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《河南科技大学》 2010年
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重庆酸雨区受害马尾松林凋落特征及其水文影响

李振华  
【摘要】:为了探讨酸雨区受害马尾松林应对环境胁迫的生态机制,并为退化森林生态系统的养分循环研究和健康恢复决策提供理论依据,在我国酸雨污染严重的重庆市境内的铁山坪林场,调查了受害马尾松纯林的植被结构和土壤物理性质,在此基础上,于2009年生长季(3~11月)同步监测了马尾松林外气象条件、林内主要水文过程及凋落物数量、组成的月际变化,定量分析了气象条件和土壤水分变化等环境要素对受害马尾松林凋落特征的影响。 结果表明,重庆铁山坪50 a生马尾松纯林林分的平均密度为989株·hm~(-2),林分郁闭度、下木层盖度和草本盖度平均为0.94、0.38和0.48,地表枯落物厚度平均为5.8 cm,土壤厚度平均为55 cm。优势度越低的马尾松,树冠落叶率越高,平均落叶率为33%,属于中等落叶程度。土壤物理性质随土层深度变化的规律较为明显,容重以表层(0~10 cm)为最小,中层(40~50 cm)最大,孔隙度、持水量等指标的趋势则与之相反。0~30 cm土层的土壤物理性质在不同坡位上变化规律不明显。 观测受害马尾松林的主要水文过程发现,随着雨量级不断增大,林内透雨率和树干茎流率增大,林冠截留率减小。整体上,马尾松林内透雨占同期林外降雨总量的85.91%,林冠截留占13.58%,树干茎流占0.51%。林内土壤水分变化呈明显的季节性:春季秋季夏季;3~4月为蓄水阶段,4~9月为持续耗水阶段,9~11月迅速恢复阶段。 受害马尾松林在生长季内(2009年3~11月)的凋落物总量平均为4704.27 kg·hm~(-2)。其中,凋落松针占总量的比例最大,为53.68%;其次是松枝,为25.69%;松花、树皮、松果和其他组分依次为8.29%、5.12%、1.71%和5.51%。由于受土壤酸化危害,马尾松林的根系减少和分布表层化,凋落物月际分配明显受到土壤水分降低的影响,与健康林分有所不同:5~6月为凋落低谷期,7~11月出现了凋落高峰期;在凋落物组分中,松针凋落的高峰期出现在7~11月,松枝凋落则集中在9~10月。各月凋落物总量与前月40 cm以上土层含水量呈显著负相关,但与40 cm以下土层及当月各土层含水量相关不显著。在凋落物组分中,只有松针和松枝的凋落量与土壤含水量相关显著,相关最紧密的土层分别是0~10和30~40 cm,表明松针凋落对土壤干旱最敏感,松枝次之;其余凋落物组分对各土层含水量不敏感。初步推断,马尾松凋落物对土壤含水量的响应存在1月左右的时间滞后。 基于生长季内月凋落量与主要气象因子及特定土层前月土壤含水量的逐步回归分析,建立了它们之间的统计关系:月凋落物总量(y_1,kg·hm~(-2))与10~20 cm土层含水量( x_1 )、月均风速( x_2 , m·s-1 )的关系为y_1=2004.750-6686.992x_1+185.067x_2(R~2=0.89);月凋落松针量(y_2,kg·hm~(-2))与0~10 cm土层含水量(x_3)为y_2=1252.392-3304.796x_3(R~2=0.73);月凋落松枝量(y_3,kg·hm~(-2) )与30~40 cm土层含水量( x_4 )为y_3=1662.136-5452.943x4(R~2=0.79);月凋落树皮量(y_4,kg·hm~(-2))与月蒸发量(x_5,mm)为y_4=-6.949+0.237x_5(R~2=0.81);月凋落松花量(y_5,kg·hm~(-2))与月最大风速(x_6,m·s-1)为y_5=-202.310+11.247x_6(R~2=0.79);月凋落球果量(y_6,kg·hm~(-2))与月降雨量(x_7,mm)为y_6=4.041+0.034x_7(R~2=0.61);月凋落其他量(y_7,kg·hm~(-2))与月均气压(x_8,kPa)为y_7=-838.669+29.049x_8(R~2=0.64)。 随着0~10 cm土层含水量降低,松针凋落量持续增大,直到含水量降到28%左右后保持平稳;松枝凋落量则在30~40 cm土层含水量低于28%后随含水量降低而迅速增大;松针和松枝凋落物对土壤水分变化的综合响应,使凋落物总量整体上随10~20 cm土壤含水量降低而一直近线性增大。
【学位授予单位】:河南科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:X503.235

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