發(fā)布時(shí)間：2020-04-22 04:23

【摘要】： 本文在密云水庫上游流域選取北京山區(qū)的2個(gè)典型林分(油松人工林和櫟柏人工混交林)作為研究對象,設(shè)置固定和臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)地進(jìn)行了長期的對大氣降水和凋落物等生態(tài)因子的連續(xù)觀測,同時(shí)在野外建立徑流小區(qū)和在室內(nèi)利用土槽,通過便攜式和針頭式人工降雨器模擬人工降雨試驗(yàn)的方法,分析了典型森林生態(tài)系統(tǒng)的水文生態(tài)特征、非點(diǎn)源污染物氮、磷、鉀在典型森林生態(tài)系統(tǒng)的生物地球化學(xué)循環(huán)規(guī)律和非點(diǎn)源污染物在坡面尺度的遷移規(guī)律以及森林植被對非點(diǎn)源物遷移的影響,揭示了森林植被生態(tài)調(diào)控非點(diǎn)源污染的機(jī)理,在此基礎(chǔ)上使用非點(diǎn)源污染模擬模型SWAT,對流域尺度上的非點(diǎn)源污染進(jìn)行了模擬。得出如下結(jié)論: 單次降水過程的觀測表明,油松人工林和櫟柏混交林林冠截留量、穿透降水量和樹干莖流量占林外降水的比例分別為7.23～87.39%、12.56～91.58%、0.007～1.77%和0.53%～33.67%、64.57%～93.71%、1.76%～5.76%;平均截留率分別為31.67%和18.94%。油松人工林和櫟柏混交林枯落物最大持水量分別為2.45mm和1.27mm。油松林地0～30cm土層的最大貯水能力和有效貯水能力分別為204.90mm和68.23mm,櫟柏林地的為160.80mm和41.87mm,灌木林地的為161.10mm和39.90mm,荒草地的為123.45mm和12.36mm。研究結(jié)果表明,森林生態(tài)系統(tǒng)的林冠層、林地枯落物層和林地土壤層改變和調(diào)節(jié)水文的作用顯著,能夠有效減少非點(diǎn)源污染發(fā)生的原動(dòng)力。 大氣降水經(jīng)過油松人工林后,其穿透降水與樹干莖流中N、P、K含量均有不同程度的增加,通過降水淋溶輸入的歸還量為31.56kg·hm~(-2)。33年生油松人工林年凋落物量為2193.75kg·hm~(-2),凋落物中N、P、K的年歸還量為18.00kg·hm~(-2);油松人工林凋落物現(xiàn)存量為13.70t·hm~(-2),油松人工林凋落物層N、P、K總貯量為162.44kg·hm~(-2)。油松林喬木層的現(xiàn)存生物總量為82152.01kg·hm~(-2),喬木層現(xiàn)存生物量N、P、K積累總量為612.37kg·hm~(-2)。油松人工林生態(tài)系統(tǒng)從土壤中吸收N、P、K的總量為126.58kg·hm~(-2)·a~(-1),其中77.01kg·hm~(-2)·a~(-1)存留于油松人工林中,49.56kg·hm~(-2)·a~(-1)通過淋溶和凋落物歸還土壤。 大氣降水經(jīng)過櫟柏混交林冠層和樹干后N、P、K含量在穿透降水中均呈增加趨勢,樹干莖流中的N、K含量也大幅度增加,但P含量卻略微減少,通過降水淋溶輸入的歸還量為16.48kg·hm~(-2)。12年生櫟柏混交林的年凋落物量為1455.71kg·hm~(-2),混交林凋落物中N、P、K的年歸還總量為14.06kg·hm~(-2);凋落物層現(xiàn)存量約為5.66t·hm~(-2),凋落物層N、P、K總貯量為50.72kg·hm~(-2)。櫟柏混交林喬木層生物現(xiàn)存量為31624.13kg·hm~(-2),現(xiàn)存生物量的N、P、K積累量為273.25kg·hm~(-2)。櫟柏混交林生態(tài)系統(tǒng)從土壤中吸收N、P、K總量為54.96kg·hm~(-2)·a~(-1),其中24.42kg·hm~(-2)·a~(-1)(44.43%)存留于混交林中,30.54kg·hm~(-2)·a~(-1)(55.57%)通過凋落物和淋溶歸還土壤。研究結(jié)果表明森林生態(tài)系統(tǒng)有較強(qiáng)的吸收和轉(zhuǎn)化非點(diǎn)源污染物的能力。 室內(nèi)人工降雨試驗(yàn)結(jié)果表明,降雨強(qiáng)度、坡度和前期土壤含水量對坡地溶質(zhì)遷移影響顯著。徑流中N、P、K含量和流失量一般隨著雨強(qiáng)、坡度和前期含水量的增加而增高。野外人工降雨試驗(yàn)結(jié)果表明,枯落物覆蓋度越大,消減徑流和泥沙的作用越明顯;枯落物覆蓋對非點(diǎn)源污染物氮、磷、鉀的流失有雙重效應(yīng),一方面增加了降雨徑流與表層土壤的相互作用,加劇了磷和鉀向地表徑流中的釋放,使得徑流中磷和鉀含量增大以及泥沙中氮、磷、鉀含量的增加;另一方面,由于枯落物覆蓋降低了雨滴的濺蝕能力,攔蓄和減緩了徑流、泥沙的產(chǎn)生,從而減少了非點(diǎn)源污染物的流失總量。 SWAT模型模擬結(jié)果表明,森林植被的增加能夠有效減少非點(diǎn)源污染物的流失;不同土地利用類型對土壤侵蝕和非點(diǎn)源污染的產(chǎn)生具有很大的影響,其中以植被覆蓋較少的其他土地利用類型土壤侵蝕和非點(diǎn)源污染物負(fù)荷模數(shù)較大,而林地減少土壤侵蝕和非點(diǎn)源污染負(fù)荷的作用顯著;隨著降水量的遞增,泥沙量、有機(jī)氮負(fù)荷量、有機(jī)磷負(fù)荷量和硝態(tài)氮負(fù)荷量呈現(xiàn)出冪函數(shù)遞增趨勢,而泥沙吸附態(tài)磷負(fù)荷量呈指數(shù)函數(shù)遞增趨勢。 本文針對北京山區(qū)非點(diǎn)源污染的現(xiàn)狀和特點(diǎn),結(jié)合國內(nèi)外的研究成果,提出了植物籬和河岸帶森林植被緩沖系統(tǒng)兩種有效的控制非點(diǎn)源污染的對策。
【圖文】：

