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间伐对杉木林和阔叶林持水性能及养分径流流失的影响

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间伐对杉木林和阔叶林持水性能及养分径流流失的影响

作者：简永旗浙江农林大学

学位级别：硕士

间伐能够为林木创造良好的生长环境,提高林分的生态和经济效益。但是,间伐对不同类型森林持水性及养分流失的影响仍知之甚少。本研究选取浙江省建德市3个小流域的杉木(Cunninghamia Lanceolata)林和阔叶林作为研究对象,于2019年5月,选... 详细信息

间伐能够为林木创造良好的生长环境,提高林分的生态和经济效益。但是,间伐对不同类型森林持水性及养分流失的影响仍知之甚少。本研究选取浙江省建德市3个小流域的杉木(Cunninghamia Lanceolata)林和阔叶林作为研究对象,于2019年5月,选取坡形、坡度、坡向等地形因子基本一致的2种森林类型(未间伐杉木林、未间伐阔叶林)和2种间伐类型(间伐杉木林、间伐阔叶林),采集不同处理林分的枯落物、土壤及径流水,通过测定不同处理林分的枯落物储量及持水性能、土壤理化性质及径流水养分流失量,采用裂区设计的分析方法,比较了杉木林和阔叶林间伐后的持水性能、养分径流流失的差异,探究了间伐后杉木林和阔叶林的氮、磷径流流失规律。主要研究结果如下:(1)4个处理的枯落物储量的大小排序为未间伐杉木林(5.67 t·hm)>间伐杉木林(4.51 t·hm)>间伐阔叶林(2.44 t·hm)>未间伐阔叶林(2.20 t·hm);间伐显著提高了杉木林、阔叶林枯落物的持水量(P枯落物最大持水量无显著性影响,阔叶林间伐后的枯落物最大持水量(8.2 t·hm)增加了43.9%(P枯落物储量、持水性能的效果,4个处理中间伐阔叶林枯落物持水能力最大。间伐明显提高了林地土壤的持水性能,4个处理中间伐杉木林土壤整体的持水性能最强。杉木林和阔叶林自身的生长特性对林地养分径流流失量具有影响,间伐能够减少杉木林氮磷养分径流流失量,而阔叶林间伐后氮磷养分径流流失量有所增加。

关键词：间伐杉木林阔叶林枯落物持水性土壤持水性养分流失

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东莞5种生态公益林枯落物及土壤水文效应

水土保持学报 2021年第5期35卷 144-149,160页

作者：董辉严朝东苏纯兰曹洪麟中国科学院华南植物园广州510650 东莞市林业科学研究所广东东莞523006

为了解东莞市内不同森林公园的森林地表枯落物和土壤水源涵养能力,于2020年7月选取东莞市5个森林公园5种30年的生态公益林作为研究对象,采用烘干法和浸水法对枯落物、土壤的持水能力及物理性质进行研究。结果表明:生态公益林林地枯落物... 详细信息

为了解东莞市内不同森林公园的森林地表枯落物和土壤水源涵养能力,于2020年7月选取东莞市5个森林公园5种30年的生态公益林作为研究对象,采用烘干法和浸水法对枯落物、土壤的持水能力及物理性质进行研究。结果表明:生态公益林林地枯落物层厚度变动为1.5~10.5 cm,生物量变化范围为0.32~5.73 t/hm^(2),最大持水量、有效拦蓄力量均呈现湿地松-九节林>马占相思-岭南山竹子林>浙江润楠-豺皮樟林>木荷-油茶林>桉树-鹅掌柴林。通过回归拟合发现,累积持水量与浸水时间呈显著的对数关系,吸水速率与浸水时间呈显著的幂函数关系;累积失水量与失水时间呈显著的3次关系,失水速率与失水时间呈显著的倒数关系。不同类型林分土壤持水量与不同孔隙度的大小直接相关,土壤总孔隙度和毛管孔隙度越高,土壤的容重越小,土壤保水能力越强。研究结果可为该区森林可持续经营管理和生态效益评价提供参考。

关键词：东莞生态公益林枯落物持水性土壤持水性水源涵养功能

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高寒区蔓竹群落特征及其水文效应

四川农业大学学报 2021年第6期39卷 820-826页

作者：向晓华马建刚西南林业大学生态与环境学院昆明650224 四川水利职业技术学院成都611231

【目的】为高寒地区的水土保持选择提供生态修复植物。【方法】以云南省昭通市巧家县药山自然保护区高寒区不同海拔(3 400 m和3 800 m)自然分布的蔓竹(Bashania qiaojiaensis Yi et ***)群落为对象,采用野外现场调查和室内实验的方法,... 详细信息

