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《东北林业大学》 2004年
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祁连山水源涵养林水文特征研究

党宏忠  
【摘要】:森林与水的相互作用关系是森林水文学研究的中心议题。水源涵养林地理位置特殊,不同林型间既有组成、结构上的异质性,又有空间立体配置上的统一与协调,使得水文生态作用既有差异又有互补,形成有效的水源涵养林体系。本文首先对祁连山水源涵养林10种主要建群种或优势种苗木的水分生态特征(耐旱能力与方式、蒸腾耗水特征、水势及水势恢复能力、水分利用效率)开展试验研究,阐述了林木调节自身水分平衡能力的大小,及其对群落构成与水分传输,对森林生态系统涵养水源功能的影响。在此基础上对主要水源涵养型植被不同界面层(冠层、枯枝落叶层和土壤层)的水文过程进行了系统研究,比较分析了不同林型的涵养水源特征。主要结论如下: ①青海云杉(Picea crassifolia)祁连圆柏(Sabina przewalskii)是祁连山地带性植被的主要建群种,具有较强的耐旱性。青海云杉叶水势高,体内水分含量大,主要以亚高水势延迟脱水的方式抵御水分胁迫,蒸腾速率低,水分利用效率相对较高,气孔调节的“第一线防御”功能完善,属于典型的节水型耐旱树种。祁连圆柏主要以亚低水势延迟脱水的方式适应水分胁迫,叶水势低,蒸腾速率大,水分利用效率低,属于耗水型耐旱树种。虽然分布生境(阳坡)水分条件差,但在供水良好时蒸腾耗水量大,加剧了土壤的水分亏缺。 ②青杨(Populus cathyana)、红桦(Betula albosinensis)耐寒性强生长快,生态位很少有重叠,但对水分的依赖性都较强,耐旱性弱,主要以高水势延迟脱水方式抵御水分胁迫,叶水势、叶水势恢复能力中等,蒸腾速率低,水分利用效率高,属于节水性耐旱性弱树种。 ③金露梅(Potentilla fruticosa L)、绣线菊(Spiraea salicifolia L)是祁连山区中低山灌木林的主要建群种和伴生树种,分布面积大。金露梅、绣线菊耐旱能力较弱,主要以低水势延迟脱水方式抵御水分胁迫,叶水势低,叶水势恢复能力弱。金露梅、绣线菊蒸腾耗水特征差异明显,前者蒸腾强度中等,属于中耗水性耐旱性弱树种。后者蒸腾强度高,属于耗水性耐旱性弱树种。 ④千里香杜鹃(Rhododendron thymifolium Maxim)、头花杜鹃(Rhododendron capitatumMaxim)、烈香杜鹃(Rhododendron anthopogonoides Maxim)和青海杜鹃(Rhododendronprzewalskii Maxim)等四种杜鹃构成的高寒常绿革叶灌丛在该区域生态系统中起着极其重要的稳定作用。杜鹃叶水势高,叶水势恢复能力较强,耐旱能力中等,水分利用效率较低,蒸腾速率低,保水性强,这与它们高寒、阴湿的生境条件相吻合。其中千里香杜鹃耐旱性强,蒸腾强度中等,耗水特征明显,属于中耗水性耐旱性强树种,其它几种杜鹃属于节水性中等耐旱性树种。除烈香杜鹃以低水势延迟脱水的方式耐旱外,其它均以高(或亚高)水势延迟脱水方式为主。 ⑤青海云杉现实林分的林冠平均截留率为19.36%一23.%%,完满郁闭度林分平均截留率 为25.67%,低于祁连圆柏28.95%。完满郁闭度林冠稳定截留率为20.4%。林冠截留可用含 郁闭度因子c的模型I一。(l一e一兀)+bPc来拟合,参数。、b具有明确的生理学意义,冠 层对降水的吸附容量。为1.3627~,蒸降比b为0.1835。青海云杉树干茎流对降水的分配作 用弱,树干次茎流率均低于0.1%,平均为0.0182%,这与其特殊的林冠生物学特征有关。 ⑥祁连山区水源涵养型植被枯落物贮量、自然持水量及饱和持水量从大到小依次为苔醉 一青海云杉林、高山灌丛、灌木一青海云杉林、云杉低质林、中低山灌木林和祁连圆柏林。 在主要生长季,枯落物自然持水量不及饱和持水量的一半,各林分(除云杉低质林外)有效 蓄水量分别为9,196tnm、6.49mm、6.24mm、1.22rnrn和1.6llmm。对于一场11.56rnrn的降 水,如果忽略林冠截留,各林分(除云杉低质林外)枯枝落叶层吸附量分别占降水量的79.55%、 56.14%、53.98%、13.94%和10.55%。 ⑦林地土壤具有良好的物理性质,持水能力高。在1以又111土层厚度内,苔鲜青海云杉 林、高山灌丛、灌木一青海云杉林、中低山灌木林、低质林和祁连圆柏林六种森林植被土壤 非毛管持水量依次分别为186.21刀以rn、144.37mm、114.89nun、102.63mm、87.61nun和75.7伽rnm。 六种森林植被的初始入渗率与稳渗率均具有相似的排序,依次分别为(括号内为稳定入渗率) 21.0(11.2)mfn/min、7.5(4.64)浏耐 min、6.0(3.98)mn穿min、7.5(3.07)例耐min、5.5(2.76) mn州min和3.6(0.8) mn刀min,降水强度很少能达到或超过稳定入渗率。 综合以上结论,祁连山水源涵养林生态系统水文过程的总体特征可以归纳为:a.祁连山 水源涵养林林地土壤入渗性能良好,除祁连圆柏稳渗率低,在强降水时可能发生超渗产流外, 其余植被一般不产生超渗产流,特别是苔醉青海云杉林、高山灌丛和灌木云杉林入渗性能良 好,产生超渗流的机率很小。b.由枯枝落叶层和土壤层所构成的有效涵养水源的能力以苔醉 青海云杉林最高,其次依次为高山灌丛、灌木云杉林、中低山灌木林、云杉低质林和祁连圆 柏林。c.以节水性树种青海云杉、耗水性中等树种杜鹃所构成的林分,水源涵养能力均较高, 而以耗水性强树种绣线菊和中等树种金露梅共同所构成的林分水源涵
