黄土高原小流域土壤水分植被承载力模拟研究

在我国的黄土高原，以植被建造为主的生态环境建设取得了重要进展。然而，关于土壤-植被水分关系的调控、植被的量化配置等研究还需加强。本项目拟在小区、坡面和小流域三个尺度上，通过野外监测、室内分析测定及数学模拟等手段，确定不同植被的生长特征和土壤水分动态，获得土壤水力学与植被动力学参数的时空变异性，构建水分过程模型（考虑土壤水分运动、根系吸水、蒸散发等过程）和植被生产力过程模型（考虑碳、氮生物地球化学循环过程）；进而利用可视化编程语言，采用动态链接库组件开发方式，建立黄土高原土壤水分植被承载力过程模型，并结合野外试验，验证该模型对典型植被（柠条、沙柳、苜蓿）在不同尺度、不同植被生长阶段、不同土壤类型下的预测效果。研究结果一方面有助于深化黄土高原土壤水分亏缺和植被生理耦合机理的认识，建立土壤水分植被承载力的动力学模式；另一方面可为小流域植被建造提供科学指导。

本项目按照项目计划书开展相关科学研究工作，以陕北高原六道沟流域为主要研究区域，在小区、坡面和流域尺度上，通过长期观测和取样分析，获得了大量土壤水分数据及植被生长资料，结合室内测定和相关理论分析，查明了不同尺度不同土地利用下土壤水分时空分布规律及其影响因素，阐明了不同密度和不同年限的灌草植被与土壤水分时空分布的相互作用关系，揭示了不同植被类型以及同一植被在不同密度和不同年限下的水分转化特征和规律，利用SHAW模型模拟了不同植被土壤水分动态，通过分析典型植被长期耗水过程，提出了不同植被的土壤水分植被承载力。在该项目的支持下，目前发表科研论文20篇，其中SCI收录期刊15篇，EI收录论文2篇（均标注该项目课题号）。项目执行期间，培养学生6名，其中毕业博士生3名，毕业硕士生3名。