晋西黄土区典型林地水文特征及功能分析

发布时间：2017-03-18 04:08

  本文关键词：晋西黄土区典型林地水文特征及功能分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：小流域林水平衡与系统功能优化是黄土高原植被恢复与重建研究的关键问题。本文以晋西黄土区蔡家川流域典型林地为研究对象,以山西吉县森林生态系统国家野外科学观测研究站为依托,在进行大量野外实地调查、测定的基础上,对该地区典型林地的森林水文过程及其生态功能进行研究,主要结果如下：通过对2011～2013年39场降雨再分配观测,结果表明刺槐(Robinia pseudoacacia Linn.)林和油松(Pinus tabulaeformis Carr.)林的林冠截留率分别为9.1%-33.3%、12.8%～36.4%,干流率分别为2.7%～6.1%、1.5%-3.0%,林内降雨率分别为60.6%～88.3%、60.6%～85.6%,枯落物截留率分别为15.0%～36.4%、13.9%-30.3%；荒草地枯落物截留率为9.3%-27.3%；有林地的降雨截留作用以及水源涵养作用显著高于荒草地。对39场降雨进行产流分析,结果表明刺槐林地、油松林地和荒草地的产流量分别为0.027～1.059 mm、0.032～1471 mm、0.057～2.734 mm,径流系数分别为0.818%～4.179%、0.97%～5.805%、1.73%～10.79%；土壤侵蚀量大小依次为荒草地(3.64 g-L-1·m-2)油松林地(1.44g·L-1·m-2)刺槐林地(1.37 g·L～t·m-2)。在地被物中,腐殖质与枯落物防治土壤侵蚀的效果最好,地下表层10cm内毛根(d1mm)数量越多,土壤侵蚀量越小通过分析不同地类土壤物理性质及土壤水分垂直运动特征,结果表明：刺槐林地、油松林地、荒草地的土壤容重变化范围分别为1.15～1.23 g·cm-3、1.16～1.23 g·cm-3、1.29～1.42 g·cm-3,总孔隙度变化范围分别为53.43%～56.60%、53.47%～56.23%、46.38%～51.32%,表层土壤容重小、总孔隙度大,利于水分运动,随着深度增加,土壤黏度增加,干燥土壤对水分的吸力增大,水分向下运动的速度变缓。利用树干液流及土壤水分长期监测数据研究表明,在密度均为1300株-hm-2条件下,刺槐林、油松林年均耗水量分别为314 mm、256 mm,分别占当年降雨量的68.25%、55.25%,林分耗水严重,土壤水分亏缺度分别为67.09%、63.08%,而土壤水分补偿度分别为4.79%、19.48%,土壤水分补偿度远小于亏缺度,人工林密度过大是造成林地土壤干化的重要原因,亟需调整林分密密以保障林水平衡。在土壤水分平衡方程的基础上计算得出20a刺槐林、油松林在576 mm多年平均降雨量条件下的植被承载力分别为1163、967株.hm-2,能够抵抗二十年一遇干旱的土壤水分植被承载力分别为220、236株.hm-2,能够抵抗十年一遇干旱的土壤水分植被承载力分别为317、357株.hm-2。适宜的林分密度是避免土壤深层水分过度消耗,增加生物多样性,提高人工林水源涵养能力的基础。
【关键词】：黄土高原 小流域 人工林 水文过程 生态功能
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S715
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-22
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 研究目的及意义12-13
• 1.3 国内外研究现状13-21
• 1.4 存在问题与发展方向21-22
• 2 研究区概况22-25
• 2.1 自然概况23-24
• 2.2 社会经济状况24-25
• 3 研究内容与研究方法25-37
• 3.1 主要研究内容25
• 3.2 研究方法25-36
• 3.3 数据处理方法36
• 3.4 技术路线36-37
• 4 蔡家川流域小气候特征分析37-50
• 4.1 大气温度变化规律37-38
• 4.2 相对湿度变化规律38-40
• 4.3 风速变化规律40-41
• 4.4 日照时数变化规律41-43
• 4.5 降雨特征43-46
• 4.6 大气蒸发力46-48
• 4.7 蔡家川流域干旱特征分析48-49
• 4.8 小结49-50
• 5 典型林地土壤物理性质50-62
• 5.1 土壤质地特征分析50-52
• 5.2 土壤容重特征分析52-53
• 5.3 土壤孔隙度特征分析53-58
• 5.4 土壤粒径分形维数特征分析58-60
• 5.5 小结60-62
• 6 典型林分降水再分配62-72
• 6.1 林冠层对降水的再分配62-64
• 6.2 枯落物对降雨的截留作用64-65
• 6.3 典型地类的产流特征65-71
• 6.4 小结71-72
• 7 土壤水分垂直运动特征72-85
• 7.1 土壤水分垂直动态72-74
• 7.2 土壤水分运动特征74-75
• 7.3 土壤水分对降雨的响应75-79
• 7.4 典型林地的土壤入渗特征79-84
• 7.5 小结84-85
• 8 典型林分蒸散特征分析85-99
• 8.1 树干液流日变化特征分析85-90
• 8.2 树干液流月动态特征分析90-91
• 8.3 树干液流年变化特征分析91-92
• 8.4 典型林地土壤水分亏缺度与补偿度分析92-97
• 8.5 小结97-99
• 9 典型林地功能分析99-117
• 9.1 典型林地生物多样性分析99-101
• 9.2 典型林地土壤抗冲性分析101-105
• 9.3 典型林地土壤肥力评价105-109
• 9.4 典型林地植被承载力分析109-116
• 9.5 小结116-117
• 10 结论与展望117-120
• 10.1 结论117-118
• 10.2 特色与创新点118-119
• 10.3 展望119-120
• 参考文献120-134
• 个人简介134-135
• 导师简介135-137
• 在读期间获得成果目录清单137-139
• 致谢139-14

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