南京紫金山枫香麻栎混交林土壤优先流研究

论文摘要

水文循环是城市森林效应的主要效应之一,优先流是城市森林水文循环的重要组成部分。本文在江苏长江三角洲城市森林生态定位站,选取南京紫金山典型植被枫香麻栎混交林为样地,运用染色示踪技术进行野外测定,探究不同模拟降雨强度优先流的发育情况,优先流区与基质流区土壤特性差异以及优先流对土壤养分分布的影响。研究结果如下:（1）紫金山枫香麻栎混交林土壤优先流区非毛管孔隙度显著高于基质流区,总孔隙度、毛管孔隙度无显著差异。非毛管孔隙度、非毛管孔隙度与总孔隙度的比值的增加会促进优先流的发育。紫金山枫香麻栎混交林土壤优先流区与基质流区中砂粒含量、团聚体R0.25%和平均重量直径、有机质、无机碳含量无显著差异。土壤初始含水率的增加会促进优先流发育。（2）随着模拟降雨强度的增大,染色面积比和最大染色深度均有所增加。当模拟降雨强度由10 mm增加至50 mm时,最大染色深度则由17.72 cm增加至42 cm。在三种模拟降雨强度下,随着土层深度增加染色面积比均出现明显下降。降雨强度的增大,可以促进深层土壤优先流的发育,使水分向土层更深处流动,同时也会促进土壤的均匀下渗,较浅土层的优先流会转变为基质流,但若在试验土壤中出现大块砾石会改变优先流路径或阻断优先流路径。（3）土壤优先流发育程度越高,对土壤水溶性有机碳的贡献率越大（优先流染色面积比与优先流对水溶性有机碳的贡献率的相关系数为0.492）,优先流发育程度的增强可以加大其对土壤水溶性有机碳分布的影响。土壤优先流的发育对土壤全氮、碱解氮、全磷和速效钾的分布具有影响作用,使其分布不均。土壤优先流区与基质流区全氮、碱解氮、全磷、速效钾含量均有显著差异。随着模拟降雨强度的增加,优先流发育程度越高,其对全氮、碱解氮的运移贡献率也逐渐增加。与全氮相比,优先流对碱解氮的贡献率对模拟降雨强度（相关系数为0.502）的改变更为敏感。模拟降雨强度较小和适中的情况下,优先流对土壤全磷的贡献率在各土层间无显著差异。模拟降雨强度较大时,优先流对土壤全磷的贡献率随土层深度的增加逐渐减小,0-10 cm和10-20 cm土层深度土壤优先流对全磷的贡献率显著高于20-30 cm土层。土壤优先流的发育对土壤全磷的分布产生影响。模拟降雨强度较小和适中的情况下,优先流对速效钾的贡献率随土层深度的增加呈现先增大后减小的趋势。模拟降雨强度较大时,优先流对速效钾的贡献率在各土层间无显著差异。（4）指数方程(y=?a+bx+cx2)是土壤养分与优先流染色面积比拟合最佳模型,优先流区水溶性有机碳、碱解氮、全磷、有效磷以及基质流区水溶性有机碳、碱解氮与土壤优先流染色面积比指数拟合的相关性均大于0.5。在土壤养分与优先流的相互作用中,水溶性有机碳、碱解氮、全磷、有效磷含量对优先流染色面积比的形成有一定的影响。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• abstract
• 第一章 前言
•   1.1 课题来源
•   1.2 研究目的与意义
•   1.3 国内外研究进展
•     1.3.1 优先流的定义
•     1.3.2 优先流类型
•     1.3.3 优先流的影响因素
•     1.3.4 优先流实验研究技术
•     1.3.5 优先流定量评价
•     1.3.6 优先流对土壤养分分布的影响
• 第二章 研究区概况与研究方法
•   2.1 研究区概况
•   2.2 研究内容及方法
•     2.2.1 研究内容
•     2.2.2 样地选取与植被调查
•     2.2.3 染色示踪观测
•     2.2.4 模拟降雨试验点的布设
•     2.2.5 染色剖面的开挖取样与图像拍摄
•     2.2.6 土壤理化性质测定
•   2.3 试验仪器
•   2.4 数据处理
•     2.4.1 图像信息提取
•     2.4.2 染色图像指数
•     2.4.3 数据处理
•   2.5 技术路线
• 第三章 土壤优先流区与基质流区理化特征
•   3.1 优先流区与基质流区土壤孔隙度分析
•   3.2 优先流区与基质流区土壤含水率分析
•     3.2.1 土壤初始含水率对优先流的影响
•     3.2.2 优先流区与基质流区土壤含水率差异
•   3.3 优先流区与基质流区砂粒含量分析
•   3.4 优先流区与基质流区水稳性团聚体含量分析
•   3.5 优先流区与基质流区有机质含量分析
•   3.6 优先流区与基质流区无机碳含量分析
• 第四章 不同模拟降雨强度下土壤优先流特征
•   4.1 不同模拟降雨强度土壤纵剖面染色面积比
•   4.2 不同模拟降雨强度土壤纵剖面最大染色深度
•   4.3 优先流各指标相关性分析
• 第五章 优先流对土壤养分分布特征的影响
•   5.1 对土壤水溶性碳分布特征的影响
•     5.1.1 对土壤水溶性有机碳分布特征的影响
•     5.1.2 对土壤水溶性无机碳分布特征的影响
•     5.1.3 土壤优先流对水溶性碳贡献率的相关分析
•     5.1.4 土壤优先流染色面积比与水溶性碳方程拟合
•   5.2 对土壤氮分布特征的影响
•     5.2.1 对土壤全氮分布特征的影响
•     5.2.2 对土壤碱解氮分布特征的影响
•     5.2.3 土壤优先流对氮贡献率的相关分析
•     5.2.4 土壤优先流染色面积比与氮方程拟合
•   5.3 .对土壤磷分布特征的影响
•     5.3.1 对土壤全磷分布特征的影响
•     5.3.2 对土壤有效磷分布特征的影响
•     5.3.3 土壤优先流对磷贡献率的相关分析
•     5.3.4 土壤优先流染色面积比与磷方程拟合
•   5.4 对土壤钾分布特征的影响
•     5.4.1 对土壤全钾分布特征的影响
•     5.4.2 对土壤速效钾分布特征的影响
•     5.4.3 土壤优先流对钾贡献率的相关分析
•     5.4.4 土壤优先流染色面积比与钾方程拟合
• 第六章 结论和展望
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 连经纬

导师: 胡海波

关键词: 土壤优先流,养分分布,枫香麻栎混交林,城市森林

来源: 南京林业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 自然地理学和测绘学,农业基础科学,林业

单位: 南京林业大学

基金: 国家林业和草原局“江苏长江三角洲森林生态系统定位研究”项目

分类号: S714

DOI: 10.27242/d.cnki.gnjlu.2019.000237

总页数: 64

文件大小: 3787K

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