[00117300]分析陆地植被对流溪河径流和水体溶解有机氮浓度的调控

(1)课题来源与背景 当前人类面临着严重的水危机,水问题成为继能源问题之后影响社会经济发展的世界性资源问题。气候变化与人类的土地利用会改变下垫面环境,这势必影响陆地的生态和水文过程。陆地的生态过程和水文过程相互作用相互耦合（杨大文等,2010）,科学的水资源规划与评价、开发与利用以及保护陆地生态系统的功能都必须充分考虑陆地生态过程和水文过程之间的耦合及其对水资源的影响。因此,探讨陆地生态过程和水文过程之间的耦合及其对水资源的影响不仅是当前资源环境研究面临的重点科学问题和挑战,也是区域社会经济发展的重大科技需求之一。 陆地生态系统如何影响陆源营养物质的形成和迁移也是当前科学界面临的重大科学问题之一,尤其对影响“陆地和水”系统中营养物形成和迁移的因子我们知之甚少。现有研究表明气候变化有可能极大地改变陆地向河流的输氮量（姚冠荣等,2007;Elias等,2013）。陆源营养物对河流的供给在不同植被覆盖河流类型区、同一河流不同河段和不同河流之间也可能相差悬殊。当前有关陆地氮循环的研究很少考虑陆源氮类营养物经由地表地下径流向陆地河流等水体的输入。然而,陆地氮的这种迁移是全球氮循环的重要组成部分（高全洲等,1998）。因此,探讨陆地生态过程对陆源营养物形成和向陆地河流迁移的影响不仅可为水资源管理部门提供陆地河流氮类营养物的数据清单,也有助于我们进一步认识陆地生态系统的功能和精确地估算陆地生态系统的氮通量,具有重大的应用和科学价值。 最近几十年,气候变化与人类的土地利用（如沿岸农业等）对流溪河流域影响愈益强烈,地表生态过程和水文过程在发生显著的变异。这种变异不仅影响流溪河水库流域可利用水资源的数量和质量,也影响广州市的生态安全和经济发展（胡新艳等,2005）。陈光荣等（2010）指出近年来因流溪河两岸及上游工农业的迅速发展和人口的不断增长,加之流域雨量丰沛,通过地表径流等方式进人河流的营养物正使得流溪河水质逐年变差。尽管如此,对于流域陆地生态过程和水文过程之间的相互耦合如何影响河流径流和陆源营养物的形成、迁移我们还了解不足。因此,有必要进一步探讨影响流溪河流域径流和陆源营养物形成和迁移的主要因子。这种研究不仅有利于管理者和决策者更好地保护流域水的水质和生态系统的功能、开发和利用流域的水资源,也可增进我们了解湿热地区陆地生态过程和水文过程间的耦合机理及土壤生物地球化学循环的特征。 （2）研究目的与意义 本项目的主要研究目的是：（a） 定量探讨流溪河流域植被结构和功能变化如何影响流溪河径流和水体溶解有机氮的浓度;（b） 发展分布式生态水文模型精细模拟湿热地区陆地生态过程、水文过程和陆源营养物形成和迁移的能力。 本项目研究的意义是：帮助我们充分认识陆地生态和水文过程耦合的机理,提高我们分析、预测和预报流域水与生态系统演变的能力,和为区域水安全、生态安全以及社会经济的可持续发展提供基础理论和科技支撑。 （3）主要论点与论据 项目组分析了流溪河水库流域气温、降水和土地覆被的历史变化特征;发展了分布式生态水文模型CHESS（coupled eco-hydrological simulation system）;并基于CHESS模型,模拟了2001-2013年间极端降水和土地覆被变化对径流的影响;同时,研究了两种极端降水方案下降水变化对河水硝态氮含量的影响,结果表明,降水变化对河流中硝态氮含量的影响比较明显。研究也发现极端降水方案可改变土壤水分状况,加快有机氮的矿化、硝化反应速率,进而影响河水中硝态氮的浓度,且这种影响大于土地变化带来的影响。 （4）创新 a) 动态地模拟湿热地区植被结构（冠层）、功能（森林凋落物）等变化对陆地水文过程和陆源氮类营养物形成、迁移的影响; b) 发展CHESS分布式生态水文模型提高我们模拟湿热地区陆地植被和土壤生物地球化学循环的能力。 （5）社会经济效益与存在的问题 社会经济效益：无 存在问题：CHESS模型参数众多,为了反映流域内真实的径流变化情况,需要对土壤和植被的许多参数进行率定。受获得资料的限制,本文仅选取了部分土壤、植被参数率定,虽然达到了理想的模拟效果,但是也有可能出现异参同效、同参异效的现象。改进方法在于从水量平衡角度出发,考虑蒸散发的模拟效果,对植被参数做进一步率定。 （6）获奖情况 无 （7）成果可向社会公开。