华北土石山区典型林地根土层优先流特征及其影响因素研究
发布时间：2021-05-13 21:06
森林生态系统根土层中的优先流直接影响土壤水分入渗、养分流失以及污染物迁移的过程。根系、土壤大孔隙和石砾的空间结构特征是根土层优先流运移过程的重要影响因素。开展不同林地根土层优先流特征及其主要影响因素的研究,有助于深入认识林下土壤水分及溶质运移规律,为区域林木配置以及林分的经营管理提供数据支撑,进而为保障区域水土生态安全提供理论参考依据。本研究以华北土石山区典型分布的阔叶林（栓皮栎,Quercus variabilis Bl.）和针叶林（侧柏,Platycladus orientalis（L.）Franco）为研究对象,选取两种示踪特性不同的示踪剂（亮蓝和溴化钠）开展40和70mm两种入渗水量条件的示踪试验,并结合工业CT扫描技术和三维图像重建分析方法,通过探究优先流路径分布特征、调查水分和溶质运移规律、分析根系分布和构型指标、重构和量化土壤大孔隙和石砾三维空间结构,最终揭示了土石山区典型林地根土层优先流特征及其形成机理。所得主要研究结果如下所示:（1）林地土壤垂直和水平方向中均存在优先流现象。根土层中壤中流类型主要为均质基质流、非均质指流和高相互作用的大孔隙流,其中大孔隙流类型占比最大...
【文章来源】：北京林业大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 引言
1.1 研究背景
1.2 优先流理论研究进展
1.2.1 优先流的定义
1.2.2 优先流的分类
1.3 优先流研究方法进展
1.3.1 土壤孔隙尺度
1.3.2 土柱尺度
1.3.3 单个土体尺度
1.3.4 区域大尺度
1.3.5 多尺度相互融合
1.4 优先流的影响因素研究进展
1.4.1 根土层结构对优先流的影响
1.4.2 外部因素对优先流的影响
1.5 优先流对生态环境的影响
1.5.1 正效应
1.5.2 负效应
1.6 目前研究存在问题及发展趋势
1.7 研究目的和意义
2 研究区概况
3 研究内容与研究方案
3.1 研究内容
3.2 研究方法
3.2.1 野外试验前调查
3.2.2 野外试验
3.2.3 室内分析试验
3.3 数据分析及图像绘制
3.4 研究技术路线图
4 典型林地优先流路径分布特征研究
4.1 垂直剖面优先流路径分布特征
4.1.1 优先流形态判定
4.1.2 染色面积比
4.1.3 染色路径宽度分布特征和壤中流类型划分
4.1.4 优先流发育程度指标
4.2 水平剖面优先流路径分布特征
4.2.1 染色面积比
4.2.2 不同平均直径优先流路径分布特征
4.3 优先流路径空间变异性
4.4 讨论
4.5 小结
5 土壤水分及溶质运移研究
5.1 土壤剖面含水量对优先流的响应
5.1.1 土壤剖面含水量分布特征研究
5.1.2 土壤剖面含水量对优先流的响应
5.2 优先流对溶质迁移的影响
5.2.1 溶质迁移特征研究
5.2.2 优先流对溶质迁移的影响
5.3 讨论
5.4 小结
6 根系对优先流的影响
6.1 根系富集度与优先流关系研究
6.1.1 根系富集度分布特征
6.1.2 根系富集度与优先流关系研究
6.2 根系其他特征与优先流关系研究
6.2.1 根长密度
6.2.2 根系表面积密度
6.2.3 根系体积密度
6.3 根系对优先流贡献率研究
6.4 讨论
6.5 小结
7 土壤大孔隙和石砾三维空间结构对水分运动的影响
7.1 石砾三维空间结构特征对大孔隙的影响
7.1.1 石砾三维空间结构分布特征
7.1.2 石砾空间结构参数相关关系
7.1.3 土壤大孔隙三维空间结构分布特征
7.1.4 大孔隙空间结构参数相关关系
7.1.5 石砾三维空间结构特征对大孔隙的影响
7.2 大孔隙和石砾空间结构对饱和导水率的影响
7.2.1 饱和导水率分布特征
7.2.2 大孔隙和石砾空间结构对饱和导水率的影响