【目的】为高寒地区的水土保持选择提供生态修复植物。【方法】以云南省昭通市巧家县药山自然保护区高寒区不同海拔(3 400 m和3 800 m)自然分布的蔓竹(Bashania qiaojiaensis Yi et ***)群落为对象,采用野外现场调查和室内实验的方法,研究其生物量、枯落物和土壤水文特征。【结果】(1)蔓竹在高寒区表现为矮草甸状的纯竹林群落,且生长良好,密度高达273~490株/m^(2),总生物量为2 715.53~3 294.55 g/m^(2),远高于其他灌草群落;(2)枯落物储量为6.35~7.21 t/hm^(2)、最大持水量19.94~26.13 t/hm^(2),失水过程也较缓慢,表现出了较高的持水能力;(3)土壤总孔隙度与容重都在10~20 cm处最低,分别为56.33%~65.26%、0.62~0.66 g/cm^(2),饱和持水量与毛管持水量却较大,分别为98.18%~99.73%、75.48%~75.56%,最小稳渗速率仅为2.33 mm/min,表现出了良好的通气性和持水性。【结论】蔓竹生物量和持水保水能力优于高寒区多数灌草植物,表明其在湿冷的高寒地区具有良好的应用潜力。

关键词：蔓竹群落特征枯落物持水性土壤水文效益

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南岭藜蒴栲群落林冠损伤后的水文特征研究

南岭藜蒴栲群落林冠损伤后的水文特征研究

作者：刘立强中南林业科技大学

学位级别：硕士

气候变化(尤其频繁发生的极端气候事件)及其对森林生态系统的影响是个不争事实,全球变化背景下的水文生态研究,一直是世界研究热点之一,而森林结构改变对水文功能影响是森林-水分关系研究的核心。本文在2008年中国南方特大冰雪灾害背景... 详细信息

气候变化(尤其频繁发生的极端气候事件)及其对森林生态系统的影响是个不争事实,全球变化背景下的水文生态研究,一直是世界研究热点之一,而森林结构改变对水文功能影响是森林-水分关系研究的核心。本文在2008年中国南方特大冰雪灾害背景下,针对森林结构变化对森林水文过程影响这一科学问题开展研究。在南岭小坑流域,选取以藜蒴栲为优势种的亚热带常绿阔叶林作为研究对象,通过人工去除林冠层、并在样地内添加和移除处理枝叶,模拟冰雪灾害对森林生态系统的破坏。采用群落生态学方法,定期调查未受损森林及同类受损森林的各种结构因子,揭示受损森林自然恢复过程中的系统结构时空动态变化规律;2012年4月～2013年3月期间,在模拟林冠受损样地和对照样地,采用平均木法分别选取12株树干流测定样木、以网格法机械地分别布设14个穿透雨收集器,共获得46次降水的树干流和穿透雨数据,以此分析林冠受损对森林降水分配规律的影响;通过成对径流场比较的方法研究坡面地表径流特征,并揭示影响地表径流变化的主要因子。获得的主要结果如下： (1)林冠受损对群落乔木层结构和林下植被产生了较大影响。研究发现：试验1.5年后,受损样地乔木顶部有大量枝条萌生,林冠开始逐渐恢复,但是同未受损林分比较,冠层郁闭度仍有很大差距。去除林冠层后,林下植被盖度较处理之前有较大幅度提高,林下乔木幼苗的组成发生了较大变化,野桐、山乌桕、山苍子等喜光性树种替代藜蒴栲占据优势地位,可能会改变森林未来的演替方向。去除林冠层在短期内可显著增加林下植被物种丰富度和生物多样性。 (2)林冠受损显著影响降水再分配格局。试验期间人工记录降雨总量为1859.1mm,其中对照(CN)林冠截留总量为385.2mm,平均截留率为20.7%;总穿透雨量为1315.5mm,平均穿透雨率为70.8%;总干流量为158.4mm,平均干流率为8.5%。去除冠层、林下添加处理枝叶的样地(TD),林冠截留总量为238.7mm,平均截留率12.8%;总穿透雨量1550.9mm,穿透雨率为83.5%;总干流量为69.5mm,干流率为3.7%。 (3)影响降水再分配格局因子分析。研究发现林冠截留量、穿透雨量和树干流量与降雨量均有显著的正相关性。林冠截留量与降雨量成对数函数相关,穿透雨量和降雨量呈线性相关,树干流与降雨量呈二项式相关。而林冠截留率与降雨量呈负对数相关,穿透雨率和降雨量之间呈二项式相关,干流率和降雨量呈正对数相关。通过对比分析,得出：降雨量和乔木层郁闭度是影响森林林冠截留、穿透雨和树干流大小的主要因子。 (4)森林的最大截留量分析。研究发现,未受损藜蒴栲群落最大截留量为21.3mm,其中林冠的最大截留量为20.2mm,林下植被层0.5mm,枯枝落叶层0.6mm;当森林受损(TD)后,森林的林冠层最大截留量明显减少,为9.9mm,而林下植被层和枯枝落叶层截留量显著增加,分别为1.6mm和3.5mm。 (5)林下地被层生物量及持水能力研究。不同处理下的灌木、草本总生物量差别较大,其中TD灌草生物量最大,为8.75t/hm2;TR(去除冠层+移除冠层枯枝落叶)次之,为6.26h/hm2;CN最小,为2.53t/hm2。最大持水量表现为TD(15.71t/hm2)>TR (11.31t/hm2)>CN (5.06t/hm2)。不同处理枯落物层总贮量为TD (46.20t/hm2)> CN (3.74t/hm2)> TR (2.56t/hm2)。最大持水量为TD(35.11t/hm2)>CN(6.28t/hm2)>TR(5.63t/hm2);最大持水率分别为TR (222.7%)>TD (175.2%)>CN (172.6%)。TD样地内枝持水性能远低于叶的持水性能。枯落物持水速度和浸泡时间呈指数相关。 (6)林冠受损显著影响坡面径流和泥沙流失量。坡面径流和泥沙流失量都表现为TR>CN>TD,即去除林冠并移走林冠残体(TR处理)显著地增加林地坡面径流量和泥沙流失量,而去除林冠但保留林冠残体在林地(TD处理)能显著减少林地坡面径流量和泥沙流失量。用灰色关联度分析影响坡面径流的主导因子主要有降雨量、降雨历时、乔木层郁闭度、枯落物生物量和枯落物有效持水量。影响泥沙流失量的主导因子主要为降雨量、乔木层郁闭度和枯落物厚度。

