鲁中南石灰岩山地典型造林模式水土保持功能及其价值评估的研究

摘要

本文选择鲁中南石灰岩山地为研究区域，以典型造林模式土壤为研究对象，对典型造林模式土壤理化性质、水文效应、土壤分形特征、减蚀效应等方面进行了研究分析，并利用影子工程法、机会成本法、市场价值法等对典型造林模式土壤的水土保持效益进行了价值评估。研究结果可为鲁中南石灰岩山地造林模式及树种的选择提供参考，为鲁中南石灰岩山地生态林效益的定量评价提供科学依据。研究结果表明:
　　 (1)鲁中南石灰岩山地采取造林措施后土壤理化性质得到明显的改善，土壤孔隙度、有机碳含量、氮元素含量、磷元素含量得到提高，容重变小，土壤结构趋于良好。四种造林模式改良土壤理化性质以侧柏黄栌混交林最优，其次是侧柏五角枫混交林、侧柏核桃混交林，再次是侧柏纯林。而且混交林在改善土壤理化性质方面优于纯林。
　　 (2)四种造林模式土壤水文效应得到改良，土壤含水量、饱和贮水量、吸持水量、滞留水量、土壤入渗速率与荒坡相比，都得到提高。四种造林模式中，混交林类型造林模式土壤水文效应改良高于纯林。
　　 通过对土壤理化性质、水文效应的改良看，造林后土壤理化性质及水文效应都得到了很好的改良，而且在四种造林模式中混交林优于纯林，因此，在石灰岩山地造林应注重混交林的营造和经营。
　　 (3)典型造林模式土壤颗粒及其土壤水分特征曲线的分形学特征变化明显。四种造林模式土壤的机械组成，与荒坡相比土壤中粉粒含量、粘粒含量增加，砂粒含量减少。同时土壤颗粒的单重分形维数(D)、多重分形参数(D0、 D1、D1/D0)和土壤水分特征曲线分形维数(D')均大于荒坡。
　　 土壤颗粒分形参数、土壤水分特征曲线分形维数均与土壤结构、土壤肥力等相关性显著，可以作为反映土壤结构性状与土壤肥力的定量指标。
　　 土壤颗粒的单重分形维数(D)和土壤水分特征曲线分形维数(D')之间存在良好的线性关系:D=l.3731D'-1.0239(R2=0.9787)，可通过他们之间的相关关系，利用土壤颗粒单重分形维数来间接描述对应的土壤水分特征曲线。
　　 (4)四种造林模式减少土壤侵蚀和地表径流的效果显著，在四种造林模式中侧柏黄栌混交林土壤抗蚀性能最大，减少土壤侵蚀与地表径流最为显著。在今后的林木管理中，可通过增施有机肥和改良土壤结构来提高土壤的抗蚀性，减少土壤侵蚀。
　　 (5)典型造林模式土壤水土保持效益价值明显。四种造林模式涵养水源量、保土量、保肥量以侧柏黄栌混交林最优，其次是侧柏五角枫混交林、侧柏核桃混交林，再次是侧柏纯林。四种典型造林模式水土保持效益价值以侧柏黄栌混交林最高4835.23元·hm-2·a-1，其次是侧柏五角枫混交林3366.74元·hm-2·a-1、侧柏核桃混交林3051.64元·hm-2·a-1，侧柏纯林最低2386.30元·hm-2·a-1。通过对典型造林模式水土保持效益定量分析、价值评估，可以看出，混交林在水土保持效益及价值方面要优于纯林，而且侧柏黄栌混交林尤为显著，因此在水土流失严重的鲁中南石灰岩山地营造生态林时，应注重混交林的营造和管理，以提高水土保持效益及价值，从而有效的防治水土流失。

目录

声明

符号说明

摘要

1 前言

1．1 研究的目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 生态林水土保持功能及价值评估的研究现状

1．2．2 土壤颗粒分形特征研究现状

1．2．3 土壤水分特征曲线分形特征研究现状

2 材料与方法

2．1 研究区概况

2．2 研究内容

2．3 研究方法

2．3．1 样地设置

2．3．2 土壤理化性质测定

2．3．3 土壤颗粒分形维数

2．3．4 土壤水分特征曲线分形维数

2．3．5 土壤侵蚀量与地表径流量测定

2．3．6 水土保持效益价值评估

2．4 研究技术路线

3 结果与分析

3．1 典型造林模式土壤改良效应

3．1．1 典型造林模式土壤物理性质

3．1．2 典型造林模式土壤化学性质

3．2 典型造林模式下土壤水文效应

3．2．1 典型造林模式土壤贮水量

3．2．2 典型造林模式土壤入渗特性

3．3 典型造林模式土壤颗粒与水分特征曲线分形学特征

3．3．1 土壤颗粒机械组成

3．3．2 典型造林模式土壤颗粒单重分形特征

3．3．3 典型造林模式土壤颗粒的多重分形参数

3．3．4 土壤颗粒参数与粒径分布的关系

3．3．5 土壤水分特征曲线的分形维数

3．3．6 土壤水分特征曲线分形维数与颗粒单重分形维数相关性分析

3．4 典型造林模式土壤侵蚀与地表径流量对比分析

3．4．1 典型造林模式土壤侵蚀量

3．4．2 典型造林模式地表径流量

3．5 典型造林模式水土保持效益定量评价及其价值评估

3．5．1 典型造林模式水土保持效益定量评价

3．5．2 典型造林模式水土保持效益价值评估

4 讨论

4．1 典型造林模式对土壤理化性质的影响

4．2 典型造林模式对土壤水文效应的影响

4．3 典型造林模式土壤颗粒分形特征分析

4．4 土壤颗粒分形参数与土壤理化性质的相关性分析

4．5 土壤水分特征曲线分形维数与颗粒分形维数相关性分析

4．6 典型造林模式对土壤侵蚀与地表径流量的影响

5 结论

5．1 典型造林模式对土壤理化性质的影响显著

5．2 典型造林模式改良土壤水文效应明显

5．3 典型造林模式土壤分形学特征变化明显

5．4 典型造林模式减蚀效应显著

5．5 典型造林模式水土保持效益价值显著

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间发表论文情况