岷江上游森林土壤大孔隙特性与水分入渗性能研究

摘要

本文以四川岷江上游卧龙自然保护区内高山栎林、岷江冷杉林、灌竹林、阔叶乔木林和亚高山草甸等5种群落为研究对象，应用染色法和分形理论研究了不同植物群落土壤大孔隙流特征，借助单环有压入渗装置研究了土壤水分入渗性能，分析了土壤入渗性能、大孔隙范围和数目与植物根系三者之间的相互关系。主要研究结果如下: 1.高山栎林、岷江冷杉林、阔叶乔木林以及亚高山草甸等4个群落的土壤中均存在明显的大孔隙流现象。高山栎林和岷江冷杉林群落土壤中的大孔隙流较阔叶林、高山草甸土壤中大孔隙流染色面积大、分支多，其表现更为活跃。 2.不同植物群落的土壤初渗速率大小顺序为：高山栎林(18.40mm/min)＞灌竹林(17.53mm/min)＞阔叶乔木林(15.03mm/min)>岷江冷杉林(13.45mm/min)＞亚高山草甸(7.72mm/min)；稳渗速率为：灌竹林(13.79m/min)＞高山栎(13.60mm/min)＞阔叶乔木林(11.8 0mm/min)>岷江冷杉林(10.97mm/min)＞亚高山草甸(4.86mm/min)。阴坡土壤的稳渗速率比阳坡土壤高，表明阴坡土壤的水分入渗性能较阳坡好，能更有效地减少林地地表径流和防止水土流失。 3.采用Kostiakov方程、Horton方程、Philip方程和方正三方程4个经验模型对研究区土壤水分入渗过程的模拟结果表明，利用方正三入渗方程模拟5个群落土壤中各土层的入渗过程较其它3个方程具有更高的精度。建议采用该经验模型模拟该区域内土壤水分渗透过程。 4.应用分形理论探讨了土壤大孔隙流特性。不同群落的土壤大孔隙平均半径大小顺序为：岷江冷杉林(1.200mm)＞高山栎林(1.190mm)>灌竹林(1.120mm)＞阔叶乔木林(1.050mm)>亚高山草甸(0.910mm)。大孔隙数目为：岷江冷杉林(4879/m3)＞高山栎林(4334/m3)＞灌竹林(3932/m3)＞亚高山草甸(3566/m3)＞阔叶乔木林(1395/m3)。 5.相关分析结果表明，5个群落类型的根系生物量与稳渗速率、大孔隙数目、大孔隙度均呈正相关关系。根系的生长过程对形成土壤大孔隙，进而对土壤水分的入渗过程具有重要作用。

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前言

第一章文献综述

1.1土壤大孔隙特征的水文学定义及测定方法

1.1.1土壤大孔隙特征的直接测定方法

1.1.2土壤大孔隙特征的间接测定方法

1.1.3结论

1.2土壤水分入渗研究

1.2.1土壤水分入渗模型研究进展

1.2.2土壤水分入渗方法研究进展

1.3分形理论及其在土壤学中应用

1.3.1分形理论概述

1.3.2分形理论应用于土壤学研究进展

第二章研究区自然概况及研究方法

2.1研究区自然概况

2.1.1地形地貌特点

2.1.2气候特点

2.1.3土壤类型

2.1.4植被特点

2.2植物群落样地设置及群落组成调查

2.3研究内容与研究方法

2.3.1土壤基本物理性质的测定

2.3.2土壤机械组成的测定

2.3.3土壤优势流染色测定方法

2.3.4土壤水分入渗特征测定与分析方法

2.3.5根系生物量测定

2.3.6叶面积测定方法

2.3.7土壤分形特征研究

第三章结果与分析

3.1土壤物理特性分析

3.1.1土壤物理特性随土层深度变化的差异分析

3.1.2不同植物群落类型土壤物理特性差异分析

3.2土壤颗粒机械组成分析

3.3土壤大孔隙特征以及水分入渗研究

3.3.1土壤大孔隙流分析

3.3.2不同群落类型下土壤水分入渗特性及影响因子分析

3.4不同群落类型下土壤分形特征分析

3.4.1五种群落类型下土壤颗粒分形特征分析

3.4.2土壤颗粒分形特征对入渗速率的影响

3.4.3土壤大孔隙特征

3.4.4土壤大孔隙特征影响因素分析

第四章结论与讨论

4.1结论

4.2讨论

参考文献