重庆四面山三种林分林下植被水文及土壤侵蚀控制效应

发布时间：2020-11-22 18:37

　　为了探究长江三峡地区不同林分林下植被与水分、泥沙运移的定量关系,研究林下植被的水文及土壤侵蚀控制效应,在重庆四面山分别选取针阔混交林、阔叶纯林、针叶纯林下草珊瑚(Sarcandra glabra Nakai)、杜茎山(Maesa japonica Moritzi.ex Zoll)、常山(Orixa japonica Thunb)等3种典型常见灌木,采用人工模拟降雨方法分别研究了单株灌木、枯落物以及灌木和枯落物组合结构的水分截留特征,并通过放水冲刷试验分析了三种类型人工林下枯落物的土壤侵蚀控制效应。研究对于评价三峡地区森林林下不同植被在森林生态水文循环过程中的功能有一定的意义,对选择更好的林下植被配置模式能起到一定的指导作用,并可定量研究林下枯落物层的水文及土壤侵蚀控制效应。试验研究结果具体为:(1)单株灌木、枯落物、灌木和枯落物组合结构对降雨的截留过程均大致分为三个阶段:快速截留阶段、饱和稳定阶段、降雨结束滞后冠滴雨阶段;(2)3种典型灌木草珊瑚、杜茎山、常山的截留量均呈现随降雨强度增大而先增大后减小的规律;(3)枯落物最大截留量与降雨强度及单位面积质量均呈正相关关系,当枯落物质量较小时,每种灌木枯落物的最大持水量都小于不同降雨强度下的最大和最小截留量,当枯落物质量增大到一定量时,会出现灌木枯落物的最大持水量大于35mm/h时最大、最小截留量的情况,但小于在70、95mm/h雨强下的最大、最小截留量。(4)与单株灌木和枯落物各自截留状况相比,灌木和枯落物组合结构的最大截留量与降雨强度呈正相关关系,且快速截留阶段历时较长、最大截留量也较大,截留效果更好。林下灌木和枯落物在水分运移过程中均扮演了重要的角色,其中枯落物对水分截留的贡献更大,因此,合理进行林下植被构建与配置,能有效截留水分,对减少林地土壤侵蚀有一定的积极作用。(5)坡面产流速率、产沙速率均随时间变化呈前期为零,然后迅速增加到一定值后略有下降并维持在一定范围内上下波动的规律。在相同单位面积质量条件下,覆盖枯落物的小区内开始产生径流的时间大小顺序为针阔混交林针叶林阔叶林;产沙时间也表现为阔叶林下小区更早。但三种类型人工林下覆盖枯落物小区的最大产流速率、最大产沙率大小顺序均为针叶林针阔混交林阔叶林。(6)枯落物覆盖可显著降低坡面径流和泥沙产量,在影响坡面径流和泥沙产量的各因素中,放水冲刷强度对坡面产流产沙有较大的影响,三种类型人工林下覆盖枯落物小区的径流总量都随降雨强度的增加而增大;且随降雨强度增大,覆盖枯落物小区的最大产沙速率也增大。
【学位单位】：北京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S714.7
【部分图文】：

地理位置

处于重庆、四川、贵州三省交界处，东临綦江县，西临合江县，南靠贵州??习水县，与重庆主城区相距约为１４０?ｋｍ，面积达到２１３．４?ｋｍ２，四面山山势呈南北走??势且北部较高，是地质学上的倒置山。其地理位置见图２．１。??Ｖ?獅?Ｘ??▲?／??／Ｋｆ＾）??Ｖ〈蒙??ｒｙｊｓ－?ｓ？??Ｉ研究区所＆外＾１?＼＾｝?７?Ｐ?４??；?；＾ｉ?Ｊ??０?２５?５０?１００?１５０?２００??？—ｃｎ—ｃｒ——：…＂—?■■■■■■■广米??图２．１研宄区地理位置图??Ｆｉｇ．２．１?Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌ?ｌｏｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｔｕｄｙ?ｓｉｔｅ??２．?２地质地貌??四面山属于云贵高原大娄山山脉的分支，海拔高度约为５００?ｍ￣１７００?ｍ左右，最??高峰位于蜈蚣岭，高达１７０９?ｎｉ，最低处为观音桥附近，约高为５６０?ｍ。区域内岩性以??粉沙岩、夹薄层泥岩和巨原层砖红色细砂岩为主，交错层与水平层理均发育良好，中??部夹石膏薄层，底部为砾岩：区域边缘和沟底分布有蓬莱镇组地层，岩层厚度为??１００？］０００?ｍ左右。四面山位于江津向斜构造的南端，受到云贵高原坡麓抬升作用影??响，加之新构造运动的影响，及河流强烈下切使该区内形成许多丹霞地貌。区域内岩??石每年风化一层，雨水冲刷流失一层，长期不能积累成土，许多山头变成滴水不蓄、??１０??

