一种确定生态边坡最佳植被种类的评估方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种确定生态边坡最佳植被种类的评估方法及系统，在生态修复边坡所处区域内合理布设观测点，对不同位置土壤水分进行实时监测，监测短期时间内各个观测点的土壤含水率；基于水分监测数据，计算不同天然降雨条件下土壤水分补给量与土壤水分有效补给滞后时间，进而得到天然降雨条件下生态修复边坡土壤水分有效补给速率和有效补给效率，计算出阈值来评估植物的生存能力，针对于不同的土壤合理种植合适的植物，以此来防止水土流失，合理利用水资源。本发明专利技术可以简单快捷的计算出不同生态修复策略下土壤水分有效补给速率和效率，对研究降雨事件对不同植被类型下土壤水分的补给效率和阈值，对于制定植被恢复、提高降水资源利用具有重要意义。源利用具有重要意义。源利用具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种确定生态边坡最佳植被种类的评估方法及系统


[0001]本专利技术涉及环境生态修复
，具体涉及一种确定生态边坡最佳植被种类的评估方法及系统。

技术介绍

[0002]当下全球气候变化引起的降水格局改变和干旱事件频发对植被生态系统的结构和功能都会产生深刻的影响。降水是限制干旱区和半干旱区植被生长的关键因子，降水的时空变化会影响植物的生长进而影响植物群落的结构和功能。降水是干旱、半干旱地区的主要水分来源，其对土壤水分的补给直接影响到植被生长和生态系统服务的维持，但由于降雨特征和植被结构影响，有限的降水资源并未得到有效利用。研究降雨事件对不同植被类型下土壤水分的补给效率和阈值，对于指导植被恢复、提高降水资源利用效率具有重要意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于针对上述不足，研究一种确定生态边坡最佳植被种类的评估方法及系统。
[0004]基于上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种确定生态边坡最佳植被种类的评估方法，具体包括以下步骤：
[0006]步骤S1：对种植不同植被种类的生态修复边坡区域划分网格，布设边坡土壤水分监测点及雨量计，开展土壤水分监测实验；
[0007]步骤S2：在实验期内对生态修复边坡区域土壤水分和降雨进行周期性监测，收集生态修复边坡区域内不同位置点土壤水分含量深度分布数据和降雨时刻数据；
[0008]步骤S3：基于生态修复边坡区域土壤水分时空分布变化数据，计算不同监测点土壤水分补给量RA；
[0009]步骤S4：基于生态修复边坡区域土壤水分补给量计算结果，计算不同监测点土壤水分有效补给滞后时间LT；
[0010]步骤S5：基于土壤水分补给量与土壤水分有效补给滞后时间计算结果，计算土壤水分有效补给速率、土壤水分补给效率；
[0011]步骤S6：基于土壤水分有效补给速率、土壤水分补给效率计算结果，计算土壤水分补给量的阈值，评估生态修复策略对土壤水分有效补给的影响；
[0012]步骤S7：基于土壤水分补给量的阈值计算结果，分析植被生存能力，利用土壤水分有效补给速率、土壤水分补给效率和土壤水分补给量的阈值选出最适合本生态修复边坡的植被种类。
[0013]进一步地，所述步骤S1中布设土壤水分监测点，具体包括以下子步骤：
[0014]步骤S1.1：明确进行生态修复边坡的土壤水分监测区域具体范围；
[0015]步骤S1.2：以某观测位置设置为原点(0,0)，以L
x
为水平步长，以L
y
为垂直步长，分
别沿水平向与垂直向对生态修复边坡区域划分网格；
[0016]步骤S1.3：以水平向、垂直向网格线交点为实验期土壤水分监测点及雨量计布设点；
[0017]步骤S1.4：以坡面为基准，沿深度范围将边坡剖面划为分S个土层，用于同时监测深度范围内生态修复区域边坡土壤水分变化，在垂直于坡面的方向每隔hcm安置一个观测点；
[0018]步骤S1.5：按所确定的观测点，安装土壤水分自动监测系统进行土壤水分动态监测，土壤水分的监测深度为0～Hm,在观测点安装土壤水分探头；
[0019]步骤S1.6：在土壤水分监测点外布设雨量计，对降雨过程进行观测，记录降雨开始时间、降雨时长和降雨量。
[0020]进一步地，步骤S2中所述的收集土壤水分时空分布变化数据，具体包括以下子步骤：
[0021]步骤S2.1：采用土壤水分测定仪对生态修复边坡区域土壤水分监测点进行水分监测，每1天测定N次，共M次；
[0022]步骤S2.2：在首次测定时间范围内，记录各层土壤的含水率；
[0023]步骤S2.3：统计每个样点M次的土壤含水率监测数据并求取平均值，以平均值代表该样点土壤含水率。
[0024]进一步地，步骤S3中所述的土壤水分补给量按式(1)计算：
[0025]ΔRA＝RA
max
‑
RA0(1)
[0026]式中，ΔRA为次降雨对土壤水分的补给量，mm；RA
max
为雨后0～Hm土壤储水量最大值，mm；RA0为次降雨前0～Hm土壤储水量初始值，mm。
[0027]其中
[0028][0029]式中，RA为0～Hm土壤储水量，θ
i
为土壤水分探头测得的各层土壤含水量，％；d
i
为对应的土层深度，mm。
[0030]进一步地，步骤S4中所述的土壤水分有效补给滞后时间按式(3)计算：
[0031]ΔLT＝t1‑
t0ꢀꢀ
(3)
[0032]式中，ΔLT为降雨后h1cm土层观测到水分补给的滞后时间，h；t1为h1cm土层观测到土壤水分开始增加的时间，h；t0为降雨开始的时间，h。
