三峡山地不同类型林地的生态水文功能研究

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三峡大型水库是中国长江沿岸地区的重要生态工程。水库建成后,它的水土保持、水文效应等功能正不断发挥着作用。三峡库区的土壤侵蚀、森林破坏等问题引起了人们的广泛重视,近些年来水土流失状况得到了缓解,但情况依旧严峻。库区内植被类型十分丰富,在长江流域的径流调节、水土保持、消洪补枯、生态环境保护等方面起着突出作用。因此,研究三峡地区不同类型林地的生态水文功能对库区生态恢复具有重要的指导意义。在本文中,选择三峡库区夷陵-大老岭林区的3种原始森林阔叶鹅掌楸林、针阔混交日本柳杉林、次生混交栓皮栎林为研究对象,以人工茶园作为对照,进行了植被(林冠、林下枯落物)、土壤层面的野外观测和室内实验探究,分析了不同类型林地林冠层对降雨的截留能力、枯落物的持水能力以及有效拦蓄降水能力和土壤的渗透性能、持水特性、储水量等生态水文功能。通过对4种典型林地植被和土壤的水文特性及其水文能力进行分析和比较,进而为三峡库区以及长江流域的植被保护、生态恢复与建设提出发展方向。研究结果表明:(1)4种林地类型林冠层的截留降雨能力相比较,灌木茶园最好,混交林日本柳杉林和栓皮栎林较好,阔叶鹅掌楸林最差。观测期间林冠层总截留率为茶园(37.00%) >日本柳杉林(28.07%) >栓皮栎林(27.77%) >鹅掌楸林(18.94%),其中茶园最大,柳杉和栓皮栎林次之,鹅掌楸林最小。林冠截留率为灌木林地>乔木林地,混交林林地>阔叶林林地。其中茶园最优,针阔混交日本柳杉林较好,而树种层次单一的阔叶鹅掌楸林林冠截留作用最差。4种类型林地的林冠截留量随降雨量增加而增大,但增加幅度却趋向于不断减小。而林冠截留率却呈现随雨量增加随之减小的变化规律,且与降雨量呈对数相关关系递减变化。(2) 4种林地类型枯落物层的持水和拦蓄能力相比较,针阔混交日本柳杉林和次生混交栓皮栎林拦蓄降水功能最好,其次为阔叶鹅掌楸林,人工茶园林最差。枯落物的储量为针阔混交日本柳杉林最大,达到5.98t/hm2,是阔叶鹅掌楸林、混交栓皮栎林、茶园的2.23倍,1.61倍,1.26倍。三峡山地鹅掌楸林、日本柳杉林、栓皮栎林、茶园枯落物最大持水率在221.76%~402.33%之间,鹅掌楸林最大,茶园最小。其有效拦蓄量为:日本柳杉林(10.95 t/hm2)>栓皮栎林(10.59 t/hm2) >鹅掌楸林(8.69t/hm2) >茶园(8.28t/hm2),有效拦蓄深为日本柳杉林(1.09mm)>栓皮栎林(1.06mm)>鹅掌楸林(0.87mm) >茶园(0.83 mm)。日本柳杉林可拦蓄的有效深度最大,相当于1.09mm的水深,栓皮栎林其次,茶园最差。其中针阔混交日本柳杉林的有效拦蓄能力最好,人工茶园拦蓄能力最差。(3)三峡山地4种林下土壤层的水文特性相比较,针阔混交日本柳杉林、次生混交栓皮栎林土壤的持水深度、蓄水性能、渗透性能均十分好,其次为阔叶鹅掌楸林,人工茶园最差。不同类型林地土壤的渗透性能差异十分明显。土壤初始渗透速率大小依次为栓皮栎林(7.49 mm/min) >鹅掌楸林(4.37 mm/min) >日本柳杉林(4.22mm/min) >茶园(2.87mm/min),稳定渗透速率和平均渗透速率也表现为相同规律。土壤总持水深度为:日本柳杉林(339.90 mm) >栓皮栎林(300.78 mm)>茶园(240.20 mm) >鹅掌楸林(208.00 mm)。土壤总蓄水量为日本柳杉林(2949.39 t/hm2)>栓皮栎林(2589.26 t/hm2)>鹅掌楸林(2079.92 t/hm2 )>茶园(1939.99 t/hm2)。针阔混交日本柳杉林蓄水量最大,分别是次生混交栓皮栎林、阔叶鹅掌楸林、茶园的 1.14 倍,1.42 倍,1.52 倍。对4种类型林地的水文功能分析得出林冠层的生态水文效应以灌木茶园最好,阔叶鹅掌楸林最差;枯落物层的水文功能以针阔混交日本柳杉林最优,人工茶园最差;土壤层的水文功能以针阔混交日本柳杉林最好,人工茶园最差,与枯落物层的研究结果一致,表明三峡山地混交林的生态水文功能相较于品种单一的阔叶林或人工茶园林更好。为了更好的提高三峡库区林地的水文功能,应积极发展混交林,可选择在阔叶林引入针叶林或针叶林中引入优良阔叶树,减少纯林比例,提高三峡地区林地的水土保持效果;在水土流失严重的退耕区可选择用灌木建立复合经营模式。
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