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为了探讨北方干旱缺水地区森林植被的坡面水文影响,在2004~2005年的两个生长季(5~10月),选择六盘山南侧具半干旱半湿润气候特征的香水河小流域,开展了森林植被特征影响坡面水文特性、坡面水文过程、小流域径流的研究,以求有助于深入认识森林植被的水文作用机理并为六盘山及类似地区的水源涵养林建设提供理论基础和技术支持。 六盘山是黄土高原的代表性山地,为泾河等多条河流的源头,在维持区域生态平衡和提供水源等方面具有重要作用。香水河是典型的山地森林小流域,面积为43.74km~2,海拔高度变化在2070~2931m,山高坡陡,土壤多石砾,植被类型丰富,森林覆盖率65.5%,年降水量591.6mm。 具体研究内容包括森林土壤的大孔隙特征、林内穿透降雨的空间异质性、林木冠层截留降雨、枯落物生态水文作用、土壤的生态水文特征、小流域降雨径流特征和不同植被的产流影响等,所得主要研究成果如下: 1.森林土壤的大孔隙特征 大孔隙是森林土壤的典型特征和森林水文影响的基础。8个典型植被样地的土壤大孔隙密度为57~1117个/dm~2,平均为408个/dm~2;土壤大孔隙的加权平均半径为0.75~1.08mm,均值为0.89mm。大孔隙的断面积比例平均为10.82%。0~100cm土层的土壤大孔隙密度(个/dm~2)依次为辽东栎—少脉椴林(645)>红桦林(546)>华山松林(490)>亚高山草甸(473)>白桦林(348)>油松人工林(333)>灌丛(东坡)(298)>华北落叶松(13号样地)(136)。 土壤大孔隙对水分稳定出流速率有重要影响。稳定出流速率(Y,ml/s)随大孔隙密度,特别是半径>1.4mm的大孔隙的密度(X,个/dm~2)线性增加,其关系式为Y=0.0164X+0.1864,R~2=0.6957。稳定出流速率与大孔隙的断面积比例(X,%)具有更好的线性相关:Y=5.5521X-0.093,R~2=0.8361。 高石砾含量是山地土壤的重要特征,它与森林生物作用共同影响土壤的大孔隙孔径及密度,本文定量区分了石砾含量和森林生物因素的贡献。石砾含量(X,%)增加导致大孔隙平均半径增大,并使半径>1.4mm的大孔隙密度(Y,个/dm~2)升高(关系式:Y=70.453X+6.362,R~2=0.2981)。石砾对非毛管孔隙密度的贡献在0~10cm土层平均为45%,并随着土壤加深而增强,在80~100cm土层时上升到96%;相反,生物因素对非毛管孔隙的影响从土壤表层向下逐渐变弱。 2.林冠下穿透降雨的空间分布格局 森林冠层改变着林下穿透降雨的空间分布格局。单株华北落叶松树冠的叶面积指数