水曲柳天然林枯落物层水文功能动态与格局

摘要

本文依据地统计学原理，对水曲柳天然林枯落物层的现存量、分解速率、静态持水能力全年尺度的空间异质格局进行了调查与分析，同时结合不同厚度、不同分解程度、不同前期含水量枯落物对土壤蒸发、土壤入渗的影响规律，较为全面的研究了水曲柳天然林的水文功能。旨在探明水曲柳天然林枯落物层的时空分布特征及其与水源涵养功能的关系。
　　水曲柳天然林枯落物层现存总量约为25.05t/hm2，且随时间变化不大，年总分解率可达53.27％。定期分解率变化范围在0～7.61％之间，并且随季节呈动态变化:秋季分解速率较低，平均分解率4.67％;至冬季时，由于微生物活性降低，几乎不再分解，平均分解率仅为0.35％;春季以后枯落物分解率逐渐增大，但增加幅度较小，平均分解率为1.89％;直到夏季，分解速率迅速大幅增加，达到峰值，其平均分解率为6.45％。枯落物的最大持水率的变化范围在491.73％～545.86％之间，并且与分解率的年变化动态规律相似。
　　水曲柳天然林枯落物层具有独特的空间格局，小尺度上的变异十分显著。同时，土壤微生物的数量、枯落物的分解程度和枯落物的静态持水能力，在空间上也呈现明显的小斑块分布格局。其中，放线菌、枯落物静态持水能力的空间分布格局均与枯落物分解率空间变化格局相似，线性拟合程度显著，R2分别为0.8524、0.9776。土壤微生物的数量、枯落物的分解程度以及枯落物静态持水能力三者密切相关，即微生物数量越多，枯落物分解程度越大，其静态持水能力越强，并且放线菌是影响枯落物分解的主要菌种。
　　水曲柳天然林枯落物层的厚度对蒸发和入渗的影响最为突出，而分解程度以及前期含水率对其影响相对较小。当枯落物厚度≥3cm时，对土壤蒸发的抑制作用显著;土壤水分60分钟累计入渗量与对照相比增加幅度分别为:402.33％(3cm)＜416.28％(4cm)＜447.29％(5cm)＜504.65％(6cm)，即随着枯落物的厚度增加，其对土壤蒸发的抑制作用越明显，增加土壤入渗的作用也越强。可以认为，在枯落物现存量一定时，枯落物积累覆盖越厚、分解程度越大，其静态持水能力与土壤入渗能力也越大，越利于抑制土壤蒸发，减少土壤水分的散失，可以更好地发挥其水源涵养的功能。

目录

摘要

1 绪论

1．1 本课题研究的学术背景及其理论与实际意义

1．2 枯落物的研究历史和发展现状

1．2．1 枯落物的国内外的研究历史和发展现状

1．2．2 枯落物的水文功能

1．3 水曲柳林生态特性研究

1．4 空间异质性研究概述

1．4．1 空间异质性与植物空间分布格局研究

1．4．2 空间异质性的数量研究

1．4．3 环境的空间异质性与枯落物的分解

2 试验区域概况

2．1 地理位置

2．2 气候特点

2．3 植被特征

2．4 土壤状况

3 水曲柳天然林枯落物动态及分布格局

3．1 试验设计与研究方法

3．1．1 样地的选择与布设

3．1．2 枯落物的分解程度及其现存量的测定

3．1．3 微生物种类和数量的测定

3．1．4 数据处理与分析方法

3．2 研究结果与分析

3．2．1 枯落物的现存量及动态变化规律

3．2．2 枯落物的分解动态

3．2．3 枯落物的空间分布特征

3．2．4 土壤微生物的空间分布特征

3．2．5 土壤微生物对枯落物分解的影响

3．3 小结

4 枯落物对水曲柳天然林土壤蒸发的影响

4．1 试验设计与研究方法

4．2 研究结果与分析

4．2．1 枯落物厚度对土壤蒸发量的影响

4．2．2 枯落物分解状况对土壤蒸发量的影响

4．2．3 枯落物前期含水率对土壤蒸发量的影响

4．3 小结

5 枯落物对水曲柳天然林土壤水分入渗特征的影响

5．1 试验设计与研究方法

5．2 研究结果与分析

5．2．1 自然状态下林地土壤物理性质

5．2．2 枯落物厚度对土壤水分入渗的影响

5．2．3 枯落物分解程度对土壤水分入渗的影响

5．2．4 枯落物前期含水率对土壤水分入渗的影响

5．3 小结

6 枯落物的分解程度对静态持水能力空间格局的影响

6．1 试验设计与研究方法

6．1．1 枯落物分解程度的测定

6．1．2 枯落物静态持水能力的测定

6．1．3 数据处理与分析方法

6．2 研究结果与分析

6．2．1 枯落物静态持水能力的时间变化特征

6．2．2 枯落物静态持水能力变化的空间分布格局

6．2．3 枯落物的分解程度对静态持水能力变化的影响

6．3 小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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