海岸前沿风沙运动规律及其对木麻黄防护林的影响

发布时间：2017-06-12 17:11

  本文关键词：海岸前沿风沙运动规律及其对木麻黄防护林的影响，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：海岸前沿风沙运动规律以及对植物的作用机理研究是海岸生态学探究的重要组成部分。本研究以风沙物理学为基本原理,结合生态学、林学等学科理论来研究风沙运动特征及对木麻黄防护林影响的机理。目的是为控制华南沿海地区的风沙危害、改善当地生态环境提供理论依据与科学方法。本文在总结前人研究的基础上,于福建省惠安赤湖国有防护林场,按林地、草地和裸地三种下垫面类型各布设3条与主要风向相同的样线,每条样线以最高潮水位为起点,依次按Om、5m、 10m、20m、40m和80m等六个不同海岸距离布设样点,以野外试验调查与测定为主要手段,加上风沙天气的资料分析,对在不同样地植被条件下风沙运动、对防护林的影响等定点野外实地测定,把以水平运动为主的颗粒物移动过程和以垂直运动为主的颗粒物沉降过程统一整合研究。通过分析研究得出以下初步结论：1.林地和草地各测点位置不同高度风速大致随着与迎风面距离的增加而逐渐下降,裸地无明显变化,各距离林带不同测点高度的防风效能、总体上随着与迎风面距离的增加而逐渐上升。2.在三个类型样地中,裸地土壤容重大,毛管孔隙度、非毛管孔隙度以及总孔隙度较小,自然含水量中等；草地土壤容重中等,毛管孔隙度大,非毛管孔隙度小,总孔隙度中等,自然含水量中等；林地土壤容重小,毛管孔隙度、非毛管孔隙度、总孔隙度以及自然含水量最大。在0～40m范围内,林地上层土壤毛管孔隙度,总孔隙度,自然含水量随着与海岸距离的增加而逐渐增大。3.三个样地均以细沙为主,中沙、粗沙分列其后,但样地间含量差异很大；由于风沙的堆积程度不同,林地、草地、裸地粒径皆随着海岸距离的增加而逐渐变粗,林地变化较为明显且粒径最粗,林地和草地下层的沙粒径都比表层的更粗,裸地则无明显变化；与草地和裸地相比,林带内沙土平均粒径最高,标准偏差最大,负偏程度最高,这与林地内粒径较粗有关；在草地和裸地中,平均粒径与各粒度参数均存在良好的相关性,表明草地和裸地沉积物为风力搬运堆积的产物,受风选作用明显。细沙与极粗沙和粗沙都呈现极显著的正相关关系,可以根据极粗沙和粗沙的含量来判别防护林的防护效应,即在海岸前沿,沙粒粒径越粗,防护效能越好。粒度特征参数之间有一定的相关性,即随着沉积物平均粒径变细,分选变好,偏度趋于正偏,峰态上草地裸地趋于平缓,而林地内峰态无明显变化趋势。4.裸地风沙流试验表明：在0～2cm高度内,风速越大,相对输沙率比例越低,而2～4cm中随着风速的增大,相对输沙率有所增加,在4-6cm、6-8cm、8-10cm、10-20cm中,随着风速的增大相对输沙率无明显的增加。大部风沙运动活跃高度主要集中在4cm以下,高度20～60cm沙量分布较为均匀,在高度60～80cm处,收集量已经极微少,显示在研究区域悬移风沙含量占全部风沙量比重极小。分别以河村公式、Bagnold公式及Chepil公式对飞沙量进行估算,实际观测值与Bagnold值最为相似。5.积沙量最大值林地出现在1月和7月,9月次之,草地出现在1月,其他各月两类样地均呈平缓波动。裸地内积沙量各月间波动较大,无明显规律。林地中除夏季外,积沙量均呈现单峰曲线,在10m处积沙量达到最大,从季节积沙总量上来看,大致呈现出冬夏秋春。草地中积沙量随距离的变化在冬夏二季都呈现处单峰曲线,峰值分别出现在20m和5m处,从季节积沙量来看,大致呈现冬夏=秋春。裸地中各季积沙量随距离增加没有出现相似的变化模式。裸地的全年总积沙量是草地的7.75倍,是林地的216.27倍,林地与草地总积沙量年变化曲线相似,均与1月达到最高值,随后逐渐下降,在6月份又逐渐升高,并在7月达到新的峰值,经过8月短暂下降之后又逐渐回升。林地内每个月的积沙总量越多,40m后积沙总量的比例就越低,体现出了木麻黄林地在防风固沙中的效能。6.木麻黄小枝性状大致沿海岸距离呈线性变化,其中小枝直径随着距离的增加而变细,小枝节距和小枝长度随着距离的增加而变长。观测期内,木麻黄小枝长度、小枝节距随时间推移而逐渐增加,小枝平均直径夏季较高,秋季较低,可能与季节性胁迫有关。其中小枝性状变化集中在前20m内,40m后小枝变化不大。各距离上木麻黄小枝长度与小枝节距均呈现出极显著正相关,小枝长度和小枝直径在夏秋冬三季呈现出显著正相关,在春季40m后显著正相关。7.不同距离的木麻黄林POD月变化曲线大致相似,最大值均出现在6月,其次为7-9月,最小值均出现在1月,POD大致呈现随距离的增加而增大。不同距离的MDA在10月到翌年1月内含量较多,3月～7月内则较少。随着与海岸距离的增加,波动幅度越来越小,除春季外,MDA含量随着海岸距离的增加而减小。不同海岸距离的叶绿素总含量峰期出现在5月～9月,最高值出现在7月,10月到翌年4月叶绿素总含量值较少,叶绿素总含量随距离的增大而逐渐变大。
【关键词】：海岸前沿 风沙运动 木麻黄 防护林
【学位授予单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S792.93
【目录】：

