發(fā)布時間：2018-04-02 20:52

  本文選題：半干旱區(qū)　切入點(diǎn)：小流域　出處：《中國林業(yè)科學(xué)研究院》2016年碩士論文

【摘要】：近幾十年來,在我國廣袤的西北干旱、半干旱地區(qū)實(shí)施了三北防護(hù)林、天然林保護(hù)和退耕還林等國家重點(diǎn)林業(yè)生態(tài)工程,隨著森林植被的增加無疑顯著地改變了該區(qū)的生態(tài)環(huán)境。然而,隨著林木面積和蓄積量的雙增長,人工林出現(xiàn)了植被組成單一、密度過大、林分結(jié)構(gòu)不合理和生物多樣性低等問題,嚴(yán)重制約著森林植被的水源涵養(yǎng)、水土保持等功能有效發(fā)揮,不僅造成了林地土壤干化等問題,還加劇了林水矛盾的失衡,嚴(yán)重地威脅著流域水資源安全及其社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。由此可見,在充分理解林水科學(xué)問題的基礎(chǔ)上,進(jìn)行小流域內(nèi)森林植被的合理空間配置已成為林業(yè)建設(shè)中亟待解決的關(guān)鍵問題。尤其在水分限制型的生態(tài)系統(tǒng)中,土壤水分植被承載力決定著森林植被群落的組成、密度、結(jié)構(gòu)及其空間分布格局,因此,如何在充分量化土壤水分植被承載力的基礎(chǔ)上來進(jìn)行植被的空間配置是未來小流域植被建設(shè)與恢復(fù)的核心問題。本文以位于寧夏六盤山北側(cè)半干旱區(qū)的疊疊溝小流域?yàn)檠芯繉ο?開展了基于土壤水分植被承載力的水源涵養(yǎng)林空間配置技術(shù)研究,首先利用實(shí)測和收集的資料,確定了小流域內(nèi)水源涵養(yǎng)林的最佳森林覆蓋率;然后,運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行了小流域立地類型的劃分,并基于Arcgis技術(shù)平臺將結(jié)果落實(shí)到了整個流域中的具體地塊。最后,基于不同立地類型的對位配置及土壤水分植被承載力確定了不同立地條件下植被的種類及其密度或覆蓋度。主要結(jié)論如下:1)本文以森林植被水源涵養(yǎng)功能為目標(biāo),根據(jù)疊疊溝小流域內(nèi)森林土壤飽和蓄水能力和該區(qū)20年內(nèi)日最大暴雨量之間的平衡關(guān)系計(jì)算了小流域的最佳森林覆蓋率。結(jié)果表明:以目前疊疊溝小流域內(nèi)的主要森林類型的土壤飽和蓄水量現(xiàn)狀來計(jì)算,小流域最佳森林覆蓋率為27.96%。2)應(yīng)用統(tǒng)計(jì)方法研究并劃分了疊疊溝小流域內(nèi)的立地類型。主成分分析和相關(guān)分析結(jié)果表明:坡度、坡向和土層厚度是影響立地類型劃分的主導(dǎo)環(huán)境因子;對主導(dǎo)環(huán)境因子和植被因子進(jìn)行了系統(tǒng)聚類分析,并對立地類型采用坡向-坡度-土層厚度三段式命名方法,可將小流域劃分為7個立地類型:Ⅰ陰斜坡厚層土立地類型、Ⅱ陰陡坡中層土立地類型、Ⅲ陽平緩坡厚層土立地類型、Ⅳ陽斜坡厚層土立地類型、Ⅴ陽斜坡中層土立地類型、Ⅵ陽陡坡厚層土立地類型、Ⅶ陰平緩坡薄層土立地類型。3)基于對位配置原則及小流域內(nèi)的地形地貌特征和現(xiàn)有植被特征、分布規(guī)律,提出了7種不同立地類型的適宜植被類型:立地類型Ⅰ適宜以華北落葉松和山楊為主的喬木群落、立地類型Ⅱ適宜以毛榛子和胡枝子為主的灌木群落、立地類型Ⅲ適宜以沙棘和胡枝子為主的灌木群落、立地類型Ⅳ適宜以虎榛子為主的灌木群落、立地類型Ⅴ適宜以白羊草為主的草本群落、立地類型Ⅵ適宜以百里香為主的草本群落、立地類型Ⅶ適宜以鐵桿蒿為主的草本群落。