根據(jù) 1990 統(tǒng)計(jì)資料，本地區(qū)共有大小鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè) 153 家，職工數(shù)為 15135 人，主要是從事機(jī)械、食品加工業(yè)、采礦業(yè)、修理業(yè)等，其設(shè)備水平較低，技術(shù)簿弱遠(yuǎn)未形成規(guī)�；a(chǎn)。在農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值中，種植業(yè)為 10080.7 萬無，林業(yè)為 2033 萬元，牧業(yè)為 10160.7 萬元，副業(yè)為 1201.3 萬元，漁業(yè)為 690.2 萬元。從中可以看出：牧業(yè)產(chǎn)值最高，其次為種植業(yè)，這充分說明該區(qū)域的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)是以牧業(yè)、種植業(yè)、林業(yè)為主導(dǎo)的山區(qū)經(jīng)濟(jì)類型。2.2 懷柔水庫流域自然和社會(huì)經(jīng)濟(jì)概況2.2.1 地理位置懷柔水庫位于北京市懷柔區(qū)城西，，潮白河支流懷河山峽出口，流域總面積為525km2，水文站以上控制流域面積為 487km2域面占總流域面積的 90%以上。水庫上游分為南北兩支流，南支懷九河流域面積為 332km2，主河道長 62km，河道縱坡為5.65‰，北支懷沙河流域 155km2，主河道長 36 km2，河道縱坡 6.00‰。如下圖 2-2所示。

圖 2-3 試驗(yàn)區(qū)位置Fig.2-3 Location of experimental plot表 2-5 研究期間不同雨量級的降雨量及次數(shù)統(tǒng)計(jì)Tab.2-5 Statistics of different rainfall levels and times in study session2003 年 2004 年 2005 年 2006 年200降雨標(biāo)準(zhǔn)降雨量級(mm/次)降雨(mm)次數(shù)(％)降雨(mm)次數(shù)(％)降雨(mm)次數(shù)(％)降雨(mm)次數(shù)(％)降雨(mm)0~571.8 61 9.89 39.4 14 4.88 23.5 15 2.68 37.5 15 7.3025.3 小雨5~10 46.9 7 6.46 120.6 14 14.94 35.4 6 4.03 144.9 19 28.20 106 10~15 35.8 3 4.93 40.8 3 5.05 48.4 4 5.51 54.8 4 10.66 74.9 中雨15~25 284.1 14 39.15 155.5 8 19.26 95.2 5 10.85 86.2 5 16.77 114.7 25~35 29.7 1 4.09 127.2 4 15.76 179.2 6 20.42 60.5 2 11.77 95.3 大雨35~50 120.4 2 16.59 201.7 5 24.99 126.5 3 14.41 78 2 15.18 84.5 50~70 0 0 0 122 2 15.11 69.5 1 7.92 52 1 10.12 0 暴雨70~100 0 0 0 0 0 0 80.4 1 9.16 0 0 0 74.0 暴雨 100~200 137 1 18.88 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 特大
【學(xué)位授予單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：X52

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2636140