7.3 讨论
7.4 小结
8 结论、创新点与展望
8.1 主要结论
8.2 创新点
8.3 展望
参考文献
个人简介
导师简介
获得成果目录清单
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于分形分析的干热河谷区典型地类土壤优先路径分布特征[J]. 邵一敏,赵洋毅,段旭,陈婷婷,万艳萍,冷鹏. 西北农林科技大学学报(自然科学版). 2020(07)
[2]北方土石山区典型坡面优先流特征研究[J]. 赵思远,苏辉东,贾仰文,龚家国,牛存稳,甘永德,赵翠平. 水土保持学报. 2018(06)
[3]入渗水量对重庆四面山草地优先流影响的定量评价[J]. 姚晶晶,程金花,张洪江,李明峰,阚晓晴. 水土保持学报. 2018(02)
[4]矿区土壤裂隙优先流对土壤铵态氮迁移及土壤结构的影响[J]. 严家平,陈孝杨,程方奎,黄河,范廷玉. 农业工程学报. 2018(02)
[5]不同复垦方式排土场砾石对饱和导水率和贮水能力的影响[J]. 吕刚,王磊,卢喜平,李叶鑫,刘雅卓. 土壤学报. 2017(06)
[6]Quantification of 3D macropore networks in forest soils in Touzhai valley（Yunnan, China） using X-ray computed tomography and image analysis[J]. ZHANG Jia-ming,XU Ze-min,LI Feng,HOU Ru-ji,REN Zhe. Journal of Mountain Science. 2017(03)
[7]微润灌溉条件下土壤质地对水分入渗的影响[J]. 张国祥,申丽霞,郭云梅. 灌溉排水学报. 2016(07)
[8]用显微CT研究不同植被恢复模式的土壤团聚体微结构特征[J]. 赵冬,许明祥,刘国彬,张蓉蓉,脱登峰. 农业工程学报. 2016(09)
[9]淮河中游北岸地区“四水”转化研究[J]. 刘锦,李慧,方韬,孙青言. 自然资源学报. 2015(09)
[10]区域土壤水资源评价研究进展[J]. 王锋,朱奎,宋昕熠. 人民黄河. 2015(07)
博士论文
[1]密云水库集水区森林土壤大孔隙与石砾特征及其对土壤水分的影响[D]. 孟晨.北京林业大学 2018
[2]重庆四面山集水区尺度土壤优先流特征及其对养分运移的影响[D]. 姚晶晶.北京林业大学 2018
[3]黄土高原土壤大孔隙特征及其对土壤水分的影响[D]. 李同川.西北农林科技大学 2017
[4]北京山区树冠和枯落物结构对幼林水文防蚀功能动态影响[D]. 李想.北京林业大学 2016
[5]重庆四面山四种土地利用类型土壤优先流特征研究[D]. 陈晓冰.北京林业大学 2016
[6]三峡库区三种土地利用方式优先流特征及其对硝态氮运移的影响[D]. 吕文星.北京林业大学 2013
[7]基于土壤水入渗补给的优先流定量研究[D]. 吴庆华.中国地质科学院 2013
[8]植被发育斜坡非饱和带土体大孔隙对降雨入渗影响研究[D]. 张家明.昆明理工大学 2013
[9]华北土石山区典型区域水源涵养林健康评价研究[D]. 张文海.北京林业大学 2012
[10]紫色土碎石分布及其对坡面土壤侵蚀的影响[D]. 王小燕.华中农业大学 2012
硕士论文
[1]两种类型地被物覆盖下地被物层与土壤层水文动态过程研究[D]. 朱志俊.北京林业大学 2019
[2]不同水耕年限稻田土壤大孔隙分布与优先流特征研究[D]. 杨燕.华中师范大学 2018
[3]红壤丘陵区林地植物根系对土壤优先流的影响研究[D]. 王小芳.湖南师范大学 2018
[4]北京山区森林枯落物层水文过程模拟研究[D]. 杜捷.西北农林科技大学 2017
[5]黄土丘陵区不同退耕年限林草地土壤结构及大孔隙研究[D]. 华瑞.西北农林科技大学 2016
