祁连山大野口流域青海云杉林水文特征与生态因子关系探讨

李宏

摘要：本文以大野口流域为研究区域，结合历史记录数据，通过现代化的监测设备和仪器的先进功能，选取一系列具有代表性的相关指标，利用适当分析方法进行分析，探讨了青海云杉林水文特征和生态因子之间的关系，推导出了一些结论，为森林和水资源的保护与建设提供科学依据和参考。

关键词：大野口流域；水文特征；生态因子

祁连山地区因其地理位置的原因，是比较理想的研究水文特征与生态因子关系的地区。在此之前，已经有许多学者在该地区进行观测研究，取得了许多有意义的成果，但水文特征相关变量指标非常多，其复杂性较一般科学研究较大。现在的多数研究局限于某一种或者某几种因素和水文特征的相关性研究，但实际上影响水源的涵养關系的生态因素众多，较为单一的研究成果很难推而广之，所以需要将多个因素结合起来综合考虑，并且区域性研究结论的普适性也需要进一步论证。本文结合试验和观测数据，全面地分析了水源涵养功能各因素的影响关系，为后续研究提供参考。

一、大野口流域青海云杉林概况

该林区地处甘肃省，月均温差在30℃以上，植被类型根据梯度情况差异明显且呈现规律性。植被和土壤类型从低到高各有六种不同的类型，试验区内阴坡和阳坡分别存在有青海云杉林和祁连圆柏，均为天然次生林和纯林。该区域是典型的闭合流域，内有六条成型支流流过。

二、样地信息和研究方法

在2013年植被生长季，在试验区内设计了25m见方的固定样地，共计49块。采用长期定位观测的方式，对样地内的青海云杉林进行观测，记录相关数据。在特征分析时，主要引用了相关的概率论参数来汇总分析数据。在研究因子内部关系影响时，主要采用了相关系数分析方法，其它主要方法还有多元回归、线性倾向和多度分析方法[1]。

三、结果和分析

（一）河川径流的影响因素相关性分析

根据统计分析，大野口流域的降水有44.57%汇入了河川径流，经过分析年际的气温、降水量、河川径流量的数据，以及三个参数的趋势变化率、平均趋势变化率、各月平均值可以得出降水量的大小对河川径流量的影响最为显著，而与气温的相关性不明显。

因为降水量对其影响较大，故进一步分析了降水量和一些气候因素的相关性。根据数据分析结果来看，降水主要和气温有关。因为气温等参数变换周期较长，一段时间内数值比较稳定，所以从长时间跨度来看，其对降水量结果的影响程度较重。其它因素如风速、湿度和气压变化频率高并且幅度较大，所以从长时间跨度来看，其对降水量影响的相关性较弱。

由于部分河流水流湍急，传统的方法测试河川径流量难度比较大。但现在可以借助雷达工具，实时监测。得到的数据拟合出河川径流和雷达监测水位存在一个一元二次的函数关系，随着水位的增长，河川径流是随之递增。但是由于河川径流变化的驱动因素非常多，逻辑关系错综复杂，通过长期的监测，也发现了气温和日照影响着冻土冻融以及积雪消融的过程，间接对河川径流产生一定的影响[2]。

（二）苔藓枯落物、土壤水热、土壤特性及土壤蒸发的关系

苔藓枯落物厚度较大是该试验区一个明显的特点。而且该试验区的土壤厚度相对薄，其对气温的变化较为敏感。研究结果表明，苔藓枯落物对土壤含水率的影响程度非常弱，但对40公分到60公分深的土壤中的含水率存在线性回归的函数关系，其含水量约为此深度土壤含水率的2倍。

由于土壤含水量会随着土中水分的蒸发而变化，水分的蒸发又和气温、气压等因素相关。数据表明，林地土壤蒸发量和草地土壤蒸发量季节性变化明显，均在7月份正中达到最大值。但草地的蒸发量明显多于林地的蒸发量，林地对土壤含水量的保护作用更为显著，并且土壤的温度、含水量和水气压都会显著影响土壤蒸发的速率。

（三）林分结构相关影响分析

首先对林分结构因子的相关性进行分析，利用树木高度和邻木的外在关系，将树木分为5个等级，其中长势最好、直径最大、树高最高、树冠相对标高超过一般林冠层的优势木占比达到46.08%，其次是第三个等级的被压木占比达到32%，其余等级树木占比都在10%以下。这说明在试验区，优势木之间的竞争不大，可以得到良好的发育。而被压木也占比较多，在对水源涵养的效果中和优势木一起发挥了较大的作用。而在对树木本身的各项参数分析中，发现胸径是其主导因素，其他因素均和其正相关。

另一方面，在降雨量比较小的时候（小于0.8mm），林冠会将全部降雨量截留，在降雨量稍大时候（1mm到2mm），树冠有60.9%的截留率。经过数据分析可以看出，40cm到50cm径级的平均截留率最大，其中冠幅级在0到1的林冠截留高达81.9%。50cm到60cm径级虽然较大，但其平均截留率不如40cm到50cm径级，仅和30cm到40cm径级的平均截留率持平，达到了48.7%。其余较小径级的冠幅也相对较小，径级10cm以下的截留率有45.3%，10cm到20cm之间的达到42.3%，但到了20cm到30cm之间的却仅有37.2%。由此可见，径级在40cm到50cm之间的树冠平均截留率最大，而20cm到30cm之间的最小。根据林分结构和土壤含水量的相关分析，可以发现树高和冠长对40cm到60cm深土壤的含水量影响最大。

四、结束语

本文主要以大野口流域青海云杉林为试验区，利用历史观测资料和现代设备监测数据进行科学分析。主要探讨了主要气候环境参数对河川径流量之间的关系、苔藓枯落物和土壤指标之间的相关性以及林分结构和林冠截留率对土壤含水量之间的相关性。本研究具有较强的系统性，为森林水文模型提供了理论依据，为森林植被保护和水资源短缺之间的矛盾解决提供了思路。

参考文献：

[1]牛赟，成彩霞，赵维俊，等.祁连山大野口流域青海云杉林水文特征与生态因子关系研究[J].中南林业科技大学学报，2017，37 （1）：62-68.

[2]王翔，蒋志荣，敬文茂.祁连山大野口流域不同植被类型冻土冻融特征分析[J].防护林科技，2017 （3）：1-4.