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《北京林业大学》 2011年
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云南纳帕海典型森林水文生态功能研究

周祥  
【摘要】:云南纳帕海是一个典型的高原湖泊,由于其具有独特的生态功能和景观价值而备受关注。流域内天然植物群落丰富多样,对涵养水源、保持水土、维护纳帕海湿地生态系统平衡起着重要作用。然而近年来,受到人类活动的干扰,纳帕海湿地出现了生态退化现象,主要表现在:湿地面积减小,沼泽植被退化演替,土壤质量变劣等。通过研究本流域森林生态系统的水文生态功能,揭示了降雨过程中,水分在森林生态系统各结构层次之间的分配关系,以客观评价纳帕海流域森林生态系统降低地表径流、抑制洪峰、涵养水源和保持水土功效,为水源涵养林和水土保持林的营造和管理提供科学的理论依据。 根据水量平衡原理,采用降雨再分配法,对本流域几种典型土地利用类型:高山松次生林、川滇高山栎灌丛、白桦林、人工云杉林、荒草地、坡耕地的水文生态功能进行多年观测和研究,选取各地类的森林林冠层、枯落物层、地表土壤层的水文特征作为参照,运用统计学相关性分析、回归分析、计算机统计分析软件SPSS辅助、灰色关联度分析等方法进行了对比分析,对不同森林类型典型林分的水文生态功能进行综合评价。研究结果如下: 1)几种典型林分林冠截留率大小顺序为高山松次生林(28.75%)白桦林(20.28%)川滇高山栎(15.75%)人工云杉幼林(11.48%)。林冠截留率与林分的树种、空间结构、降雨特征、树冠最大容水量有关。从总体趋势看,随着降雨量级的逐级增大,4种林分的林冠截留率逐渐减小。 2)各林分枯落物的最大持水量及有效拦蓄量表现出和储量大小相同的排序,即:高山松次生林白桦林川滇高山栎灌丛。枯落物储量大的林分持水能力也强。持水过程在浸水前期持水量快速增加,浸水2h左右达到较大值,浸水8~10h后持水量随浸水时间的增加变化不大。 3)川滇高山栎灌丛的土壤有效涵蓄量要明显大于其他森林类型。川滇高山栎灌丛的有效涵蓄水量是荒草地的2.65倍,是坡耕地的2.36倍。6种地类的土壤有效涵蓄量,从层间看,0-30cm层大于30-50cm层。单位厚度蓄水量的大小排序为:川滇高山栎灌丛高山松林白桦林人工云杉幼林坡耕地荒草地。 4)观测数据显示,2003年和2006年,产生地表径流次数和径流深最多的是荒草地,其次是坡耕地,产流最少是高山松次生林。2009年,径流深按大小排序:坡耕地人工幼林地荒草地川滇高山栎灌丛白桦林高山松次生林地(65.88mm42.16mm25.02mm20.5 mm15.76 mm13.56 mm)。各年除坡耕地的产流系数逐渐增加外,其它5种地类产流系数有下降趋势。 5)高山松次生林、川滇高山栎和白桦林表现出较好的水源涵养和降低地表土壤侵蚀的作用,人工林的这一功能逐年得到改善。荒草地和坡耕地在雨季会产生更多的地表径流和泥沙。因此,为了减少坡面泥沙入湖造成淤积,枯水季节增加纳帕海水量,遏制湖泊生态功能退化,在该流域搞好天然林保护、退耕还林工作,合理规划牧地和草场经营将是今后应当长期坚持的一项基本方针。 本研究的创新点在于,在前人对纳帕海做了不少基础性的调查与研究工作基础之上,如有关土壤退化、景观格局变化、植物多样性、保护区功能分区等,根据水量平衡原理,从降雨再分配角度出发,研究和揭示了本流域典型森林生态系统的水文生态功能及其差异,提出了更为合理的水源涵养林和水土保持防护林的营造方向,为纳帕海生态修复增添了又一理论依据和对策。
【学位授予单位】:北京林业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:S715

【引证文献】
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