【学位授予单位】:东北林业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:S715

知网文化
【引证文献】
中国期刊全文数据库 前6条
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中国博士学位论文全文数据库 前4条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【参考文献】
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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4 王婷;王百田;王明玉;李振;彭孝飞;;保水剂与不同化学材料配合对苗木生理特性的影响[A];经济发展方式转变与自主创新——第十二届中国科学技术协会年会(第一卷)[C];2010年
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8 姚允聪;孔云;王建文;王志忠;;苹果种质资源抗旱性鉴定研究——水分胁迫条件下苹果幼苗的渗透调节[A];中国园艺学会第七届青年学术讨论会论文集[C];2006年
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10 杨丽;胡文芳;王琴;刘锋;;抗干旱观赏植物在石家庄城市绿化中的研究[A];中国观赏园艺研究进展(2010)[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵锦梅;不同土地利用方式对高寒地区水土保持生态服务功能的影响研究[D];甘肃农业大学;2010年
2 种培芳;荒漠植物红砂、白刺和沙拐枣抗旱指标及抗旱性综合评价研究[D];甘肃农业大学;2010年
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8 吴希媛;红壤坡地菜园地表径流中氮磷流失模拟试验及建模研究[D];浙江大学;2011年
9 方江平;西藏原始林芝云杉林群落结构与功能研究[D];中南林业科技大学;2010年
10 柏方敏;洞庭湖区不同防护林的生态功能及生态影响评价[D];中南林业科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 曾涛;水蚀引起的红壤入渗性能变化对季节性干旱的影响[D];华中农业大学;2010年
2 程艳辉;红壤区坡面径流调控关键技术与模式的适用性研究[D];华中农业大学;2010年
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6 张赟齐;亚热带城乡森林水文化学特点的研究[D];安徽农业大学;2010年
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10 唐全;黄河三角洲刺槐白蜡混交林与纯林生长衰退差异性及成因[D];山东农业大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 徐济春;林钊沐;罗微;茶正早;林清火;;矿质营养对光合作用影响的研究进展[J];安徽农学通报;2007年07期
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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10 卜崇峰;陕北黄土丘陵沟壑区狼牙刺生长生理特征及其环境效应[D];西北农林科技大学;2003年
【二级引证文献】
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3 ;研究表明升温幅度增大加剧祁连山冰川退缩[J];青海气象;2011年01期
4 刘章文;陈仁升;宋耀选;;祁连山典型高山灌丛树干茎流特征[J];应用生态学报;2011年08期
5 王庆瑞;韦璧瑜;房继忠;石长栓;;甘肃北大河流域主要植被类型及其优势植物化学成分的初步研究[J];甘肃师大学报(自然科学版);1979年01期
6 王双绪,江在森,张四新;祁连山-河西走廊现今垂直形变特征与区域应力场[J];地壳形变与地震;1997年01期
7 王多尧 ,王学福;“封山育林”在祁连山生态环境建设中的地位和作用[J];甘肃科技;2002年06期
8 窦贤;祁连山——河西走廊的生命之源[J];森林与人类;2004年04期
9 殷德怀;车克钧;;祁连山不同植被类型土壤可溶性有机碳随水分运动变化研究[J];甘肃林业科技;2008年02期
