元阳梯田水源区森林水源涵养功能研究

论文摘要

采用野外试验调查与室内实验分析相结合的方法，对元阳梯田水源区6种不同林分类型：桤木林1（Ⅰ）、桤木林2（Ⅱ）、杉木白檀林（Ⅲ）、五桠果林（Ⅳ）、杉木林（Ⅴ）、元江栲林（Ⅵ）林冠及林下灌草植被层持水、枯落物层持水、土壤贮水及土壤水分入渗四个方面进行了分析，探讨了不同林分类型水源区的水源涵养功能，从而为元阳水源涵养林建设提供科学依据，为元阳梯田的可持续发展服务。结果表明：1)林冠及林下灌草植被总持水量：Ⅴ（8.42t/hm2）＞Ⅵ（7.60t/hm2）＞Ⅳ（6.91t/hm2）＞Ⅲ（5.31t/hm2）＞Ⅰ（3.47t/hm2）＞Ⅱ（3.33t/hm2）。杉木林（Ⅴ）、元江栲林（Ⅵ）郁闭度较高，枝叶茂盛，生物量高，成层性明显，且持水率高，故其林冠及林下灌草植被持水性能好。2)不同林分枯枝落叶物最大持水量：Ⅲ（17.21t/hm2）＞Ⅵ（15.48t/hm2）＞Ⅴ（14.42t/hm2）＞Ⅰ（13.26t/hm2）＞Ⅳ（5.43t/hm2）＞Ⅱ（4.01t/hm2）。元江栲林（Ⅵ）枯落物累积量多，层次厚，且持水率最高，其持水量较大；杉木白檀林（Ⅲ）虽然持水率相对较小，但枯落物层次较厚，累积量最大，其持水量也较大。针阔混交的杉木白檀林和常绿阔叶的元江栲林相较于其它几种林分枯落物持水量要大，有利于截持降水，保护和改良土壤结构，维护和提高土壤的渗透性能，起到涵养水源的作用。3)最大持水量、毛管持水量和非毛管持水量大致都呈现出林地＞荒坡的特征，不同林分最大持水量的顺序依次为：0-20cm土层为Ⅲ（1169.80t/hm2）＞Ⅳ（1164.40t/hm2）＞Ⅴ（1024.00t/hm2）＞Ⅱ（1014.60t/hm2）＞Ⅰ（964.60t/hm2）＞Ⅵ（892.40t/hm2）＞荒坡（881.40t/hm2）；20-40cm土层为Ⅰ（1235.40t/hm2）＞Ⅲ（1228.80t/hm2）＞Ⅵ（1190.40t/hm2）＞Ⅴ（1163.20t/hm2）＞Ⅱ（1016.20t/hm2）＞Ⅳ（920.80t/hm2）＞荒坡（874.60t/hm2）；40-60cm土层为Ⅵ（1201.60t/hm2）＞Ⅲ（1104.80t/hm2）＞Ⅰ（991.60t/hm2）＞Ⅱ（931.20t/hm2）＞Ⅳ（835.40t/hm2）＞荒坡（819.80t/hm2）。元阳梯田水源区森林土壤表面凋落物较多，乔灌草等凋落物富含灰分元素，易形成腐殖质、钙等基本胶结物，土粒易胶结而形成结构良好的土壤，土壤有机质、氮磷钾养分含量聚集，增加了土壤的孔隙度，进而增强了土壤的蓄水和通透能力，从而发挥土壤层强大的水源涵养功能。不同林分比较，杉木白檀林（Ⅲ）、桤木林（Ⅰ）、元江栲林（Ⅵ）土壤层蓄水能力相对较强。4)元阳梯田水源区各林分土壤初渗率、稳渗率、平均入渗率存在较大差异，初渗率：Ⅵ（23.00mm/min）＞Ⅴ（15.00mm/min）＞Ⅲ（20.00mm/min）＞Ⅱ（4.00mm/min）＞Ⅳ（4.00mm/min）＞Ⅰ（3.00mm/min）＞荒坡（3.00mm/min）；稳渗率及平均入渗率变化趋势大致一致：Ⅴ（稳渗率0.18mm/min，平均入渗率8.80mm/min）＞Ⅲ（稳渗率0.15mm/min，平均入渗率5.95mm/min）＞Ⅵ（稳渗率0.08mm/min，平均入渗率3.60mm/min）＞Ⅳ（稳渗率0.04mm/min，平均入渗率1.48mm/min）＞Ⅱ（稳渗率0.04mm/min，平均入渗率1.28mm/min）＞Ⅰ（稳渗率0.03mm/min，平均入渗率0.98mm/min）＞荒坡（稳渗率0.02mm/min，平均入渗率0.91mm/min）。