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晋西黄土区坡面林地土壤水分承载力研究

孙中峰  
【摘要】:黄土区以植被恢复与建设为核心内容的“山川秀美”生态工程正在如火如荼地进行。而黄土区植被恢复与建设的主要限制因子是水分因子,如何合理有效地利用水资源,尽可能扩大植被覆盖,保护和改善生态环境,实现以水资源承载力为基础的生态经济功能的良性循环是亟待解决的问题,如何在掌握土壤水资源动态变化及其时空分布特征的前提下,将其与植被生态过程耦合,从而为黄土高原半湿润地区以造林种草为核心的“水土保持型植被恢复建设”提供水分生态学依据。通过二年多的试验观测、比较检验与综合分析,取得了一定的研究进展。 本文系统分析研究区域降水特征。首次采用小波分析方法对该区域降水特征进行规律性研究,得出其降水在16年、8年与4年尺度上具有明显的周期性变化规律,且降水量呈现出减少趋势的结论。使该区域植被建设的难度加大,同时使土壤水分研究更加急迫。 运用先进的研究手段对不同林分的土壤的持水性能进行研究,通过对土壤水分特征曲线的拟合,掌握不同林分比水容量特征,并对不同林地的土壤水分进行分类,计算出不同林地土壤水分有效性的临界点,从而求出不同林地的有效水范围。在研究区内主要造林树种比较中,刺槐及其混交林分的土壤水分利用范围最大,抗旱能力最强。 通过研究不同林分及不同立地条件土壤水分与林木生长状况,得出水热因子为该区域林分生长的主导因子,特别是水分因子对当地的林分生长发育起到决定性作用;乔木的生长同降水与土壤水分储量密切相关,林木的生长滞后于降水。混交方式合适的混交林比同条件的纯林长势好;在坡面不同立地条件的天然灌木林分的生物产量不同,一般的规律为阴坡>半阴坡>半阳坡>阳坡,坡下>坡中>坡上;通过研究土壤水分利用率,得出在研究区内土壤水分利用效率不高。 研究得出主要造林树种不同林分的根际区土壤水分平衡,对根际区主要水分输入与输出量进行分比较分析,得出研究区树种、坡向、坡位与不同密度对根际区土壤水量平衡起着决定性作用。 运用常规与地统计学方法对坡面土壤水分分布进行详细的分析与论证,研究表明不同植被条件下土壤水分垂直变化分为三个作用层,土壤水分生长季时序变化可分为三个时期。通过对晋西黄土区主要树种造林密度的研究,得到了刺槐和油松在不同立地条件下合理的造林密度,并提供刺槐与油松的造林密度表,使研究区域土壤水分承载力得到量化。为半湿润黄土区坡面水土保持林的营造提供了科学的水分生态依据。


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