[0033]进一步地，步骤S5所述土壤水分有效补给速率按(4)式计算：
[0034][0035]式中，S为土壤水分的补给速率，t
max
为0～h1m土壤储水量达到最大值的时间，h；t1为h1cm土层观测到土壤水分开始增加的时间，h。
[0036]进一步地，步骤S5所述土壤水分有效补给效率按(5)式计算：
[0037][0038]式中，E为次降雨土壤水分有效补给效率，P为次降雨的降雨量，mm。
[0039]进一步地，步骤S6所述土壤水分有效补给阈值识别，具体包括以下子步骤：
[0040]步骤S6.1：处理降雨事件中降雨量和土壤水分补给量的数据，针对典型降雨事件进行具体分析；
[0041]步骤S6.2：将处理好的数据导入Origin软件进行拟合回归处理分析，得到回归方程和回归系数R2；
[0042]步骤S6.3：利用所得到的数据计算出阈值Y。
[0043]进一步地，步骤S7所述分析植被生存能力，具体包括以下子步骤：
[0044]步骤S7.1：选取实验中土壤水分有效补给效率最大的植被类型a，选取实验中土壤水分有效补给速率最大的植被类型b；
[0045]步骤S7.2：选取实验中土壤水分有效补给阈值Y小于日平均降水量DM的植被类型c；
[0046]步骤S7.3：若选出的三种植被类型均为同一种植被类型，则此植被类型为该区域最佳种植类型。
[0047]本专利技术还提供一种确定生态边坡最佳植被种类的评估系统，包括：
[0048]模块一：对种植不同植被种类的生态修复边坡区域划分网格，合理布设边坡土壤水分监测点及雨量计，开展土壤水分监测实验；
[0049]模块二：在实验期内对生态修复边坡区域土壤水分和降雨进行周期性监测，收集生态修复边坡区域内不同位置点土壤水分含量深度分布数据和降雨时刻数据；
[0050]模块三：基于生态修复边坡区域土壤水分时空分布变化数据，计算不同监测点土壤水分补给量RA；
[0051]模块四：基于生态修复边坡区域土壤水分补给量计算结果，计算不同监测点土壤水分有效补给本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种确定生态边坡最佳植被种类的评估方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤S1：对种植不同植被种类的生态修复边坡区域划分网格，布设边坡土壤水分监测点及雨量计，开展土壤水分监测实验；步骤S2：在实验期内对生态修复边坡区域土壤水分和降雨进行周期性监测，收集生态修复边坡区域内不同位置点土壤水分含量深度分布数据和降雨时刻数据；步骤S3：基于生态修复边坡区域土壤水分时空分布变化数据，计算不同监测点土壤水分补给量RA；步骤S4：基于生态修复边坡区域土壤水分补给量计算结果，计算不同监测点土壤水分有效补给滞后时间LT；步骤S5：基于土壤水分补给量与土壤水分有效补给滞后时间计算结果，计算土壤水分有效补给速率、土壤水分补给效率；步骤S6：基于土壤水分有效补给速率、土壤水分补给效率计算结果，计算土壤水分补给量的阈值，评估生态修复策略对土壤水分有效补给的影响；步骤S7：基于土壤水分补给量的阈值计算结果，分析植被生存能力，利用土壤水分有效补给速率、土壤水分补给效率和土壤水分补给量的阈值选出最适合本生态修复边坡的植被种类。2.如权利要求1所述的一种确定生态边坡最佳植被种类的评估方法，其特征在于，所述步骤S1中布设土壤水分监测点，具体包括以下子步骤：步骤S1.1：明确进行生态修复边坡的土壤水分监测区域具体范围；步骤S1.2：以某观测位置设置为原点(0,0)，以L
x
为水平步长，以L
y
为垂直步长，分别沿水平向与垂直向对生态修复边坡区域划分网格；步骤S1.3：以水平向、垂直向网格线交点为实验期土壤水分监测点及雨量计布设点；步骤S1.4：以坡面为基准，沿深度范围将边坡剖面划为分S个土层，用于同时监测深度范围内生态修复区域边坡土壤水分变化，在垂直于坡面的方向每隔h cm安置一个观测点；步骤S1.5：按所确定的观测点，安装土壤水分自动监测系统进行土壤水分动态监测，土壤水分的监测深度为0～Hm,在观测点安装土壤水分探头；步骤S1.6：在土壤水分监测点外布设雨量计，对降雨过程进行观测，记录降雨开始时间、降雨时长和降雨量。3.如权利要求1所述的一种确定生态边坡最佳植被种类的评估方法，其特征在于，步骤S2中所述的收集土壤水分时空分布变化数据，具体包括以下子步骤：步骤S2.1：采用土壤水分测定仪对生态修复边坡区域土壤水分监测点进行水分监测，每1天测定N次，共M次；步骤S2.2：在首次测定时间范围内，记录各层土壤的含水率；步骤S2.3：统计每个样点M次的土壤含水率监测数据并求取平均值，以平均值代表该样点土壤含水率。4.如权利要求1所述的一种确定生态边坡最佳植被种类的评估方法，其特征在于，步骤S3中所述的土壤水分补给量按式(1)计算：ΔRA＝RA
max
‑
RA0(1)式中，ΔRA为次降雨对土壤水分的补给量，mm；RA
max
为雨后0～H m土壤储水量最大值，
mm；RA0为次降雨前0～H m土壤储水量初始值，mm；其中式中，RA为0～H m土壤储水量，θ
...

【专利技术属性】
技术研发人员：周鑫隆，孙锐，肖衡林，马强，李丽华，陶高梁，杨正全，黄少平，孟鸿儒，夏凤皖，罗小雪，刘一鸣，白玉霞，王鹏程，郑立斐，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：