苏南丘陵区四种林分枯落物的水源涵养功能研究毕业论文_生态学毕业论文

苏南丘陵区四种林分枯落物的水源涵养功能研究毕业论文

2021-04-27更新

摘 要

生态系统的水文生态功能是生态功能中的一个重要方面。我国许多学者也对枯落物层进行了研究得出的结果大致相同。本文是对苏南丘陵地区麻栎林(Quercus acutissima Carruth)、毛竹林(Phyllostachys heterocycla)、杉木林(Cunninghamia lanceolata)和马尾松林(Pinus massoniana)四种不同森林类型的林下枯落物进行调查,探讨了枯落物层的蓄积量及持水量与持水率、对降水的截留、抑制土壤水分蒸发的效应。自然界的枯落物始终处于一个动态变化的过程,从而研究得出的结果可能并不具有代表性。要解决这个问题,需要长时间定点收取枯落物进行研究,并进行统计分析,以达到消除系统误差的目的。结果表明,以厚度和总储量来看,麻栎林>毛竹林>杉木林>马尾松林;以未分解层来看,毛竹林>麻栎林>杉木林>马尾松林;以半分解与分解层来看,麻栎林>毛竹林>杉木林>马尾松林。落物对降水的截留受降水、枯落物量及降水前持水率的影响。在降水初期或降水量较少时,枯落物迅速吸收降水,截留率相对较高,当其吸水达到饱和状态,不再吸收水分。在相同覆盖厚度下,土壤蒸发量随着含水量的增加而增加。这是因为随着土壤水分的增加,土壤中各孔隙充水,其表面蒸发后水分的补偿速度加快,所以蒸发量就随之加大。本研究为进一步科学评价枯落物在草地生态系统中的功能作用提供了基础数据和科学依据。

关键词:枯落物层的蓄积量;持水特性;截留作用;抑制土壤蒸发。

The hydro-ecological function of different forest litters in Hilly area of Southern Jiangsu

ABSTRACT

Hydro-ecological function of ecological system is an important aspect of ecological function. Many scholars in China have studied on the hydro-ecological function of litter layers and got the same results. Under the investigation on litter of four different forest types(Forest of Quercus acutissima,Fprest of Phyllostachys heterocycla,Forest of Cunningghamia lanceolata,Forest of Pinus massoniana),this paper discussed the capita storage,water holding capacity and the water holdup, precipitation interception and effects of reducing soil water evaporation of litter. Results are as follows:in terms of thickness and storage of litter,Forest of Quercus acutissima tgt; Fprest of Phyllostachys heterocycla gt;Forest of Cunningghamia lanceolatagt;Forest of Pinus massoniana;in terms of undercomposed litter layer,Fprest of Phyllostachys heterocyclagt;Forest of Quercus acutissima gt; Forest of Cunningghamia lanceolata gt; Forest of Pinus massoniana;in terms of decomposition and half decomposition layers,Forest of Quercus acutissima tgt;Fprest of Phyllostachys heterocycla gt;Forest of Cunningghamia lanceolatagt;Forest of Pinus massoniana.The function of precipitation interception is affected by precipitation, litter storage and water hold up of litter before precipitation. At the beginning of the precipitation or when the precipitation is low,litters absorb rainfalls rapidly and Intercept rate is relatively high;while reaching saturation,litters stop absorbing.Under the same cladding.thickness, amount of soil evaporation increases with the increase of water content.This is because that with the increase of soil moisture,soil pores fill with water,then water compensation is in time, the amount of evaporation is increasing.This paper provides basic data and scientific basis for further evaluating the function of litter in the ecosystem.

Key words:The volume of litter; Water features; Intercept action; Inhibition of soil evaporation.

