华北土石山区不同密度人工油松林地土壤水分入渗研究

发布时间：2017-08-23 09:42

  本文关键词：华北土石山区不同密度人工油松林地土壤水分入渗研究

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【摘要】：华北土石山区是我国林业生态建设的重点区域。由于华北土石山区土层浅薄、土壤水分、养分供应不足,显著影响林木生长。而森林经营可有效促进林木生长、改善并提高森林生态系统服务功能。其中,森林经营对生态系统的水分循环、水量平衡的影响是学者所关注的主要内容之一。本文以八达岭林场油松人工林为研究对象,通过野外入渗实验观测、数据采样,以及数据分析、模型模拟等方法,对比不同植被密度土壤入渗,主要结论如下：(1)随着植被密度增大,土壤含水率变异系数在低密度和高密度样地上较大,并且低密度与高、中密度之间的差异显著(a0.05)；容重随植被密度增大而增大,但差异不显著；土壤总孔隙和毛管孔隙均随着植被密度的增大而逐渐增大,而非毛管孔隙影响因素众多,变化情况较复杂。(2)由于密度较大的样地根系分布较多,土壤孔隙度较大,通透性较好,导致随着植被密度的增大,土壤初始入渗率(i0)呈增大趋势,且差异显著(a0.05)：1058株/顷(9.56±8.83mm/min)1444株/顷(12.11±5.89mm/min)1746株/顷(14.69±5.59 mm/min);土壤稳定入渗率(ic)也随着植被密度的增大而增大：1058株/顷(6.33±5.86mm/min)1444株/顷(6.33±4.04mm/min)1746株/顷(10±5.51 mm/min)。土壤达到稳渗时间(t)也随密度的增大而逐渐增加：1058株/顷(16.52min)1444株/顷(18min)1746株/顷(20min),推断这主要由于在高密度样地上土壤初始含水量较小,导致土壤湿润锋和吸水力较弱使得入渗过程缓慢。主成分分析表明：高密度样地上的入渗性能最好,低密度样地上的入渗性能最低(低、中、高密度对应土壤入渗综合判别值分别为-0.8467、-0.2554、1.10300)。(3)影响平均入渗的因子主要为容重、总孔隙度、初始含水量、有机质、非毛管孔隙度以及砂砾含量。低密度上影响初始入渗和稳定入渗的主要因子为初始含水量,在高密度样地上则为毛管孔隙度。低密度样地上的初始含水量显著高于中、高密度样地,其通过影响土壤湿润锋来影响土壤吸水能力,在低密度样地上对入渗速率起主要作用；高密度样地上的孔隙度显著高于中、低密度样地,其通过增加入渗路径来影响入渗速率,导致在高密度上毛管孔隙度对入渗有主要影响作用。(4)比较Horton模型、Kostiakov模型以及Philip模型,其中Horton模型的平均拟合精度最高(R~2=0.9630),平均误差最小(ε=0.4132)；基于Horton模型的入渗模拟分析表明,土壤初始入渗速率和稳定入渗速率均随着植被密度的增大而明显增大。
【关键词】：土石山区 植被密度 土壤入渗 模型模拟
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S714
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 选题背景11-19
• 1.1.1 土壤入渗研究现状12-13
• 1.1.2 影响土壤入渗的因素13-17
• 1.1.3 土壤入渗的模型应用17-19
• 1.2 本课题的主要研究内容19-20
• 1.3 本课题的主要研究目的和意义20
• 1.4 本课题研究创新点20-21
• 第2章 材料和方法21-28
• 2.1 研究区概况21
• 2.2 研究内容和方法21-28
• 2.2.1 试验小区的布设21-22
• 2.2.2 实验观测22
• 2.2.3 实验设备及入渗装置22-24
• 2.2.4 技术路线24-25
• 2.2.5 样本采集及测定方法25-28
• 第3章 不同密度油松林土壤物理性质28-36
• 3.1 土壤自然含水率对比28-30
• 3.2 土壤容重对比30-31
• 3.3 土壤粒径分布对比31-32
• 3.4 土壤孔隙度对比32-34
• 3.5 本章小结34-36
• 第4章 不同密度油松林土壤水分入渗分析36-44
• 4.1 土壤入渗特征比较36-39
• 4.2 土壤入渗过程比较39-40
• 4.3 土壤入渗性能综合分析40-42
• 4.4 本章小结42-44
• 第5章 不同密度油松林土壤入渗影响因子分析44-56
• 5.1 土壤入渗影响因子的主成分分析44-46
• 5.2 低密度林地入渗影响因子46-49
• 5.3 中密度林地入渗影响因子49-52
• 5.4 高密度林地入渗影响因子52-55
• 5.5 本章小结55-56
• 第6章 不同密度油松林土壤入渗模拟56-69
• 6.1 土壤入渗模型结构56-57
• 6.2 模型参数57-59
• 6.3 不同模型拟合精度对比59-60
• 6.4 模型模拟误差60-64
• 6.4.1 不同入渗阶段的模拟误差判别60-63
• 6.4.2 模型误差总体判别63-64
• 6.5 不同林分密度上的入渗行为64-67
• 6.6 本章小结67-69
• 第7章 结论与展望69-72
• 7.1 结论69-71
• 7.2 展望71-72
• 参考文献72-78
• 附录178-83
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果83-84
• 致谢84

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本文编号：724356