水土流失引發(fā)的環(huán)境問題,至今仍然是我國的主要環(huán)境問題之一,是制約我國社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的主要因素,泰山沂蒙山(泰沂山區(qū))國家級水土流失重點治理區(qū),是我國北方土石山區(qū)典型區(qū)域,麻櫟、赤松、刺槐及其混交林是該區(qū)域重要的水土保持造林樹種,在治理水土流失、改良土壤和保護(hù)生態(tài)環(huán)境等方面起到了重要的生態(tài)防護(hù)功能。本文以泰沂山區(qū)藥鄉(xiāng)小流域為研究區(qū)域,以該流域麻櫟林、赤松林、刺槐林、麻櫟×赤松混交林四種植被類型土壤為研究對象,采用野外定點測試與室內(nèi)分析相結(jié)合方法,對其土壤顆粒組成、土壤理化性狀、枯落物持水特性、土壤入滲與持水性能進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究;運用分形學(xué)理論,研究分析了四種植被類型土壤顆粒分形特征與土壤性質(zhì)關(guān)聯(lián)性;采用層次分析理論和方法,對四種植被類型土壤水文生態(tài)特性進(jìn)行了綜合評價。研究結(jié)果可為泰沂山區(qū)國家級水土保持重點工程的實施與生態(tài)造林效益定量評價提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。(1)藥鄉(xiāng)小流域四種植被類型土壤顆粒組成、分形維數(shù)存在顯著差異。土壤粘粒、粉粒含量及分形維數(shù)大小順序基本一致,即,麻櫟×赤松混交林刺槐林麻櫟林赤松林,且隨土層深度的增加有減小的趨勢;土壤顆粒Rényi譜為典型的反S型遞減曲線,整體表現(xiàn)出容量維數(shù)(D_0)信息維數(shù)(D_1)關(guān)聯(lián)維數(shù)(D_2)的趨勢;單重分形維數(shù)(D)與粘粒、粉粒含量成極顯著的正相關(guān),與砂粒含量成極顯著的負(fù)相關(guān);多重分形維數(shù)D_0與粘粒含量成極顯著正相關(guān),與粉粒含量成顯著正相關(guān),與砂粒含量成顯著負(fù)相關(guān)。(2)藥鄉(xiāng)小流域四種植被類型具有較好的改良土壤理化性質(zhì)效果,且差異顯著。麻櫟×赤松混交林的土壤容重最小、孔隙度最大,其次是刺槐林、麻櫟林和赤松林;土壤全碳(C)、全氮(N)含量表現(xiàn)為刺槐林麻櫟×赤松混交林麻櫟林赤松林,且隨土層深度的增加而減小。(3)藥鄉(xiāng)小流域四種植被類型土壤顆粒分形維數(shù)與土壤性質(zhì)指標(biāo)具有很好關(guān)聯(lián)性。土壤容重與分形維數(shù)成負(fù)相關(guān),與D、D_1成極顯著負(fù)相關(guān),與D_0、D_2成顯著負(fù)相關(guān);土壤總孔隙度、毛管孔隙度與分形維數(shù)成正相關(guān),與D_0成極顯著正相關(guān),與D、D_1成顯著正相關(guān)。土壤C、N、全磷(P)含量與分形維數(shù)(除了D_1/D_0之外)成正相關(guān)。研究表明,土壤分形維數(shù)是評價土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)之一,能較好地表征了土壤結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的變化。(4)藥鄉(xiāng)小流域四種植被類型枯落物層和土壤層的持水性能效果顯著。四種植被類型枯落物層厚度、蓄積量、最大持水率(量)、有效攔蓄率(量)表現(xiàn)為麻櫟林最大,刺槐林最小,且半分解層持水能力明顯高于未分解層。四種植被類型0~40cm土層麻櫟×赤松混交林有效持水量、毛管持水量最大,赤松林最小,且隨著土層深度的增加呈現(xiàn)出減少的趨勢;四種植被類型土壤在前5min入滲速率最大,之后隨時間的增加逐漸減小,最終達(dá)到穩(wěn)滲狀態(tài),穩(wěn)滲速率介于2.57~3.88mm·min~(-1)之間,入滲性能排序為麻櫟×赤松混交林刺槐林麻櫟林赤松林。(5)基于AHP法的藥鄉(xiāng)小流域四種植被類型的土壤水文生態(tài)特性綜合評價結(jié)果表明:枯落物層水文生態(tài)特性綜合評價結(jié)果為麻櫟林麻櫟×赤松混交林赤松林刺槐林,土壤層水文生態(tài)特性綜合評價結(jié)果為麻櫟×赤松混交林刺槐林麻櫟林赤松林。經(jīng)計算得出四種植被類型土壤水文生態(tài)特性的綜合評價得分介于0.793~0.960之間,排序依次為麻櫟×赤松混交林麻櫟林刺槐林赤松林,說明,藥鄉(xiāng)小流域四種植被類型土壤水文生態(tài)特性總體上表現(xiàn)出混交林優(yōu)于純林,闊葉林優(yōu)于針葉林。
【學(xué)位單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：S714.7
【部分圖文】：

