黑龙江东部山地兴安落叶松人工林对水质的影响

 为了解黑龙江省东部山地落叶松人工林生态系统对水质的影响,试验用多参数水质监测仪和原子吸收法对大气降水、穿透水、树干径流和地表径流中的pH值、溶解氧、浊度、电导率、氧化还原电位、K、Na、Ca、Mg、Cu、Zn、Mn和Fe等水质指标进行测定。结果表明:在落叶松人工林生态系统中,大气降水、穿透水、树干径流和地表径流pH值的变化都不甚明显,变异系数都较低。大气降水经过林冠层后溶解氧含量降低,浊度和电导率明显增加,氧化还原电位逐渐降低,Na、Ca和Mg离子总平均浓度逐渐升高。穿透水和树干径流中K、Ca元素的淋溶量明显高于其他元素,且树干径流各元素的净淋溶和淋溶系数均高于穿透水。地表径流对水质的酸化有缓冲作用。     

南岭常绿阔叶林林冠受损对穿透雨和树干流水化学的影响

通过模拟林冠受损实验,对23次降水过程的林外降雨、穿透雨和树干流水化学进行测定,分析林冠受损对南岭常绿阔叶林生长季节的树干流和穿透雨水质及其冠层淋溶规律的影响。结果表明:(1)在研究区域的生长季节,雨水pH平均为6.521,含盐量、NO-3、NH+4、Cl-、Na+、Ca2+、Mg2+、K+、SO2-4浓度分别为22.000,1.045,0.684,0.456,1.256,7.908,0.113,0.419,2.329mg/L。(2)林冠受损之后,与对照林地相比,穿透雨中绝大多数的离子浓度发生了明显的变化,冠层化学淋溶作用显著减弱;受损林分穿透雨的含盐量、NO-3、NH+4、Cl-、Na+、Ca2+、Mg2+、K+、SO2-4的含量分别是未受损穿透雨各离子含量的0.947,2.587,1.022,1.388,0.501,0.925,0.796,0.528,0.754倍;受损林分穿透雨中各离子浓度增幅按大小排列为K+NO-3Cl-SO2-4Ca2+Na+Mg2+NH+4,而对照林地为K+SO2-4Na+Ca2+Mg2+Cl-NH+4NO-3。表明林冠受损之后,穿透雨中除K+之外,其余离子增幅顺序均有所变化。(3)林冠受损后,树干流中各阳离子浓度与未受损林分相比呈现明显增加趋势,说明林冠受损增强了雨水对树干的冲刷和阳离子淋洗能力,有利于林木对此类养分的吸收;与未受损林分相比,受损林分树干流中各离子浓度的增幅按大小排列为:K+Ca2+Na+SO2-4Mg2+NH+4NO-3Cl-。(4)从养分的冠层淋溶系数来看,无论是受损林分还是未受损林分,K+、Mg2+是最易淋溶的离子,而NO-3在未受损林分中出现负淋溶,这进一步证实了前人的研究结论;而林冠受损对及其冠层淋溶的长期影响尚需进一步监测。     

黑龙江省东部山地红松人工林生态系统水化学特征

对黑龙江省东部山地红松人工林生态系统的大气降水、穿透水、树干径流、枯透水和地表径流中的pH值、溶解氧、浊度、总溶解固体、K、Na、Ca、Mg、Cu、Zn、Mn和Fe等水质指标进行了检测。结果表明:大气降水经过林冠层后,其水化学特征发生了明显变化,pH和DO降低,TURB和TDS明显增加,化学元素含量均不同程度增加。树干径流除了Cu外其余各化学元素含量均明显增加。穿透水和树干径流中各元素的变异系数较大。枯透水各化学元素的变异系数低于其他水样,只有Mn元素变化较大。穿透水、树干径流和枯透水中的K、Ca淋溶量较大,Cu、Zn淋溶量较少,根据淋溶系数的大小排列穿透水的淋溶序列为Mn>K>Mg>Cu>Fe>Ca>Na>Zn,树干径流的淋溶序列为Mn>Mg>K>Fe>Ca>Cu>Na>Zn,而枯透水的淋溶序列为Mg>Mn>K>Fe>Ca>Cu>Na>Zn。     