[6]林冠和枯落物结构对水分截留和溅蚀的影响[D]. 徐军.北京林业大学 2016
[7]北京山区典型低频泥石流沟道危险度研究[D]. 张嫱.北京林业大学 2016
[8]密云水库水源涵养林土壤水分运移及营养物质迁移研究[D]. 杜晓晴.北京林业大学 2015
[9]北京鹫峰地区林木根系和石砾对土壤优先流的影响[D]. 张英虎.北京林业大学 2014
[10]北京小流域产流特点及暴雨洪水计算研究[D]. 刘川佳仔.清华大学 2013
本文编号：3184704
【文章来源】：北京林业大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 引言
1.1 研究背景
1.2 优先流理论研究进展
1.2.1 优先流的定义
1.2.2 优先流的分类
1.3 优先流研究方法进展
1.3.1 土壤孔隙尺度
1.3.2 土柱尺度
1.3.3 单个土体尺度
1.3.4 区域大尺度
1.3.5 多尺度相互融合
1.4 优先流的影响因素研究进展
1.4.1 根土层结构对优先流的影响
1.4.2 外部因素对优先流的影响
1.5 优先流对生态环境的影响
1.5.1 正效应
1.5.2 负效应
1.6 目前研究存在问题及发展趋势
1.7 研究目的和意义
2 研究区概况
3 研究内容与研究方案
3.1 研究内容
3.2 研究方法
3.2.1 野外试验前调查
3.2.2 野外试验
3.2.3 室内分析试验
3.3 数据分析及图像绘制
3.4 研究技术路线图
4 典型林地优先流路径分布特征研究
4.1 垂直剖面优先流路径分布特征
4.1.1 优先流形态判定
4.1.2 染色面积比
4.1.3 染色路径宽度分布特征和壤中流类型划分
4.1.4 优先流发育程度指标
4.2 水平剖面优先流路径分布特征
4.2.1 染色面积比
4.2.2 不同平均直径优先流路径分布特征
4.3 优先流路径空间变异性
4.4 讨论
4.5 小结
5 土壤水分及溶质运移研究
5.1 土壤剖面含水量对优先流的响应
5.1.1 土壤剖面含水量分布特征研究
5.1.2 土壤剖面含水量对优先流的响应
5.2 优先流对溶质迁移的影响
5.2.1 溶质迁移特征研究
5.2.2 优先流对溶质迁移的影响
5.3 讨论
5.4 小结
6 根系对优先流的影响
6.1 根系富集度与优先流关系研究
6.1.1 根系富集度分布特征
6.1.2 根系富集度与优先流关系研究
6.2 根系其他特征与优先流关系研究
6.2.1 根长密度
6.2.2 根系表面积密度
6.2.3 根系体积密度
6.3 根系对优先流贡献率研究
6.4 讨论
6.5 小结
7 土壤大孔隙和石砾三维空间结构对水分运动的影响
7.1 石砾三维空间结构特征对大孔隙的影响
7.1.1 石砾三维空间结构分布特征
7.1.2 石砾空间结构参数相关关系
7.1.3 土壤大孔隙三维空间结构分布特征
7.1.4 大孔隙空间结构参数相关关系
7.1.5 石砾三维空间结构特征对大孔隙的影响
7.2 大孔隙和石砾空间结构对饱和导水率的影响
7.2.1 饱和导水率分布特征
7.2.2 大孔隙和石砾空间结构对饱和导水率的影响
7.3 讨论
7.4 小结
8 结论、创新点与展望
8.1 主要结论
8.2 创新点
8.3 展望
参考文献
个人简介
导师简介
获得成果目录清单
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于分形分析的干热河谷区典型地类土壤优先路径分布特征[J]. 邵一敏,赵洋毅,段旭,陈婷婷,万艳萍,冷鹏. 西北农林科技大学学报(自然科学版). 2020(07)
[2]北方土石山区典型坡面优先流特征研究[J]. 赵思远,苏辉东,贾仰文,龚家国,牛存稳,甘永德,赵翠平. 水土保持学报. 2018(06)
