秦岭南坡2种林分类型林冠层对大气降水水质的生态效应

【目的】研究秦岭南坡2种林分类型的林冠层对大气降水水质的影响,探讨林冠层对大气降水水质的生态学效应,为水源林建设提供理论依据。【方法】在秦岭火地塘林区选取红桦(Betula albo-sinensis Burkill)林和锐齿栎(Quercus aliena var.acuteserrata)林2种林型,检测大气降水通过这2种林分林冠层所形成的林内穿透雨的水质,并与大气降雨的水质进行比较,研究林冠层对水质的影响。【结果】红桦林、锐齿栎林林冠层均有降低雨水酸性的作用,其中锐齿栎林提升降水pH的能力相对较强;2种林分的林冠层对大气降雨中的NO-3均表现出较强的吸附作用,而对于NH+4则表现出较强的淋溶作用;锐齿栎林林冠层吸附大气降雨中Na的能力及被大气降雨淋溶出PO3-4、Ca和Mg的能力均明显强于红桦林林冠层;红桦林林冠层被大气降水淋溶出K的能力明显强于锐齿栎林林冠层;红桦林林冠层和锐齿栎林林冠层对降雨中Cu、Pb、Cd、Cr有较明显的净化作用,2种林分对同一种元素的净化能力基本接近;锐齿栎林林冠层净化大气降水中As的能力要优于红桦林林冠层。【结论】森林林冠层对大气降水有一定的净化作用。     

广西速生桉树种植区水库水化学特征及其氮来源研究

研究了广西境内速生桉树林区有代表性的3个水库库水的化学特征及氮素来源。结果表明:双龙水库的水化学类型为重碳酸-钠型,秋风麓水库和公净水库的水化学类型均为重碳酸-钙型;双龙水库的水质以Ⅱ类为主,秋风麓水库的水质以Ⅲ~Ⅳ类为主,公净水库的水质以Ⅳ~Ⅴ类为主;双龙水库库水中氮素来源于大气降水和施用的化学肥料,秋风麓水库库水中氮素主要来源于化学肥料,公净水库库水的氮素来源于大气降水、化学肥料(2013年)以及生活污水和动物粪便(2014年)。     

广西速生桉树种植区水库水化学特征及其氮来源研究

研究了广西境内速生桉树林区有代表性的3个水库库水的化学特征及氮素来源。结果表明:双龙水库的水化学类型为重碳酸-钠型,秋风麓水库和公净水库的水化学类型均为重碳酸-钙型;双龙水库的水质以Ⅱ类为主,秋风麓水库的水质以Ⅲ^Ⅳ类为主,公净水库的水质以ⅣⅣ类为主,公净水库的水质以Ⅳ^Ⅴ类为主;双龙水库库水中氮素来源于大气降水和施用的化学肥料,秋风麓水库库水中氮素主要来源于化学肥料,公净水库库水的氮素来源于大气降水、化学肥料(2013年)以及生活污水和动物粪便(2014年)。     

秦岭锐齿栎林和油松林林冠层对大气降雨水质的影响

在秦岭火地塘林区选择了锐齿栎林(Quercus aliena var. acuteserrata)和油松林(Pinus tabulaeformis)两种主要林型,采用对比分析的方法,就其林冠层对大气降雨水质的影响进行了探讨.结果表明:锐齿栎林、油松林林冠层均有降低雨水酸性的作用,油松林降低雨水酸性的能力相对较强;两种林...     

2种水质评价方法对上海世博会后滩生态水系水质的评价效果

城市景观生态水体水质评价对水域环境质量提高,水体生态修复技术运用,以及城市社会经济可持续发展具有重要意义.目前对城市景观水体水质的评价方法尚无定论.本研究以模糊综合评价法和综合指数评价法,比较分析中国2010上海世博会后滩生态水系在该年的全年水质.2种评价结果均显示水质由黄浦江的V类水净化为后滩生态水系出水口的Ⅰ～Ⅱ类水,较为客观地反映水质总体变化趋势.模糊综合评价法评价的水质变化趋势具有较大的波动性;综合指数评价法评价的水质情况较为稳定,较符合理论与客观事实,更适合于对城市景观水体水质的评价.     