关键词：林冠损伤处理林冠截留枯落物持水性坡面径流影响因子

川西高寒山地灌丛草甸土壤水文及抗蚀性特征研究

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川西高寒山地灌丛草甸土壤水文及抗蚀性特征研究

作者：吕宸四川农业大学

学位级别：硕士

川西高寒山地灌丛草甸对涵养水源和维持生态平衡有着重要的作用,同时也是我国重要的畜牧基地。本文以康定折多山土壤及枯落物为研究对象,通过野外采样和室内分析结合及主成分分析的方法,对川西高寒山地灌丛草甸土壤的水文和抗蚀性进行... 详细信息

川西高寒山地灌丛草甸对涵养水源和维持生态平衡有着重要的作用,同时也是我国重要的畜牧基地。本文以康定折多山土壤及枯落物为研究对象,通过野外采样和室内分析结合及主成分分析的方法,对川西高寒山地灌丛草甸土壤的水文和抗蚀性进行综合评价,以期能为该区域高寒草甸的保护与恢复提供参考。主要研究结论如下:（1）研究区枯落物在不同海拔和坡向有明显规律,半阴坡枯落物蓄积量高于半阳坡,随着海拔的增高枯落物蓄积量降低;枯落物的有效拦蓄量总体呈现出随海拔的升高而降低,半阳坡大于半阴坡的规律;枯落物的吸水量与时间呈指数关系,吸水速率与时间呈幂函数关系,且3800m半阴坡处枯落物的吸水速率最大,说明该地区枯落物对外源水分具有较强的调节能力。（2）研究区土壤容重在垂直方向上表现出淀积层＞淋溶层的规律,而土壤总孔隙度则随着土层深度的加深而减小;4000m半阳坡土壤孔性是最好的,优于其它海拔和坡向。6个样地土壤粉粒含量均是最大,砂粒含量次之,而粘粒含量最小。结构性颗粒指数在不同土层和海拔没有明显统一的变化规律,半阳坡结构性颗粒指数均大于半阴坡。（3）研究区土壤持水性能总体呈现出淋溶层大于淀积层。土壤最大持水量都表现出半阴坡小于半阳坡的规律,不同土层最大持水量变化规律有差异。土壤有效涵蓄量总体表现出半阳坡大于半阴坡的规律,4000m半阳坡淋溶层土壤对降雨的拦蓄效果最佳。土壤持水性与土壤物理性质之间存在一定的相关性。6个样地淋溶层土壤的初渗速率和稳渗速率均大于淀积层土壤;土壤初渗速率随海拔高度的增加先减小后增加,且总体上半阳坡土壤初渗速率大于半阴坡。（4）通过主成分分析法选取了18个指标对研究区土壤抗蚀性进行综合评价,得出研究区土壤抗蚀性顺序为:3800m半阳坡＞4200m半阴坡＞3800m半阴坡＞4200m半阳坡＞4000m半阳坡＞4000m半阴坡。说明3800m半阳坡土壤抗蚀性相对于研究区其它土壤较好,而4000m半阴坡土壤抗蚀性最差,极易发生水土流失。＞0.25mm风干团聚体含量、团聚体GMD值和团聚体分形维数D三个指标为评价该地区土壤抗蚀性的最佳指标。

