华北落叶松林不同空间结构的水文效应研究

摘要

为提高河北省木兰围场地区森林资源的生态效益，为该地区的林业生产、经营提供理论依据，本文以承德市木兰围场林管局北沟林场的落叶松林为研究对象，分别选取了落桦混交林、落阔混交林以及杉落针阔混交林这三种类型的林分，通过对各林分空间结构指数(FSSI)的测定，将所选林分划分为不同空间结构指数的不同林分类型，在此基础上对不同空间结构的不同林分枯落物层和土壤层的水文功能进行了测定与分析，运用主成分分析法对测定结果进行了评价，结果如下:
　　(1)在不同空间结构指数等级下空间结构指数由高到低依次为杉落针阔混交林＞落桦混交林＞落阔混交林，说明杉落针阔混交林的空间结构优于其它两种林分。
　　(2)不同空间结构指数下的落叶松三种林分类型（落桦混交林、落阔混交林、杉落针阔混交林）枯落物层水文功能由高到低依次为高指数＞中指数＞低指数。落桦混交林、落阔混交林、杉落针阔混交林枯落物的厚度变化范围分别为1.3～3.99 cm、1.4～3.7cm、2.1～4.9cm，生物量变化范围分别为2.93～9.51 t·hm-2、2.35～5.54 t·hm-2、5.14～12.03t·hm-2，最大持水量变化范围分别为5.43～21.73 t·hm-2、6.04～16.56 t·hm-2、9.68～28.81 t·hm-2，平均最大持水率变化范围分别为190～232％、261～194％、192～241％，最大拦蓄量变化范围分别为4.60～18.95 t·hm-2、5.56～18.09 t·hm-2、9.03～27.18t·hm-2，有效拦蓄量变化范围分别为3.78～15.69 t·hm-2、4.66～15.61 t·hm-2、7.58～22.86 t·hm-2，0.25h持水量范围分别为5.11～13.94 t·hm-2、12.55～18.27t·hm-2、16.41～24.02 t·hm-2，0.25h吸水速率范围分别为24.27～58.55 t·hm-2·h-1、52.12～73.99 t·hm-2·h-1、68.58～98.62t·hm-2·h-1。对枯落物的持水量与浸水时间、吸水速率与浸水时间分别采用回归模型模拟，得到的最优回归方程分别为Q=A·ln(t)+B，V=C·tn。
　　用主成分分析法对枯落物层水文功能进行评价，分析结果表明:枯落物的厚度、生物量、最大持水量、最大拦蓄量、有效拦蓄量、0.25h吸水量和0.25h吸水速率对枯落物层水文功能的影响结果比较大，不同空间结构指数下不同林分类型的枯落物层水文功能由大到小顺序依次为高指数杉落针阔混交林＞高指数落桦混交林＞高指数落阔混交林＞中指数杉落针阔混交林＞低指数杉落针阔混交林＞中指数落阔混交林＞中指数落桦混交林＞低指数落阔混交林＞低指数落桦混交林。
　　(3)不同空间结构指数下的落叶松三种林分类型（落桦混交林、落阔混交林、杉落针阔混交林）土壤层水文功能由高到低依次为高指数＞中指数＞低指数。落桦混交林、落阔混交林、杉落针阔混交林土壤的容重变化范围分别为1.28～1.42 g·cm-3、1.16～1.27 g·cm-3、1.19～1.37 g·cm-3，非毛管孔隙度变化范围分别为3.62～7.34％、4.34～12.07％、8.08～15.46％，毛管孔隙度变化范围分别为28.73～37.89％、39.46～56.75％、50.23～68.67％，总孔隙度变化范围分别为32.35～45.23％、43.80～68.82％、58.31～84.13％，最大持水量范围分别为1714.55～2532.88 t·hm-2、2978.4～5092.68t·hm-2、2740.57～4458.89 t·hm-2，有效持水量范围分别为191.86～411.04t·hm-2、295.12～893.18t·hm-2、379.76～819.38 t·hm-2，初渗速率范围分别为72.34～108.83mm·min-1、124.80～138.26 mm·min-1、85.07～161.00 mm·min-1，稳渗速率范围分别为0.65～0.95 mm·min-1、0.65～7.52 mm·min-1、0.43～1.96 mm·min-1。对土壤的入渗速率与入渗时间采用回归模型模拟，得到的最优回归方程为X=D·tn。
　　用主成分分析法对土壤层水文功能进行评价，分析结果表明:土壤的非毛管孔隙度、毛管孔隙度、总孔隙度、最大持水量、有效持水量和稳渗速率对土壤层水文功能的影响结果比较大，不同空间结构指数下不同林分类型的土壤层水文功能由大到小顺序依次为高指数杉落针阔混交林＞中指数杉落针阔混交林＞高指数落阔混交林＞低指数杉落针阔混交林＞高指数落桦混交林＞中指数落阔混交林＞低指数落阔混交林＞中指数落桦混交林＞低指数落桦混交林。

目录

声明

摘要

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 林分空间结构研究现状

1．2．2 枯落物水文功能研究现状

1．2．3 土壤水文功能研究进展

1．2．4 水文功能评价方法研究进展

1．3 亟待解决的问题与展望

1．4 研究目标、研究内容和技术路线

1．4．2 研究内容

1．4．3 技术路线

2．1 地理位置

2．2 水文特征

2．3 气候特征

2．4 地形地貌

2．5 土壤植被

3．1 标准地设置及调查

3．2 三种林分空间结构指数的测定

3．3 三种林分枯落物层水文效应的测定

3．3．1 枯落物生物量测定

3．3．2 枯落物持水量和吸水速率的测定

3．4．1 土壤层物理性质的测定

3．4．2 土壤入渗测定与计算

3．5 水文效应的评价方法

4．结果与分析

4．1 不同林分类型的空间结构指数

4．2 不同林分类型枯落物层水文功能

4．2．1 不同空间结构指数落桦混交林枯落物层水文功能

4．2．2 不同空间结构指数落阔混交林枯落物层水文功能

4．2．3 不同空间结构指数杉落针阔混交林枯落物层水文功能

4．2．4 枯落物层水文功能评价

4．2．5 小结

4．3 不同林分类型土壤层水文功能分析

4．3．1 不同空间结构指数落桦混交林土壤层水文功能

4．3．2 不同空间结构指数落阔混交林土壤层水文功能

4．3．3 不同空间结构指数杉落针阔混交林土壤层水文功能

4．3．4 土壤层水文功能评价

4．3．5 小结

5．讨论

6．结论

参考文献

在读期间发表的学术论文(2014-2017)

作者简介

致谢