苏南丘陵区毛竹林林冠水文特征

为探讨苏南丘陵区毛竹林林内冠层水文特征,准确揭示冠层水文动态变化规律。2013年1月到2014年12月连续两年对苏南丘陵区毛竹林(phyllostachy edulis)林内水文效应进行了定位监测,使用自制装置收集树干径流、集水槽收集穿透雨、雨量筒收集林外降雨。研究不同的降雨量等级、降雨强度等级下,树干径流、穿透雨和林冠截留随降雨特征变化规律,并建立了回归模型,通过降雨量、相对湿度、降雨强度、风向、空气温度、相对湿度、叶面积指数定量分析了影响林冠截留的主要因素。结果表明:研究期内苏南丘陵区毛竹林外累计降雨量为2 419.1 mm,林内累计穿透雨量、树干径流量、林冠截留量分别占同期降雨量的58.70%,6.14%,35.16%;降雨量与穿透雨量、树干径流量呈现极显著线性关系,与林冠截留量的线性相关性较显著;毛竹林生长旺季月平均叶面积指数不断增加的同时,各月林冠截留总量随之增加,月平均林冠截留率整体呈下降趋势。研究区毛竹林林冠部分和树干的持水能力分别为0.38 mm,0.1 mm,且降雨事件中形成树干径流的最小雨量为1.30 mm。通过相关性分析得到影响毛竹林林冠截留主要气象因子为降雨量和降雨强度。研究可为苏南丘陵区毛竹林降雨再分配特征研究提供科学的数据支撑,为毛竹林集约发展提供理论基础。     

亚热带米槠次生林和杉木人工林林冠截留特征比较

通过对福建三明地区米槠次生林和杉木人工林林内穿透雨和树干茎流进行对比分析,研究2种林分类型对降雨再分配规律的影响及其关键影响因素。在研究区2种林分内分别选取了3个20m×20m标准样地,同时设置了穿透雨和树干茎流收集装置,每场降雨后测定相应的水量。结果表明:研究期内年降雨量为1 706.6mm,米槠次生林和杉木人工林林内穿透雨量没有显著差异,总穿透雨量分别为1 204.0mm和1 289.9mm,分别占年降雨的70.6%和75.6%;米槠次生林树干茎流量显著高于杉木人工林(p0.05),两者的树干茎流率分别为4.8%和2.7%;米槠次生林和杉木人工林的林冠截留率分别为24.7%和21.8%。林内穿透雨量与林冠郁闭度和叶面积指数呈负相关关系,说明林分郁闭度越高则穿透雨量越少。米槠次生林和杉木人工林林冠截留的差异主要受林冠开阔度和树皮结构的影响,因此树种差异显著改变了森林生态系统降水再分配模式。     

黑龙江省东部山地樟子松人工林生态系统水化学特征

对黑龙江省东部山地樟子松人工林(P inus sy lvestr is var.m ongolica)生态系统的大气降水、穿透水、树干径流和枯透水中的pH值、溶解氧、浊度、电导率、氧化还原电位、钾、钠、钙、镁、铜、锌、锰、铁等水质指标进行了观测,结果表明:大气降水经过林冠层后,水化学特征发生了明显变化,pH逐层降低,经过枯枝落叶层后,水质的酸化得到了缓解,说明樟子松人工林的枯枝落叶层对水质酸化有很好的缓冲作用。穿透水、树干径流和枯透水的COND变化趋势相同,且各月树干径流和枯透水的COND平均值均高于穿透水和大气降水。枯透水各月ORP的平均值明显低于大气降水和树干径流,可见樟子松人工林的枯枝落叶层对ORP值的降低有很好的作用。樟子松人工林对于增强水中微量元素F e和M n含量也有很好的作用。     