人工神经网络在湖北洪湖水质综合评价中的应用

根据水质监测资料,以化学需氧量、总氮和总磷作为评价参数,经过反复试验,构建具有3层结构用于水质综合评价的BP人工神经网络,对湖北洪湖进行水质综合评价。评价方法简便易行,符合客观实际。结果表明,洪湖全湖水质为III类。     

辽宁东部山区森林枯落物层的水文作用

本文主要研究了辽宁东部山区森林枯落物层对降雨拦蓄特征、对降雨的分配情况及自身的持水规律。结果表明：辽东林区枯落物层最大拦蓄雨量为３０～８６ｍｍ；有效拦蓄量为１５～５０ｍｍ；降雨截留率为１９％～２６％；大气降水中的８０％～１４０％通过枯落物蒸发散失     

秦岭华山松林生态系统对大气降雨水化学特性的影响

基于野外定点监测的方法,根据大气降雨与秦岭华山松林生态系统相互作用的时空顺序,测定并分析水分传输过程各层次水的pH及水化学元素沿运移路径的变化过程,获知华山松森林影响水化学元素沉降变化的关键层次,进而探讨华山松林不同层次对大气降雨水质的影响。结果表明,华山松林生态系统对偏酸性降雨的pH有较强的调升能力,林冠和土壤A层对pH调升作用较显著,调升幅度分别为0.51、1.01个pH单位。系统对NH₄⁺、Pb、Cd²⁺、Cr均具有吸附净化效应。吸贮固定NH₄⁺的关键层是土壤层,土壤A、B层对NH₄⁺的吸附净化效果依次为42.31%、63.11%,净化效果均达到极显著差异(P＜0.05);吸贮阻减Pb、Cd²⁺、Cr的关键层是林冠层,阻减效果分别为63%、78%、45%;降雨对系统中SO^₄2-、NO₃^-、PO₄^3-、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Zn²⁺、Al³⁺等离子表现一定的淋溶效应。其中林冠层是淋溶SO₄^2-、PO₄^3-、K⁺和Zn²⁺的关键层次,林内雨较大气降雨4种离子的浓度增幅分别为31%、175%、585%、48%;土壤层是淋溶NO₃^-、Ca²⁺、Mg²⁺、Al³⁺的主要层次,增幅均达显著差异(P＜0.05)。其中NO₃^-主要来源于土壤A层,Ca²⁺、Mg²⁺主要来源土壤B层,Al³⁺主要来源于降雨对整个土壤层解吸的Al³⁺的淋溶作用。     

长江口水质人T神经网络模型的建立及现状评价

应用B-P人工神经网络方法建立了长江口的海域水质综合评价模型,B-P人工神经网络结构中的输出层以单输出代替多输出以保证评价结果的唯一性.以此模型采用溶解氧、化学需氧量(COD)、磷酸盐、无机氮、总汞、镉、铅、砷、油类,对长江口18个监测点的海水水质进行综合评价.表明2个站点为I类水质,10个站点为Ⅱ类水质,5个站点为Ⅲ类水质,1个站点为Ⅳ类水质.     

长江口水质人T神经网络模型的建立及现状评价

应用B-P人工神经网络方法建立了长江口的海域水质综合评价模型,B-P人工神经网络结构中的输出层以单输出代替多输出以保证评价结果的唯一性.以此模型采用溶解氧、化学需氧量(COD)、磷酸盐、无机氮、总汞、镉、铅、砷、油类,对长江口18个监测点的海水水质进行综合评价.表明2个站点为I类水质,10个站点为Ⅱ类水质,5个站点为Ⅲ类水质,1个站点为Ⅳ类水质.     

降雨对草地土壤呼吸季节变异性的影响

利用土壤碳通量自动观测系统(LI-8150)对呼伦贝尔草原在自然降雨条件下的土壤呼吸作用进行了野外定位连续观测,研究结果表明:降雨对土壤呼吸作用存在激发效应和抑制效应,降雨发生后1-2 h内土壤呼吸速率可增加约1倍,当单次或者连续降雨累积量大于7-8 mm,或土壤含水量大于29%-30%时,降雨对土壤呼吸会产生明显的抑制作用。土壤呼吸的激发效应往往体现在次日,表现为次日平均土壤呼吸速率的显著升高;而抑制效应则在当日即可体现出来,表现为观测当日平均土壤呼吸速率的明显下降。土壤呼吸季节变异性与降雨频率和降雨强度密切相关,在降雨量一定的情况下,较低的降雨频率和较高的降雨强度会增加土壤呼吸的变异性。呼伦贝尔草甸草原而言,在生长季土壤平均含水量为16.5%时,土壤呼吸的温度敏感性值(Q₁₀)为2.12;而平均土壤含水量为26%时,Q₁₀值为2.82,明显高于前者,土壤含水量与Q₁₀之间存在正相关关系。降雨导致土壤呼吸的激发效应和抑制效应交替发生,使草地土壤呼吸的季节变异性增加,降雨格局变化必然会对草地碳循环和碳通量特征产生深刻影响。     

