云南纳帕海典型森林水文生态功能研究

论文摘要

云南纳帕海是一个典型的高原湖泊,由于其具有独特的生态功能和景观价值而备受关注。流域内天然植物群落丰富多样,对涵养水源、保持水土、维护纳帕海湿地生态系统平衡起着重要作用。然而近年来,受到人类活动的干扰,纳帕海湿地出现了生态退化现象,主要表现在：湿地面积减小,沼泽植被退化演替,土壤质量变劣等。通过研究本流域森林生态系统的水文生态功能,揭示了降雨过程中,水分在森林生态系统各结构层次之间的分配关系,以客观评价纳帕海流域森林生态系统降低地表径流、抑制洪峰、涵养水源和保持水土功效,为水源涵养林和水土保持林的营造和管理提供科学的理论依据。根据水量平衡原理,采用降雨再分配法,对本流域几种典型土地利用类型：高山松次生林、川滇高山栎灌丛、白桦林、人工云杉林、荒草地、坡耕地的水文生态功能进行多年观测和研究,选取各地类的森林林冠层、枯落物层、地表土壤层的水文特征作为参照,运用统计学相关性分析、回归分析、计算机统计分析软件SPSS辅助、灰色关联度分析等方法进行了对比分析,对不同森林类型典型林分的水文生态功能进行综合评价。研究结果如下：1)几种典型林分林冠截留率大小顺序为高山松次生林（28.75%）>白桦林（20.28%）>川滇高山栎（15.75%）>人工云杉幼林（11.48%）。林冠截留率与林分的树种、空间结构、降雨特征、树冠最大容水量有关。从总体趋势看,随着降雨量级的逐级增大,4种林分的林冠截留率逐渐减小。2)各林分枯落物的最大持水量及有效拦蓄量表现出和储量大小相同的排序,即：高山松次生林>白桦林>川滇高山栎灌丛。枯落物储量大的林分持水能力也强。持水过程在浸水前期持水量快速增加,浸水2h左右达到较大值,浸水8～10h后持水量随浸水时间的增加变化不大。3)川滇高山栎灌丛的土壤有效涵蓄量要明显大于其他森林类型。川滇高山栎灌丛的有效涵蓄水量是荒草地的2.65倍,是坡耕地的2.36倍。6种地类的土壤有效涵蓄量,从层间看,0-30cm层大于30-50cm层。单位厚度蓄水量的大小排序为：川滇高山栎灌丛>高山松林>白桦林>人工云杉幼林>坡耕地>荒草地。4)观测数据显示,2003年和2006年,产生地表径流次数和径流深最多的是荒草地,其次是坡耕地,产流最少是高山松次生林。2009年,径流深按大小排序：坡耕地>人工幼林地>荒草地>川滇高山栎灌丛>白桦林>高山松次生林地（65.88mm>42.16mm>25.02mm>20.5 mm>15.76 mm>13.56 mm）。各年除坡耕地的产流系数逐渐增加外,其它5种地类产流系数有下降趋势。5)高山松次生林、川滇高山栎和白桦林表现出较好的水源涵养和降低地表土壤侵蚀的作用,人工林的这一功能逐年得到改善。荒草地和坡耕地在雨季会产生更多的地表径流和泥沙。因此,为了减少坡面泥沙入湖造成淤积,枯水季节增加纳帕海水量,遏制湖泊生态功能退化,在该流域搞好天然林保护、退耕还林工作,合理规划牧地和草场经营将是今后应当长期坚持的一项基本方针。本研究的创新点在于,在前人对纳帕海做了不少基础性的调查与研究工作基础之上,如有关土壤退化、景观格局变化、植物多样性、保护区功能分区等,根据水量平衡原理,从降雨再分配角度出发,研究和揭示了本流域典型森林生态系统的水文生态功能及其差异,提出了更为合理的水源涵养林和水土保持防护林的营造方向,为纳帕海生态修复增添了又一理论依据和对策。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1.引言
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 国内外对森林水文的研究进展
• 1.2.1 森林水文萌芽期
• 1.2.2 森林水文研究发展时期
