黄土丘陵区水源涵养林涵养水源能力分析与效益核算

摘要

黄土丘陵区生态环境破坏严重，森林资源逐渐减少、分布不均匀、水源涵养能力下降、水土流失严重、自然灾害频繁等一系列生态问题十分突出，严重制约了青海经济、社会的可持续发展，影响了青海东部地区生态安全。而森林作为陆地生态系统的主体和核心，是自然界功能最完善的资源库、蓄水库、碳贮库和能源库，是实现环境与发展相统一的关键和纽带，对改善生态环境、维护生态平衡和促进经济社会可持续协调发展起着决定性的作用。
　　 本文基于“3S”技术，获取黄土丘陵区水源涵养林资源信息，结合区域水源涵养林分布状况特征，选取11种林分类型为研究对象，测定分析了不同林分类型枯枝落物层的蓄积量和持水性能，以及林下土壤层的持水性能和养分含量，运用截留法估算区域水源涵养量。基于以上林分类型水文功能参数测定结果，结合各林分类型的面积，区域水源涵养林涵养水源总量为3.02亿t。利用替代工程法和支付意愿法，核算其涵养水源效益为14.61亿元。
　　 研究结果表明：
　　 (1)枯枝落物层的水文功能
　　 各林分类型，枯枝落物不同层次的厚度和蓄积量大小呈现相同规律，半分解层大于未分解层。各植被类型，枯枝落物层的蓄积量大小顺序为混交林＞针叶林＞阔叶林，而其平均厚度却是阔叶林(7.65cm)＞混交林(5.53cm)＞针叶林(4.11cm)。
　　 各林分类型，枯枝落物层的最大持水率范围在94.02％～372.39％之间，是自然含水率的1.29～5.26倍。不同植被类型，枯枝落物层的最大持水率呈现的规律是阔叶林＞针叶林＞混交林。分析其持水量，最大持水量顺序是混交林(1.53mm)＞阔叶林(1.34mm)＞针叶林(1.24mm);有效持水量顺序是阔叶林(0.71mm)＞混交林(0.68mm)＞针叶林(0.63mm)。
　　 (2)土壤层的水文功能
　　 各林分类型，土壤表层(0～20cm)的容重范围在0.70～1.36g/cm3之间，总孔隙度范围在51.60％～67.09％之间。不同植被类型，总孔隙度和非毛管孔隙度呈相同规律，平均大小依次是混交林＞针叶林＞阔叶林＞荒山荒坡，这与枯枝落物层蓄积量大小呈现相同的规律。
　　 各林分类型，土层深度在0～20cm处，非毛管孔隙度范围为3.06％～14.11％，平均值为8.80％；土层深度在20～40cm处，非毛管孔隙度范围为1.33％～13.33％，平均值为7.28％；土层深度在40～60cm处，非毛管孔隙度范围为0.81～12.84％，平均值为6.24％。随着土层深度的增加，土壤非毛管孔隙度大小呈现逐渐降低的趋势。土壤三层采样深度的非毛管孔隙度的平均值范围在1.98％～13.43％之间，其中混交林的非毛管孔隙度最大，其次是华北落叶松、青海云杉、祁连圆柏、油松，而荒山荒坡的非毛管孔隙度最小。土壤有效持水量范围在11.86～80.56mm之间，混交林的有效持水量最大，是荒山荒坡的6.8倍。不同植被类型，土壤的有效持水量大小为混交林＞针叶林＞阔叶林＞灌木林＞荒山荒坡。
　　 各植被类型，土壤有机质和全养分含量中，有机质、总氮、总磷和总钾含量范围分别为0.38％～6.17％、0.019％～0.309％、0.04％～0.09％和1.35％～2.18％。土壤的速效养分含量中，速效氮、速效磷和速效钾含量范围分别为76.47～382.74ppm、32～14.24ppm和88.63～125ppm。总之，黄土丘陵区水源涵养林土壤养分含量较高，土壤质量较好，有助于改善土壤透水性、蓄水能力和通气性。
　　 (3)水源涵养林蓄水能力
　　 各林分类型的蓄水量范围在128.2～812.4t/hm2之间，荒山荒坡作为对照样地，其蓄水量为118.6t/hm2。各林分类型涵养水源能力大小为混交林＞华北落叶松＞青海云杉＞祁连圆柏＞青杨林＞油松＞山杨林＞白桦林＞沙棘＞金露梅＞柠条＞荒山荒坡。

目录

文摘

英文文摘

1 前言

1.1 研究目的和意义

1.2 森林涵养水源能力与价值评估的研究进展

1.2.1 森林涵养水源能力的研究进展

1.2.2 森林涵养水源经济价值的研究进展

1.3 “3S”技术的应用

1.3.1 “3S”技术的概念及其特点

1.3.2 “3S”技术的应用

2 研究区域概况与研究方法

2.1 研究区域概况

2.1.1 地理位置

2.1.2 地形地貌

2.1.3 气侯及水文

2.1.4 土壤

2.1.5 森林植被

2.1.6 生态环境问题

2.1.7 社会经济状况

2.2 研究方法

2.2.1 遥感监测

2.2.2 水源涵养林类别划分

2.2.3 GPS样地定位调查

2.2.4 样地选择与设置

2.2.5 实验测定方法

3 结果与分析

3.1 枯枝落物层蓄水能力分析

3.1.1 枯枝落物层厚度和蓄积量

3.1.2 枯枝落物层持水性能分析

3.2 土壤层蓄水能力分析

3.2.1 表层土壤物理性质分析

3.2.2 不同层次土壤蓄水能力分析

3.2.3 土壤养分含量分析

3.3 水源涵养林涵养水源能力分析

3.3.1 不同林分类型涵养水源能力分析

3.3.2 区域水源涵养林蓄水总量分析

3.4 水源涵养林涵养水源的效益核算

3.4.1 效益评价问题

3.4.2 水源涵养林效益核算

4 结论与建议

4.1 结论

4.1.1 不同林型枯枝落物层的水文功能

4.1.2 不同林型土壤层的水文功能

4.1.3 不同林型蓄水能力及经济价值核算

4.2 建议

致谢

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文目录