大学毕业论文兰州市窦家山枯落物结构对持水性的影响.docx
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大学毕业论文兰州市窦家山枯落物结构对持水性的影响
本科毕业论文
题目兰州市窦家山枯落物结构对持水性的影响
学院林学院
专业水土保持与荒漠化防治
毕业届别2015届
二〇一五年五月
目录
摘要1
关键词1
Abstract.1
Keywords1
前言2
1研究区概况2
2试验方法2
2.1外业调查2
2.1.1标准地建立2
2.1.2枯落物调查3
2.1.3土样调查3
2.2内业试验3
2.2.1枯落物蓄积量的估算4
2.2.2枯落物风干重和烘干重4
2.2.3枯落物持水量测定4
3结果与分析5
3.1枯落物的厚度和蓄积量5
3.2不同树种枯落物的持水量5
4结果与讨论7
参考文献8
致谢9
兰州市窦家山枯落物结构对持水性的影响
吕殿涛
（甘肃农业大学林学院水土保持与荒漠化防治专业，甘肃兰州，730070）
摘要：
本文通过对兰州窦家山人工林分枯落物结构特性的研究，发现随着树种的不同，纯林结构地下枯落物厚度、蓄积量、持水量存在着明显的差异，而导致这一结果的原因是不同树种地下枯落物结构和分解速率的不同。
试验表明，森林枯落物的蓄积量和分解状况是枯落物层发挥水文生态效应的关键。
白蜡和加拿大杨的未分解层持水量高于半分解层，而侧柏是半分解层持水量大于为分解层。
林地枯落物的存在，有利于保持水分，抑制地表蒸发，提高地表层土壤水分的有效性，并能改善土体结构、增加水分入渗速度，减少地表径流，减少土壤流失量，从而有效发挥水土保持和水源涵养的功能。
关键词：
枯落物持水量林分结构
StationLitteroftheStructuretotheInfluencethewater-holding
inLanzhouDouGuShan
LvDiantao
（GansuAgriculturalUniversityForestryCollegeofSoilandWaterConservationandDesertificationControl，Lanzhou，GansuProvince，730070）
Abstract：
ThisarticlethroughtothelanzhouDouGuShanartificialforestlitterstructuralcharacteristicsofresearch，foundthatasthedifferenttreespecies，structureofpureforestlitterthickness，volume，undergroundwaterholdingcapacity，therearesignificantdifferencesandthecauseofthisresultistheundergroundstructureandlitterdecompositionrateofdifferenttreespecies.Testshowedthatthevolumeofforestlitterandlitterdecompositionisplayinghydrologicalecologicaleffectofthekey.AshandCanadaYangdidnotdecomposewaterholdingcapacityishigherthanhalfdecompositionlayers，andusinghalfadecompositioncapacitygreaterthanfordecompositionlayers.Theexistenceofforestlitter，whichisbeneficialtokeepmoisture，surfaceevaporationandcontroltoimprovetheeffectivenessofsurfacesoilmoisture，andcanimprovesoilstructure，increasethespeedofwaterinfiltration，reducesurfacerunoff，reducingsoilerosion，soastoeffectivelydevelopthefunctionofsoilandwaterconservationandwaterconservation.
Keywords：
litterWaterholdingcapacityStandstructure
前言
枯落物层是森林结构中重要的组成部分，它一方面削弱雨滴对土壤的直接溅击和土壤侵蚀，另一方面吸收部分降水，减少了到达土壤表面的降水量，同时由于凋落物层的机械阻拦而大大降低地表径流速率和侵蚀强度，起到保持水土和涵养水源的作用[1]。
其水源涵养功能大小与其储量、组成、分解状况和自然含水量有关[2]。
枯落物层不仅对林地土壤发育和改良有重要意义，还因其结构疏松、透水性和持水性能良好，对降水—径流—侵蚀过程起缓冲作用。
因此，枯落物水文效应研究成为森林生态功能研究的重要内容。
