湘北桤木人工林土壤水分动态及影响因素研究
【摘要】：桤木((Alnus)作为速生用材树种和水土保持树种,在湖南省已进行大面积的推广种植。但作为水土保持树种,目前对其水土保持性能作系统研究的非常少,不能够对其作出客观评价。本研究以湖南省汨罗林业科技示范园内四川桤木(Alnus cremastogyne)人工林、台湾桤木(Alnus formosana)人工林和荒地为研究对象,以土壤水分动态变化进行对比分析为重点,定量地分析桤木人工林生态系统土壤水分的动态特征,探讨不同种桤木林土壤水分变化规律及其影响因子,为桤木的推广与经营管理提供依据。研究结果表明：
1、0-75cm土层范围内土壤水分随土层的加深其含量基本呈现逐渐增大的趋势,土壤平均含水量从高到低排序为：四川桤木林(19.86%)台湾桤木林(17.59%)荒地(17.18%)。15-75cm层土壤,各分层次含水量都是四川桤木林台湾桤木林荒地,且同一层次不同类型林地存在显著性差异(p0.05)。土壤含水量变异系数随土层加深逐渐减小,四川桤木林和台湾桤木林土壤含水量变化较荒地稳定。
2、随季节变化3个类型林地土壤含水量各异,但是其变化趋势基本一致,四川桤木林土壤水分动态变化曲线一直位于台湾桤木林及荒地土壤水分变化曲线之上,台湾桤木林与荒地土壤水分含量季节差异不显著(p0.05)。3个类型林地土壤水分含量受季节变化的影响产生较大的波动。
3、不同类型林地由于立地特征不同土壤含水量也不同,四川桤木林林分密度高(1870株·hm-2)、郁闭度大(0.80),有较好的涵养水源功能,所以其含水量高,台湾桤木林这两个指标较小,含水量也较少。
4、3个类型林地中根径小于1cm根系生物量随土层加深逐级减少,同一层次根系生物量大小都是四川桤木林台湾桤木林荒地。从根系生物量因素单独考虑其对土壤水分的影响,是呈负相关关系。
5、降雨量越大,四川桤木林和台湾桤木林土壤含水量也随之较大,具有显著性正相关,桤木林地30cm以下土壤含水量与降雨量相关性不显著；日平均气温对四川桤木林和台湾桤木林各层土壤含水量无显著(p0.05)影响；日平均相对湿度对四川桤木林各层次土壤含水量影响不显著,对台湾桤木林0-75cm层有显著性正相关影响。
6、桤木林林地枯落物总量和未分解层枯落物储量随季节变化逐渐增加,半分解层枯落物随季节的变化基本呈现增加趋势。枯落物总量和未分解层储量均是四川桤木林台湾桤木林,半分解层枯落物和枯落物层含水率均是台湾桤木林四川桤木林,而未分解层枯落物含水率是四川桤木林最大。枯落物生物量与土壤含水量之间呈负相关,各层次枯落物含水率与土壤水分呈正相关关系。
7、0-75cm层土壤容重大小顺序为荒地(1.43g·cm-3)四川桤木林(1.38g·cm-3)台湾桤木林(1.37g·cm-3),与含水量呈极显著正相关；0-75cm层土壤毛管孔隙度是四川桤木林最大(39.23%),台湾桤木林最小(37.54%),四川桤木林土壤毛管孔隙度对土壤含水量为正影响关系,台湾桤木林土壤含水量与毛管孔隙不相关；非毛管孔隙与各类型林地土壤含水量都是呈极显著负相关；0-75cm层土壤初渗速率和稳渗速率都是台湾桤木林四川桤木林荒地,土壤含水量与渗透速率呈极显著负相关性,相关系数为：四川桤木林-0.586,台湾桤木林-0.425,荒地-0.548。
8、林地中土壤有机质和全氮都是随土层加深,含量减少,大小顺序是四川桤木林台湾桤木林荒地。四川桤木林土壤平均pH值为5.11,台湾桤木林5.03,荒地5.00,可见种植桤木能够改良土壤酸性。只有台湾桤木林中15-30cm层土壤水分与土壤有机质存在显著性关系。
9、用影响显著的因子构建的土壤水分变化回归方程中,四川桤木林土壤水分回归方程中影响的主要因子有9个,前3位的是土壤深度、全氮和土壤容重；台湾桤木林回归方程选入的因子有10个,前3位的是未分解层落物含水率、土壤深度和半分解层枯落物含水率,在生产实践中可根据这些主要影响因子调节土壤水分。
湘北第四纪红土红壤地区种植四川桤木和台湾桤木具有一定的生态效益,能够改变土壤的理化性质,增强土壤的蓄水能力、渗透性、保持水土、涵养水源功能,表现出较好的水土保持效益。
【关键词】：红壤 四川桤木林 台湾桤木林 土壤水分 动态变化 影响因素 【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4-6
- Abstract6-11
- 1 绪论11-19
- 1.1 研究目的与意义11-12
- 1.2 土壤水分研究进展12-17
- 1.2.1 土壤水分研究发展史12-14
- 1.2.2 森林土壤水分研究概况14-16
- 1.2.3 红壤水分研究概况16-17
- 1.3 桤木研究动态17-19
- 2 研究区概况、研究内容和研究方法19-24
- 2.1 研究区概况19
- 2.1.1 研究区规模与状况19
- 2.1.2 研究区自然环境概况19
- 2.2 研究内容19-20
- 2.3 研究方法20-24
- 2.3.1 技术路线20-21
- 2.3.2 实验方法21-23
- 2.3.3 数据处理方法23-24
- 3 土壤水分动态特征24-32
- 3.1 土壤水分垂直变化特征24-27
- 3.1.1 土壤水分速变层26
- 3.1.2 土壤水分活跃层26-27
- 3.1.3 土壤水分次活跃层27
- 3.1.4 土壤水分稳定层27
- 3.2 土壤水分季节动态变化27-32
- 3.2.1 土壤水分季节变化特征28-30
- 3.2.2 土壤水分季节变化时期划分30-32
- 4 土壤水分的影响因素32-53
- 4.1 林地类型对土壤水分的影响32-33
- 4.2 根系生物量对土壤水分的影响33-34
- 4.3 气象因素对土壤水分的影响34-39
- 4.3.1 降雨量34-36
- 4.3.2 日平均气温36-38
- 4.3.3 日平均相对湿度38-39
- 4.4 枯落物对土壤水分的影响39-41
- 4.4.1 枯落物的储量动态39-40
- 4.4.2 枯落物自然含水率季节动态40-41
- 4.4.3 枯落物与土壤水分相关性41
- 4.5 土壤性质对土壤水分的影响41-49
- 4.5.1 土壤容重41-43
- 4.5.2 土壤孔隙度43-45
- 4.5.3 土壤渗透性45-46
- 4.5.4 土壤化学性质46-49
- 4.6 基于相关性分析的线性回归方程49-53
- 4.6.1 各类型林地土壤水分回归方程49-51
- 4.6.2 方程中各因子的影响作用大小51-53
- 5 主要结论及问题53-57
- 5.1 结论53-55
- 5.2 创新点55-56
- 5.3 问题56-57
- 5.3.1 文章中存在的问题56
- 5.3.2 需要进一步研究的问题56-57
- 参考文献57-65
- 附表1 四川桤木林土壤含水量与各因子间相关性系数表65-66
- 附表2 台湾桤木林土壤含水量与各因子间相关性系数表66-67
- 附表3 荒地土壤含水量与各因子间相关性系数表67-68
- 附录:攻读学位期间的主要学术成果68-69
- 致谢69
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