大兴安岭兴安落叶松林不同水文调节层对水质的影响

以大兴安岭地区的兴安落叶松林为研究对象，通过对林内不同水文调节层的pH、浊度、电导率、Cu、Fe、Zn、Mn、Pb、Cr⁶⁺、PO₄^3-、NH₄⁺-N和NO₃^--N等水质指标进行测定来探究各水文调节层对水质的影响。结果表明，研究期内林外雨pH均值为8.227,呈弱碱性，兴安落叶松林的林冠层和树干会对降水会造成明显的酸化作用；林外雨浊度均值仅为1.790 NTU,在流经各水文调节层面后浊度明显增加，林冠层、枯枝落叶层和土壤层的浊化作用最为明显；电导率的变化表明各个调节层总离子的淋溶量均大于吸收量；土壤层为主要净化层面但不具备净化Zn、Pb、Cr⁶⁺的能力；整个森林仅对Mn和NH⁺₄-N有净化作用，净化率分别为78.04%和12.01%;树干茎流决定了大兴安岭兴安落叶松林各元素输入量，其次为枯落物渗透水；根据地表水环境质量标准，大兴安岭兴安落叶松林不会对降水水质造成明显影响...     

延安油松人工林地水分生产力与土壤干燥化效应模拟研究

在EPIC模型模拟精度验证基础上,应用EPIC模型定量模拟研究了延安45年(1957～2001年)实时气象条件下,油松人工林地的水分生产力1、0 m土层土壤有效含水量的变化动态和土壤湿度剖面分布特征,以揭示较长时段内油松人工林地的水分生产力变化规律和土壤干燥化效应。模拟结果表明:(1)1～13年生(1957～1969年)油松人工林水分生产力变化受降水量的影响不大,土壤水分足够维持油松较高的生产力,生物量平均值为3.1 t/hm2;14～45年生(1970～2001年)油松人工林水分生产力呈波动性下降趋势,其波动与降水量波动呈相同的趋势,生物量平均值为2 t/hm2。(2)延安油松人工林地0～10 m土层逐月土壤有效含水量模拟值,模拟前期(1～8年生)在较高(1 300～1 490 mm)水平上波动,模拟中前期(9～15年生)呈现明显的逐年降低趋势,土壤干燥化趋势十分强烈,模拟中后期(16～43年生)在较低水平上(0～180.0 mm)波动,模拟后期(44～45年生)油松死亡后土壤有效含水量逐年上升。(3)随着油松生长年限的延长和根系扎深,油松林地土壤的干层逐年加深和加厚;14年生以后,1～10 m深层土壤湿度稳定维持在每米土层0.12 m左右的含水量状态,表明油松人工林地1～10 m土层已经全部干燥化。综上所述,延安油松人工林地水分持续利用的最大年限为15年左右。     

太岳山油松人工林土壤呼吸对强降雨的响应

在全球气候变化背景下,关于森林生态系统土壤呼吸变化的研究越来越受到关注,然而目前由于测定技术限制,对于强降雨影响森林土壤呼吸的国内相关研究还不够深入.选取山西省太岳山油松人工林土壤作为研究对象,应用LI-8150土壤CO2通量全自动连续测量系统,对降雨前后的土壤呼吸速率和环境因子在原位置进行全天候连续监测,分析了3次强降雨前后的土壤呼吸速率变化.结果表明,(1)5月的旱季降雨改善了土壤水分状况,促进了土壤呼吸,降雨结束后土壤呼吸速率的平均水平是降雨发生前的2倍;7月的雨季开端期降雨对土壤呼吸先促进后抑制,土壤容积含水量和土壤呼吸速率的二次关系曲线存在拐点,但总体上降雨是促进了土壤呼吸;8月的雨季降雨整体上抑制土壤呼吸,土壤呼吸速率和土壤容积含水量的变化曲线走势呈明显的镜像,雨中及雨后土壤呼吸速率分别下降了约45％和28％.(2)每一次降雨结束后,土壤温度都有一定程度的下降.雨后,较低的土壤温度在土壤呼吸得到降雨促进时,可加速土壤呼吸速率的恢复;在土壤呼吸受到降雨抑制时,能阻碍土壤呼吸速率的恢复.(3)降雨的不同时期,影响半湿润地区油松人工林土壤呼吸的关键因子也是不同的.降雨前如果土壤容积含水量处于明显变化的状态,水分是影响土壤呼吸的关键因子;如果土壤容积含水量比较稳定,则土壤温度是关键因子.降雨过程中由土壤温湿共同影响土壤呼吸,降雨结束后水分是影响土壤呼吸的关键因子.     

