哈尼梯田生态系统地表水不同形态氮含量时空分布特征

为探讨哈尼梯田生态系统天人合一的水分和营养元素的利用模式,揭示哈尼梯田生态系统氮素时空变化规律,明确土地利用对氮浓度的影响,为哈尼梯田的水环境保护和可持续发展提供科学依据。以元阳县全福庄小流域为研究对象,应用Kriging空间插值法分析了该系统地表水氮素的时空分布特征。结果表明:(1)除NO_3~--N浓度在夏季和冬季呈强变异外,其他N浓度在不同季节的变异系数均小于100%,表现为中等程度变异。(2)梯田中下部TN、NO_3~--N和NH_4~+-N浓度变幅都较大,分别为0.103~0.849,0.010~0.143,0.052~0.446mg/L,森林地表水中TN、NO_3~--N和NH_4~+-N浓度的变幅都相对较小,分别为0.108~0.471,0.003~0.102,0.058~0.164mg/L。(3)TN、NO_3~--N和NH_4~+-N各季节的块金系数均小于50%,各季节均有较强的空间自相关性。TN、NO_3~--N和NH_4~+-N各季节的变程均在1 000m以内,表明各指标各个季节分别在不同尺度范围内分布连续,存在空间自相关性。(4)通过Kriging插值法得知,不同季节TN、NO_3~--N,NH_4~+-N地表水浓度从整体上为村庄梯田河流森林的分布规律。     

降雨条件下红椎树干直径微变化特征

【目的】了解降雨天气条件下红椎树干直径微变化特征,为开展红椎直径微生长对全球气候变化的响应研究提供基础数据。【方法】试验样地位于广西友谊关森林生态系统国家定位观测研究站实验区范围内,选取3株长势良好的红椎标准木,在树干1.3 m高处安装树干径向变化记录仪,于2019年5—10月连续观测直径微变化过程,同步观测风速、空气温度、降雨、空气相对湿度、光合有效辐射、土壤含水量及土壤温度等环境因子,揭示不同降雨条件下红椎直径微变化特征,并分析不同降雨量级下直径微变化与环境因子的相关性。【结果】2019年研究区域雨季的大气降雨总量为847.90 mm,以降雨量级<10 mm的降雨为主,占总降雨场次的46.88%;降雨量级≥50 mm对总降雨量的贡献最大,占总降雨量的59.19%。观测期间红椎树干日平均直径微生长量为30.65μm,直径总增长量为4383.17μm,大于日平均直径微收缩量（-19.91μm）和直径总收缩量（-796.44μm）。降雨对红椎树干直径变化产生显著（P<0.05,下同）或极显著（P<0.01,下同）影响,不同降雨量级对直径微变化的影响表明:红椎树干直径微变化日周期的峰值出现时间表现为随降雨量级增大而滞后,谷值出现时间表现为随降雨量级增大而提前,振幅表现为随降雨量级增大而减小,且在较大的降雨量级下,树干直径微变化日周期表现为单调增加;连续降雨天气条件下,树干直径持续膨胀,当水分达饱和状态时,其直径出现最大值,连续降雨后的几天,直径出现负增长。降雨天气下,直径微变化与空气湿度呈显著或极显著正相关,与空气温度、饱和水汽压和土壤温度呈显著或极显著负相关关系,与风速、光合有效辐射和土壤含水量的相关性因降雨量级的不同而存在差异。【结论】降雨显著影响红椎树干直径变化,其日变化特征对降雨量级和降雨时长的响应存在差异;在相关环境因子中,空气相对湿度、土壤温度和饱和水汽压对直径变化影响的贡献最显著,且这3个因子对不同降雨条件下的红椎直径微变化均具有控制作用。     

全福庄小流域不同土地利用类型地表水氮浓度动态特征

为定量研究元阳梯田"四素同构"生态系统不同土地利用类型地表水氮浓度的动态变化特征,以元阳县全福庄小流域为研究对象,于2016年11月—2017年10月,连续定位观测林地、村庄、梯田、河流4种土地利用类型地表水中总氮(TN)、硝态氮(NO-3-N)和氨态氮(NH+4-N)浓度的动态变化,分析了各形态氮浓度的时空分布及其季节性变化。结果表明:(1)4种土地利用类型下TN和NO-3-N浓度的最大值均出现在6月,最小值均出现在12月—翌年2月,梯田和河流的NH+4-N浓度较高,且最大值均出现在5月,梯田中NH+4-N浓度的最小值出现在7月。(2)TN,NO-3-N和NH+4-N浓度均表现出村庄最高,其次为梯田和河流,最低为林地的分布特征。林地、梯田和河流中TN和NO-3-N浓度均为夏季>春季>秋季>冬季的变化规律,林地、梯田和河流中NH+4-N浓度呈现为春季>冬季>秋季>夏季的变化规律。     