目前国内外许多学者在不同区域对多种森林类型枯落物特性作了研究，并在枯落物的现存量、凋落动态、分解速率、土壤结构改善、养分元素循环影响、截持降水、抑制土壤蒸散、增强入渗、影响地表径流和土壤侵蚀机理等方面都取得了一定成果[3]。
本文是以兰州市窦家山人工林分枯落物为研究对象，通过测定枯落物持水性能、林地土壤理化性质，分析林分下枯落物的持水特性。
1研究区概况
兰州市位于西北黄土高原丘陵沟壑区，为北温带半干旱大陆性气候，干燥少雨，年降水量为329.7mm，蒸发量为1332.7mm，年平均气温9.3℃，海拔1560～2067m。
土壤为黄土母质上发育起来的灰钙土，有机质含量0.5%～1.5%左右，PH值为8～9，土壤颗粒较粗，土壤容量为1.1～1.4之间。
受水分条件制约，自然植被生长稀疏，主要植被群落以旱生植物为主[4]。
研究区位于兰州市窦家山，为甘肃省水土保持研究所的试验、示范基地，建于1960年，自建所以来，经过多年的绿化，现绿化面积573亩，栽植各类树木20万余株，造林成活率、保存率均达到90%以上，覆盖率达到85%以上。
基本形成了以人工林为主的植被群落，主要的造林树种有侧柏、加拿大杨、红柳、白蜡等。
2013年该基地成为甘肃农业大学林学院野外教学试验基地。
2试验方法
2.1外业调查
2.1.1标准地建立
在研究区实地勘查基础上，根据不同立地条件设置标准地，选择具有典型代表性且立地条件基本一致的纯林，设置大小为10m×10m的标准地。
选取生长正常的侧柏（Platycladusorientalis）、白蜡（Fraxinuschinensis）、加拿大杨（PopuluscanadensisMoench）三种纯林的枯落物作为试验地。
在标准地内进行郁闭度、覆盖度、树高、胸径等调查，标准地基本情况见表1、表2。
表1标准地基本情况
样地
林分类型
平均树高
郁闭度
覆盖度
地貌部位
整地方式
1
纯林
4.4m
0.30
85%
黄土丘陵
水平阶
2
纯林
6.3m
0.63
87%
黄土丘陵
水平阶
3
纯林
7.4m
0.53
87%
黄土丘陵
水平阶
表2标准地树种生长情况
样地
主要树种
坡位
生长状况
株行距（m）
胸径（cm）
树高（m）
1
白蜡
上
良好
2.8×2.2
4
4.4
2
加拿大杨
下
良好
1.8×1.1
30
6.3
3
侧柏
上
良好
3×1.8
60
7.4
2.1.2枯落物调查
在每个标准地内沿对角线布设5个1m×1m样方，在样方内调查枯落物。
测定枯落物厚度、未分解层和半分解层厚度，采集枯落物样品并装袋，带回实验室以供试验。
枯落物调查情况见表3。
表3不同树种枯落物厚度调查表
样地
主要树种
总厚度（cm）
未分解层（cm）
半分解层（cm）
1
白蜡
4.30
3.35
0.98
2
加拿大杨
4.42
2.86
1.56
3
侧柏
3.93
1.37
2.57
2.1.3土样调查
在样地内挖土壤剖面，按照0～10cm、10～20cm、20～30cm用铝盒取土样，用以进行室内土壤含水量的测定。
同时用环刀在0～10cm、10～20cm、20～30cm处取原状土。
将采好的土样带回实验室，进行土壤容重的测定。
2.2内业试验
2.2.1枯落物蓄积量的估算
根据样地内枯落物重量，推算林分中枯落物的蓄积量，计算结果见表4。
表4不同树种枯落物蓄积量
样地
主要树种
未分解层蓄积量（t/hm2）
半分解层蓄积量（t/hm2）
1
白蜡
4.849
9.265
2
加拿大杨
5.625
11.074
3
侧柏
7.258
44.667
2.2.2枯落物风干重和烘干重
将样品带回实验室后，取200g样品两份，将一份枯落物装入土壤筛在90℃恒温条件下烘干至恒重并称重；另一份枯落物自然风干至恒重并称重。
测得数据见表5。
表5枯落物风干重和烘干重
样地
主要树种
枯落物层次
枯落物风
干前重（g）
枯落物风干重（g）
枯落物烘
干前重（g）
枯落物烘干重（g）
1
白蜡
未分解层
200
163.0
200
156.0
半分解层
200
186.5
200
168.1
2
加拿大杨
未分解层
200
179.7
200
168.8
半分解层
200
177.1
200
165.3
3
侧柏
未分解层
200
155.2
200
141.2
半分解层
200
140.3
200
130.9
2.2.3枯落物持水量测定
将烘干后的枯落物浸入清水中，按0.5h、1h、2h、4h、8h、12h、24h分别取出直至枯落物不滴水为止（约5min）迅速称枯落物湿重。
每个时间段称得的枯落物湿重与烘干重差值为枯落物不同浸泡时段的持水量，24h时测得持水量为枯落物最大持水量；持水量差值与浸泡时间的比值即为枯落物的吸水速率。
枯落物持水量见表6和表7。
表6不同树种枯落物未分解层持水量单位：
g
样地
林分类型
干重
0.5h
1h
2h
4h
8h
12h
24h
1
白蜡
156.00
276.40
305.90
326.40
357.30
378.76
390.40
407.06
2
加拿大杨
168.76
279.28
322.44
373.18
417.52
440.48
463.62
484.08
3
侧柏
141.23
126.80
168.57
198.10
220.03
234.57