10 刘光远,徐瑞珍,张先恭;祁连山圆柏的最后年表[J];气象;1984年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 徐旺春;张宏飞;柳小明;袁洪林;;锆石U-Pb年代学和Pb-Nd同位素组成限制祁连山基底的构造属性[A];2006年全国岩石学与地球动力学研讨会论文摘要集[C];2006年
2 周志强;;祁连山寒武纪地层研究新进展[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
3 周志强;;祁连山寒武纪地层研究新进展[A];中国古生物学会第21届学术年会论文摘要集[C];2001年
4 张耀生;赵新全;徐世晓;;祁连山北坡河谷农业区苜蓿引种试验[A];第二届中国苜蓿发展大会暨牧草种子、机械、产品展示会论文集[C];2003年
5 李清河;张元生;涂毅敏;范兵;;祁连山——河西走廊地壳速度结构及与电性的联合解释[A];1996年中国地球物理学会第十二届学术年会论文集[C];1996年
6 陈建生;;青藏高原/祁连山补给河西走廊/阿拉善高原地下水同位素证据[A];三江源区生态保护与可持续发展高级学术研讨会论文摘要汇编[C];2005年
7 全守村;贾群子;郭周平;王伟;;祁连山与钨矿化有关的花岗岩类的基本特征[A];第八届全国矿床会议论文集[C];2006年
8 ;天水祁连山水泥有限责任公司电能及设备运行管理系统简介[A];2009首届全国水泥企业节电新技术交流会暨鸿升科技节电新技术联谊会论文集[C];2009年
9 宋叔和;;祁连山系地槽褶皱系的地质构造演化与区域成矿的探讨[A];中国地质科学院矿床地质研究所文集(23)[C];1990年
10 段华平;卞新民;;红壤坡地干旱季节地表/大气界面水分传输——以茶园为例[A];生态学与全面·协调·可持续发展——中国生态学会第七届全国会员代表大会论文摘要荟萃[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 王琰田;“祁连山”要做西北水泥王[N];中国矿业报;2006年
2 本报实习记者  杨志刚;收购寿鹿山水泥 祁连山整合兰州水泥市场[N];中国证券报;2006年
3 本报记者 徐锐;牵手中国建材祁连山整合西北市场决心依旧[N];上海证券报;2008年
4 证券时报记者 周悦;祁连山新增发方案问世[N];证券时报;2008年
5 证券时报记者 张旭升;产品销售形势十年未遇[N];证券时报;2008年
6 记者 邱永强 陈华;祁连山集团强势整合水泥市场[N];甘肃日报;2006年
7 本报记者  陈建军;祁连山要做西北水泥霸主[N];上海证券报;2006年
8 本报记者  石丽晖;祁连山股东大会传出三大信息[N];上海证券报;2006年
9 张文都;市领导走访甘肃祁连山水泥集团[N];天水日报;2007年
10 证券时报记者 张栋郭渭鹏 张旭升;祁连山 吹响“集结号”[N];证券时报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 党宏忠;祁连山水源涵养林水文特征研究[D];东北林业大学;2004年
2 王金叶;祁连山水源涵养林生态系统水分传输过程与机理研究[D];中南林业科技大学;2006年
3 张留柱;水文测量误差研究[D];河海大学;2005年
4 龚道枝;苹果园土壤-植物-大气系统水分传输动力学机制与模拟[D];西北农林科技大学;2005年
5 李春秋;干湿交替下表层混凝土中水分与离子传输过程研究[D];清华大学;2009年
6 李文渊;祁连山岩浆作用有关硫化金属矿床成矿与找矿[D];西北大学;2004年
7 沈春华;水泥基材料水分传输的研究[D];武汉理工大学;2007年
8 朱利东;青藏高原北部隆升与盆地和地貌记录[D];成都理工大学;2004年
9 成湘洲;格尔木—额济纳旗地学断面应力场微机数值模拟[D];中国地质科学院;1994年
10 翟宜疆;水文造字机制研究[D];华东师范大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙殷;植物木质部水分传输数值模拟[D];浙江工业大学;2010年
2 高照全;桃树水分传输的系统模型[D];山东农业大学;2003年
3 赵维俊;祁连山水源涵养林水文特征研究[D];甘肃农业大学;2008年
4 白登忠;水分亏缺下番茄水分传输途径和根冠大小对蒸腾和WUE的调控[D];西北农林科技大学;2003年
5 陈银萍;祁连山青海云杉种群结构组建稳定性机制研究[D];甘肃农业大学;2000年
6 段华平;红壤坡地干旱季节地表/大气界面水分传输[D];湖南农业大学;2002年
7 刘旻霞;祁连山青海云杉林水文效应研究[D];甘肃农业大学;2003年
8 李银霞;祁连山自然保护区森林生物多样性经济价值评估[D];甘肃农业大学;2002年
9 李析男;基于地表—地下水动态变化的水文耦合模型应用研究[D];郑州大学;2011年
10 王则一;三峡库区中尺度森林流域暴雨水文过程模拟[D];北京林业大学;2012年
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