降雨过程中不同密度枯落物对各土层含水率动态影响

目的以晋西黄土区典型油松林及刺槐林为研究对象, 对其枯落物层和土壤层水文效应进行初步研究,以期为该区建设水源涵养林及水土保持林提供一定的借鉴依据。方法分别选取对应林分3种密度枯落物后进行野外人工降雨,并对其覆盖下0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm、60~80 cm、80~100 cm、100~120 cm 6个土层含水量实时监测。结果(1) 在同一雨量级别下,当枯落物覆盖密度增加时,其在降雨过程中的截留量以及枯落物最终达到饱和截留量的时间也随之增加;此外,随着降雨试验的进行,截留率随之减小,且其随枯落物的密度增加而升高。(2)降雨过程中,随着枯落物密度的增加,两种林地上层土壤(0~60 cm)的含水率均呈现逐渐减小的趋势;其中0~20 cm土层含水率对降雨的响应最为直接和迅速,而20~40 cm与40~60 cm土层的土壤含水率变化有一定的滞后和延长,较深层(60~120 cm土层)土壤含水率对降雨过程几乎无响应过程。(3)降雨结束后,各深度土层的含水率均表现出随时间的持续缓慢减小;降雨结束24 h内,裸地及各密度枯落物覆盖下的土壤含水量最高均出现在0~20 cm层;当入渗48 h后,裸地土壤含水量最高则出现在20~40 cm土层,但是对于有枯落物覆盖的土壤,0~20 cm土层含水率在降雨结束48 h内始终最高,并且随着密度的增加其随时间延续而减小的幅度越小。结论截留量、截留率与降雨历时(降雨量)均符合幂函数关系(R2>0.9);在降雨前后及过程中,不同密度枯落物对其覆盖下的土壤含水率有较大影响;不同深度土层含水率对降雨响应差异显著。      

基于CROPWAT模型水稻需水量及灌溉制度研究

为研究黑龙江松嫩平原南部地区气候变化对水稻需水量影响及水稻不同灌溉制度,基于黑龙江省庆安县1966～2015年气象、土壤数据和水稻作物参数,采用Mann-Kendall趋势检验法分析水稻生育期内需水量变化规律,利用CROPWAT模型计算水稻各生育期需水量、有效降雨和灌溉需水量,对不同典型年份水稻需水量和有效降雨作耦合度分析,制定水稻灌溉制度。结果表明,生育期内水稻需水量在气象因素共同作用下以13.68 mm·10年-1速率下降,变化范围为410.8～574.6 mm;该地区特枯水年、枯水年、平水年和丰水年水稻需水量分别为521.0、484.9、451.8、410.8 mm;水稻在拔节和抽穗期需水量较大,两个时期需水量在不同水文年下差异明显;不同水文年下6、7、8月主要需水时期,需水量与有效降雨耦合度均小于1;同一水文年下灌溉定额均为淹水灌溉>"浅、湿"灌溉>干湿交替灌溉>控制灌溉,淹水灌溉灌溉次数最多,干湿交替灌溉模式灌溉次数最少;不同水文年下与淹水灌溉灌溉定额相比水稻"浅、湿"灌溉、干湿交替灌溉和控制灌溉节水效果明显,分别可节水6.3%～13.4%、29.1%～39.4%、30.6%～42.6%。有效降雨量难以满足水稻需水要求,在水稻生育期内应根据不同典型年选择合适灌溉制度灌溉,并在拔节孕穗、抽穗开花两个高耗水时期加强灌溉。     

宁南山区旱作节水技术研究

结合宁南山区降水量偏少,降水年际变幅大,季节分布不均等实际,针对性的进行了旱作农业节水技术研究。结果表明,采用覆膜保墒等旱作节水技术,可最大限度地抑制田间蒸发,达到增温、蓄水、保墒和改善土壤物理性状的效果,抗旱节水和增产增收效果显著。作物全生育期增加积温200~400℃,土壤含水量增加5%~8%,土壤贮水量增加40~50 m3,农作物单产提高15%~30%,自然降水利用率提高10%~15%,水分生产率提高5.73~6.45 kg/(mm·hm2),补水效益达到10~15元/m3,节本1 800~2 625元/hm2。     

辽西半干旱地区农业需水满足程度分析

[目的]对自然降水农业需水满足度分析,给农业结构调整、趋利避害夺丰收提供气候依据。[方法]应用积分湿度指标和气候倾向率研究农作物需水满足度及其趋势变化。[结果]辽西各地衣作物生长季降水量呈下降减少趋势,气候倾向率一8．660～-18．560mm／10a,近50年趋势减少降水量43～93mm。自然降水农业需水满足度平均为72％-88％,满足度在80％以上的占30％～60％,缺水概率为68％～90％。朝阳、凌源、北票、降水满足程度最低,南部的建昌、北部的建平相对较高。总体农业需水满足度随时间变化呈下降趋势,气候倾向率为-2．490～-3．863％／10a,50年趋势下降12％～19％。随着降水量的减少,农作物需水满足度的降低,辽西地区有向干旱化方向发展的趋势。     

