缙云山典型水源林生态水文功能评价研究

发布时间：2017-09-27 04:14

  本文关键词：缙云山典型水源林生态水文功能评价研究

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【摘要】：缙云山由于所处的地理位置重要,其森林对维持当地生态系统稳定性以及对保持水土、涵养水源都具有极其重要的意义,同时还能为三峡库区典型区段长防林的建设提供指导。为探索研究区水源涵养林生态水文功能及其结构与功能间的关联,本文针对缙云山典型水源涵养林林分结构特征、群落结构生理特征以及水源涵养功能开展调查研究,将结果进行整合以评价当地水源涵养林生态水文功能,并为缙云山及亚热带地区水源涵养林以发挥森林功能为基础的林分结构调整提供科学依据。本研究主要结论为：(1)研究区的人工次生水源涵养林典型林分主要为四川大头茶阔叶混交林、苦槠阔叶混交林、马尾松阔叶混交林、杉木阔叶混交林、马尾松杉木阔叶混交林、毛竹马尾松混交林、毛竹杉木混交林、毛竹阔叶混交林以及毛竹纯林。林分整体混交度达到55%以上,平均大小比数在0.36-0.67之间,角尺度为0.5的部分占比例最大。林分中最大和最小比例的林龄组分分别是中龄林和过熟林,胸径结构分布规律为中小径级(胸径11 cm)树木所占比例最高。各林分生物量积累情况差异较大,最大的为四川大头茶阔叶混交林,最小的为毛竹纯林。(2)林下最接近地表的1m土壤平均容重为1.37 g cm-3,且随土壤深度增加土壤容重呈递增趋势。虽然土壤田间持水量等土壤物理性质指标在各林分之间存在较大差异,但均随土壤由浅入深呈递减趋势。林下土壤化学性质指标反映出土壤中各化学元素总体属稀缺程度,且同样随土壤由浅入深而递减,但土壤pH随着土层深入而递增。自然条件下,研究区9种优势树种净光合速率最大的为四川大头茶,最小的为马尾松。降水和PM2.5对各树种光合作用总体上是抑制的。(3)各林分穿透雨率、林冠截留率及树干茎流率变化范围分别为73.73%-85.33%、13.36%-26.10%及0.09%-1.31%。枯落物最大截持水量和有效截持水量变化范围则为1.24mm-2.74 mm和0.95 mm-2.45 mm.各层次土壤含水量存在差异,最大蓄水量在515.90 mm-662.11 mm之间变化,渗透速率随时间变化差异较大,但趋势相似,均呈指数降低。(4)采用综合分析法对缙云山水源林生态和水文功能进行综合评价,进而整合构建了包含有26个指标的缙云山水源林生态水文功能评价体系。各林分的评分高低顺序大致为：针阔混交林群落常绿阔叶林群落毛竹林群落。(5)将影响水源林生态水文功能的关键指标与其结构因子进行耦合分析,得到3种对林分生态水文功能影响较大的结构参数,影响能力依次为：林龄标准差混交度角尺度。利用林分结构参数实测值计算所得生态水文功能评分与生态水文功能评价模型所得各林分评分的高低情况一致。可知,缙云山地区水源涵养林的理想化结构模式应以现有的马尾松阔叶混交林为模板,其结构能促进林分内树木自身长势,维持群落稳定性,并充分发挥林分各生态功能。同时,在缙云山地区对林分结构调整时应首先从林龄、混角度和角尺度入手。
【关键词】：水源涵养林 林分结构特征 光合特征 生态水文功能 评价指标体系 林分结构调整
【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4-6
• ABSTRACT6-8
• 目录8-12
• 引言12-14
• 1 国内外研究进展14-22
• 1.1 水源涵养林研究进展14-19
• 1.1.1 水源涵养林整体研究14
• 1.1.2 水源涵养林群落稳定性研究14-17
• 1.1.3 水源涵养林水文效应研究17-19
• 1.2 水源涵养林质量评价体系研究19-20
• 1.3 水源涵养林结构调整技术研究20-21
• 1.4 现存的主要问题及展望21-22
• 2 研究区概况22-26
• 2.1 重庆地理位置及自然条件22-24
• 2.2 缙云山地理环境24-26
• 2.2.1 地理位置24-25
• 2.2.2 地质地貌25
• 2.2.3 气候特征25
• 2.2.4 土壤类型25
• 2.2.5 森林植被25-26
• 3 研究内容、方法与技术路线26-46
• 3.1 研究内容26
• 3.2 研究方法26-45
• 3.2.1 样地设置26-27
• 3.2.2 野外数据获取27-31
• 3.2.3 盆栽树种的光合作用测定31-38
• 3.2.4 林分数据处理38-42
• 3.2.5 评价指标体系建立方法42-44
• 3.2.6 灰度关联分析44-45