245.74
251.30
表7不同树种枯落物持半分解层水量单位：
g
样地
林分类型
干重
0.5h
1h
2h
4h
8h
12h
24h
1
白蜡
168.10
151.80
166.60
180.20
191.70
205.93
213.10
225.43
2
加拿大杨
168.76
243.36
274.28
302.54
316.92
326.88
335.50
348.62
3
侧柏
141.23
177.37
227.47
267.77
297.6
322.83
338.57
346.10
3结果与分析
3.1枯落物的厚度和蓄积量
由表3和表4可知，不同树种枯落物的厚度和蓄积量是有差异的，其厚度是白蜡（4.3cm）＞加拿大杨（4.42cm）＞侧柏（3.93cm），而蓄积量是侧柏（51.925t/hm2）＞加拿大杨（16.699t/hm2）＞白蜡（14.114t/hm2），白蜡的未分解层厚度明显大于半分解层，而侧柏半分解层的蓄积量大于未分解层。
由于枯落物结构的不同，侧柏纯林由于枯落物未分解层如枝、叶、果实相对白蜡和加拿大杨细小，故枯落物厚度相对白蜡和加拿大杨小，同时，由于侧柏枯落物的分解速率小于白蜡和加拿大杨，故侧柏半分解层的厚度和蓄积量都大于白蜡和加拿大杨。
表4可知，不同类型林分枯落物的现存量有一定差异。
造成这一差别原因主要是由于树种组成的不同和林分生长状况和生长环境的差别。
随着密度的增大，林分郁闭度增大，森林凋落物量增加，而且由于郁闭度高的林分内部光照条件不充足、水分竞争力大，影响枯落物的分解；枯落物层的储量还取决于其在林地上的蓄积量、分解速度、积累年限，而这又与林分发育、林分结构、是否有人为活动以及枯落物自身的分解状况、天气和地形等多种因素有关[5]。
3.2不同树种枯落物的持水量
枯落物除了防止降雨对土壤表面的击溅，增加土壤有机质外，还具有很大的吸水能力和透水性，对于水源涵养有重要作用，因而枯落物持水量是评价植被水源涵养功能的一个重要指标，其吸持水分的能力与枯落物的性质和现存量有很大关系[6]。
枯落物的持水量与浸水时间的变化而变化，它与浸水时间的关系见图1、图2、图3。
由表6和表7、图1、图2、图3可知，枯落物的未分解层和半分解层持水量随浸水时间的长短现先上升，后趋于稳定状态，这与枯落物结构密切相关。
由表和图可以看到，枯落物的持水量在24h的时候最大。
由图可知，枯落物未分解层和半分解层浸入水中0～2h内，其持水量有个急速上升过程，此后随着浸泡时间延长枯落物持水量增加变缓。
这表明枯落物持水量的时间变化过程不仅与林分类型有关，还与枯落物分解状态和结构有关。
由于枯落物结构的不同，加拿大杨的持水量最大。
由图1、图2、图3可以看到，白蜡和加拿大杨的未分解层持水量大于半分解层持水量，而侧柏的半分解层持水量大于未分解层持水量。
侧柏纯林由于枯落物未分解层如枝、叶、果实相对细小，分解缓慢，未分解层和半分解层蓄积量差异较大，未分解层和半分解层枯落物结构差异相对较小引起的。
图1白蜡未分解层和半分解层持水量
图2加拿大杨未分解层和半分解层持水量
图3侧柏未分解层和半分解层持水量
4结果与讨论
通过对三块样地样方内枯落物的调查测定，水平阶整地的加拿大杨的枯落物最厚，在浸水实验中的持水量也最明显，持水量也最大，可以看到枯落物对拦蓄径流、保持水土、恢复植被有很大的作用。
枯落物储存量随枯落物结构的复杂程度不同而呈增长趋势，枯落物层越厚，枯落物持水能力越强，其中侧柏半分解层枯落物厚度大于未分解层，故侧柏半分解层持水量大于未分解层。
在实验过程中，发现白蜡和加拿大杨的未分解层持水量大于半分解层，而侧柏的未分解层持水量小于半分解层，这与枯落物的结构有关。
枯落物层是保障森林充分发挥涵养水源功能的一个极其重要的水文层次，具有明显的蓄水、保水作用。
林地枯落物的存在，有利于保持水分，抑制地表蒸发，提高地表层土壤水分的有效性，并能改善土体结构、增加水分入渗速度，减少地表径流，减少土壤流失量，从而有效发挥水土保持和水源涵养的功能。
参考文献
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21-25+30.
致谢
本论文是在导师张玉珍教授和武鹏燕学姐的悉心指导下完成的。
导师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。
不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白许多待人接物与为人处世的道理。
本论文从选题到完成，每一步都是在导师的指导下完成的，倾注了导师大量的心血。
在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢！
本论文的顺利完成，离不开老师、同学和朋友的关心和帮助。
在此感谢张玉珍教授指导和帮助；感谢武鹏燕学姐的关心、支持和帮助，在此表示深深的感谢，没有他们的帮助和支持是没有办法完成我的毕业论文。
最后感谢林学院和我的母校——甘肃农业大学四年来对我的大力培养!
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