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《东北林业大学》 2008年
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大兴安岭森林生态系统水文特性的研究

姜海燕  
【摘要】: 本文以大兴安岭北部、南部不同林型对水文特征的影响为主要研究目的。于2006年7-10月和2007年5-10月分别在岭南加格达奇试验区选择蒙古栎林、柞树-落叶松林、杜鹃-落叶松林、杜鹃-白桦林、草类-落叶松林、红松人工林、红皮云杉人工林、兴安落叶松人工林、樟子松人工林、白桦天然林、杨桦混交林、蒙古柞林,岭北塔河试验区选择白桦-落叶松林、柞树-落叶松林、草类-落叶松林、杜鹃-白桦林和杜鹃-落叶松林为研究对象。以定位研究方法为主,以大气、植物、土壤子系统为三个研究空间,通过对研究区降雨特点、降雨后林冠截留、地表枯落物持水、土壤入渗、水化学特征的研究,来揭示大兴安岭森林与水文作用的关系、大兴安岭森林水文生态机制,正确评价大兴安岭森林的作用,为大兴安岭林区实行天然林保护工程提供理论依据,也为当地森林经营提供技术支撑。得出的主要结论如下: (1)兴安落叶松人工林林冠截留量最大,为16.93mm。白桦天然林林内雨量最高,阔叶树种的林内降雨量普遍高于针叶树种。林内降雨平均占林外降雨的70%左右,并存在明显的直线相关,回归方程为:y=ax-b,相关系数R~2值均在0.9以上。可以利用其关系建立模型模拟或预测林内降雨量。 树干径流量所占降雨量的比例很小,最大径流量所占降雨量的比例为2.11%,最小径径量所占降雨量的比例仅为0.35%。树干径流与林外降雨之间以线性回归方程拟合较好,其密切程度不如林内降雨与林外降雨的关系。红松人工林树干径流量最大,兴安落叶松人工林树干径流量最小。 (2)枯落物储量范围在12.25t/hm~2-48.46t/hm~2之间,草类-落叶松林最大。半分解层枯落物储量普遍大于未分解层。枯落物吸水量随时间的延长而增加,在浸水后前4h以内,枯落物吸水量较大,随后吸水量幅度明显减小,20h时达到吸水量的最大值。当然不同林型枯落物吸水进程是不同的,但基本趋势相似。 不同林型枯落物持水量与浸水时间之间都存在对数函数关系:Y=aLn(x)+b。所得回归方程的相关系数R~2都在0.8以上,拟合结果较好。 (3)土壤含水量变化区域在6.17%~39.78%之间。兴安落叶松人工林土壤含水量最高。表层土壤含水量高于下层土壤含水量。白桦-落叶松林贮水能力最强,为892.00mm;樟子松人工林有效贮水能力最大,为249.07mm。土层越深,土壤容重越大,非毛管孔隙度越少,有效贮水量相对较弱。 不同林型土壤容重随着土层加深逐渐增大,总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度均随土层加深逐渐减小的趋势。岭南、岭北各林型土壤容重都是草类-落叶松林最大,其次是杜鹃-白桦林;非毛管孔隙度岭南以杜鹃-白桦林最大14.52%,草类-落叶松林最小7.09%,岭北以柞树-落叶松林最大14.15%,草类-落叶松林最小10.00%; 不同林型土壤水分入渗过程基本一致。入渗速率随着时间推移而减小,最后达到稳定。不同林型土壤初渗率、平均入渗率、稳渗率分别在15.9~48.2mm/min、6.27~22.83mm/min、2.7~12.1mm/min之间,高低相差40%-50%左右。其中,红皮云杉初渗率、平均入渗率、稳渗率最大。土壤容重越大,稳渗率就越小。对2种模型的比较表明,使用考斯加可夫(Kostiakov)模型模拟土壤水分入渗效果较好。 (4)在生长季中,大量元素K、Na、Ca、Mg、P、N的养分含量占总养分输入量的100%,K的含量占降雨总养分含量的46%。依据输入量大小,大量元素排序为K>N>Ca>Na>Mg>P,微量元素排序为Fe>Mn>Cu。降雨中的养分含量属中等偏高。但本地区降雨偏低,从年输入总量来看,该地区的林外降雨中所含的养分是低的。 蒙古柞林林内雨中Mg元素养分含量是林外雨的8倍。兴安落叶松人工林树干径流雨中的K元素养分含量最高,为42.601mg/L,是林外雨的6倍。林内雨和树干径流雨中一些养分含量都存在负淋溶现象。树干径流雨中各元素养分含量普遍高于林内雨和林外雨的养分含量。 蒙古柞林林内雨中Na元素含量月际变化较大,7月份的含量是8月份的24.8倍,月际变幅在0.427mg/L~10.61m/L之间;蒙古柞林树干径流雨中Na元素含量月际变化较大,6月份是5月份的6.8倍,月际变幅在0.63mg/L~4.3mg/L之间。 K、Cu、Mn、N、P元素在白桦林林内雨中养分含量最高;Ca、Mg元素在杨桦混交林中养分含量最高;Na、Fe元素在蒙古柞林中养分含量最高,表明阔叶林淋溶程度较高。K、Fe、Mn、P元素在兴安落叶松人工林树干径流雨中养分含量最高,Na、Ca、Cu、N元素在蒙古柞林中养分含量最高,Mg元素在杨桦混交林中养分含量最高。
【学位授予单位】:东北林业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:S718.51

【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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9 刘艳玲;长白山森林生态系统土壤氮矿化的研究[D];北京林业大学;2008年
10 李晓曼;广州市城市森林生态系统碳循环研究[D];中南林业科技大学;2008年
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