杨树与小麦间作系统林冠层降雨再分配对地表径流和淋溶的影响

[目的]探讨杨树林冠层降雨再分配对地表径流量、侵蚀量和淋溶量的影响,为农林间作系统削减水土流失提供理论依据。[方法]以太湖流域杨树与小麦作系统为研究对象,通过对2013年全年101场降雨的降雨量、林内穿透雨量、树干径流量的野外观测及对地表径流量、侵蚀量和淋溶量的样品收集进行测定分析。[结果]①总降雨量为943.5 mm,林内总穿透雨量、树干径流量及截留量分别为796.2,7.3和140.0 mm,分别占总降雨量的84.4%,0.8%和14.8%。其中,降雨量10 mm的中、小降雨发生最频繁,占总降雨场次的80.2%;②穿透雨量(R~2=0.993)和树干径流量(R~2=0.748 4)与林外降雨量呈线性正相关关系;当降雨量大于5.5 mm时,树干开始产生径流;林冠截留率与降雨量呈负幂函数相关关系(R~2=0.414 7);除了降雨量外,林冠截留率还与林冠叶面积指数有关;③间作系统林分密度越大,冠层叶面积指数越大,林冠层对径流量和侵蚀量的削减作用就越强。④单株杨树距离树干1.5 m处平均穿透雨量较0.5 m,7.5 m处分别减少了3.2%,9.3%,淋溶水量分别减少了3.5%,10.8%;就单株林木而言,除降雨量外,林冠结构特征对淋溶流失起着重要作用。[结论]①间作系统中杨树林冠层对降雨的再分配作用主要取决于降雨量,降雨量越大林冠层截留效果越不显著;②杨树密度的增大能显著减少系统内地表径流量和侵蚀量;③单株杨树在距离树干1.5 m处的冠层对降雨的削减作用最大,淋溶水量亦最少。     

冀北山地阔叶林对降雨再分配的影响

[目的]探讨冀北山地阔叶林林冠层的穿透降雨、冠层截留和树干径流对降雨再分配的影响,为该地区的森林建设、森林结构调整提供依据。[方法]利用SPSS专业统计分析软件对林地降雨的数据进行相关性分析和回归分析。[结果]林分的穿透雨占的比例是最大(占到总比例的70.22%),林冠截留其次(为28.20%),而树干径流占得比例最小(为1.58%);穿透雨量与林外降雨量有比较好的线性关系(R^2=0.997 9),林分在降雨比较小的时候是不会有穿透雨的,当林外降雨量达到0.78mm时开始出现穿透雨。林冠截留在降雨的再分配过程中占有很重要的作用,林冠截留量与林外降雨量有明显的幂函数关系,达到了极显著水平(p<0.01)。树干径流量与林外降雨量呈现正相关的关系(R^2=0.9703),阔叶树林在降雨达到4.88mm时才会出现树干径流,但是树干径流具有一定的时滞性,而时滞性的大小和林木本身及雨量的强弱都有很大的关系,当叶面积指数较小,并且枝干夹角成45%,林木表面光滑则形成比较容易。[结论]林冠层对降雨的再分配过程有重要影响,冀北山地阔叶林林冠层的水文效应与森林健康发展具有一定的关系。     

辽河源3种林分降雨再分配特征及其影响因素

于2013和2014年5—9月对辽河源自然保护区油松林、山杨林和华北落叶松林的穿透雨、树干茎流和林冠截留进行了监测,分析森林冠层对降水再分配的影响。结果表明:(1)油松林、华北落叶松林和山杨林的穿透雨率分别为78.8%,81.1%和83.8%,3种林分穿透雨量与林外降雨量呈线性正相关,穿透雨月变化与林外降雨量月变化趋势一致,油松林、山杨林和华北落叶松林产生穿透雨的临界降雨量分别为1.5,0.9,1.2mm;3种林分的树干茎流率分别为油松林0.8%、华北落叶松林1.0%、山杨林3.7%,树干茎流量与降雨量成正比。(2)林冠截留能力为油松林(20.4%)华北落叶松(17.9%)山杨林(12.4%),油松林的林冠截流率显著高于山杨林,在降雨量较小时表现更加明显,降雨特征和冠层结构对林冠截流都产生影响。     