4)要確定不同立地條件下的土壤水分植被承載力,需量化典型植被的結(jié)構(gòu)與植被耗水之間的數(shù)量關(guān)系。應(yīng)用率定檢驗(yàn)的brook90模型模擬了不同的年內(nèi)最大lai條件下三種植被類型(華北落葉松人工林、沙棘灌叢林、草地)的年蒸散量,并對蒸散量與lai的關(guān)系進(jìn)行了擬合,結(jié)果表明:各植被類型的蒸散量與lai均呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系(r20.99,p0.01),且隨著lai的增加逐漸緩慢,趨于一個極限值。同時,這些關(guān)系都存在lai的閾值,即:當(dāng)lai小于閾值時,蒸散量都隨lai增加迅速地增加;當(dāng)lai大于閾值時,蒸散量隨lai的增加的速率緩慢,趨于穩(wěn)定。5)為研究土壤水分植被承載力與立地因子之間的定性關(guān)系,以虎榛子灌叢群落為對象,用灌叢地上生物量來指示土壤水分的植被承載能力,研究了灌叢地上生物量與土層厚度之間的關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩者之間表現(xiàn)了極為顯著的正相關(guān)關(guān)系(r2=0.86,p0.01),這說明土層厚度是影響虎榛子灌叢地上生物量的決定性因素,也是決定土壤水分植被承載力的主導(dǎo)因素。以上事實(shí)證實(shí),在水分限制型的小流域內(nèi),當(dāng)降水條件相對一致時,土壤水分的有效性是決定植物生長發(fā)育的限制性因子,而土層厚度所決定土壤的最大有效水量是決定坡面植被生長與分布的關(guān)鍵所在。6)為確定出具體立地條件下的土壤水分植被承載力,本文采用年內(nèi)最大lai表示土壤水分植被承載力,將植被潛在年蒸散量作為植被水分的年消耗,將土壤最大有效水量作為植被水分的年供給,兩者保持水量平衡時的lai,即為立地土壤水分植被承載力。本文據(jù)此建立了不同立地類型的植被lai與土層厚度(t)的關(guān)系式:立地類型Ⅰ為lai=0.004637t-2.4、立地類型Ⅱ?yàn)閘ai=0.005467t-1.55、立地類型Ⅲ為lai=0.005078t-1.55、立地類型Ⅳ為lai=0.00441t-1.55、立地類型Ⅴ為lai=0.008984t-2.066、立地類型Ⅵ為LAI=0.009577 T-2.066、立地類型Ⅶ為LAI=0.011016 T-2.066,應(yīng)用以上關(guān)系式和土層厚度可計(jì)算出不同立地條件下的土壤水分植被承載力。為便于指導(dǎo)林業(yè)生產(chǎn),本文將疊疊溝小流域主要植被類型的LAI轉(zhuǎn)換為植被密度或者蓋度來表示,其中:喬木林LAI與密度(N)關(guān)系為26.53202.1?=LAIN,灌木林LAI與蓋度(C)關(guān)系為C=100×[1-exp(-0.497LAI)],草本群落LAI與蓋度(C)關(guān)系為C=100×[1-exp(-1.226 LAI)]�；谝陨辖Y(jié)果,本文對小流域現(xiàn)有植被的空間配置提出了一些調(diào)整的建議。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國林業(yè)科學(xué)研究院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S718.5

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本文編號：1702059