黄土丘陵区生物结皮-植被斑块格局及其径流的源-汇效应

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中文摘要：坡面土壤水分入渗及产汇流过程一直是黄土丘陵半干旱区土壤侵蚀与水土保持重要的研究内容。黄土高原退耕还林工程实施后，高等维管束植物恢复的同时，生物结皮大面积发育，成为该区坡面土壤水分入渗及产汇流过程的重要影响因素。通过对黄土高原6个降水量带生物结皮和植被分布格局的调查，研究不同类型的生物结皮和植物对土壤水分入渗的影响，探究其入渗差异的机理，并通过模拟降雨实验探究生物结皮-植被斑块间的源-汇关系，以期明确生物结皮-植被间是否存在源-汇关系，及这种关系与生物结皮的组成、高等植物种类、生物结皮与植被斑块的面积比、分布格局，来水量、坡度、坡长等环境因子之间存在的关系。为有效确定生物结皮-植被镶嵌分布坡面的雨后产流，明确坡面水文循环，从而因地制宜，合理利用当地的水肥资源促进植被恢复，促进生态健康发展提供科学依据。所得结论如下: 1)在黄土高原降水量250-550mm地区退耕地及自然荒坡上，维管束植物与生物结皮共同存在，呈镶嵌分布，生物结皮可视为被镶嵌体，植物为镶嵌体。维管束植物与生物结皮的盖度在250-550mm降水量带中具有显著的负相关关系。该降水量范围内，不同降水量带生物结皮盖度差异显著，但生物结皮各组分盖度差异不显著。 2)生物结皮和植物各自组内依种类的不同对入渗的影响是不同的。直根系植物的稳定入渗率高于对照，须根系植物与对照组的稳定入渗率差异不显著。总体而言，植物比生物结皮有更高的稳定入渗率。在雨后的水分再分配中，植物与其周围生物结皮含水量的差异主要体现在0-10cm土层，特别是0-5cm土层范围内。 3)生物结皮与植被间存在径流上的源汇关系，生物结皮为“源”，促进了径流的产生，植被为“汇”，减缓了径流的产生。坡面产流量随着生物结皮盖度与植物茎基的相对比值的增加而增加。生物结皮在降雨-产流生态过程中起到了正向的，增加的作用，具有“源”景观的性质，可以被认为是“源”景观。植被冠层能截留降水，同时增加入渗，减少产流，植物的地上和地下部分都对降雨产流这个生态过程起到了负向的、减少的作用，具有“汇”景观的性质，即植物在降雨产流过程中是“汇”景观。 4)实验条件下，雨强(60、90、120mm/h)可显著影响生物结皮-植被间径流的源-汇关系;坡长在2-10m范围时，坡长对该源-汇关系的影响是先促进后抑制，坡长8m可能是本实验的临界坡长。植被格局（随机、条带、聚集）和坡度(16°、25°)对生物结皮-植被间径流的源-汇关系无显著影响，但格局对径流量的影响呈现出聚集格局＞随机格局＞条带格局的趋势。

作者：

王一贺

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关键词：

生态恢复生物结皮植被斑块土壤水分入渗源-汇关系

授予学位：

硕士

学科专业：

生物工程

导师：

赵允格

学位年度：

2015

学位授予单位：

中国科学院大学

语种：

中文

中图分类号：