陕北黄土区坡面产流条件及林草改土效应研究

发布时间：2017-12-24 16:24

  本文关键词：陕北黄土区坡面产流条件及林草改土效应研究　出处：《北京林业大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：本文针对黄土高原林草植被防蚀机制问题,以陕北黄土区吴起县生态科研试验基地大吉沟森林公园内不同植被类型下坡面侵蚀以及林草改良土壤为研究对象,采用宏观研究与微观研究相结合、试验研究与模拟计算相结合、田间试验与室内实验相结合、定位与半定位观测相结合、短期观测与长期监测相结合的研究方法,综合分析陕北黄土区坡面土壤侵蚀主要影响因素和林草植被改良土壤的效应的基础上,阐明了陕北黄土区坡面土壤侵蚀的“降雨-土壤水分”产流临界条件,调查分析了坡面土壤扰动变化对径流产沙量的影响。本研究为黄土区植被恢复重建过程中水土保持效益分析与土壤侵蚀模型预报提供理论依据,为退耕还林、“三北”防护林等重点林业生态工程建设提供科技支撑,也为半干旱黄土区高效水土保持林草植被建设提供了科学依据。主要结论如下：(1)通过对坡面土壤侵蚀影响因素的研究得出,降雨条件对径流量影响最大,其次为土壤、地形和植被条件,具体分析得出,降雨量,降雨强度、土壤稳渗率和植被盖度对径流量影响最大：土壤条件对产沙量影响最大,其次为径流量、降雨、地形和植被条件,具体分析得出,径流量、降雨量、降雨强度、土壤容重、坡度和植被盖度对产沙量影响最大；在暴雨条件下,降雨和地形对径流量的影响作用最为显著,土壤和植被次之,具体分析得出,降雨量、坡度、降雨历时、坡向、土壤容重和植被类型对径流量影响最大;暴雨条件下,径流量对产沙量影响最大,但在暴雨条件下,降雨、地形、土壤和植被对产沙量的影响并没有集中体现在某一方面,降雨、地形、土壤和植被综合起来对产沙量的影响更加明显。(2)基于黄土区坡面超渗产流基本原理,研究建立了黄土区坡面侵蚀降雨-土壤水分指标临界模型：I=[(Ms-Mw)H D+ζ]/T,其中Ⅰ为降雨强度,T为起流历时,Ms为土壤饱和含水量,Mw为土壤前期含水量,H为土壤入渗厚度,D为土壤容重,ξ为降雨损失量。根据此模型,计算出吴起县干旱年、平常年和湿润年雨季的侵蚀降雨临界值,并绘制了吴起县干旱年、正常年和湿润年雨季临界侵蚀降雨的I-T相关关系图。(3)土地扰动变化对坡面径流产沙量产生显著的影响。土地扰动初期,地形条件对径流量影响最大,其次为土壤、植被和降雨；土地扰动恢复后,植被对径流量影响最大,其次为降雨、地形和土壤。土地扰动初期,土壤条件对产沙量影响最大,其次为降雨、植被、地形和径流量；土地扰动恢复后,降雨条件对产沙量影响最大,其次为土壤、径流量、地形和植被。通过对不同植被类型土地扰动前后径流产沙量的研究,发现沙棘和沙棘油松混交林这两种植被类型对扰动期内降低土壤侵蚀作用显著,特别是当坡面坡度小于20°。(4)研究区22个土壤指标因素中,变异性和敏感性均存在一定差异,但均未出现强度变异与强度敏感性指标,且植物多样性指数与土壤的化学性质的关系整体较密切,其次为土壤生物指标与土壤物理指标。通过建立坡面植物多样性与土壤因子耦合度模型,得出低坡度的沙棘+油松混交林中坡面植物多样性与土壤耦合度最大,其次为沙棘纯林、高坡度的沙棘+油松混交林和油松纯林,以达乌里胡枝子+赖草为主的草地耦合度最小。进一步对研究区林地土壤质量进行综合评价得出,低坡度的沙棘+油松混交林的土壤质量得分最高,其次为沙棘纯林、高坡度的沙棘+油松混交林和以达乌里胡枝子+赖草为主的草地,以油松纯林土壤质量综合得分最小。
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S157.4
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本文编号：1329097