农业视角下派阳山森林公园植被类型对水土流失的影响研究

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论文字数:**** 论文编号:lw202328694 日期:2023-07-22 来源:论文网
本文是一篇农业论文研究,本文研究得出降雨量和常绿阔叶林、灌木林及草地的穿透雨量为正相关关系,伴随降雨量的增加常绿阔叶林、灌木林及草地的穿透雨量也随之增加,其研究结论与多数研究结果保持一致。本文研究中的常绿阔叶林属岭南藜蒴栲-罗浮柿群系,通过本文研究穿透雨率达 82.75%。与南亚热带马尾松林 83.2%(周传艳等,2005)相近,高于中亚热带杜仲林的 72.7%(曹云等,2007)、亚热带田储林 77.7%(李凌浩等,1997)和亚热带樟树林 68.5%(曹云等,2007)。本文中灌木林的穿透雨率为 85.91%,大于祁连山 4种典型灌丛的穿透雨率(刘章发等,2012)。

第一章 绪论

1.1 研究背景
水土资源是人类生存与发展的基本条件,合理利用水土资源一定是人们所研究的重点问题。随着经济的不断发展,许多地方为了提升经济水平,对水土资源进行了掠夺式开发,以生态环境的破坏及土壤的退化为代价来获得经济的繁荣,导致水土流失日益严重。目前水土流失问题已成为世界性的生态难题,对全球环境质量影响越来越严重。
中国的水土流失面积占国土面积的 39.72%,是世界水土流失最为严重的国家之一[1],对我国生态环境造成了极大的破坏,不利于我国经济及社会的可持续的发展。生态植被对水土流失有很好的抑制作用,在水土流失防治工作中生态植被是最常采用的手段,不同植被类型对水土流失的影响不尽相同。目前我国针对水土流失的研究工作,主要集中在东北黑土区、西北黄土区等,对我国南方地区水土流失的研究相对较少。南方气候条件与北方差异较大,属亚热带或热带季风性气候,雨季时间长,并常受暴雨及台风影响,土壤层薄弱,南方大部分地区经济发达,各类建设、耕作作业多,水土流失由各种因素相互作用,其水土流失问题具有一定的复杂性。
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1.2 国内外研究现状
1.2.1 降雨对水土流失的影响
水土流失的物质基础及能量基础是降雨,降雨到达地表后一部分补充土壤水分,一部分则通过地表径流的方式流入江河中,因此研究土壤侵蚀过程及机理的基础是对降雨特性的分析是基本前提[2]。水土流失中降雨造成的影响主要有两种形式雨滴溅蚀作用及其地表径流冲刷作用[3]。雨滴溅蚀作用的因素主要包括雨滴速度、大小所造成的雨滴动力及雨滴接触地面时所形成的夹角角度[4]。
在单位时间及单位面积内降雨所导致的水层深度进行定量描述即为降雨量[5][6]。李素清、李斌、张金屯等人针对雨量大小对土壤的水蚀强度的影响进行了研究,发现雨量的不断增加水蚀强度呈现先升高后降低的趋势,其中降雨雨量达到 400mm—500mm 时水蚀强度最大,降雨量对土壤的水蚀强度影响很大[7]。但并不是降雨均会导致产流,只有当降雨强度到达侵蚀临界点时才会导致产流产沙[8]。地表径流的发生主要可划分为 3个步骤:1)降雨达到地面,首先被土壤吸收,伴随土壤吸水量的饱和,地表径流开始产生;2)地表径流量开始进入快速增长,并慢慢趋于稳定,土壤的储水量达到最大值;3)降雨量减少停止,径流逐渐消退[10]。降雨强度对地表径流影响较大,在其他条件稳定的情况下,降雨强度的增大,会使得径流发起的过程加快,并更早达到径流量的稳定值,同时降雨强度的增大,地表径流量也会随之增加[11][12]。并且降雨强度的增大,使得雨滴动能随之增加,对地面土壤的冲击力及破坏性增大,土壤的侵蚀量也变大[13]。当降雨时间较为短暂并且降水量不大时,地表径流 3 个步骤可能不会全部产生[14],降雨的时间长短对降雨强度、土壤渗透量及径流量均会产生影响,进而对坡面产沙造成影响[15]。通过模拟实验表明降雨市场和地面径流量大小存在正相关关系,但是不同降雨历经时长对地面径流量的大小具有显著差异[16]。
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第二章 研究地概况及其观测实验方法

2.1 派阳山森林公园概况
派阳山森林公园位于广西崇左市宁明县,距离宁明县城 20 公里,距离南宁 200 公里,于 2015 年 6 月经广西自治区林业厅批复设立,并于 2016 年 12 月获得国家 3A 级旅游景区称号。公园总面积 1341.84 公顷,地处祖国南疆、中越边境的万顷森林腹地,森林覆盖率达 92.7%,属亚热带季风气候区,并受到海洋季风调剂,年平均气温在 21℃-22℃,雨水量较为,年平均降雨量在 1400mm-2400mm 间,其中 9 月至次年 2 月为旱季,3-8 月为雨季,年日照时间在 146h-966h。地形以中低山为主,海波在 200m~620m,坡度在 15°-40°。植被类型主要为亚热带常绿阔叶林。