说明了元阳梯田水源区森林土壤渗透性能较好，各林分土壤渗透性指标均大于荒坡；各林分入渗性能比较可知，杉木林（Ⅴ）和杉木白檀林（Ⅲ）土壤渗透性能最好。5)森林涵养水源功能主要靠森林和土壤共同结合起来发挥作用，只有同时具备良好的森林植被和深厚的土壤，才会具有较大的水文生态功能和较高的水文生态效益。综合分析林冠层、林下灌草层、枯枝落叶层、土壤层四个层次对大气降水的调节和再分配能力，可知，元阳梯田水源区森林较荒坡水源涵养能力强，元阳梯田水源区森林涵养水源功能较好的森林植被类型是落叶阔叶林，不同林分比较，营造杉木白檀林、桤木林、元江栲林能够很好的涵养水源。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 林冠及林下灌草植被层持水
• 1.2.2 枯枝落叶层持水
• 1.2.3 土壤层蓄水及土壤水分入渗
• 1.3 问题与展望
• 2 研究区概况
• 2.1 元阳及元阳梯田概况
• 2.1.1 元阳梯田地理区位
• 2.1.2 元阳县自然条件
• 2.1.3 元阳社会经济
• 2.2 研究区概况
• 3 研究内容与方法
• 3.1 研究内容
• 3.2 研究方法
• 3.2.1 标准地布设
• 3.2.2 样品采集与收集
• 3.2.3 样品分析与测定
• 3.2.4 数据统计与分析
• 3.3 技术路线
• 3.4 创新点
• 4 结果与分析
• 4.1 水源区森林林分类型
• 4.1.1 水源区森林植被类型
• 4.1.2 水源区森林林分类型
• 4.2 林冠及林下灌草层持水性能
• 4.2.1 林冠及林下灌草层生物量
• 4.2.2 林冠及林下灌草层持水能力
• 4.3 枯落物层持水性能
• 4.3.1 枯落物层生物量
• 4.3.2 枯落物层持水能力
• 4.4 土壤水分渗透性能
• 4.4.1 不同林分水源区土壤入渗能力
• 4.4.2 土壤物理性质与渗透性的关系
• 4.4.3 土壤化学性质与渗透性的关系
• 4.4.4 枯落物持水能力与渗透性的关系
• 4.5 土壤层的蓄水能力
• 4.5.1 土壤的理化性质
• 4.5.2 土壤持水量
• 5 讨论
• 5.1 林地土壤理化特性相关性分析
• 5.2 林地涵养水源指标与土壤理化特性相关性分析
• 5.2.1 林冠及林下灌草层持水与土壤理化特性相关性
• 5.2.2 枯落物层持水与土壤理化特性相关性
• 5.2.3 土壤层蓄水与理化特性相关性
• 5.2.4 土壤水分入渗与理化特性相关性
• 5.3 林地涵养水源指标间相关性分析
• 5.4 对相关分析的讨论
• 6 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 6.3 需进一步完善解决的问题
• 参考文献
• 个人简介
• 导师简介
• 致谢