• 3.2.7 数据分析45
• 3.3 技术路线45-46
• 4 水源涵养林林分结构配置研究46-64
• 4.1 林分主要树种组成46-50
• 4.1.1 树种区系分布46-47
• 4.1.2 林分密度及树种组成47-50
• 4.2 林分空间结构配置50-56
• 4.2.1 林分树种混交度50-52
• 4.2.2 林分树种大小比数52-54
• 4.2.3 林分树种角尺度54-56
• 4.3 林分非空间结构配置56-62
• 4.3.1 林分树种林龄结构56-58
• 4.3.2 林分树种胸径结构58-59
• 4.3.3 林分生物量特征59-62
• 4.4 小结62-64
• 5 水源涵养林群落基本特征研究64-100
• 5.1 林地土壤特征64-73
• 5.1.1 土壤物理性质64-68
• 5.1.2 土壤化学性质68-73
• 5.2 林分优势树种光合特征73-89
• 5.2.1 自然条件下优势树种光合特征73-79
• 5.2.2 优势树种光合作用对不同条件降水的响应79-82
• 5.2.3 细颗粒物(PM_(2.5))对各优势树种净光合速率的影响82-88
• 5.2.4 林分最大净光合速率88-89
• 5.3 林分物种多样性特征89-92
• 5.3.1 乔木层物种多样性89-90
• 5.3.2 灌木层物种多样性90
• 5.3.3 草本层物种多样性90-91
• 5.3.4 物种多样性指标间的关联91-92
• 5.4 林分结构生理功能评价指标体系92-96
• 5.4.1 评价初选指标体系92
• 5.4.2 评价指标体系降维92-95
• 5.4.3 评价指标体系的合成权重95
• 5.4.4 林分结构生理功能评价结果95-96
• 5.5 小结96-100
• 6 水源涵养林水文功能研究100-122
• 6.1 林冠层水文特性与水源涵养功能100-103
• 6.1.1 林冠层截留能力100-102
• 6.1.2 林冠层持水与蒸散特征102-103
• 6.2 灌草层水文特性与水源涵养功能103-104
• 6.3 枯落物层水文特性与水源涵养功能104-106
• 6.3.1 枯落物层持水能力104-105
• 6.3.2 枯落物层蒸散特征105-106
• 6.4 土壤层水文特性与水源涵养功能106-112
• 6.4.1 土壤水文动态特征107-108
• 6.4.2 土壤蓄水特征108-110
• 6.4.3 土壤水分入渗特征110-112
• 6.5 强降水条件下林地坡面产流特征112-115
• 6.5.1 林地产流深对强降水的响应112-114
• 6.5.2 林地产流时间对强降水的响应114
• 6.5.3 林地产流峰值对强降水的响应114-115
• 6.6 林分水文功能评价指标体系115-118
• 6.6.1 评价初选指标体系115
• 6.6.2 评价指标体系降维115-116
• 6.6.3 评价指标体系的合成权重116-117
• 6.6.4 林分水文功能评价结果117-118
• 6.7 小结118-122
• 7 水源涵养林群落生态水文功能与林分结构影响因子耦合关系分析122-132
• 7.1 水源涵养林生态水文功能关键影响因子分析122-127
• 7.1.1 水源涵养林生态水文功能与单个关键影响因子相关性分析123
• 7.1.2 水源涵养林生态水文功能各关键影响因子灰度关联分析123-127
• 7.2 水源涵养林生态水文功能关键影响因子影响机制分析127-128
• 7.3 水源涵养林生态水文功能与林分结构影响因子耦合关系分析模型128-130
• 7.4 重庆缙云山地区水源涵养林理想化结构130
• 7.5 小结130-132
• 8 结论与讨论132-136
• 8.1 结论132-135
• 8.1.1 水源涵养林典型林分结构配置132
• 8.1.2 水源涵养林群落基本特征132-133
• 8.1.3 水源涵养林水文功能133-134
• 8.1.4 水源涵养林典型林分群落生态水文功能综合评价134
• 8.1.5 水源涵养林林分结构与生态水文功能耦合模型134-135
• 8.2 讨论135-136
• 8.2.1 创新点135
• 8.2.2 展望135-136
• 参考文献136-150
• 个人简介150-151
• 导师简介151-152
• 成果目录清单152-153
• 致谢153-154

【参考文献】

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本文编号：927553