華北土石山區典型林分水文生態效應特征

牛勇，山東農業大學，副教授，主要從事森林水文研究，發表EI,SCI期刊論文6篇；2015年就職于山東農業大學水土保持與荒漠化防治專業，主要從事科研和教學工作。

《華北土石山區典型林分水文生態效應特征》以森林坡面水文過程為引線，以探索森林經營指標為目標，以北京山區典型林分為研究對象，基于水量平衡原理，定量分析林分密度、樹種配置等森林經營措施對坡面水文過程、森林水分利用效率的影響，同時結合生態水文模型對冠層截留、蒸散量、入滲、徑流等水文過程進行模擬和情景分析，揭示森林經營措施對坡面水文過程的影響機制?；谒掷眯?，提出該地區不同樹種的適宜林分密度，以期能夠為我國森林資源管理和生態文明建設提供一定的理論指導和技術支撐。 《華北土石山區典型林分水文生態效應特征》主要適用于水土保持、水利水電工程、水文水資源、環境科學和工程等高等院校師生和從事設計、施工和科研的相關人員參考。

1 森林水文國內外相關研究進展1
1.1生態水文學的發展1
1.2森林生態系統水文過程研究2
1.2.1林冠層水文效應3
1.2.2枯落物層水文效應6
1.2.3土壤層水文效應7
1.2.4林地徑流的形成機制8
1.2.5林地蒸散量估算9
1.3森林生態系統水分利用效率研究12
1.4生態水文模型研究12
1.5森林經營措施研究14
1.6存在問題與發展方向15
1.6.1森林水文研究及森林經營中存在的問題15
1.6.2發展方向16

2 研究區概況17
2.1北京山區概況17
2.1.1區域位置17
2.1.2地質地貌17
2.1.3氣候特點18
2.1.4水文特征18
2.1.5植被特征18
2.2北京市八達嶺林場概況19
2.2.1地理位置19
2.2.2地貌及土壤20
2.2.3氣候及水文20
2.2.4植物及動物20
2.2.5研究區森林經營措施21

3 觀測方法介紹23
3.1研究目的23
3.2研究內容23
3.3技術路線25
3.4研究方法25
3.4.1樣地設置25
3.4.2樣地概況28
3.4.3測試內容與方法30

4 研究區氣象變化特征分析43
4.1太陽輻射43
4.2溫度45
4.3相對濕度46
4.4風速47
4.5大氣降雨48
4.6潛在蒸散量50

5 典型林分冠層結構與地上生物量計量特征51
5.1不同林分葉面積指數（LAI）動態51
5.1.1不同林分密度的元寶楓林的LAI51
5.1.2不同林分密度、坡位的油松林的LAI52
5.1.3不同樹種組成林分的LAI56
5.2研究區植被LAI空間變異性特征57
5.3典型林分生物量特征60
5.3.1典型樹種的異速生長過程60
5.3.2典型林分喬木生物量動態變化特征62

6 不同林分類型的林冠層水文特征67
6.1不同林分的樹干莖流特征67
6.2不同林分密度的穿透降雨特征68
6.2.1不同林分密度的元寶楓林穿透降雨68
6.2.2不同林分密度與坡向油松林穿透降雨69
6.3有效降雨特征74
6.4典型林分的冠層截留及模型分析76
6.4.1修正后的Gash模型介紹76
6.4.2參數計算77
6.4.3林冠截留模擬80
6.5不同林分類型的林木蒸騰量82
6.5.1胸徑、樹高與蒸騰的關系82
6.5.2林分密度對蒸騰的影響83

7 不同林分類型枯落物層水文效應86
7.1不同林分枯落物累積量86
7.2典型林分枯落物層水文效應89
7.2.1枯落物吸持水能力及影響因素89
7.2.2枯落物層降雨截留特征91
7.2.3枯落物有效截留量與最大持水量關系93

8 不同林分類型的土壤層水文效應95
8.1林地土壤水力學的特征95
8.1.1典型林分的土壤水分特征曲線95
8.1.2典型林分的土壤有效持水量99
8.1.3不同林分的土壤入滲速率100
8.1.4研究區土壤轉換函數的構建101
8.2林地土壤水分動態特征102
8.2.1林分密度與土壤水分動態103
8.2.2樹種組成與土壤水分動態106
8.2.3林地坡向與對土壤水分動態110
8.3林地土壤蒸發動態特征111
8.3.1不同林分的土壤蒸發量111
8.3.2不同林分的林內蒸發系數113

9 不同林分類型的地表徑流特征115
9.1典型林分的坡面徑流115
9.2坡面徑流的影響因子118
9.3坡面徑流的模擬分析119
9.3.1SCS-CN模型簡介119
9.3.2模型結構119
9.3.3參數CN的統計模式構建120
9.3.4模型檢驗121

10 坡面水量平衡要素模擬及分析125
10.1Brook 90模型介紹125
10.2模型的檢驗與率定128
10.2.1參數率定128
10.2.2模型檢驗133
10.3坡面水文過程模擬分析135
10.3.1林分蒸散量136
10.3.2林冠截留137
10.3.3地表徑流138
10.3.4土壤層含水量變化量138

11 典型林分的水分利用效率與適宜密度141
11.1典型林分水分利用效率141
11.1.1油松林水分利用效率142
11.1.2元寶楓林水分利用效率144
11.1.3針闊混交林水分利用效率145
11.2典型林分的適宜密度146
11.2.1典型樹種固碳效率146
11.2.2適宜林分密度確定147

參考文獻149