目 录

1引 言 – 1 –

1.1研究背景 – 1 –

1.2国内外相关研究状况 – 1 –

1.2.1枯枝落叶层的蓄积量及其持水特性的研究 – 1 –

1.2.2枯枝落叶层的截留降水作用的研究 – 2 –

1.2.3枯落物防水蚀的机理研究进展 – 2 –

1.2.4枯落物水文效应研究存在的问题 – 3 –

1.2.5枯落物水文效应研究的发展方向 – 4 –

1.3研究目的及意义 – 4 –

2 研究区概况与研究方法 – 5 –

2.1 研究区概况 – 5 –

2.2研究内容 – 5 –

2.2.1枯落物的蓄水保水的功能 – 5 –

2.2.2 枯落物增加降水入渗的作用 – 5 –

2.2.3枯落物抑制蒸发的作用 – 5 –

2.3研究方法 – 5 –

2.3.1 枯落物蓄积量及持水量的测定 – 5 –

2.3.2 枯落物层的截留作用 – 5 –

2.3.3 抑制土壤蒸发作用 – 5 –

3结果与分析 – 5 –

3.1 枯落物层的蓄积量 – 5 –

3.2 枯落物持水特性 – 5 –

3.2.1 枯落物吸水过程 – 5 –

3.2.2 最大持水率和持水量 – 5 –

3.3 枯落物层的截留作用 – 5 –

3.3.1不同植物群落枯落物层的截留量与截留率 – 5 –

3.3.2 截留量与自身含水量 – 5 –

3.4枯落物层抑制土壤蒸发 – 5 –

结 论 – 5 –

致 谢 – 5 –

参考文献 – 5 –

1引 言

1.1研究背景

生态系统的水文生态功能是生态功能中的一个重要方面。因为水是生态系统中最活跃的成分,是生态系统中各种养分循环发生的重要介质,它强烈地影响着各种养分循环。

枯落物层是森林生态系统重要的组成部分,是除冠层外,大气与矿质土壤层、植物根系层进行物质与能量交换的另一个介质。枯落物像一层海绵覆盖在地表,不但具有防止雨滴击溅土壤、改善土壤性质、拦蓄渗透降水、分散滞缓地表径流、补充土壤水分等作用,而且影响草地土壤营养元素的循环、草地生物种群的类型及数量、植物水分的供应等方面,以及在整个土壤一植被一大气连续体中均起着重要的作用[1-10]。越来越多的生态学家、水文学家、土壤学家对其功能进行了研究。枯落物层的水文生态功能主要体现在枯落物的蓄水保水方面和保土防蚀的功能。有关枯落物的研究已有许多报道,国内外许多学者在不同区域对多种森林类型下的枯落物特性作了研究。我国在20世纪80年代初就开展了枯落物的水分特征研究[11]。马雪华[12]等认为林下枯落物储量对其持水量有重大影响。Richard Lee[8]等认为,地被物对降雨的截留量大小取决于地被物的蓄水容量。王佑民[13,14]等曾对枯落物年持水量与枯落物储量之间的关系进行了研究,并分析了枯落物持水与降雨、地形因素的关系。刘秉正[15]等对黄土高原南部刺槐林枯落物与其截留水量之间的关系进行了详细研究。

1.2国内外相关研究状况

1.2.1枯枝落叶层的蓄积量及其持水特性的研究

枯枝落叶层的蓄积量及其持水特性是研究枯枝落叶层保持水土,涵养水源的基础。苏宁虎[4]、吴钦孝[5](1987~1992年)分别在六盘山区、黄龙地区、管涔地区、榆林沙区等地,测定了辽东栎林、山杨林、白桦林、华北落叶松林人工林、油松人工林、青海云杉林、樟子松人工林、沙棘林等枯枝落叶层的蓄积量:并对其中主要类型的凋落过程、分解速率、蓄积变化和持水特性进行了研究;建立了六种类型枯枝落叶层蓄积动态变化的数学模型;得出了黄土高原主要森林类型枯枝落叶层蓄积量为8.0~18.0t/hm2,最大持水率为178.4%~334.6%,相当于每公顷可截留降水3.9~7.8mm;年凋落量为2.61~3.60t/hm2,其中枯叶占的比例达70%~90%。目前,我国学者主要对不同区域、不同林分的枯枝落叶层的蓄积量及其持水特性进行研究。例如,王红霞等[16]等对赛罕乌拉的山杨林、白桦林、山杨白桦林、落叶松林进行了研究,发现4种林分枯落物的蓄积量范围在12.44~ 31.06t/hm2,针叶林枯落物的蓄积量明显高于阔叶林;其次,枯落物持水率大小顺序为山杨林gt;白桦林gt;山杨白桦林gt;落叶松林,山杨林分枯落物的最大吸水率(511%)为落叶松林分(280%)1.8 倍。最后,枯落物最大持水量的大小为阔叶混交林gt;针叶林gt;阔叶林。

1.2.2枯枝落叶层的截留降水作用的研究

枯枝落叶层具有截留降水的重要作用。枯落物层对降水的截留与林冠截留相似, 是一个从截留降雨到吸水饱和的有限增加过程,可分截留、渗透、饱和3个阶段。Richard[17]指出,枯枝落叶层对降水的截留量的大小与落叶的种类、蓄积量、蓄水容量、分解速度、堆积状态、干湿状态、干燥速度、降雨性质有关,其中湿润次数和干燥速度则与当地气候密切相关。Putamen[18]等认为,森林枯枝落叶层具有较大的截留降水的能力,对土壤水分的补充和植物水分的供应具有明显作用。余新晓[19]等的研究认为,枯落物截留量一般为最大持水量的80 %左右。魏天兴[11]等在晋西黄土区采用槽型雨量器法测定的结果表明:当林外降水量在10mm以内时,沙留棘枯枝落叶层的截留量为2.1mm;11~20mm时为2.1~5.7mm;21~40mm时为2.2~6.3mm;大于40mm时为8.5~10.0mm;其截留率的变化为:当林外降水量为0~20mm时,截留率为23.0%~47.0%;20mm以上时为14.5%~19.3%。可见,枯枝落叶层的截留量的大小还与降水量级有关,降水量级小,截留量小,截留率大。

1.2.3枯落物防水蚀的机理研究进展

森林林下枯枝落叶层防止水蚀的机理主要表现为3个方面,一是消除林冠降雨雨滴对坡面土壤及坡面流的击溅动能,从根本上消除击溅侵蚀发生;二是枯落物层的存在增大了地表有效糙率,使坡面流流动受阻,部分能量损耗,从而减少坡面侵蚀;三是其具有一定的贮水持水能力,可以有效延长径流历时和增加土壤入渗。

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