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士專業(yè)學(xué)位論文72材料與方法2.1研究區(qū)藥鄉(xiāng)小流域基本概況2.1.1地理位置本研究區(qū)域位于山東省泰安市藥鄉(xiāng)小流域（E117°04′-117°22′，N36°27′-36°17′），依托山東省泰山森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站，藥鄉(xiāng)小流域位于泰安市與濟南市的交界處，行政區(qū)劃上屬泰安市大津口鄉(xiāng)，是泰安市黃前流域重要的集水區(qū)，屬沂蒙山泰山國家級水土流失重點治理區(qū)、北方土石山區(qū)一級水土保持區(qū)，總面積4.20km2（圖1）。該林場位于泰山主峰以北，所屬的一級流域為黃河流域，所屬支流為大汶河。圖1研究區(qū)地理位置圖Fig.1Mapofthelocationofthestudyarea2.1.2地形地貌藥鄉(xiāng)小流域三面環(huán)山，海拔高度在310m~950m，山脈自西北向東南蔓延，且西北高東南低，多為半陰坡和半陽坡，其地貌類型為山地丘陵在我國泰沂山區(qū)具有典型的代表性。2.1.3土壤類型該流域內(nèi)土壤類型以棕壤、砂壤為主，pH值為5.5~6.5，多呈微酸性，山地丘陵區(qū)土層較薄，平均厚度40-60cm，巖石類型多為花崗片麻巖。2.1.4植被概況藥鄉(xiāng)小流域是國家級重點生態(tài)防護(hù)林，森林覆蓋率為96%，植被類型為暖溫帶落葉闊葉林，種類豐富，主要喬木林為麻櫟（QuercusacutissimaCarruth.）、刺槐（RobiniapseudoacaciaLinn.）、赤松（PinusdensifloraSieb.etZucc.）等。灌木林有胡枝子（LespedezabicolorTurcz.）、酸棗（ZiziphusjujubaMill.var.spinosa(Bunge)HuexH.F.）、華北繡線菊（SpiraeafritschianaSchneid.）等；草本主要有黃背草（Themedajaponica(Willd.)

泰山藥鄉(xiāng)小流域四種植被類型土壤顆粒分形特征和水文生態(tài)特性研究122.3.3土壤主要理化性質(zhì)的測定（1）土壤容重、孔隙度的測定本研究依據(jù)《LY/T1215-1999》采用環(huán)刀法測定土壤容重及孔隙度（吳鵬，2017）。（2）土壤化學(xué)性質(zhì)的測定土壤化學(xué)性質(zhì)的測定參考其行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《LY/T1237-1999》、《LY/T1239-1999》、《LY/T1232-2015》、《LY/T1228-2015》。土壤C（有機碳）、N（全氮）、P（全磷）的測定分別采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法、凱氏定氮法、鉬銻抗比色法（圖3）（吳鵬，2017）。圖3土壤C、N、P的測定Fig.3DeterminationofsoiltotalCarbon、totalNitrogenandtotalPhosphorus2.3.4土壤水文特性的測定采用室內(nèi)浸泡法對四種植被類型枯落物最大持水量（率）、有效攔蓄量（率）進(jìn)行測定，先測得樣品鮮重M1，烘干后測量樣品干重M2，然后浸泡并在浸泡0.5、1、2、4、6、8、10、12、24h時分別測量枯落物重量，利用下列公式進(jìn)行計算。（2~6）（2~7）（2~8）式中：H0為自然含水率（%），Hm為最大持水率（%），M24為浸泡24h的重量（thm-2），E為有效攔蓄量（thm-2），M為枯落物蓄積量（thm-2），0.85為有效攔蓄系數(shù)（一般認(rèn)

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士專業(yè)學(xué)位論文15幅度越大；當(dāng)土壤顆粒在每個粒級內(nèi)均勻分布時，土壤粒徑范圍越大，土壤顆粒分布異質(zhì)程度越大，曲線變化幅度越�。▍问虻�，2011）。圖4、圖5為四種植被類型不同土層土壤粒徑與土壤顆粒體積分?jǐn)?shù)分布頻率圖。由圖4、圖5可知，不同粒徑范圍內(nèi)土壤顆粒含量分布呈非均勻特性。麻櫟×赤松混交林土壤顆粒中小于20μm的細(xì)粒物質(zhì)含量最高，且不集中分布在某一粒徑段內(nèi)，土壤顆粒呈現(xiàn)的非均勻程度最大，刺槐林、麻櫟林的次之，赤松林的非均勻程度最校從垂直分布上來看，四種植被類型20~40cm土層顆粒分布范圍比0~20cm土層窄，大于20μm的粗粒物質(zhì)比0~20cm土層含量高，且土壤顆粒在某一粒徑段內(nèi)分布較為集中，說明20~40cm土層顆粒的非均勻程度比0~20cm土層校四種植被類型0~40cm土層土壤顆粒非均勻程度排序為麻櫟×赤松混交林>刺槐林>麻櫟林>赤松林。圖4藥鄉(xiāng)小流域四種植被類型0~20cm土層土壤顆粒體積分?jǐn)?shù)分布圖Fig.4Thedistributionofsoilparticlevolumefractionunderfourvegetationtypesfrom0~20cmsoillayersinYaoxiangsmallwatershed
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2887874