元阳梯田水源区印度木荷水分来源分析

【目的】分析元阳梯田水源区优势乔木印度木荷的水分来源,为元阳梯田水源区水分利用及可持续发展提供科学依据。【方法】测定元阳梯田水源区降水、地下水、印度木荷茎干水及土壤水的δD值,采用氢氧同位素技术结合IsoSource模型对印度木荷的水分来源进行定量分析。【结果】得到不同潜在水源及印度木荷茎干水的同位素特征,印度木荷林下土壤水的δD值在-172.73‰～-37.37‰,δ~(18)O在-23.27‰～-5.43‰;地下水的δD值在-71.35‰～-53.46‰,δ~(18)O在-10.67‰～-7.09‰;降水的δD值在-68.68‰～-53.46‰,δ~(18)O在-9.74‰～-7.09‰;印度木荷茎干水的δD值在-89.55‰～-50.15‰,δ~(18)O值在-12.78‰～-5.29‰。【结论】在5月、11月前期降雨较少的情况下,地下水对印度木荷的平均贡献率高达60.7%,土壤水的贡献较小,说明在少雨的季节,印度木荷主要利用的是地下水,对土壤水的利用较少;7-8月降雨充足时,地下水与深层土壤水对印度木荷的贡献占主导地位,总的平均贡献率地下水为41.9%,40～100 cm土壤水为19.12%。说明印度木荷对地下水有较强的依赖性,即使是在雨季有较强降水补给的情况下,在利用深层土壤水的同时,地下水仍是主要水分来源,为印度木荷提供较为稳定的长期水分供应。     

滇中重要水源区土地垦殖对集水区地表水质特征的影响

【目的】本文探讨了土地垦殖对滇中重要水源区地表水水质特征的影响。【方法】2017年5-10月期间,以云南省昆明市松华坝水源保护区迤者小流域的集水区为研究对象,采用野外定位监测和室内实验分析结合的方法,对降雨径流中的总氮(TN)、总磷(TP)、铵态氮(NH~+_4-N)、化学需氧量(COD)进行监测,基于改进的灰色关联分析模型研究了不同土地垦殖强度下集水区地表水水质特征。【结果】强度垦殖状态下混合集水区的总氮、铵态氮、总磷和COD的极值差达到了轻度垦殖状态下林地集水区的6.79、4.29、4.88、2.39倍,土地垦殖对总氮、铵态氮、总磷和COD浓度的影响较大。极轻度垦殖状态的灰色关联序:TP(0.8266)TN(0.7688)COD(0.6684)NH~+_4-N(0.6544);强度垦殖状态的灰色关联序:TN(0.8087)TP(0.7981)NH~+_4-N(0.7698)COD(0.6758)。【结论】极轻度和强度垦殖状态下集水区的主要面源污染物为总磷(TP)和总氮(TN)。林地集水区满足地表水Ⅰ类水质标准,混合集水区满足地表水Ⅱ类水质标准,由此可得,地表水质状况与土地垦殖强度呈负相关关系。     

降雨特征对南亚热带马尾松人工林降水分配格局的影响

探究马尾松人工林降雨特征对降水分配格局的影响,为南亚热带人工林经营管理提供科技支撑。依托广西友谊关森林生态系统国家定位观测研究站降水分配观测场,采用野外定位研究方法,以30年马尾松人工林为研究对象,观测了2018年1—12月的林外降雨、林内透流、干流和冠层截留。结果表明:研究区年降雨总量1303.6 mm,马尾松林的透流、干流及截留量分别占同期降雨的60.9%,0.4%,38.7%。产生透流和干流的最小雨量分别为0.4,2.2 mm。4个降雨特征指标中(雨量、雨强、历时和2次降水间隔时间),降雨量在马尾松降水格局分布中影响最大,雨强和历时对透流量、透流率、干流量、冠层截留量及冠层截留率均有显著影响,而2次降水间隔时间仅对透流量、干流量和冠层截留量有显著影响。SPSS多元线性回归分析表明,3个冠层水文分量对降雨特征的响应并非同步,降雨特征对林内透流和截留的影响大于干流。