太行山南部水土保持植物材料选择研究

论文摘要

太行山是华北平原及京津地区的天然屏障,由于长期人为破坏和高峻坡陡的地貌,水土流失严重,给华北地区的生态安全带来严重隐患。绿化太行山,治理水土流失一直是我国林业生态建设的重要组成部分。本文以太行山南部中山区为例,从植被群落的分布和自然恢复过程、主要植物材料的抗逆性及水保功能、植物材料多样性及适生立地条件等方面对该区主要树种的适宜性进行了试验分析,主要研究结果如下:研究地区属温带落叶阔叶林带,历史上植被繁茂,有许多天然次生林群落,具备植被恢复与重建的水热条件。松栎混交林(1000～1900m)、落叶松白桦林(1400～2300m)、侧柏林(<1300m)等地带性稳定群落,是关键的斑块和重要的种子资源库,为植被恢复提供了物质基础和模式。封山育林后1～15a以草本群落为主,20～25a灌木成为优势群落,30～50a乔木逐渐占据空间。人工促进植被恢复,引进地带植被中的优势种、关键种,能增加演替速度。樟子松、侧柏、圆柏、杜松、沙地柏、山杏、野皂荚、狼牙刺、山桃、沙棘适宜阳坡造林;刺槐、臭椿、白榆、火炬树、白皮松、紫穗槐、柠条、杠柳、酸枣等树种,不适应土层浅薄的石质山地;海拔高度是影响华北落叶松(>1400m)、黄连木(<500m)分布的限制因子。海拔1300m～1700m土层厚的阴坡是日本落叶松的适生区,22a生树高可达15m。紫花苜蓿、红豆草、矮苔草、白羊草、黄背草、野古草等适应性强,具有较好的生态和经济效益。树种间的抗旱机理不同,沙地柏、杜松、油松、香椿、连翘、侧柏、樟子松等树种蒸腾强度低,平均为5.52mg·min·g;黄刺梅、野皂角、臭椿、山桃等树种蒸腾强度高(平均为13.91mg·min·g),凋萎系数低(平均为4.24%)。不同树种林冠截留率显著差别,针叶树对降水截留率大,平均为22.9%;阔叶树的截留率较小,平均为16.7%。华北落叶松降水截留率为17.8%,枯落物持水量为16mm,是较好的水源涵养林树种。松栎混交林是当地最佳的水土保持植被类型。灌木林能有效减少降雨侵蚀(减少土壤流失量80%、径流量68%);以其发达的根系固持了土壤,狼牙刺、黄刺梅的根系拉力最强。草丛的降雨截留和枯落物吸收量一般为2mm左右,主要水保功能在于能消减雨滴动能,减免雨滴对地面土壤的打击力,阻挡径流,根系网结土壤,并增大了土壤的渗透能力和抗蚀能力。应用归纳集成法,选取与水土保持功能相关的因素构成预选指标集,对在太行山广泛分布的主要植物材料进行了多功能评价,日本落叶松、樟子松、油松、侧柏,辽

