九龙山不同林分枯落物层和土壤层水文效应研究

摘要

枯落物层和土壤层作为森林生态系统的重要层次，具有调节径流、保持水土、涵养水源等重要的生态功能。九龙山森林作为我国典型的暖温带森林生态系统之一，因属石质山地，土层较薄，其枯落物和土壤对防止水土流失和涵养水源尤其重要。本文选取北京九龙山地区典型人工林分，即:侧柏（Platycladus orientalis）、油松（Pinus tabuliformis）、栓皮栎（Quercus variabilis）、华北落叶松（Larix gmelinii var.principis-rupprechtii）、五角枫(Acer pictum subsp.Mono)、白蜡（Fraxinus chinensis）、黄栌（Cotinus coggygria）等7种人工纯林，以及油松和华北落叶松1种人工混交林为研究对象，经采取野外调查取样和室内分析方法，对其林下枯落物层和土壤层的水文效应特征进行研究，以期为九龙山林区乃至其他暖温带地区森林植被生态功能的提高和改善，尤其是保持水土和涵养水源功能的提高，提供一定参考。主要结果为: (1)枯落物储量变动范围为8.87～47.87 t·hm-2，其中华北落叶松纯林(47.87 t·hm-2)最大，油松纯林（29.14 t·hm-2）次之，侧柏纯林(8.87 t·hm-2)最小。 (2)枯落物最大持水量在11.83～36.46 t·hm-2之间，其中油松纯林(36.46 t·hm-2)最大，华北落叶松纯林(36.06 t·hm-2)次之，侧柏纯林(11.83 t·hm-2)最小。 (3)枯落物吸水动态变化特征基本一致，但林分间持水量和持水率差异较大。研究表明枯落物持水量、持水率均与浸水时间存在对数函数关系，吸水速率与浸水时间呈乘幂函数关系，为此，采用回归模型模拟，其拟合效果很好。 (4)枯落物有效拦蓄量变化范围在9.50～23.65 t·hm-2之间，表明不同林分对降水的截持能力差异明显，其中黄栌纯林(23.65 t·hm-2)最大，五角枫纯林（18.67 t·hm-2）次之，侧柏纯林(9.50 t·hm-2)最小。 (5)林地土壤容重大体表现出随土层深度的增加，其容重值由小变大;林地土壤孔隙度随土层深度而减小，即表层土壤(0～10 cm)＞中层土壤(10～20 cm)＞下层土壤(20～30 cm);在0～30 cm土层间，土壤容重均值变动范围为0.89～1.30 g·cm-3，土壤非毛管孔隙度均值变动范围为6.20％～17.39％，土壤总孔隙度均值变动范围为44.73％～54.23％。 (6)在0～30 cm土层间，土壤饱和持水量的变动范围为447.33～542.33 t·hm-2，其中华北落叶松纯林(542.33 t·hm-2)最大，油松华北落叶松混交林（534.11 t·hm-2）次之，油松纯林(447.33 t·hm-2)最小。土壤有效持水量的变动范围为62.00～173.89 t·hm-2，华北落叶松纯林(173.89t·hm-2)最大，油松华北落叶松混交林(127.44 t·hm-2)次之，栓皮栎纯林(62.00 t·hm-2)最小，从林地土壤的贮蓄水性能来看，华北落叶松纯林和油松华北落叶松混交林的蓄水能力较强，栓皮栎纯林则较差。 (7)林地土壤的初渗速率和稳渗速率差异均较大，其中初渗速率在7.97～113.64mm·min-1之间变动，稳渗速率在1.92～9.03 mm·min-1之间变动。8种林分中，五角枫林地的土壤入渗能力最强，白蜡林地最差。对林地土壤水分的入渗时间与入渗速率进行拟合分析，符合Kostiakov渗透模型。 (8)从林地枯落物的持水能力、土壤的贮蓄水分能力以及土壤入渗性能总体来看，8种人工林分涵养水源能力较好的为华北落叶松纯林、油松华北落叶松混交林、黄栌纯林和五角枫纯林，栓皮栎纯林、侧柏纯林、油松纯林则一般，而白蜡纯林最差。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 森林水文学研究现状

1．2．1 国外森林水文学研究与发展

1．2．2 国内森林水文学研究与发展

1．3 森林水文效应相关的研究综述

1．3．1 枯落物水文研究进展

1．3．2 土壤水文研究进展

1．4 研究的目的意义及研究内容

1．4．1 研究目的及意义

1．4．2 研究内容

1．4．3 技术路线

第二章 研究区自然概况及研究方法

2．1 九龙山区自然概况

2．2 研究方法

2．2．1 标准地的设置及概况

2．2．2 指标测定

第三章 结果与分析

3．1 枯落物水文效应

3．1．1 枯落物储量分析

3．1．2 枯落物持水特性

3．1．3 小结

3．2 土壤水文效应

3．2．1 林地土壤物理性质

3．2．2 林地土壤持水能力

3．2．3 林地土壤入渗性能

3．2．4 小结

第四章 结论与讨论

4．1 结论

4．2 讨论

4．3 展望

参考文献

在读期间的学术研究

致谢