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福建滨海木麻黄防护林生态功能研究

作　者: 黄义雄
导　师: 殷秀琴
学　校: 东北师范大学
专　业: 自然地理学
关键词: 生物生产力碳贮量防风固沙降低蒸发木麻黄防护林福建滨海
分类号: S727.2
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

福建滨海木麻黄防护林是维护滨海生态环境的重要生态屏障，由于对滨海木麻黄防护林生态系统的结构和功能研究甚少，滨海防护林建设的相关理论基础较为薄弱，致使滨海木麻黄防护林建设和保护工作严重滞后，滨海木麻黄防护林出现了退化现象。因此，较为完整研究福建滨海木麻黄防护林生态系统功能对滨海防护林体系建设有重要理论和实际意义。本文应用遥感和GIS方法分析了沿海20年来防护林景观生态格局变化情况；通过定位和随机抽样方法，对平潭县和东山县木麻黄防护林就其生物生产力及碳贮量空间分布、防护林防风固沙、防护林对蒸发和土壤水分平衡影响、防护林对农作物增产效应等方面进行较系统研究，为合理评价滨海木麻黄防护林生态功能及防护林体系构建提供科学依据；针对目前木麻黄防护林生态功能所面临问题，提出防护林生态功能网络建设方案。本论文主要研究结论如下：通过分析20年来福建滨海防护林景观格局变化，表明防护林景观的破碎度在增加，景观多样性指数和均匀度指数有所下降，受到人为因素及其它自然因素影响，木麻黄防护林面积在呈下降态势。应用W=D2H构建的福建滨海木麻黄防护林生物量模型能够客观表现出生物量与树高和胸径的关系；福建滨海木麻黄防护林具有较高生物生产力，但由于距离海岸远近及区位不同，木麻黄防护林类型间生物生产力差异较大，防护林带生产力超过沿海基干防护林，东山县木麻黄防护林超过平潭县防护林生产力。总体而言，木麻黄在福建滨海地区仍是防护林的首选树种。东山和平潭两地两种类型木麻黄防护林植被层和和土壤层碳贮量按比例高低排列为东山农田木麻黄林带（277.70t/hm~2）＞平潭农田木麻黄林带（246.14t/hm~2）＞东山沿海基干木麻黄防护林（185.34t/hm~2）＞平潭沿海基干木麻黄防护林（153.54t/hm~2）。表现出农田防护林高于沿海基干防护林、东山县防护林高于平潭县防护林分布规律。在木麻黄防护林碳贮量的空间分布上，乔木层＞土壤层＞枯落物层。土壤层碳含量随土壤深度增加而减少，且在0～30cm土层间变化显著。福建沿海地区木麻黄防护林带对防风固沙有非常显著的效能，林带的保护作用使得林带后风速平均可降低25～40%左右。根据林带的防风固沙效果，木麻黄防护林带间距以150～200m为宜；对沿海基干防护林防风固沙功能研究表明，沿海基干防护林具有巨大降低风速作用，到400m处风速降低了96.20%；防护林主要通过风速降低使得不同粒径砂粒在不同距离防护林分布比例不同、堆积厚度也不同。越往内陆方向随着距离增加，粗颗粒比例逐渐减少，而反之细颗粒比例增加。综合考虑防护林防风功能及其他因素的可能影响，沿海基干防护林最适宜宽度应该达到600m左右为宜。建议福建省在《福建沿海防护林技术规程》规定的沿海基干防护林宽度为200m应该修正到600m。由于防护林带的防护作用，林带前后各点的蒸发随距离的不同而变化。林带前60m和林带后200m可使得蒸发量减少12～25%，其中林带后后40～100m蒸发量减少最明显，可达到20%左右。在林带背风面农田土壤含水量比林带迎风面高(10～30%)，但土层越深，这种差别越小。表层土壤含量则受蒸散发的影响，蒸散发量愈大，含水量愈低。沙地土壤种植木麻黄后其有机质含量、土壤碱解氮、速效钾和速效磷含量均有不同程度提高，表明木麻黄防护林改良沙地土壤养分效果明显；木麻黄在滨海盐碱地区具有降低土壤盐分含量，但当土壤酸性低于5.5这一阈值时，抑制了木麻黄生长，这可能是木麻黄人工纯林地区二代更新不良主要原因之一。受损的木麻黄防护林生态功能调查表明，受损林带占总林带数的29.9%，受损的沿海基干防护林面积占沿海基干防护林面积19.8%。受损防护林带密度平均减少了70%，林带防风功能较正常林带降低了41.5%。林带对作物具有明显的增产作用，在冬季对大麦产量有明显增产作用，平均增产7%左右；千粒重4.8%左右。但在林带不同防护范围内，林带前(北)2～7.3H，林带后（南）2～25H为增产区，增产幅度达22%；林带北0～1H，南0～2H为协地减产区，减产幅度达11%，其余为平产区。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
第一章绪论  11-23
  1.1 森林生态功能研究进展  11-15
    1.1.1 综合研究进展  11-13
    1.1.2 单项森林生态功能研究进展  13-15
  1.2 防护林生态功能研究进展  15-16
  1.3 滨海防护林生态功能研究进展  16-18
  1.4 研究背景和意义  18-21
    1.4.1 研究背景  18-21
    1.4.2 研究意义  21
  1.5 研究内容和技术路线  21-23
    1.5.1 研究内容  21-22
