吉林省东辽河上游森林生态系统水源涵养能力研究

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1、—————————————————————吉林省东辽河上游森林生态系统水源涵养能力研究—————————————————————StudyonWaterConservationCapacityofForestSystemintheUpperReachesofEastLiaoRiverBasinofJilinProvince作者姓名：侯克怡专业名称：环境科学指导教师：汤洁教授学位类别：理学硕士答辩日期：2015年06月01日摘要摘要在当今水资源日益短缺和水质急剧恶化的背景下，水源涵养功能作为森林生态系统的重要服务功能之一，越来越得到人们的关注。森林生态系统是

2、生物圈生态系统中分布最广、结构最复杂、类型最丰富的陆地生态系统，通过林冠层截留、枯落物层持水及土壤层蓄水能够对大气降水进行储蓄和调节。近年来，许多地区都开展了以森林为主体的植被建设，以期提高区域的水源涵养能力，减少水土流失。东辽河是辽河的一级支流，是辽河水系的上游地区，该地区森林植被水源涵养功能的高低对维持辽河水系的水量供给具有重要作用。本研究依托于国家水体污染控制与治理科技重大专项“吉林省辽河流域生态保障技术研究与示范”中的第四子内容——提高流域水源涵养能力和污染物截留技术集成与示范，在了解区域森林资源状况的基础上，选取典型的植被类型，以森林水文学、水文

3、与水资源学和土壤学等为理论基础，采用野外调查与室内分析相结合的方法，开展了东辽河上游森林生态系统水源涵养功能的研究。从林冠层截持降水作用、枯落物层的持水性能、土壤层的蓄水与渗透性能等方面对区域森林生态系统水源涵养功能进行了定位观测、计算、分析，评价不同植被类型森林生态系统的水源涵养功能。通过对吉林省东辽河上游地区的主要植被类型大气降雨量、林内降雨量及树干茎流量的测定，计算出各植被类型林冠截留量，结果表明：各植被类型中，林冠层水源涵养能力的大小依次为落叶松林＞人工松林＞针阔混交林＞栎杨桦林。各林分截留量的大小与林分的郁闭度、树种特性等都有较大的关系，针叶林林

4、分林冠截留量大于阔叶林。对比分析不同植被类型枯落物层的水源涵养能力得出如下结论：研究区域内各植被类型内枯落物层厚度变化范围为3.04~5.25cm。阔叶林枯落物产生量大，叶片比针叶林更易脱落，且叶面积较大、叶片数量多，使其在地面堆积时叶片之间具有较大的空隙，栎杨桦林和针阔混交林枯落物层厚度显著大于人工松林和落叶松林两种针叶林林分。由于针叶林林分枯落物组成单一且油脂成分高，不易分解，针叶林林分的植被类型枯落物贮量大于阔叶林林分。各植被类型枯落物贮量-2-2大小顺序为：落叶松林(10.04t•hm)＞针阔混交林(8.78t•hm)＞人工松林(8.32-2-2t

5、•hm)＞栎杨桦林(7.84t•hm)。对不同植被类型土壤的含水率、物理性质、蓄水能力的研究表明：不同植I摘要被类型各层土壤的含水率随土层深度的变化均逐渐降低，落叶松林、人工松林各层的自然含水率高于栎杨桦林和针阔混交林。土壤总孔隙度的均值大小顺序是：栎杨桦林(56.43%)＞针阔混交林(54.69%)＞人工松林(49.56%)＞落叶松林(46.58%)，栎杨桦林和针阔混交林林地土壤不仅总孔隙度较高，非毛管孔隙度占总孔隙度的比值也明显高于落叶松林和人工松林土壤。由于土壤蓄水量的大小主要取决于土壤的非毛管孔隙度，不同植被类型土壤最大蓄水量大小排列顺-2-2序与

6、非毛管孔隙度相同，为栎杨桦林(1571.30t•hm)＞针阔混交林(1493.02t•hm)-2-2＞人工松林(1403.01t•hm)>落叶松林(1355.38t•hm)。土壤有效蓄水量排列顺序-2-2-2为栎杨桦林(215.05t•hm)>针阔混交林(207.19t•hm)>落叶松林(152.97t•hm)>人-2工松林(140.75t•hm)。综合来讲，栎杨桦林土壤层最大蓄水量和有效蓄水量都比较高，其水源涵养功能是最为显著的。本文通过试验研究对吉林省东辽河上游地区森林涵养水源的作用进行了定量评价。在计算出水源涵养量的同时，比较了区域内不同植被的蓄水能

7、力，研究了植被与水文过程的关系，对掌握区域森林生态水文过程及其作用机制提供了条件，为东辽河上游地区水源涵养功能评估提供了数据支持，为该地区的水资源合理调配、生态环境保护提供理论依据。关键词：东辽河上游；水源涵养；能力评价；植被类型；蓄水量IIAbstractRecently,thelackofwaterresourcesandthedeteriorationofwaterqualityspreadaroundtheworld,thefunctionofwaterconservationofforestecosystemisgettingmoreattent

8、ions.Forestecosystemconservesrain