• 1.2.3 森林水文研究全面爆发时期
• 1.2.4 我国森林水文研究发展状况
• 1.3 森林水文生态功能的研究内容
• 1.3.1 林冠层的水文生态作用
• 1.3.2 枯落物层水文生态作用
• 1.3.3 林地土壤层水文生态作用
• 1.3.4 林地蒸发散对森林水文生态功能的影响
• 1.3.5 森林植被对流域地表径流的影响
• 1.4 森林水文生态效益研究
• 2.研究区自然环境概况
• 2.1 纳帕海区域生态环境特征
• 2.1.1 纳帕海流域地质地貌特征
• 2.1.2 纳帕海气候
• 2.1.3 水文特征
• 2.1.4 土壤特征
• 2.1.5 植被特征
• 2.1.6 重要动物区系特征
• 2.2 纳帕海土地利用情况
• 2.2.1 土地利用方向变化特征
• 2.2.2 土地利用现状
• 2.2.3 水土流失自然因素调查
• 2.2.4 水土流失人为因素
• 2.2.5 水土保持现状
• 3.研究内容、方法与技术路线
• 3.1 研究内容
• 3.2 研究方法
• 3.2.1 试验区仪器设备
• 3.2.2 试验方法
• 3.3 技术路线
• 4.降雨特征分析
• 4.1 不同时段内降雨变化特征
• 4.1.1 降雨量的年变化
• 4.1.2 降雨量的月变化
• 4.1.3 降雨量的日变化
• 4.2 降雨强度分析
• 4.2.1 月降雨强度变化趋势分析
• 4.2.2 场降雨分析
• 4.2.3 降雨历时时段概率分布
• 4.2.4 降雨雨强与降雨历时
• 4.2.5 降雨类型
• 5.森林植被冠层水文生态功能研究
• 5.1 林冠截留量与林冠截留率
• 5.2 林内降雨量与降雨量的关系
• 5.3 林冠截留率与降雨量的关系研究
• 5.4 林冠最大容水量
• 6.森林植被枯落物层持水功能研究
• 6.1 枯落物储量
• 6.2 枯落物持水量研究
• 6.2.1 枯落物最大持水量
• 6.2.2 枯落物最大持水率
• 6.2.3 枯落物有效拦蓄量
• 6.3 枯落物层的持水过程分析
• 6.3.1 枯落物层持水量与浸水时间的关系
• 6.3.2 枯落物吸水速率与浸水时间的关系
• 7.森林生态系统类型土壤层水文生态功能研究
• 7.1 土壤基本物理性状
• 7.2 林地土壤水分入渗研究
• 7.2.1 土壤入渗特征
• 7.2.2 土壤入渗过程比较
• 7.3 土壤涵蓄水分能力
• 7.3.1 林地蓄水土壤厚度
• 7.3.2 林地土壤蓄水能力
• 8.森林生态系统产流产沙研究
• 8.1 地表产流的统计分析
• 8.1.1 地表产流总量变化
• 8.1.2 月地表径流量变化
• 8.2 单场典型降雨与径流过程分析
• 8.2.1 典型小雨
• 8.2.2 典型中雨
• 8.2.3 典型大雨
• 8.3 多场典型降雨的径流分析
• 8.4 纳帕海流域产流影响因子研究
• 8.4.1 降雨因子对纳帕海流域各地类产流的影响
• 8.4.2 纳帕海流域土壤物理性质状及地被物对各地类产流的影响分析
• 8.5 降雨与径流模型分析
• 8.6 坡面产沙结果与分析
• 9.纳帕海流域林地水文生态功能效益评价
• 9.1 纳帕海流域不同森林类型蓄水能力评价
• 9.1.1 不同森林类型林冠层蓄水定量分析
• 9.1.2 不同森林类型枯落物层蓄水定量分析
• 9.1.3 不同森林类型土壤层的蓄水定量分析
• 9.2 纳帕海流域各林分涵蓄水量效益评价
• 9.3 纳帕海流域森林其它水文生态效益
• 9.3.1 森林阻滞地表径流
• 9.3.2 森林延缓洪峰
• 9.3.3 森林减少径流泥沙含量
• 10.结论与建议
• 10.1 结论
• 10.2 建议
• 参考文献
• 个人简介
• 导师简介
• 获得成果目录
• 致谢