[发明专利]一种基于蒸散发的林地植被生态需水的定量测算方法

说明书

本发明公开了一种基于蒸散发的林地植被生态需水的定量测算方法，包括以下步骤：（1）确定林地植被面积；（2）确定潜在蒸散量；（3）确定植被系数：根据植被类型，确定其需水量与潜在蒸散量之间的比值；（4）确定土壤水分修正系数：根据林地植被立地条件的差异，确定土壤水分修正系数；（5）确定林地植被生态需水定额；（6）计算林地植被生态需水总量。本发明采用植被系数和土壤水分系数对林地植被生态需水量进行修正，能有效减小植被类型、立地条件等因素对林地制备主要耗水项目的影响，对林地植被生态蓄水量进行定量测算，对区域水资源管理和生态环境保护具有重要意义。

技术领域

本发明涉及一种基于蒸散发的林地植被生态需水的定量测算方法，属于植被生态系统需水定量测定的技术与方法领域。

背景技术

由于水资源短缺造成生态环境日益恶化，干旱区生态环境问题越来越为人们所关注。不同气候条件和下垫面情况造成降水量的差异，形成不同区域背景下地表水资源量的变化。大气降水首先被天然植被利用后形成地表径流，才能被人类管理利用来满足经济水量和生态水量需求。围绕着干旱区生态需水、生态用水和生态耗水的问题，国内外学者在植被生态需水、水文过程、城市建设等方面开展了大量的研究工作，针对不同的研究对象总结出了植被、动物、河道等方面生态需水量的测定方法。

国外学者将生态需水分为生物和非生物环境进行区分研究，将植被生态需水量概括为不同生境下植被维持自身生理生态功能的稳定耗水量，主要集中于对景观植被、绿洲植被和防护林植被的需水和耗水研究。国内众多学者在20世纪90年代中期开展生态需水相关研究，目前已开展了不同尺度和不同研究对象的生态需水研究。1997年对西北地区的生态需水研究，提出了干旱区生态需水的计算方法，推动了我国生态需水的研究进程。随后，国内众多学者开展了生态需水的相关研究工作，包括生态需水的理论、分区、计算方法及其应用等方面，使得我国生态需水研究逐步向纵深发展，并于2003年建立了全国生态用水标准并开发了基于各区域实际状况的生态需水计算体系。张远最先提出林地植被生态需水量的定义，将林地生态系统看作森林和土壤的综合系统，认为林地植被生态需水量是维持林地生态系统自身生长和发挥生态功能所消耗的水资源量。总的来看，已有研究多以干旱或半干旱区域为主，研究对象主要集中于流域或河道。目前我国干旱区植被生态需水量估算的方法很多，比较常见的有：面积定额法、水量平衡法、遥感估算法、生物量估算法等。

植被生态系统需水包括3个部分：植物同化需水，植物蒸腾需水，土壤蒸发和渗漏需水。其中同化需水和蒸腾需水是植物完成生理功能所需的水分，而土壤蒸发和渗漏需水是植被生长环境中所必需的水分。同化需水所占植被生态需水的比例很小，此外多数区域水分渗漏量较小，因此在估算植被生态系统需水量时，多以植物蒸腾需水和土壤蒸发耗水近似代替植被生态需水量。维持林地植被自身生理生态功能的主要方式是蒸发和蒸腾作用，同时也是林地植被的主要耗水项目，在实际情况中，林地植被的生长和林地生态系统的正常运转不仅与蒸散量有关，而且与林地植被的立地条件、土壤质地、植物种类等因素密切相关。

发明内容

本发明主要针对林地植被生态需水难以定量化测定的问题，分析植被类型、立地条件等因素对林地植被主要耗水项目的影响，提出了一种利用修正系数校准不同类型和立地条件下植被潜在蒸散量的方法，定量测算林地植被生态需水量，对区域水资源管理和生态环境保护具有重要意义。

为了达到上述目的，本发明提供了一种基于蒸散发的林地植被生态需水的定量测算方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）确定林地植被面积S，单位m²；

（2）确定潜在蒸散量ET₀；

（3）确定植被系数：根据植被类型，确定其需水量ET与潜在蒸散量ET₀之间的比值K_c；

（4）确定土壤水分修正系数：根据林地植被立地条件的差异，确定土壤水分修正系数K_s，计算公式如下：