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冀北山地森林水文特征研究

张伟  
【摘要】:冀北山地位于河北省北部,属于半干旱向半湿润过渡地带和北方农牧交错区域,土地退化严重,水资源较为匮乏。因此,冀北山地森林生态系统对区域涵养水源、保持水土及改善生态环境等方面发挥着重要的作用,同时也是“构筑京津绿色屏障”的重要组成部分。本文以该地区三种典型林分(落叶松桦木混交林、山杨桦木混交林和油松蒙古栎混交林)为研究对象,分析林冠层、枯落物层、土壤层的水文生态功能,最后进行水文生态效应的综合评价,揭示冀北山地森林生态系统水文生态规律,为当地森林可持续经营提供数据支撑。主要研究结果如下: (1)随着降雨量的增加,穿透雨量、树干茎流量和林冠截留量都增加,林冠截留率降低。落叶松桦木混交林和油松蒙古栎混交林的林冠截留量要高于山杨桦木混交林,针叶林林冠截留能力强于阔叶林,最后应用修正的Gash模型模拟对该区林冠截留过程模拟,效果较好。 (2)枯落物储量:油松蒙古栎混交林(64.28t·hm-2)落叶松桦木混交林(39.49t·hm-2)山杨桦木混交林(35.80t·hm-2)。枯落物的最大持水率依次为:山杨桦木混交林(354%)落叶松桦树混交林(272%)油松蒙古栎混交林(240%);枯落物有效拦蓄量:油松蒙古林混交林(128.15 t·hm-2)山杨桦木混交林(82.27 t·hm-2)落叶松桦木混交林(69.22 t·hm-2)。枯落物层截留量:油松蒙古栎混交林(15.55mm)山杨桦木混交林(10.56mm)落叶松桦木混交林(8.86mm)。 (3)土壤平均容重:油松蒙古栎混交林山杨桦木混交林落叶松桦木混交林,田间持水量:山杨桦木混交林落叶松桦木混交林油松蒙古栎混交林,土壤入渗速率,落叶松桦木混交林坡下坡中坡上,山杨桦木混交林坡上坡中坡下,油松蒙古林混交林坡中坡下坡上。三个林地的6月、8月和9月土壤含水量均要大于7月份,落叶松桦木混交林和油松蒙古林混交林土壤水分主要集中在0cm-30cm土层内,坡上坡下相差不大,但均大于坡中,山杨桦木混交林为20cm土层内,土壤含水量坡上坡中坡下。 (4) 5、6月份树木蒸腾量较低。进入7、8月份,树木生长旺盛蒸腾量随之升高。9月份树木蒸腾量开始逐渐降低。2010年三大样地的林分生长季蒸腾量(5-9月)分别为落叶松桦木混交林100.70mm、山杨桦木混交林129.78mm、油松蒙古栎混交林105.48mm。利用多元线性回归方法对环境因子与华北落叶松液流速率的相关性进行逐步回归,结果显示,晴天影响液流变化的主要因子为总辐射、空气温度和空气湿度,而阴雨天主要为总辐射和空气湿度。 (5)用层次分析法对冀北山地3种典型森林植被类型涵养水源功能进行评价得出:涵养水源功能排序为落叶松桦木混交林(1.0511)油松蒙古栎混交林(0.9880)山杨桦木混交林(0.9251),表明针阔混交林相比单纯的阔叶林表现出更好的涵养水源效能。


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