岷江上游两种亚高山林分枯落物层水文特征研究

研究对比了岷江上游岷江冷杉林和川滇高山栎林枯落物层的水文特征,结果表明,川滇高山栎林凋落呈现多峰型,凋落高峰出现在6月,8月和10月;而岷江冷杉林凋落则为双峰型,凋落高峰出现在10月份和1月份.川滇高山栎林的枯落物未分解层、半分解层和已分解层的现存量分别为4.00 t/hm2.6.77 t/hm2和14.43t/hm2;而岷江冷杉林的枯落物未分解层、半分解层和已分解层的现存量分别为1.14 t/hm2,7.40 t/hm2.11.99t/hm2.川滇高山栎林和岷江冷杉林枯落物总最大持水量为分别为(60.23±11.82)t/hm2和(66.79±24.05)t/hm2.两种森林群落类型枯落物持水量(mm)与浸水时间(h)呈较好的对数函数关系.枯落物未分解层、半分解层和已分解层的持水量与浸水时间之间均呈极显著相关(p<0.001).     

六盘山叠叠沟小流域土壤稳渗速率及其影响因子

采用小区漫流法研究叠叠沟小流域内4种典型植被下的土壤稳渗速率及其影响因子.结果表明:不同植被类型的土壤稳渗速率平均值表现为天然草地>虎榛子灌丛>沙棘灌丛>华北落叶松林地.坡向影响土壤稳渗速率表现为阴坡>半阴坡>阳坡,坡位对土壤稳渗速率的影响表现为中坡位>下坡位>上坡位,坡度对土壤稳渗速率的影响表现为中坡>陡坡>缓坡,当坡度小于25.时土壤稳渗速率随坡度增大而增大,当坡度大于25°时土壤稳渗速率随坡度增大而减小.因此,以坡度25°为分界点,找到了影响土壤稳渗速率的主导因子,并经多元逐步回归得到土壤稳渗速率与主要影响因素的分段函数.     

六盘山北侧叠叠沟小流域土壤物理性质空间变异的研究

2005年6-10月,在宁夏六盘山北侧叠叠沟小流域的不同坡面设置了93个调查样点,研究了土壤物理性质随土层深度、坡向、坡位及植被类型的变化.结果表明:(1)随土深增加,土壤密度和石砾含量逐渐增大,而土壤总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、土壤饱和持水量、毛管持水量和田间持水量却逐渐减小,但非毛管孔隙度在100 cm以下土层时因石砾含量加大却随土深增加而增大;(2)各项土壤水文物理性质基本上均是阴坡优于半阴半阳坡和阳坡,半阴半阳坡与阳坡差别不大;(3)随着坡位下降,土壤厚度、土壤密度、石砾含量、非毛管孔隙度逐渐增大,总孔隙度和毛管孔隙度逐渐减小,各种持水量指标基本上也是程度不同地减小,但上坡的持水量指标大于阴坡坡顶;(4)4种植被类型0～30 cm土层的土壤密度为天然灌丛＜天然草地＜乔木林地＜退耕地;石砾含量为退耕地最低,其它3种植被类型差别不大;总孔隙度、毛管孔隙度、饱和持水量、毛管持水量和田间持水量均是天然灌丛＞天然草地＞乔木林地＞退耕地;非毛管孔隙度则是退耕地＞乔木林地＞天然灌丛＞天然草地.其次,还建立了土壤物理性质与海拔、坡向、坡度、坡位、土壤深度、地表植被覆盖度等之间的回归方程.     

六盘山北侧华北落叶松树干直径生长变化及其对环境因子的响应

2005年5-11月在宁夏六盘山北侧的叠叠沟林场,应用带状树木径向变化记录仪研究9株华北落叶松树干的直径生长变化过程及其对环境因子的响应.结果表明:树干直径的日最大值出现在6:00-9:00,最小值则在16:00-20:00;直径生长的季节变化表现为前期快后期慢,8月下旬以后基本停止生长;林分内优势度大的林木生长较快;树干直径生长过程随时间的变化符合幂函数曲线,方程的确定系数为0.78～0.92.对影响直径生长变化的环境因子进行主成分分析,结果表明温度和水分是主要影响因子;结合偏相关分析,筛选出日最高温、空气相对湿度、日平均太阳辐射通量和土壤含水量作为影响树干直径生长变化的主要因子.建立线性回归模型.     