• 摘要5-7
• abstract7-12
• 1. 前言12-17
• 1.1 海岸风沙危害12-13
• 1.2 风沙规律研究现状13-15
• 1.2.1. 风沙沉积粒度特征13
• 1.2.2 风沙运动特征13-15
• 1.3 风沙对植物的影响15-16
• 1.3.1 风沙流对植物的影响15-16
• 1.3.2 沙埋对植物的影响16
• 1.4 研究目的及意义16-17
• 2 研究地概况及方法17-21
• 2.1 研究地概况17-18
• 2.1.1 风况17-18
• 2.1.2 沙源18
• 2.1.3. 土壤18
• 2.2 试验材料与样地选择18-19
• 2.3 研究方法19-21
• 2.3.1 防风效能计算19
• 2.3.2 土壤物理性质测定19
• 2.3.3 垂直风速测量19
• 2.3.4 风沙流结构的测定19-20
• 2.3.5 飞沙量的测定20
• 2.3.6 沙粒粒度测定及粒度参数20
• 2.3.7 沙埋深度及堆沙量的测定20
• 2.3.8 生理指标测定20
• 2.3.9 木麻黄小枝形态测定20-21
• 2.3.10 数据的分析处理21
• 3. 海岸前沿风沙运动规律21-50
• 3.1 全年风动力特征21-27
• 3.1.1 季风特性分析21-22
• 3.1.2 不同样地风速季节变化22-26
• 3.1.3 不同下垫面防风效能季节动态26-27
• 3.1.4 小结与讨论27
• 3.2 不同类型下垫面土壤物理性质27-31
• 3.2.1 土壤容重27-28
• 3.2.2 土壤孔隙度28-29
• 3.2.3 自然含水量29-30
• 3.2.4 小结与讨论30-31
• 3.3 粒度组成特征31-38
• 3.3.1 粒度结构特征31-32
• 3.3.2 不同距离上粒径变化32-33
• 3.3.3 林地中各沙粒粒径组成的相关性分析33-34
• 3.3.4 地表沉积物粒度参数34-36
• 3.3.5 粒度参数间的相关分析36-37
• 3.3.6 小结与讨论37-38
• 3.4 垂直风沙运动规律38-45
• 3.4.1 近地表沙尘相对含量随风速的变化特征38-39
• 3.4.2 近地表沙尘含量随高度的变化特征39-40
• 3.4.3 飞沙量推估40-42
• 3.4.4 小结与讨论42-45
• 3.5 水平风沙运动规律45-50
• 3.5.1 不同样地距离月积沙量变化特征45-47
• 3.5.2 不同样地年总积沙量变化特征47-49
• 3.5.3 小结与讨论49-50
• 4. 风沙运动对木麻黄的影响50-63
• 4.1 风沙运动对木麻黄小枝形态影响50-58
• 4.1.1 木麻黄小枝性状沿距离季节动态变化50-52
• 4.1.2 木麻黄小枝长度和小枝节距的相关性分析52-55
• 4.1.3 木麻黄小枝长度和小枝直径的相关性分析55-57
• 4.1.4 小结与讨论57-58
• 4.2 风沙运动对木麻黄生理影响58-63
• 4.2.1 不同距离木麻黄POD变化58-59
• 4.2.2 不同距离木麻黄MDA变化59-61
• 4.2.3 不同距离木麻黄叶绿素总量变化61-62
• 4.2.4 小结与讨论62-63
• 5. 结论与展望63-66
• 5.1 结论63-64
• 5.2 展望64-66
• 参考文献66-71
• 致谢71

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