湘北桤木人工林水源涵养功能研究
【摘要】：本文以森林水文学为理论基础,通过定位研究的方法,从林冠层、灌草层、枯落物层和土壤层四个主要作用层对湖南北部四川桤木人工林、台湾桤木人工林和荒地的水文特征和涵养水源能力进行研究,同时对降水再分配过程中的水质进行测定分析。结果表明：①两种桤木林中穿透雨量、截留量、径流量与降雨量分别呈直线、指数函数、二次函数关系。其中,四川桤木人工林截留量和径流量均较大,截留率和径流率分别为16.51%、5.28%。对于不同降雨量级来说,穿透雨量、透流率和林冠截留量随着降水量的增加而增加,而截留率则随着降雨量的增加呈递减趋势；②林下灌木草本对水分截持能力较低；③林外降水中各养分元素含量排列顺序为：CaNH4+-NKNO3--NMgFeMnCu。K、Fe、Cu在四川桤木林和台湾桤木林的穿透水和树干径流中均呈增大趋势,NH4+-N含量在两种桤木林穿透水和树干径流中呈先减后增趋势；④四川桤木人工林枯落物平均贮量为8.27t/hm2高于台湾桤木林的7.97 t/hm2。枯落物有效持水量变动范围0.13mm～1.70mm,四川桤木人工林有效持水量最大。枯落物持水速度与浸水时间呈指数函数关系；⑤桤木林的蓄水能力明显好于荒地,台湾桤木林土壤有效蓄水量为56.82mm,比荒地高2.1倍。桤木林土壤的渗透性能好于荒地土壤,台湾桤木林和四川桤木林的平均稳渗速率分别为2.25mm·min-1、2.04mm·min-1比荒地大1.18和1.07倍。
综合来看,桤木林的存在对水分的涵养和土壤结构的改善有较为显著的作用。同时提高了土壤渗透蓄水能力。在林冠层、灌草层和枯落物层蓄水能力相近的情况下,台湾桤木林土壤蓄水能力更好,因此认为台湾桤木人工林水源涵养功能更强。
【关键词】：桤木人工林 水源涵养 林冠截留 枯落物持水 【学位授予单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：S792.14
【目录】：
- 摘要4-5
- ABSTRACT5-9
- 1. 绪论9-19
- 1.1 引言9-10
- 1.2 森林水文学研究动态10-13
- 1.2.1 国外对森林水文的研究情况10-12
- 1.2.2 我国森林水文研究进展和发展趋势12-13
- 1.3 森林水文过程研究13-17
- 1.3.1 林冠层的水分截留特征13-15
- 1.3.2 灌木草本层的水文作用15
- 1.3.3 枯落物层的持水特性15-16
- 1.3.4 土壤层的持水蓄水特征16-17
- 1.4 森林与水质17
- 1.5 桤木研究动态17-18
- 1.5.1 桤木的固氮特性和改良土壤效应18
- 1.5.2 桤木的群落特征及生物量研究18
- 1.6 研究目的和意义18-19
- 2 研究区概况及研究方法19-24
- 2.1 研究地区概况19
- 2.2 研究方法19-24
- 2.2.1 实验地选择19-20
- 2.2.2 大气降水的测定20
- 2.2.3 林内降雨、树干茎流的测定和树冠截留量的计算20-21
- 2.2.4 水质测定21
- 2.2.5 林内灌木草本、枯落物贮量和持水特征测定21-22
- 2.2.6 土壤层生态水文测定方法22-24
- 3 结果与分析24-43
- 3.1 试验区大气降雨特征24
- 3.2 林冠层水文特征24-29
- 3.2.1 林内穿透雨量与大气降雨量的关系25-26
- 3.2.2 林冠截留量与大气降雨量的关系26-27
- 3.2.3 林内树干径流27-28
- 3.2.4 不同降雨量平均降水输入及再分配28-29
- 3.2.5 叶片持水量变化29
- 3.3 降水再分配过程中养分元素含量29-31
- 3.4 林内灌木草本、枯落物贮量和持水特征31-36
- 3.4.1 林内灌草、枯落物贮量及组成31-32
- 3.4.2 林内灌草、枯落物持水能力32-34
- 3.4.3 林下灌木草本、枯落物持水速度34-36
- 3.5 土壤层水文特征36-43
- 3.5.1 土壤层水分物理性质特征36-39
- 3.5.2 土壤层调蓄水分特征39-43
- 4 结论与讨论43-46
- 4.1 结论43-45
- 4.2 讨论45-46
- 4.2.1 创新点45
- 4.2.2 存在的问题45
- 4.2.3 建议45-46
- 参考文献46-54
- 攻读学位期间发表的学术论文54-55
- 致谢55
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