关键词：灌丛草甸枯落物持水性土壤物理性质土壤水文土壤抗蚀性主成分分析

川西高寒山地不同海拔梯度土壤水文特性与抗蚀性特征

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川西高寒山地不同海拔梯度土壤水文特性与抗蚀性特征

作者：朱德雯四川农业大学

学位级别：硕士

为了解川西高寒山地土壤水文特性与抗蚀性在海拔梯度上的变化,采用野外实地调查采样和室内分析相结合的方法,对川西康定折多山选取5个海拔梯度对其土壤及枯落物进行定量和定性分析。研究土壤物理性质及枯落物持水性在不同海拔上的变化,... 详细信息

为了解川西高寒山地土壤水文特性与抗蚀性在海拔梯度上的变化,采用野外实地调查采样和室内分析相结合的方法,对川西康定折多山选取5个海拔梯度对其土壤及枯落物进行定量和定性分析。研究土壤物理性质及枯落物持水性在不同海拔上的变化,经过综合分析得出该区域土壤的水文特性与抗蚀性差异。同时应用主成分分析方法,对川西折多山五个海拔梯度土壤抗蚀性进行综合评价,为提高研究区域土壤水源涵养以及生态保护与恢复提供科学依据和理论支持。主要研究结果如下:(1)不同海拔高度枯落物有效拦蓄量均值大小顺序为:4000 m>3400 m>3800 m>4200 m>3600 m,其中海拔4000 m枯落物对降雨的拦蓄量最高,对于降低雨水对土壤冲刷的能力、保护土壤减少地表径流的效果要好于其他海拔的土壤。枯落物持水量随浸水时间的延长呈对数形式增长,吸水速率呈幂指数下降,其关系式分别为W=aln(t)+b,V=at;(2)不同海拔高度土壤容重随土层加深而增大,随海拔的升高而下降。总孔隙度的均值大小顺序为:4000 m(58.88%)>4200 m(56.94%)>3600 m(53.35%)>3800 m(53.21%)>3400 m(52.37%),相对而言海拔4200 m、4000 m的土壤容重及土壤孔隙性要优于其他海拔高度的土壤。粘粒含量均值大小为:3600 m>4200 m>4000 m>3400 m>3800 m,综合比较海拔4200 m、3600 m土壤黏结性要高于其他海拔的土壤,且抗蚀性最好;海拔3800 m的土壤有相对较大的孔隙度,土壤结构相对较疏松,有利于水分入渗;(3)不同海拔高度土壤0-20 cm土层范围中,最大持水量均值大小随海拔的降低呈现下降的趋势。其毛管持水量、非毛管孔隙持水量及土壤田间持水量随海拔变化并无明显变化特征;初渗率和稳渗率则随海拔升高呈现增加的趋势,初渗率明显大于稳渗率,土壤的入渗速率和时间呈幂函数关系;随着时间的延长入渗速率趋于稳定,50min以后基本维持在一个稳定的渗透状态。(4)不同海拔高度土壤表层有机质含量相对较高,随着土层加深呈现明显降低的趋势。不同海拔高度的土壤有机质0-20 cm土层大小顺序是:3800 m(116.88 g/kg)>4000 m(106.16 g/kg)>4200 m(105.78 g/kg)>3400 m(84.66 g/kg)>3600 m(59.91g/kg)。>0.25 mm粒径的团聚体含量在不同海拔高度土壤比例均达到80%以上。不同海拔土壤土壤水稳性团聚体MWD、GMD随土层的加深而呈现降低的趋势,说明不同海拔土壤团聚体稳定性随着土壤深度增加而下降。0-20 cm土层中,D变现为3800m最小,4200 m值与之相近,3400 m则为最小;MWD最小的是海拔3400 m的土壤;GMD最大的是海拔3800 m的土壤,海拔4200 m的土壤次之,最小的是海拔3400 m的土壤。表明海拔4200 m和3800 m土壤的团聚体稳定性较高,土壤结构较稳定,在雨水冲刷下不容易被分散破碎,抗蚀性较好;而海拔3400 m的土壤团聚体相对来说稳定性较差,容易遭受侵蚀;(5)通过主成分分析法对土壤抗蚀性进行综合评价,研究区域内不同海拔高度土壤的抗蚀性强弱依次为:4200 m>3800 m>3600 m>4000 m>3400 m。主成分中主要贡献因子为风干团聚体>0.25 mm粒径含量(%)、水稳性团聚体>0.25 mm粒径含量(%)、水稳性团聚体MWD。其中4200 m、3800 m的主要贡献因子表现相对其他海拔土壤更好,而海拔3400 m土壤的这几项指标表现的最差。因此,这本次实验研究区域内海拔4200 m、3800 m土壤抗蚀性相对研究区域内其他海拔土壤较好,海拔3400 m土壤抗蚀性相对较差。

