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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

【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5条
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【参考文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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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
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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4 仲全玺;尹承陇;;祁连山水源涵养林的主要自然灾害及其预防[J];农业科技与信息;2008年02期
5 寇韬;李春燕;宫照红;;水源涵养林研究现状综述[J];西藏科技;2010年06期
6 王春燕 ,张源润 ,梅曙光;贺兰山次生林区水源涵养林造林模式的研究[J];宁夏科技;2002年04期
7 李金和,张贵轩;水源涵养林工程规划与效益[J];中国科技信息;2005年17期
8 梁丽丽;陈红跃;黄丽铭;王相娥;谢腾芳;刘烈旺;;东江水源涵养林土壤养分变化分析[J];华南农业大学学报;2009年01期
9 赵守平;;东大河水源涵养林可持续经营对策探讨[J];甘肃科技;2011年03期
10 刘贤德 ,张学龙;祁连山天然林——河西走廊生命线[J];森林与人类;2004年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王金叶;常宗强;葛双兰;;甘肃祁连山水源涵养林生态系统重要性分析[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
2 孙一荣;朱教君;于立忠;张金鑫;;森林枯落物的水源涵养功能[A];中国环境科学学会2009年学术年会论文集(第三卷)[C];2009年
3 郭浩;叶兵;林权中;王彦辉;管伟;;妫水河流域水源涵养林时空动态格局研究[A];《中国水土保持科学》第1届4次编委会会议论文集[C];2006年
4 段文标;刘少冲;;莲花湖库区水源涵养林林地产流产沙分析[A];发展水土保持科技、实现人与自然和谐——中国水土保持学会第三次全国会员代表大会学术论文集[C];2006年
5 刘庄;谢志仁;沈渭寿;;祁连山自然保护区主要生态问题及生态恢复研究[A];“土地变化科学与生态建设”学术研讨会论文集[C];2004年
6 宋光禄;高永敏;;大连市的水环境保护[A];2008年全国城市水利学术研讨会暨工作年会资料论文集[C];2008年
7 李孝正;;建设长江上游生态屏障的思考[A];加入WTO和中国科技与可持续发展——挑战与机遇、责任和对策(上册)[C];2002年
8 刘侠;韩少敏;;油松、赤松主要病虫害持续控制管理模式[A];全面建设小康社会:中国科技工作者的历史责任——中国科协2003年学术年会论文集(下)[C];2003年
9 高方连;;吉林省生态建设—林业重点建设工程的探讨[A];首届吉林省林业学术大会论文集[C];2006年
10 阎宏;;陕西省林业及生态环境建设[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(下册)[C];2001年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 徐菲菲;全力保护五道水库水源涵养林[N];延边日报;2010年
2 本报记者 郄建荣;辽宁大伙房水源涵养林遭非法砍伐[N];法制日报;2011年
3 赵辉 罗晓平 张臣;嫩北农场 建千亩水源涵养林[N];黑河日报;2008年
4 记者 沈旭;我市将建锦凌水库水源涵养林[N];锦州日报;2010年
5 王淮林 实习生 陈姝;铁岗水库建成6000亩水源涵养林[N];深圳商报;2004年
6 YMG记者 徐中华 通讯员 司继跃;福山打造绿色生态城[N];烟台日报;2009年
7 记者 高志全 叶珊;市几套班子领导带头义务植树[N];东莞日报;2011年
8 记者 王秀萍;要用5年造林90余万亩[N];山西经济日报;2011年
9 本报记者 李林山;为有源头活水来[N];武威日报;2009年
10 艾华 记者 戴畅;军地领导共植新绿[N];锦州日报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 张文海;华北土石山区典型区域水源涵养林健康评价研究[D];北京林业大学;2012年
2 吴水荣;水源涵养林环境效益经济补偿研究[D];中国农业大学;2003年
3 赵洋毅;缙云山水源涵养林结构对生态功能调控机制研究[D];北京林业大学;2011年
4 王威;北京山区水源涵养林结构与功能耦合关系研究[D];北京林业大学;2010年
5 王晶英;黑龙江东部山区水源涵养林树种水分适应性研究[D];东北林业大学;2007年
6 郭浩;六盘山水源涵养林研究[D];中国林业科学研究院;2006年
7 庞丽;密云水源林造林规划设计系统的研究与实现[D];北京林业大学;2011年
8 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
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈锦;水源涵养林生态服务功能评估及优先区划分[D];北京林业大学;2011年
2 蒋航;北京密云水源涵养林蓄积潜力与改造模式研究[D];北京林业大学;2011年
3 钟剑飞;北京市八达岭西沟水源涵养林结构与功能量化研究[D];北京林业大学;2010年
4 宣丽;老山林场水源涵养林生态价值评估及其修复研究[D];南京林业大学;2012年
5 陈方鑫;堵河流域水源涵养林有效LAI的时空变化及其持水效应的研究[D];华中农业大学;2013年
6 李佳;北京密云库区水源涵养林不同林分对降雨分配过程研究[D];北京林业大学;2012年
7 肖洋;“3S”技术在水源涵养林效能定量评估中的应用[D];东北林业大学;2005年
8 辛颖;西泉眼水库库区水源涵养林对水质的影响[D];东北林业大学;2005年
9 李进军;祁连山东端(北坡)水源涵养林封山育林研究[D];西北农林科技大学;2008年
10 李文勤;水源涵养林生态系统管理模式研究[D];南京林业大学;2009年
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