祁连山典型阴坡青海云杉林生态水文特征研究

摘要

祁连山位于西北干旱、半干旱地区，不仅是黑河发源地，也是黑河流域主要产流区和水量供应区之一，对黑河流域水资源可持续开发利用具有决定性影响。青海云杉林(Picea crassifolia forest)作为当地重要的水源涵养林类型，其森林结构和生长变化对祁连山甚至整个黑河流域十分重要。然而森林与水之间存在复杂的相互关系，尤其是西北半干旱地区林水矛盾严重，水作为主要载体参与并影响森林生态系统的物质循环和能量流动，是森林生态系统中最活跃的因子，决定着森林的存在、恢复、经营、稳定和发展;坡面不仅是森林植被和水资源互相影响的基本空间单元，也是森林规划和管理的基本空间单位。因此需要深入理解不同坡位土壤水分对林分结构的影响，对林-水可持续发展及流域尺度上模型的建立与验证具有十分重要的作用。 本文选取祁连山排露沟小流域典型青海云杉林样坡，研究坡面土壤水分再分配及其对林分结构影响。在5个坡位（坡上、坡中上、坡中、坡中下、坡下）布设15个土壤水分观测点和10个青海云杉林样地，分析了林下苔藓层对水文过程的影响、土壤贮水量沿坡面变化特征以及林分结构与立地水分条件的关系。主要研究结果如下: 1.苔藓层覆盖能减少土壤贮水量的空间差异。无苔藓覆盖各观测点土壤贮水量极差达62.2mm，空间变异系数(CV)为17.3％;有苔藓层覆盖观测点土壤贮水量空间变异系数为2.3％，仅为无苔藓覆盖地点的1/7.5，空间差异极显著（sig.＜0.001）。在持续无雨、小雨后和连阴雨天气下，有苔藓覆盖地点土壤贮水量空间差异均显著小于无苔藓覆盖地点（sig.＜0.05）。 2.整个生长季平均土壤贮水量、5-9月份每月平均土壤贮水量及不同天气条件下单次测量的土壤贮水量均为坡中最高。生长季平均土壤贮水量自坡上到坡下呈“单峰”变化，坡中土壤贮水量最多(201mm)，坡上最少(159mm);5-9月份月平均土壤贮水量均表现为坡中、坡中下高于其他坡位;在任何天气条件（持续无雨、小雨、连阴雨）下，坡中、坡中下不同土层土壤贮水量均高于其他坡位。 3.林分密度和胸高断面积在样坡上呈“单峰”分布，坡中林分密度和胸高断面积分别为2013株·ha-1和29.6m2·ha-1，明显大于其他坡位点。树高、胸径和冠幅等林分结构在样坡上呈“M”型分布，坡中上和坡中下大于其他坡位。胸高断面积与土壤贮水量的相关系数为0.8997，P值为0.0387，相关性显著;其他林分结构指标与土壤贮水量相关性不显著。通过环境因子间的相关性比较，土壤贮水量主要受土壤厚度和坡位（海拔）的影响，坡位和土壤厚度通过影响坡面土壤贮水量的重新分配，对坡面林分结构变化产生影响。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1选题依据

1．2选题背景

1．3研究目标和主要内容

1．3．1研究目标

1．3．2主要研究内容

1．4国内外研究进展

1．4．1森林水文学的主要研究内容

1．4．2土壤水分空间差异研究进展

1．4．3苔藓层森林水文作用的研究进展

1．4．4林分结构研究进展

1．5研究技术路线

第二章研究区概况与研究方法

2．1祁连山区概况

2．2排露沟小流域概况

2．2．1地形

2．2．2气候

2．2．3土壤

2．2．4植被

2．3典型坡面选择

2．4实验设计

2．4．1土壤水分观测点布设

2．4．2有、无苔藓层覆盖土壤水分观测点布设

2．4．3样地布设

2．5样地调查

2．6林分结构调查

2．7土壤水分测定

2．8土壤物理性质测定

2．9土壤水分数据处理

2．10气象特征监测

第三章研究期间气象特征

3．1气温变化

3．2降水特征分析

第四章同一样地内苔藓层的水文影响

4．1有、无苔藓覆盖点基本信息

4．2苔藓层覆盖对生长季平均贮水量的影响

4．3不同天气条件下苔藓层对土壤贮水量的影响

4．3．1无雨天气

4．3．2小雨天气

4．3．3连续降雨天气

4．4讨论

4．5小结

第五章坡面土壤水分动态

5．1土壤贮水量随坡位变化

5．2不同天气下土壤贮水量坡位间的差异

5．2．1小雨或无雨天气

5．2．2连续降雨天气

5．3讨论

5．4小结

第六章林分结构与立地水分条件的关系

6．1林分结构与环境因子分析

6．1．1青海云杉林林分结构随坡位的变化

6．1．2林分径级结构及其随坡位的变化

6．1．2苔藓层

6．1．3土壤层

6．2林分结构与土壤贮水量的关系

6．3林分结构与影响水分供应的环境因子的关系

6．4讨论

6．5小结

第七章结论与展望

7．1主要结论

7．2创新点

7．3问题与展望

参考文献

在读期间的学术研究

致谢