重庆四面山森林植物群落水土保持功能研究

论文摘要

本论文以重庆四面山6种森林植物群落为研究对象,通过野外调查试验和室内实验,采用统计方法、灰色关联法、分形理论、层次分析法、模糊数学方法和逼近理想点决策原理等方法,从林冠层、枯落物层和土壤层3个功能层研究了其水土保持功能,构建了多层次多指标的评价体系,进行了水土保持功能评价和灵敏度分析,得出了6种森林植物群落水土保持功能强弱的排序,以期为在重庆四面山及相邻地区营建结构合理、生态性能稳定的水土保持型植被提供参考和依据。主要研究结果如下：通过测定6种森林植物群落三个功能层的水文功能,结果显示：在林龄和郁闭度基本一致的条件下,不同雨量级的降雨林冠截持率以针叶林的截留能力表现最好,郁闭度低的落叶阔叶林和暖性竹林截留能力最小。乔木冠层枝叶截持的水分占枝叶干质量的15%～25%；在环境因子基本一致的条件下,3种阔叶林群落地表有较好的枯落物储量和分解强度,且最大持水量显著高于以针叶树和竹林,阔叶林林下枯落物持水量为5.13-5.65 mm,能够有效地持存穿透降水；常绿阔叶林土壤具有良好的贮水和水分渗透能力,其土壤总持水量可达312.99 mm。不同群落土壤的饱和导水率与其土壤容重、孔隙度等因素密切相关。通过测定和系统分析6种森林植物群落林地土壤的基本性质、抗蚀和抗冲性能及抗剪强度,揭示出6种森林植物群落林地的土壤保持功能。结果显示,不同森林植物群落对其林下土壤均具有一定的改良作用,不同森林植物群落土壤物理性质存在定差异：3种阔叶林较其它2种针叶林和竹林土壤容重较低,0-20cm土层土壤容重为1.02-1.11g/cm3；非毛管孔隙度较高,可达15.81%～7.66%,3种阔叶林土壤团粒结构数量显著高于针叶林和竹林。土壤结构性和稳定性较优；6种森林植物群落林地土壤抗蚀指数为62.0%～85.0%,抗冲系数为5.56-28.94,土壤抗蚀性与冲刷时间成二次多项式函数关系逐渐降低,土壤抗冲性与冲刷时间成指数关系逐渐增大,其中常绿落叶阔叶混交林的土壤抗蚀性能最好,暖性竹林的土壤抗冲性能最好。在同一土壤剖面,不同层次土壤的抗蚀性和抗冲性随土壤深度的增加呈下降趋势；不同森林植物群落土壤抗剪力在一定垂直压力下,与垂直应力呈线性关系,其抗剪黏聚力、内摩擦角随着土壤深度的增加,其变化存在差异,内摩擦角为21.37°～27.87°、黏聚力值为5.54-38.91KPa,土壤抗剪性能与根密度呈线性正相关关系。不同森林植物群落的抗侵蚀性能与土壤容重、总孔隙度和非毛管孔隙度等土壤物理性质有关。经比较得出阔叶林这3类土壤力学指标相对好于针叶林和竹林。在系统分析重庆四面山不同森林植物群落的水文和土壤保持特性的基础上,采用模糊数学法、层次分析法、MATLAB软件开发的AHP （Analytic Hierarchy Process）评价工具箱模型、逼近理想点决策原理和灵敏度分析法,对6种森林植物群落的水土保持功能进行综合评价和强弱排序,结果为：常绿阔叶林>落叶阔叶林>常绿落叶阔叶混交林>暖性针叶林>暖性竹林>温性针叶林。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目的和意义
• 1.3 国内外研究进展
• 1.3.1 森林植被水文功能研究
• 1.3.2 森林植被土壤保持功能研究
• 1.3.3 森林植被水土保持功能评价研究
• 2 研究区域概况
• 2.1 三峡库区概况
• 2.1.1 地质地貌特征
• 2.1.2 气候特征
• 2.1.3 水文特征
• 2.1.4 土壤特征
• 2.1.5 植被特征
• 2.2 四面山概况
• 2.2.1 地质地貌特征
• 2.2.2 气候特征
• 2.2.3 水文特征
• 2.2.4 土壤特征
• 2.2.5 植被特征
• 3 研究目标、内容、方法和技术路线
• 3.1 研究日标
• 3.2 研究内容
• 3.2.1. 不同森林植物群落水文功能研究
• 3.2.2 不同森林植物群落土壤保持功能研究
• 3.2.3 四面山不同森林植被水土保持功能评价
• 3.3 研究方法
• 3.3.1 试验区的设置
• 3.3.2 森林植被水文功能测定
• 3.3.3 土壤保持功能测定
• 3.3.4 不同森林植物群落水土保持功能评价体系构建
• 3.4 技术路线
• 4 重庆四面山不同森林植物群落水文与土壤保持功能
• 4.1 不同森林植物群落水文功能
• 4.1.1 林冠层水文功能
• 4.1.2 枯落物层水文功能
• 4.1.3 土壤水文功能
• 4.1.4 小结
• 4.2 土壤保持功能
• 4.2.1 土壤物理特性
• 4.2.2 土壤抗侵蚀性能
• 4.2.3 土壤抗剪性能
• 4.2.4 小结
• 5 不同森林植被群落水土保持功能评价
• 5.1 评价总体思路
• 5.2 评价指标体系
• 5.2.1 指标体系构建原则
• 5.2.2 指标体系框架
• 5.3 指标分级及指标标准化
• 5.3.1 指标分级
• 5.3.2 指标标准化
• 5.4 指标权重确定方法
• 5.4.1 评价递阶层次结构
• 5.4.2 评价判断矩阵构建和层次单排序
• 5.4.3 层次单排序结果及其一致性检验
• 5.4.4 层次总排序结果及其一致性检验
• 5.4.5 指标权重结果
• 5.5 水土保持功能评价与分析
• 5.5.1 水土保持功能评价
• 5.5.2 灵敏度分析
• 5.5.3 评价结果分析
• 6 结沧与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 附录Ⅰ MATLAB程序
• 个人简介
• 导师简介
• 在读期间主要成果
• 致谢