    1.5.2 技术路线  22-23
第二章研究区概况及研究方法  23-42
  2.1 研究区概况  23-32
    2.1.1 研究范围  23
    2.1.2 地质地貌  23-24
    2.1.3 气候  24-25
    2.1.4 土壤  25-27
    2.1.5 植被  27-30
    2.1.6 福建滨海防护林体系结构特征  30-32
    2.1.7 社会经济  32
  2.2 研究方法  32-42
    2.2.1 资料收集  32-33
    2.2.2 遥感数据解译  33
    2.2.3 选取景观格局指数  33-34
    2.2.4 防护林带生态功能定位设计  34-38
    2.2.5 生物生产力和碳贮量调查方法  38-39
    2.2.6 土壤样品采集和样品测定方法  39-40
    2.2.7 数据处理  40-42
第三章福建沿海 20 年来防护林景观格局变化  42-49
  3.1 防护林景观格局统计  42-43
  3.2 两个时段景观格局结构特征  43-45
  3.3 沿海防护林景观格局变化及成因分析  45-47
  3.4 木麻黄防护林景观异质性变化分析  47-48
  3.5 小结  48-49
第四章木麻黄防护林生物生产力及碳贮量空间分布  49-62
  4.1 木麻黄防护林生长量  49-50
    4.1.1 防护林材积量模型构建  49
    4.1.2 株数按径阶的分布  49-50
  4.2 木麻黄防护林生物生产力  50-55
    4.2.1 木麻黄防护林生物量幂函数回归方程构建  50-51
    4.2.2 防护林生物量和生产力评价  51-52
    4.2.3 不同木麻黄防护林各器官生物量分配和空间分布  52-53
    4.2.4 木麻黄防护林生物量和生产力与其他区域比较  53-54
    4.2.5 不同梯度沿海基干防护林生物生产力  54-55
    4.2.6 受损和正常木麻黄防护林生物生产力比较  55
  4.3 木麻黄防护林碳贮量及其分布  55-60
    4.3.1 木麻黄防护林植被层碳贮量及其分布  56-57
    4.3.2 木麻黄防护林土壤碳贮量及其分布  57-58
    4.3.3 木麻黄防护林碳贮量的空间分布  58-60
  4.4 小结  60-62
第五章木麻黄防护林防风固沙功能  62-81
  5.1 防护林带防风功能分析  62-69
    5.1.1 木麻黄防护林带防风功能分析  62-64
    5.1.2 林带后风降曲线与诸因子的关系分析  64-69
  5.2 防护林对台风灾害防护效应分析  69-71
  5.3 沿海基干木麻黄防护林防风功能分析  71-73
  5.4 受损防护林防风生态功能评价  73-75
  5.5 防护林对土壤风蚀的影响  75-79
    5.5.1 土壤风蚀与诸因子的关系  75-76
    5.5.2 防护林带对风蚀的影响  76-77
    5.5.3 沿海基干防护林固沙功能分析  77-79
  5.6 小结  79-81
第六章木麻黄防护林对蒸发和土壤水分平衡的影响  81-94
  6.1 防护林对蒸发的影响  81-88
    6.1.1 防护林带对月蒸发量的影响  81-82
    6.1.2 防护林带对月蒸发量下降比例的影响  82-85
    6.1.3 防护林带对月蒸发量之差的影响  85
    6.1.4 防护林带前后蒸发量差异的统计检验  85-86
    6.1.5 偏北风时防护林带对蒸发量的影响  86-88
  6.2 防护林带对土壤水分平衡的影响  88-93
    6.2.1 水分平衡动态变化的一般规律  88-90
    6.2.2 防护林带对水分平衡动态的影响  90
    6.2.3 蒸散发量与其他气象要素的相关规律  90-91
    6.2.4 不同覆盖植物处理对蒸散发量的影响  91
    6.2.5 试验结果验证  91-93
  6.3 小结  93-94
第七章防护林对土壤改良和作物增产影响  94-105
  7.1 木麻黄防护林对土壤养分的影响  94-99
    7.1.1 木麻黄防护林带改良土壤养分分析  94-97
    7.1.2 沿海基干木麻黄防护林沙地土壤养分分析  97-99
  7.2 防护林带对农田作物增产效应  99-104
    7.2.1 防护林带对花生和番薯产量的影响  99-100
    7.2.2 防护林带对冬季作物大麦产量的影响  100-102
    7.2.3 防护林带对大麦品质的影响  102-104
  7.3 小结  104-105
第八章结论和讨论  105-107
  8.1 结论  105
  8.2 讨论  105-107
参考文献  107-116
后记  116-117
在学期间公开发表论文及著作情况  117

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