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 引言
• 1 国内外研究进展与发展趋势
• 1.1 国外发展情况
• 1.2 国内发展情况
• 1.3 存在的主要问题与发展趋势
• 2 研究地区与试验地基本情况
• 2.1 地形地貌
• 2.1.1 山地
• 2.1.2 丘陵
• 2.1.3 河谷
• 2.2 气候
• 2.2.1 光能资源丰富
• 2.2.2 热量资源充沛
• 2.2.3 雨、热季节同期
• 2.2.4 气温垂直变化明显，适宜多种植物生长
• 2.3 土壤
• 2.3.1 土壤母质
• 2.3.2 土壤分布
• 2.4 植被
• 2.4.1 天然次生林
• 2.4.2 人工林
• 2.4.3 经济林
• 2.5 水土流失特征
• 2.5.1 覆盖范围广
• 2.5.2 流失量大
• 2.5.3 土壤难以恢复
• 2.5.4 水资源危机加重
• 2.6 试验基点概况
• 2.6.1 气候概况
• 2.6.2 主要土壤类型
• 2.6.3 土壤水分
• 2.6.4 主要植被
• 3 研究方法
• 3.1 研究内容与技术路线
• 3.1.1 植物群落
• 3.1.2 抗逆性试验
• 3.1.3 立地条件分析
• 3.1.4 植物材料水土保持功能分析
• 3.2 研究方法
• 3.2.1 乔木标准地
• 3.2.2 灌木标地
• 3.2.3 草类标准地
• 3.2.4 根系调查
• 3.2.5 土壤调查
• 3.2.6 树种抗逆性分析
• 3.2.7 引种试验
• 3.2.8 适生立地分析
• 3.2.9 水土保持功能分析
• 3.2.10 综合评价
• 4 植被分布及演替规律分析
• 4.1 植被分布
• 4.1.1 水平分布
• 4.1.2 垂直分布
• 4.1.3 历史分布
• 4.2 主要植被类型
• 4.2.1 针叶林群落
• 4.2.2 天然次生落叶阔叶林群落
• 4.2.3 天然灌丛群落
• 4.2.4 灌草丛
• 4.2.5 草丛
• 4.3 植被自然恢复
• 4.3.1 草本植物群落阶段
• 4.3.2 灌丛群落阶段
• 4.3.3 乔木群落阶段
• 4.3.4 植物群丛的演替序列
• 4.4 小结
• 5 植物材料抗逆性试验
• 5.1 主要乔灌树种苗期蒸腾强度的测定
• 5.1.1 气象因子与蒸腾强度
• 5.1.2 参试树种蒸腾强度比较
• 5.1.3 参试树种蒸腾强度聚类分析
• 5.2 常见阔叶树种苗期凋萎系数研究
• 5.2.1 凋萎系数测定
• 5.2.2 凋萎系数的聚类分析
• 5.3 抗逆性造林试验
• 5.3.1 阳坡对比试验
• 5.3.2 阴坡对比试验
• 5.4 植物材料引种试验
• 5.4.1 日本落叶松
• 5.4.2 樟子松
• 5.4.3 牧草
• 5.5 小结
• 6 适地适树分析
• 6.1 针叶树
• 6.1.1 油松
• 6.1.2 华北落叶松
• 6.1.3 华山松
• 6.1.4 白皮松
• 6.1.5 侧柏
• 6.2 落叶阔叶乔木
• 6.2.1 刺槐
• 6.2.2 辽东栎
• 6.2.3 栓皮栎
• 6.2.4 山杨
• 6.2.5 白桦
• 6.2.6 山杏
• 6.3 灌木
• 6.3.1 连翘
• 6.3.2 野皂荚
• 6.3.3 荆条
• 6.4 立地条件分析
• 6.4.1 水土保持林地分析
• 6.4.2 立地条件分析
• 6.4.3 水土保持林的立地类型划分
• 6.4.4 不同立地类型适宜的树种
• 6.5 小结
• 7 植物材料水土保持功能分析
• 7.1 油松人工林的水土保持功能
• 7.1.1 林冠截留
• 7.1.2 枯落物持水量
• 7.1.3 林地入渗及地表径流
• 7.1.4 土壤侵蚀
• 7.1.5 改良土壤
• 7.2 其他乔木树种的水土保持功能
• 7.2.1 林冠截留
• 7.2.2 不同森林植被类型的枯落物量及持水量
• 7.2.3 不同植被类型泥沙流失量
• 7.3 主要灌木的水土保持功能
• 7.3.1 林冠截留
• 7.3.2 枯落物持水量
• 7.3.3 对径流和泥沙的影响
• 7.3.4 灌木林的土壤改良效应
• 7.3.5 灌木根系抗拉力
• 7.4 草本植被的水土保持功能
• 7.4.1 对降雨的截留作用
• 7.4.2 降低雨滴溅侵蚀作用
• 7.4.3 枯落物及持水量
• 7.4.4 根系固持土壤作用
• 7.4.5 改良土壤物理性状作用
• 7.5 小结
• 8. 水土保持植物材料适宜性评价
• 8.1 多目标分析
• 8.1.1 主要针叶树种
• 8.1.2 主要阔叶树种
• 8.1.3 主要灌木
• 8.1.4 主要草本植物
• 8.2 分类选择
• 8.2.1 主要针叶树种聚类分析
• 8.2.2 主要阔叶树种聚类分析
• 8.2.3 灌木树种聚类分析
• 8.2.4 草本植物聚类分析
• 8.3 适宜性评价
• 8.3.1 主要树种总体评价
• 8.3.2 主要植物材料适宜的立地类型
• 8.4 小结
• 9 结论及讨论
• 9.1 主要结论
• 9.2 讨论
• 9.3 创新点
• 参考文献
• 个人简介
• 导师简介
• 致谢
• 博硕士论文同意发表的声明