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Scientific Reports:草地生态工程对长江源区水文过程的影响
2017-05-22
  三江源区地处青藏高原腹地,其重要生态屏障功能之一是为中下游提供稳定优质的水资源。然而,受到人类活动和气候变化的共同作用,三江源尤其是长江源地区草地呈严重退化趋势。为恢复草地生态功能,我国政府自本世纪初以来开始实施三江源区生态保护和建设工程,主要包括退牧还草和黑土滩治理等项目。近几年来,大量工作主要围绕生态工程实施以来草地恢复态势方面开展,针对工程对长江源区水资源影响的系统性研究鲜有报道。
  基于此,中国科学院青藏高原研究所,青藏高原地球科学卓越创新中心汪涛研究员课题组(博士后李佳和刘丹为本研究的共同第一作者),联合中国科学院西北高原生物研究所和澳大利亚CSIRO Land & Water等单位研究人员,根据长江源直门达水文站径流观测,结合气象和卫星遥感资料,发现草地生态工程(Figure 1)导致了丰水期产流系数的显著降低(Figure 2)。通过进一步利用高寒草地生态系统长期围栏封育试验、Budyko水热耦合平衡理论和区域水汽再循环模型WAM-2layers,量化分析了草地生态工程和气候变化对长江源区关键水文过程变化(径流、蒸散发和土壤水源涵养能力)的影响(Figure 3)。结果显示:草地生态工程显著促进了地表蒸散发过程,起到了减少丰水期径流的作用,其减少量约占丰水期平均径流量的16.4%;其次,通过本地蒸散发再循环过程,草地生态工程有利于区域降水的形成,进而增加径流,但其增加量不足以弥补蒸散发增强引起的径流减少;再者,不同于过去干旱和半干旱地区的造林工程,草地生态工程提高了土壤水源涵养能力,这一结论得到站点水平长期围栏封育试验的证实;最后,值得注意的是,草地生态工程实施以来,大气环流变化引起了降水增强,从而增加了径流量,抵消了由生态工程导致的径流减少,因此长江源直门达水文站观测的径流量仍然表现为增加趋势。
  该项研究综合“生态试验-水文监测-遥感观测-模型模拟”系统评估了草地生态工程对长江源地区水文过程变化的影响,这为合理评估未来气候变化下三江源二期生态工程对当地和下游水资源的影响提供重要科学依据。该研究成果以“Grassland restoration reduces water yield in the headstream region of Yangtze River”为题发表于Scientific reports杂志。论文链接:https://www.nature.com/articles/s41598-017-02413-9
  本研究得到中国科学院战略科技先导专项B类(XDB03030404, XDB03030502)项目和国家然科学基金(41530528)资助。
图 1. 长江源区草地的退化和恢复态势
图 2. 长江源区径流和降水的关系
图3. 草地生态工程和气候变化对长江源区主要水文过程的影响
 
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