間接對河川徑流產生一定的影響[2]。

（二）苔蘚枯落物、土壤水熱、土壤特性及土壤蒸發的關系

苔蘚枯落物厚度較大是該試驗區一個明顯的特點。而且該試驗區的土壤厚度相對薄，其對氣溫的變化較為敏感。研究結果表明，苔蘚枯落物對土壤含水率的影響程度非常弱，但對40公分到60公分深的土壤中的含水率存在線性回歸的函數關系，其含水量約為此深度土壤含水率的2倍。

由于土壤含水量會隨著土中水分的蒸發而變化，水分的蒸發又和氣溫、氣壓等因素相關。數據表明，林地土壤蒸發量和草地土壤蒸發量季節性變化明顯，均在7月份正中達到最大值。但草地的蒸發量明顯多于林地的蒸發量，林地對土壤含水量的保護作用更為顯著，并且土壤的溫度、含水量和水氣壓都會顯著影響土壤蒸發的速率。

（三）林分結構相關影響分析

首先對林分結構因子的相關性進行分析，利用樹木高度和鄰木的外在關系，將樹木分為5個等級，其中長勢最好、直徑最大、樹高最高、樹冠相對標高超過一般林冠層的優勢木占比達到46.08%，其次是第三個等級的被壓木占比達到32%，其余等級樹木占比都在10%以下。這說明在試驗區，優勢木之間的競爭不大，可以得到良好的發育。而被壓木也占比較多，在對水源涵養的效果中和優勢木一起發揮了較大的作用。而在對樹木本身的各項參數分析中，發現胸徑是其主導因素，其他因素均和其正相關。

另一方面，在降雨量比較小的時候（小于0.8mm），林冠會將全部降雨量截留，在降雨量稍大時候（1mm到2mm），樹冠有60.9%的截留率。經過數據分析可以看出，40cm到50cm徑級的平均截留率最大，其中冠幅級在0到1的林冠截留高達81.9%。50cm到60cm徑級雖然較大，但其平均截留率不如40cm到50cm徑級，僅和30cm到40cm徑級的平均截留率持平，達到了48.7%。其余較小徑級的冠幅也相對較小，徑級10cm以下的截留率有45.3%，10cm到20cm之間的達到42.3%，但到了20cm到30cm之間的卻僅有37.2%。由此可見，徑級在40cm到50cm之間的樹冠平均截留率最大，而20cm到30cm之間的最小。根據林分結構和土壤含水量的相關分析，可以發現樹高和冠長對40cm到60cm深土壤的含水量影響最大。

四、結束語

本文主要以大野口流域青海云杉林為試驗區，利用歷史觀測資料和現代設備監測數據進行科學分析。主要探討了主要氣候環境參數對河川徑流量之間的關系、苔蘚枯落物和土壤指標之間的相關性以及林分結構和林冠截留率對土壤含水量之間的相關性。本研究具有較強的系統性，為森林水文模型提供了理論依據，為森林植被保護和水資源短缺之間的矛盾解決提供了思路。

參考文獻：

[1]牛赟，成彩霞，趙維俊，等.祁連山大野口流域青海云杉林水文特征與生態因子關系研究[J].中南林業科技大學學報，2017，37 （1）：62-68.

[2]王翔，蔣志榮，敬文茂.祁連山大野口流域不同植被類型凍土凍融特征分析[J].防護林科技，2017 （3）：1-4.