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《云南师范大学》 2015年
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哈尼梯田景观水源区的水源涵养功能及关键区识别研究

宗路平  
【摘要】:基于水源涵养功能的重要性及哈尼梯田面临水资源短缺的紧迫性,本文以红河哈尼梯田世界文化景观遗产核心区的典型水源区--云南省红河州元阳县全福庄河流域上游水源区为研究对象,综合运用地理学、生态学、水文学等相关原理及研究方法,运用实验分析与地理信息系统(GIS)技术分析相结合的手段,对研究区的水源涵养功能综合分析并识别出水源涵养关键区,提出保护规划建议,主要研究结论如下:(1)土壤水分作为控制土壤-植物-大气界面物质和能量交换过程的关键因子,其时空分布对揭示生态水文过程并识别水源涵养关键区具有明显指示作用。①通过网格法采集水源区表层土样,应用传统统计学及地统计学方法分析旱、雨季土壤水分空间变异。结果表明:旱季土壤水分Cv为18.50%,半变异函数结构比值为99.9%,变程为383 m;雨季土壤水分Cv为18.19%,半变异函数结构比值为99.9%,变程475 m。土壤水分均呈中度变异,存在强烈的空间自相关性。从旱季到雨季,土壤水分空间结构参数存在差异,变程变化最明显;各向异性存在一致性但比值差异明显。Kriging插值图表明旱季土壤水分空间格局明显呈斑块分布,斑块破碎度较大,空间连续性较差。雨季呈阶梯状分布,空间连续性强,土壤水分变异的复杂程度减小。旱、雨季土壤水分格局总体变化趋势较一致,但旱季的格局更显著,基本与土地利用格局分布相一致。土壤水分时空变异能够反映水源涵养格局,识别出水源涵养关键区。②对水源区的优势植被类型(草地Ⅰ(蕨草地)、林地Ⅲ(过熟原始林)、林地Ⅳ(成熟原始林))0-300cm土层土壤水分含量垂直变化研究表明:土壤水分垂直变异均呈现上升-下降-上升-下降,最后趋于平稳的波动趋势,其拐点约在土层60cm、140cm、230cm处。土壤水分运动趋势在拐点处受邻层土壤含水量影响很大。林地Ⅲ土壤的水分垂直变化属于“双峰”剧烈波动型,林地Ⅳ土壤和草地Ⅰ土壤的水分垂直变化则属于“双峰”弱波动型;土壤水分的垂直变化主要受到土壤质地和植被类型控制。(2)在前期对全福庄水源区样方植被调查、景观格局特征分析及流域生态水文效应单元研究的基础上,选取水源区内5种典型景观类型(7个样方):草地Ⅰ(蕨草地)、草地Ⅱ(荒草地)、林地Ⅲ(过熟原始林)、林地Ⅳ(成熟原始林)、林地Ⅴ(人工林)、园地Ⅵ(茶园)、耕地Ⅶ(土豆地)为研究对象,从土壤、枯落物和林冠层分析各景观类型的水源涵养功能特征。①土壤是水源涵养的主体,其持水能力是表征水源涵养的主要指标。土壤最大总持水量总体呈现出:原始林地草地人工林地园地耕地;土壤入渗性能总体趋势为:原始林地草地人工林地耕地。②水源区森林枯落物层总生物量为:原始林地草地人工林地;总持水率为:原始林地草地人工林地。最大持水量为:原始林地草地人工林地。③在2014.7~2014.9期间,对水源区森林结构类型差异较大的样方(林地Ⅲ、林地Ⅳ、林地Ⅴ)进行的38场林内外降雨观测研究表明,三个样方不同林型林冠截留量与降雨量呈正比;林冠平均截留量表现出过熟原始林成熟原始林人工林;平均截留率为过熟原始林(39.47%)成熟原始林(34.43%)人工林(27.89%);林冠截留特征差异不大。(3)在对水源涵养功能机制研究基础上,应用层次分析法和空间叠加方法,对水源区的水源涵养功能进行评价并识别关键区。①利用层次分析法,对水源区水源涵养能力进行综合评价可知,水源区各景观类型中原始森林水源涵养功能最强。②基于水源区实际调查采样分析数据,运用图层叠加的方法得出水源区的水源涵养功能分布格局为总体上遵循东南向西北递减的特征。结合土壤水分对水源涵养格局的指示作用,识别出水源涵养关键区位于水源区东南部,水源涵养空间分布格局与土壤水分含量的空间分布格局较一致,即土壤水分的空间分布格局能够识别出水源涵养功能的关键区。实地调查表明,所识别的水源涵养关键区正是原始森林分布的区域,而水源涵养最差的区域则以人工茶园和旱地(主要种植土豆)为主。所以,针对水源涵养功能的格局分布,对水源涵养功能进行区划并提出相应的保护建议。
【学位授予单位】:云南师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TU991.11

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