[3]入渗水量对重庆四面山草地优先流影响的定量评价[J]. 姚晶晶,程金花,张洪江,李明峰,阚晓晴. 水土保持学报. 2018(02)
[4]矿区土壤裂隙优先流对土壤铵态氮迁移及土壤结构的影响[J]. 严家平,陈孝杨,程方奎,黄河,范廷玉. 农业工程学报. 2018(02)
[5]不同复垦方式排土场砾石对饱和导水率和贮水能力的影响[J]. 吕刚,王磊,卢喜平,李叶鑫,刘雅卓. 土壤学报. 2017(06)
[6]Quantification of 3D macropore networks in forest soils in Touzhai valley（Yunnan, China） using X-ray computed tomography and image analysis[J]. ZHANG Jia-ming,XU Ze-min,LI Feng,HOU Ru-ji,REN Zhe. Journal of Mountain Science. 2017(03)
[7]微润灌溉条件下土壤质地对水分入渗的影响[J]. 张国祥,申丽霞,郭云梅. 灌溉排水学报. 2016(07)
[8]用显微CT研究不同植被恢复模式的土壤团聚体微结构特征[J]. 赵冬,许明祥,刘国彬,张蓉蓉,脱登峰. 农业工程学报. 2016(09)
[9]淮河中游北岸地区“四水”转化研究[J]. 刘锦,李慧,方韬,孙青言. 自然资源学报. 2015(09)
[10]区域土壤水资源评价研究进展[J]. 王锋,朱奎,宋昕熠. 人民黄河. 2015(07)
博士论文
[1]密云水库集水区森林土壤大孔隙与石砾特征及其对土壤水分的影响[D]. 孟晨.北京林业大学 2018
[2]重庆四面山集水区尺度土壤优先流特征及其对养分运移的影响[D]. 姚晶晶.北京林业大学 2018
[3]黄土高原土壤大孔隙特征及其对土壤水分的影响[D]. 李同川.西北农林科技大学 2017
[4]北京山区树冠和枯落物结构对幼林水文防蚀功能动态影响[D]. 李想.北京林业大学 2016
[5]重庆四面山四种土地利用类型土壤优先流特征研究[D]. 陈晓冰.北京林业大学 2016
[6]三峡库区三种土地利用方式优先流特征及其对硝态氮运移的影响[D]. 吕文星.北京林业大学 2013
[7]基于土壤水入渗补给的优先流定量研究[D]. 吴庆华.中国地质科学院 2013
[8]植被发育斜坡非饱和带土体大孔隙对降雨入渗影响研究[D]. 张家明.昆明理工大学 2013
[9]华北土石山区典型区域水源涵养林健康评价研究[D]. 张文海.北京林业大学 2012
[10]紫色土碎石分布及其对坡面土壤侵蚀的影响[D]. 王小燕.华中农业大学 2012
硕士论文
[1]两种类型地被物覆盖下地被物层与土壤层水文动态过程研究[D]. 朱志俊.北京林业大学 2019
[2]不同水耕年限稻田土壤大孔隙分布与优先流特征研究[D]. 杨燕.华中师范大学 2018
[3]红壤丘陵区林地植物根系对土壤优先流的影响研究[D]. 王小芳.湖南师范大学 2018
[4]北京山区森林枯落物层水文过程模拟研究[D]. 杜捷.西北农林科技大学 2017
[5]黄土丘陵区不同退耕年限林草地土壤结构及大孔隙研究[D]. 华瑞.西北农林科技大学 2016
[6]林冠和枯落物结构对水分截留和溅蚀的影响[D]. 徐军.北京林业大学 2016
[7]北京山区典型低频泥石流沟道危险度研究[D]. 张嫱.北京林业大学 2016
[8]密云水库水源涵养林土壤水分运移及营养物质迁移研究[D]. 杜晓晴.北京林业大学 2015
[9]北京鹫峰地区林木根系和石砾对土壤优先流的影响[D]. 张英虎.北京林业大学 2014
[10]北京小流域产流特点及暴雨洪水计算研究[D]. 刘川佳仔.清华大学 2013
本文编号：3184704
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