关键词：土壤水文特性土壤抗蚀性枯落物持水性土壤团聚体主成分分析

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美国东部黑核桃的水土保持应用研究

中国水土保持 2020年第1期 48-50,I0003页

作者：贾立海侯克李新旺贾永国徐淑贞河北省水土保持工作总站河北石家庄050011 河北省水资源研究与水利技术试验推广中心河北石家庄050061

对美国东部黑核桃的枯落物持水性、林冠截留雨水能力及其对土壤水分的影响进行的研究结果表明:8年生以上成龄具美国东部黑核桃林下枯落物最大持水率为314%,每公顷枯落物约有6.13 t,每次降雨最多可吸收19.25 t雨水;黑核桃林下0~20 cm土... 详细信息

对美国东部黑核桃的枯落物持水性、林冠截留雨水能力及其对土壤水分的影响进行的研究结果表明:8年生以上成龄具美国东部黑核桃林下枯落物最大持水率为314%,每公顷枯落物约有6.13 t,每次降雨最多可吸收19.25 t雨水;黑核桃林下0~20 cm土层含水率平均为13.79%,对照空地为10.69%,比对照提高3.10百分点;美国东部黑核桃林冠截留率随降雨量的变化可分为快变期、渐变期和稳定期,在日降雨量0~20 mm范围内,林冠截留量随着日降雨量的增加而增加,可达到最大值6 mm。美国东部黑核桃林能够有效增加土壤入渗、截留降水、涵养水源,防治水土流失,可在水土流失治理区示范推广。

关键词：美国东部黑核桃枯落物持水性林冠截留量水土保持

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黄花菜在水土保持中的作用研究

海河水利 2021年第3期 42-44页

作者：贾立海张子元徐淑贞张立沙河北省水土保持工作总站河北石家庄050011 河北滨丰优良种苗科技有限公司河北石家庄050061

对黄花菜的枯落物持水性、冠层截留雨水能力、根系结构及单丛固土能力进行分析研究,结果表明:栽植2 a的黄花菜枯落物最大持水率平均值为248.15%,枯落物约有5.60 t/hm^(2),每次降雨最多可吸收13.90 t雨水;叶子最大吸水率为12.46%~15.24%... 详细信息

对黄花菜的枯落物持水性、冠层截留雨水能力、根系结构及单丛固土能力进行分析研究,结果表明:栽植2 a的黄花菜枯落物最大持水率平均值为248.15%,枯落物约有5.60 t/hm^(2),每次降雨最多可吸收13.90 t雨水;叶子最大吸水率为12.46%~15.24%,冠层截留降水量为0.65~1.12 mm;须根系(直径0~1、1~2、2~3 mm)主要分布在0~40 cm土层内,0~1 mm的根系主要分布在0~20 cm土层内,占比达86.66%,在各土层所占比重最大;肉质根系(直径0~1、1~2 cm)主要分布在0~20 cm土层内,占比达85.61%;单丛固土能力为14.00 kg,可固土约840.0 t/hm^(2)。由此可见,黄花菜能够有效增加土壤入渗、截留降水、涵养水源,防止水土流失,可在水土流失治理区示范推广。

关键词：黄花菜枯落物持水性冠层截留量根系水土保持