人工模拟降雨,枯落物,单位面积质量,读数

Ｆｉｇ３．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ?ｓｉｍｕｌａｔｅｄ?ｒａｉｎｆａｌｌ?ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎ?ｄｅｖｉｃｅ??将上述选择好的灌木保持根系完整移植到花盆中，抚育生长６？７?ｄ后确保其存??活且生长状况良好用于试验，试验装置为图３．１去除带孔托盘部分，将３种灌木在不??同降雨强度３５，７０，９５?ｍｍ／ｈ下进行试验，并重复。??开始降雨后，以１?ｍｉｎ为间隔记录电子台秤读数，降雨开始前读数清零，在降雨??结束瞬间，获得的电子砰读数即为最大截留量（Ｃｍａｘ）。在降雨结束后，以１?ｍｉｎ为间??隔读数，直至电子砰读数变化小于ｌｇ后停止记录，此时电子砰读数即为最小截留量??（Ｃｍｉｎ）。降雨结束后，将花盆置于室外２４?ｈ以自然风干灌木，用于下次试验。??３．２．２．２枯落物截留及其持水过程??对选取好的枯落物测其单位面积质量，结果发现草珊瑚枯落物的单位面积质量在??０．３２？０．７２?ｋｇ／ｍ２之间，杜茎山枯落物的单位面积质量在０．３２？０．６２?ｋｇ／ｍ２之间，常山??枯落物的单位面积质量在０．３６？０．６４?ｋｇ／ｍ２之间

设计图,设计图,枯落物,小区

选取３种灌木和单位面积质量均为０．６?ｋｇ／ｍ２的枯落物组合，试验装置为图３．１，??将３种组合结构在不同降雨强度３５，?７０，?９５?ｍｍ／ｈ进行试验，并重复。??截留量读数规则同单株灌木截留试验。类似的，每次降雨结束后，将花盆置于室??外２４?ｈ以自然风干灌木，并将湿润的枯落物重新在８０?°Ｃ下烘干１０?ｈ，保留相对完整??部分枯落物并进行补充后进行下一次试验。??３．２．２．４枯落物覆盖坡面产流产沙过程??在三种类型人工针叶纯林、针阔混交林、阔叶纯林样地内分别选择坡度相近的坡??面各布设２个５?ｍｘ２?ｍ的简易径流小区，小区边界用嵌入土壤１０?ｃｍ左右的ＰＶＣ围??挡；小区下部设集流槽和集流桶用于监测收集每场降雨的径流泥沙；小区上部挖深??１５?ｃｍ、宽２０?ｃｍ的坑用作溢流槽，溢流槽出口与小区上部边界在同一水平位置，以??防与坡面产生落差增大侵蚀强度影响产沙过程，内部用塑料布铺垫以防水渗入土壤，??小区设计见图３．２。每种类型林地内两个小区并排布设，尽量保证两小区地面植被、??覆盖度相似，其中一块去除地表枯落物层，另一块不做处理即覆盖有枯落物，选择三??种降雨强度３５，７０，９５?ｍｍ／ｈ，换算成对应放水冲刷强度８．５３，?１８．５，２３?Ｌ／ｍｉｎ进行??试验，设定放水冲刷时间为３０?ｍｉｎ，并做１次重复。??
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