不同降雨年型旱地冬小麦水分利用及产量对施氮量的响应

【目的】降雨和施氮是影响渭北旱塬冬小麦生产的主要因素,降雨年际变幅大对其影响更大,因此小麦增产效应受降雨年型显著影响。分析不同降雨年型下施氮量对旱地麦田水分利用、籽粒产量和蛋白质含量的影响,能够为实现渭北旱地冬小麦 “因雨施氮”和稳产优质提供理论依据。【方法】于2017—2020年连续3年在陕西合阳县开展田间定位施氮试验,以晋麦47为试验材料,设置5个施氮量处理0、60、120、180、240 kg·hm^-2（分别以N₀、N₆₀、N₁₂₀、N₁₈₀、N₂₄₀表示）,研究不同降雨年型施氮量对冬小麦生育期0—200 cm土层水分变化动态、水分利用效率、产量构成及蛋白质含量的影响。【结果】降雨年型和施氮对冬小麦播前底墒及生育期土壤含水量、耗水量、水分利用效率、籽粒产量和蛋白质含量影响显著。（1）休闲期降雨与播前底墒呈线性相关,每增加1 mm夏季降雨,底墒增加0.9 mm。在丰水年和平水年休闲期降雨充足,前季小麦增加施氮量对下季小麦播前底墒无显著影响;在欠水年休闲期降雨较少,前季小麦每增施氮100 kg·hm^-2,下季小麦播前底墒减少15.4 mm。丰水年较欠水年和平水年均能提高冬小麦生育期0—200 cm土层土壤含水量,因而分别增加生育期耗水量35.7%和6.6%。全生育期0—120 cm土层土壤含水量受降雨和冬小麦生长发育影响波动较大,但160—200 cm 深层土壤含水量相对稳定。丰水年的水分利用效率较欠水年和平水年分别提高55.7%和26.5%,籽粒产量分别提高112.3%和39.1%,蛋白质含量分别降低8.3%和5.2%。（2）与N₀处理相比,丰水年、欠水年和平水年施氮均降低各生育时期0—200 cm土层土壤含水量,分别提高生育期耗水量4.6%—14.6%、6.0%—8.6%、2.2%—9.5%,分别增加水分利用效率20.7%—39.8%、4.7%—33.3%、13.1%—35.4%,分别增产7.1%—28.1%、1.5%—34.1%、8.5%—28.9%,分别提高蛋白质含量5.6%—10.4%、10.1%—17.7%、8.5%—15.6%。（3）施氮量和籽粒产量、蛋白质产量均符合二次曲线关系,拟合方程表明,丰水年、欠水年和平水年满足旱地冬小麦稳产优质的最适施氮量范围分别为189—202、116—124和161—174 kg·hm^-2。【结论】综合来看,丰水年、欠水年和平水年的最佳施氮量分别为189—202、116—124和161—174 kg·hm^-2,并可采取“播前底墒确定基施氮肥量+播种至拔节期降雨确定追施氮肥量”的“因雨施氮”管理模式,既能满足旱地冬小麦稳产优质,也可保证水分高效利用。     

近35年吴桥县夏玉米水分亏缺变化趋势分析

为探讨自然降雨和有限灌溉条件下提高夏玉米的产量和水分利用效率。本研究利用1981—2015年吴桥气象数据和SIMETAW模型,分析黑龙港流域夏玉米全生育期及播种-出苗、出苗-拔节期、拔节-吐丝期和吐丝-成熟期4个生育阶段的有效降水量、需水量、降水耦合度和水分亏缺指数(CWDI)的变化趋势,同时分析水分亏缺对夏玉米产量的影响。结果表明:1)近35年来夏玉米全生育期水分亏缺指数呈不显著下降趋势;降水耦合度呈不显著上升趋势;需水量呈显著上升趋势。生育期延长是夏玉米需水量上升的主导因素,30年来生育期延长20多天;2)夏玉米全生育期干旱程度主要为无旱和轻旱,概率分别为51.43%和45.71%,播种-苗期和吐丝-成熟期水分亏缺指数最高;3)一般年份,夏玉米需水量与降水耦合度高,降水基本能满足夏玉米生产;水分亏缺严重的年份,应在吐丝-成熟期补灌1次。