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2.2 研究区域概况
本研究在派阳山森林公园中选取了高度、坡位、坡度及坡向一致的裸地、草地、灌木林、常绿阔叶林 4 种植被类型,具体研究区域情况如下表 2-1 所示。其中草地布置有3 个 10m×10m 样方;灌木林布置有 2 个 20m×20m 样方;常绿阔叶林布置有 3 个 30m×30m 样方。并对草地覆盖度、植被类型、高度等进行测量记录,对灌木丛(起始测量cm D ?2 )及常绿阔叶林(起始测量 cm D ?3 )的树种、树高、冠幅及胸径等进行测量与记录。

研究样地常绿阔叶林主要五十到七十年代的天然次生林,以岭南藜蒴栲-罗浮柿群系为主,其主要植物类别为壳斗科(Fagaceae)的藜蒴栲(Castanopsis fissa)、吊皮锥(Castanopsis kawakamii)、椆木(Lithocarpus thal assica)及小红栲(Castanopsis carlesii);柿科(Ebena ceae)罗浮柿(Diospyros morrisiana);樟科(Lauraceae)的山苍子(Litsea cubeba)、鸭公树(Neolitsea chuii)及樟树(Cinnamomum camphora);润楠属的(Machilus Nees)广东润楠(Machilus kwangtungensis)。
研究样地灌木林的主要植物类别为野牡丹科(Melastomataceae)的柏拉木(Blastus cochinchinensis)、野牡丹(Melastoma candidum);冬青科(Aquifoliaceae)的刺叶冬青(Ilex hylonoma);漆树科(Anacardiaceae)的盐肤木(Rhuschinensis.);虎耳草科(Saxifragaceac)的鼠刺(Itea chinennsis);紫金牛科(Myrsina ceae)的螂鱼胆(Maesaperlarius);马鞭草科(Verbenaceae)的白花苦灯笼(Tarenna mollissima)及番荔枝科(Annonaceae)的瓜馥木(Fissistigma oldhamii)。
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第三章 研究区降雨特征分析 ............................... 14
3.1 年降雨量特征 ........................ 14
3.2 月降雨量及旱、雨季变化特征 ............................ 14
第四章 植被类型对降雨截留特征分析 .............................. 18
4.1 植被类型冠层穿透雨量分析 .................................... 18
4.2 不同植被类型穿透雨量的空间异质性分析 ............................. 22
第五章 树干流特征分析 ...................................... 28
5.1 植被类型和树干流分析 ..................................... 28
5.2 降雨强度与树干流量、干流率分析 .............................. 28

第六章 水土流失的影响分析

6.1 植被类型对水土流失的影响
6.1.1 植被类型与坡面径流量
在研究期间对 47 次降雨所收集的各植被类型径流场数据进行统计分析,其统计结果如下表 6-1 所示。可以看出在研究期间裸地降雨总量达 1385.27mm,径流总量达124.25mm,径流率为 8.97%;常绿阔叶林径流总量达 82.71mm,径流率为 5.97%;灌木林径流总量达 49.42mm,径流率为 3.57%;草地总径流量达 78.74mm,径流率为 5.68%。对不同植被类型的径流量及其径流率进行排序灌木林<草地<常绿阔叶林<裸地。常绿阔叶林、灌木林、草地的减流率分别为 33.43%、60.23%、36.63%,不同植被类型减流量效果排序为常绿阔叶林<草地<灌木林。

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第七章 结论与讨论

7.1 讨论
7.1.1 影响降雨垂直分配的因素讨论
各植被类型对降雨林冠的再分配过程即为各植被类型冠层水文效应,主要包括冠层截留率、树干流量及穿透雨量三个部分。其中树干流量与穿透雨量到达地面后又会产生第二次分配,一部分则渗入土壤补充地下水,一部分则使枯落物层含水量增加直到饱和后形成地表径流,地表径流是致使水土流失发生的原动力。因此冠层截留率、树干流量及穿透雨量三个部分的分配比例直接关系对水土流失机理及过程的研究,影响各植被类型的水土保持效果。国内外相关专家学者对此进行了大量的研究。
本文研究得出降雨量和常绿阔叶林、灌木林及草地的穿透雨量为正相关关系,伴随降雨量的增加常绿阔叶林、灌木林及草地的穿透雨量也随之增加,其研究结论与多数研究结果保持一致。本文研究中的常绿阔叶林属岭南藜蒴栲-罗浮柿群系,通过本文研究穿透雨率达 82.75%。与南亚热带马尾松林 83.2%(周传艳等,2005)相近,高于中亚热带杜仲林的 72.7%(曹云等,2007)、亚热带田储林 77.7%(李凌浩等,1997)和亚热带樟树林 68.5%(曹云等,2007)。本文中灌木林的穿透雨率为 85.91%,大于祁连山 4种典型灌丛的穿透雨率(刘章发等,2012)。
空间及时间分布上穿透雨量还具有异质性,主要和气候因子、植被因子及降雨因子相关。其中气候因子主要包括风速、风向、蒸发量及湿度等;植被因子主要包括冠层厚度及宽度、枝叶特性、叶面指数等;降雨因子主要包括雨强、雨量、雨型、雨长等。伴随降雨量的增加,穿透雨量空间变异系数也会与之递减。当降雨强度为小雨时,穿透雨量空间异质性较大,当降雨强度为暴雨时,穿透雨量空间异质性较小。并树干和雨量筒之间的距离也会对穿透雨量监测造成一定影响。但是由于树木品种及胸径等情况的差异,其影响结果并不一致,因根据实际情况进行调整。
参考文献(略)
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