宁夏六盘山南侧森林枯落物及土壤的水文生态功能研究

森林枯落物和土壤具有重要生态水文功能,对六盘山香水河小流域的辽东栎-少脉椴、华北落叶松林的研究表明:辽东栎-少脉椴林枯落物未分解层、半分解层的最大持水量分别为5.42、11.28 t·hm-2;华北落叶松林的对应值分别为5.72、24.51 t·hm-2.两种林分枯落物的有效拦蓄量分别为0.56和1.63 mm,即华北落叶松林枯落物的持水能力好于辽东栎-少脉椴林.但辽东栎-少脉椴林1 m土层的非毛管持水深和毛管持水深(108.15、441.02 mm)远大于华北落叶松林(65.80、420.00 mm),且前者生长季1 m土层有效持水能力(267.77 ～327.42 mm)大于后者(133.55 ～227.23 mm).从林地综合持水能力来看,辽东栎-少脉椴林的水文生态功能优于华北落叶松林.此外发现,虽然是两个不同的林分,但其1 m土层的有效持水能力的非毛管比例都是36.6%,毛管比例都是63.4%,表明在采用土壤有效持水能力、毛管贮水深、非毛管贮水深这3个指标中的任何一个评价较厚土层的总持水能力时,都将有很好的一致性.     

六盘山叠叠沟小流域的土壤石砾含量坡面分布特征

山区土壤石砾含量经常很高,这对土壤水文功能具有不可忽视的作用.为了解六盘山区土壤石砾含量的空间分布特征.在叠叠沟小流域调查研究了土壤石砾含量随坡向、坡位和土层深度的变化规律.结果表明,土壤(以表层0-20 cm为例)石砾体积含量的坡向顺序为阳坡(3.07%)>阴坡(2.89%)>半阴半阳坡(1.99%),坡位顺序为下部(3.46%)>中上部(3.05%)>坡顶(2.46%)>中部(2.20%)>上部(2.08%).在受侵蚀影响导致表层土壤石砾富集的同时,石砾含量主要受离开母岩距离的影响,因而表现为随土壤加深而增加的趋势,基于此提出了不同坡向坡位时石砾体积含量随土壤深度变化的模型,与实际数据吻合较好.     

宁夏六盘山地区不同森林类型土壤的蓄水和渗透能力比较

通过对六盘山香水河小流域的华北落叶松、杂灌丛、华山松和白桦等4种森林植被类型的土壤水文物理性质的调查和分析比较,发现它们在土壤容重、持水能力和渗透性方面都存在差异：不同林地的最大持水力受土壤分层的厚度、总孔隙度大小的影响,范围变化在313.4-604.8 mm之间;稳渗速率在5.94-8.65 mm/m in之间。通过比较得出杂灌丛土壤的涵养水源功能最强,应该增加灌木林的营造。     

华北落叶松枯落物覆盖对地表径流的拦阻效应

在宁夏固原六盘山叠叠沟小流域坡面径流小区(长0.9 m、宽0.5 m)内进行了10种枯落物覆盖量(0.0、0.5、1.0、3.0、5.0、7.0、10.0、15.0、20.0、25.0 t·hm-2)、5个入口流量(10、20、30、40、60 mL·s-1)的地表径流试验.结果表明:当枯落物覆盖量从0.0 t·hm-2增加到25.0 t·hm-2时,地表径流流速与无枯落物覆盖相比减小了57.50%～72.27%;地表径流流速随入口流量增加而明显加大,尤其是无枯落物覆盖时增加最快;在坡度为14°的条件下,枯落物覆盖对地表径流流速的阻延值△V(cm·s-1)与单宽流量q(mL·s-1·cm-1)、枯落物覆盖量G(t·hm-2)的关系为:△V=3.617 7q0.507 5G0.431 5(R2=0.910 2);枯落物覆盖量增加使地表曼宁阻力系数n值加大,在枯落物覆盖量小于10.0 t·hm-2时,n值随枯落物量增加而急剧加大;当枯落物覆盖量在10.0～25.0 t·hm-2范围内增加时,n值的加大趋势逐渐变缓;n值与枯落物覆盖量之间呈较好的二项式关系.