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序一1

序二1

前言1

1 森林生态系统水文研究进展综述1

1.1 国内外森林水文研究发展状况1

1.1.1 森林水文认识时期1

1.1.2 森林水文研究的开始与发展时期1

1.1.3 森林水文研究的全面发展时期2

1.1.4 我国森林水文研究发展状况3

1.2 林木截留降水过程的研究4

1.2.1 林冠截留的研究5

1.2.2 树干茎流分析7

1.3 森林生态系统蒸散的研究8

1.4 森林对河川径流影响研究9

1.4.1 森林对年径流的影响10

1.4.2 森林对洪水径流的影响12

1.4.3 森林对融雪径流和枯水径流的影响13

1.5 森林与水质的研究13

1.5.1 森林生态系统降水养分循环13

1.5.2 国外森林环境水化学研究进展16

1.5.3 干扰对森林水质的影响19

1.6 存在的主要问题与发展趋势20

1.6.1 存在的主要问题20

1.6.2 发展趋势21

2 研究区域概况及试验区基本情况23

2.1 大兴安岭林区概况23

2.1.1 地理位置23

2.1.2 地质、地貌23

2.1.3 土壤24

2.1.4 冻土25

2.1.5 气候26

2.1.6 水文、水系26

2.1.7 植被27

2.2 试验区概况28

2.2.1 行政区位置28

2.2.2 自然地理环境28

2.2.3 河流水文条件29

2.2.4 植被类型及群落特征29

3 研究目标、内容与技术途径30

3.1 研究目标30

3.2 研究内容31

3.3 技术路线32

3.4 试验设计与研究方法33

3.4.1 试验设施设计33

3.4.2 试验测定方法36

3.4.3 研究方法38

4 林区降水特征与落叶松林冠截留降雨过程分析45

4.1 林区降水特征分析46

4.1.1 降水时空分布特点46

4.1.2 降水季节分配46

4.1.3 降水量的年内分配48

4.1.4 降水的年际变化49

4.2 落叶松原始林林冠截留过程分析49

4.2.1 落叶松原始林林外降雨的特征50

4.2.2 落叶松原始林林内降雨的规律53

4.2.3 落叶松原始林树干茎流的特征63

4.2.4 落叶松原始林林冠截留规律分析69

4.3 小结75

5 林区蒸发特征与水分蒸散及能量转换规律77

5.1 大兴安岭林区水面蒸发特征分析77

5.1.1 水面蒸发量的区域分布状况77

5.1.2 水面蒸发的年际变化78

5.1.3 水面蒸发年内分配特征79

5.2 森林蒸散分析方法确定80

5.3 落叶松林蒸散及能量转换规律82

5.3.1 落叶松原始林热量平衡日进程82

5.3.2 落叶松原始林热量平衡月进程87

5.4 森林流域蒸散模拟89

5.4.1 落叶阔叶林蒸散及各要素分配格局模型建立90

5.4.2 流域基本概况92

5.4.3 参数的确定94

5.4.4 模拟结果分析94

5.5 小结95

6 林区河川径流随机规律模拟及预测97

6.1 林区河川径流特征分析97

6.1.1 径流年际变化分析97

6.1.2 径流年内变化分析98

6.1.3 年径流丰枯交替变化趋势101

6.2 典型河流径流随机规律模拟及预测102

6.2.1 趋势和跳跃成分分析103

6.2.2 周期成分分析111

6.2.3 随机成分分析113

6.2.4 年径流序列模型的建立117

6.2.5 根河水文序列的季节性模型建立119

6.3 小结126

7 大兴安岭森林对河川径流的调节规律128

7.1 森林覆盖率对河川径流的影响128

7.2 森林火灾对流域河川径流影响分析131

7.2.1 流域概况及火烧程度132

7.2.2 建立径流对比模型133

7.2.3 森林火灾对流域河川径流影响分析135

7.3 多年冻土流域森林采伐对河川径流影响136

7.3.1 双重筛选逐步回归分析法136

7.3.2 森林采伐对径流的影响分析138

7.4 应用水量平衡模型预测森林采伐对流域年径流影响142

7.4.1 早期采伐条件下流域径流变化模拟142

7.4.2 未来采伐对径流影响预测144

7.5 小结145

8 落叶松林生态系统水化学特征及森林流域水质状况分析147

8.1 降水输入养分特征分析147

8.1.1 林外降水的养分输入148

8.1.2 林外降水输入养分含量月际变化150

8.1.3 林外降水输入养分含量年内分配150

8.2 系统内部养分循环153

8.2.1 林内降雨和树干茎流雨的淋溶效应153

8.2.2 林内降雨和树干茎流雨在生长季中养分含量变化155

8.3 径流输出养分特征分析157

8.3.1 径流养分输出157

8.3.2 径流输出在生长季养分含量变化158

8.4 森林水文过程中降水化学含量的主成分分析161

8.4.1 主成分分析基本原理与方法161

8.4.2 各种水体主成分分析163

8.5 次降雨过程的养分含量对比分析167

8.5.1 次降水输入和林内降雨养分特征对比分析167

8.5.2 第一次降雨前后养分元素径流输出分析168

8.6 森林流域河流水质特征及饮用水质状况169

8.6.1 森林流域的河流水质特征169

8.6.2 森林流域溪流饮用水质状况170

8.7 小结172

9 气候变化对大兴安岭冻土水文的影响及生态响应174

9.1 气候变化对林区冻土水文的影响174

9.1.1 大兴安岭多年冻土退化问题174

9.1.2 冻土条件下的气温变化分析175

9.1.3 积雪深度变化分析177

9.1.4 径流量变化分析179

9.2 气候变化条件下的冻土对森林的影响分析181

9.2.1 冻融侵蚀对森林生长环境的影响181

9.2.2 冻土与落叶松的生长发育182

9.3 冻土的扰动对林区湿地的影响184

9.3.1 冻土变化下的湿地特性185

9.3.2 冻土退化与湿地的环境功能185

9.4 小结186

10 结论与讨论187

10.1 结论187

10.1.1 大兴安岭水文特征187

10.1.2 截留降雨过程及模拟187

10.1.3 水分蒸散及能量转换规律188

10.1.4 径流随机规律模拟与预测188

10.1.5 森林对河川径流的调节规律189

10.1.6 落叶松林水化学特征189

10.1.7 气候变化对冻土水文的影响及生态响应190

10.2 讨论190

主要参考文献194

后记210