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《中南林业科技大学》 2007年
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第二代杉木人工林水文功能恢复研究

李明学  
【摘要】:杉木林分布广泛:其面积约占全国人工林总面积的25%,其蓄积量占全国人工林总蓄积量的30.4%,在国民经济中占有非常重要的位置。因此,对杉木人工林的水分循环和水文功能随时间、空间的演变规律进行研究,不仅能了解杉木人工林的水分循环和水量平衡规律,还能了解其对区域水分循环甚至长江中上游的水分循环的影响。 本文运用水量平衡法,对会同站第Ⅲ小集水区第二代杉木人工林2005年的水量平衡及各项水文功能进行了研究,旨在揭示在现有经营模式下杉木人工林各项水文功能、水量平衡格局的变化规律。寻找森林经营中经济效益和生态效益的结合点,为可持续发展提供理论依据,对林业部门制定方针政策具有指导作用。 实验结果表明:降水量1077.50mm,其中221.57mm被林冠截留,林冠截留率20.56%。通过林冠对降水的截留,减小了降雨对林地土壤的影响;林冠层作用下形成了特殊的小气候环境,抑制了林地土壤水分蒸发,保持了林内土壤较高的含水量。 凋落物层是森林的又一个重要层次,凋落物量是动态量。凋落物的量约为0.9t-hm-2左右。凋落物层具有较强的持水能力,杉木林凋落物的最大持水量在自身重量的2倍左右,储蓄在其中的水分相当于水深大约2mm。可见森林凋落物层像一个蓄水库,可以储存拦蓄大量的降水。凋落物层避免了雨滴直接击溅土壤侵蚀的作用;减小和延缓地表径流,增加林地水分收入;有效抑制土壤水分蒸发。 土壤月蓄水量在296mm到415mm之间变化,土壤蓄水月变化幅度很大;但从其年变化仅14mm左右。杉木林土壤层具有很强的蓄水能力。通过土壤层作用,雨季减少地下径流量和延缓地下径流输出时间,枯水期又为地下径流提供补充。 水分输入主要来源于大气降水,输入量1077.5mm;径流支出191.90mm,蒸散支出899,49mm,合计1091.39mm。系统内蓄水变化量(主要是土壤蓄水变化)是调节水量平衡的重要因子因子,土壤蓄水量亏损13.89mm,仅为全年降水量的1.29%。 第一代杉木人工林的采伐(皆伐)对林地产生了强烈的人为干扰。随着整地、第二代杉木人工林的营造,植物自身的调节作用渐渐增强,林冠层的逐步形成、凋落物层蓄积量逐渐增多、土壤物理性质逐步得到改善,各种水文生态功能逐步恢复。 第二代杉木近熟林林冠截留量比第一代杉木林的截留量减少40mm左右,林冠截留率降低了4%左右;第二代杉木近熟林总径流量191.90mm,年径流量比第一代杉木林减少了20mm左右,总径流系数降低了2.1%;第二代杉木近熟林蒸发散量比第一代杉木林高出33.5mm:其中,林冠截量物理蒸散量减少48mm;其它蒸散量增加80mm。土壤蓄水量年亏损13.89mm,仅比第一代杉木林多亏损水分1mm。其水量平衡分配比例发生了变化:第二代杉木近熟林径流系数17.81%,蒸发散系数83.48%,土壤蓄水亏损系数1.29%。主要体现在总径流量减少,而蒸散量增加;也就是说以液态输出系统的水量减少,而以气态输出系统的水量增加。 为了加速各项水文生态功能的恢复,建议改变现有经营方式:由针叶纯林向针阔混交林转变,以改善凋落物层的代谢条件,加速森林土壤层的恢复,从而改善各项生态水文功能和杉木林生态系统的水分和养分状况。
【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】:2007
【分类号】:S791.27

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