湖南会同杉木人工林林冠截留特征及模拟

利用湖南会同杉木林生态系统国家野外科学观测研究站第II集水区2015年的林外降雨、林内穿透雨、树干茎流及气候观测数据,研究了杉木人工林林冠截留特征,分析了影响林冠截留量的主要因子,验证了Gash(1995)模型模拟杉木人工林林冠截留的适用性。结果表明:(1)试验区5月降雨次数最多,8月降水量最大;次降雨以小雨频率最高,以短时降雨为主;(2)林下穿透雨、树干茎流及林冠截留均与林外降雨呈正相关;(3)Gash(1995)模型模拟的年累积林冠截留量为235.62mm,与实测值(254.16mm)具有较好的一致性;(4)模型主要受冠层饱和持水量(S)值、平均蒸发率与平均降雨强度比(E/R)值影响,研究中S值取值合理,E/R值有待进一步精确。     

重庆缙云山酸沉降背景下针阔混交林水化学特征初步研究

选取三峡库区缙云山小流域针阔混交林作为研究对象,对其大气降水、穿透雨、树干茎流、地表径流等水文过程中的pH值及Na+、K+、Ca2+、Mg2+等离子含量进行研究,结果表明:(1)大气降水pH值为5.31,呈酸性,已属于酸雨范围(pH<5.65)。相对于大气降水,针阔混交林穿透雨和树干茎流离子含量均大幅增加。穿透雨和树干茎流中,Mg、Cu元素的变异系数均小于大气降水,而K、Zn和Mn均大于大气降水。地表径流中Ca元素含量最高,为16.416mg/L,Mn元素含量最低,几乎检测不到。各元素含量排序为:Ca>K>Na>Mg>Zn>Fe>Cu>Mn。地下径流中,Ca元素是含量增加最多的养分元素,各元素含量排序为:Ca>K>Na>Mg>Zn>Cu>Fe=Mn。(2)Cu元素在穿透雨和树干茎流中均出现了负淋溶,其余各元素浓度均有所增加。如果林木长期处于酸雨逆境下,将会导致部分营养元素大量流失,并最终造成林木营养亏损且影响其生长。     

中亚热带杉木人工林和米槠次生林树干茎流和穿透雨磷的动态特征

磷(P)伴随树干茎流和穿透雨输入到森林,成为补充亚热带森林生态系统P流失的一个重要途径,但其在不同类型生态系统中的动态特征缺乏必要的关注。以中亚热带杉木人工林和米槠次生林为研究对象,通过测定2015年6月至2018年8月间树干茎流和穿透雨中P浓度,探讨了2个林分树干茎流和穿透雨P浓度的差异、季节变化特征及影响因素。结果表明,杉木人工林树干茎流和穿透雨P浓度变化范围分别为0.002～0.026,0.003～0.024 mg/L,米槠次生林树干茎流和穿透雨P浓度变化范围分别为0.003～0.024,0.003～0.031 mg/L,2个林分树干茎流和穿透雨P浓度均在夏季表现出显著差异。2个林分的树干茎流P浓度均为夏季高于冬季,杉木人工林穿透雨P浓度在季节上无显著差异,而米槠次生林夏秋季较高,冬春季偏低,树干茎流P浓度略微高于穿透雨。2个林分的树干茎流量在4个季节均具有显著差异,米槠次生林均高于杉木人工林,而穿透雨量在季节上无差异。杉木人工林P浓度与树干茎流量和穿透雨量均呈负相关关系,而米槠次生林P浓度与树干茎流量和穿透雨量均呈正相关关系。表明不同林分林冠结构和形态学特征的差异能显著影响亚热带森林生态系统降水中P的再分配。研究结果为深入认识森林生态系统P随水文过程的动态特征提供基础数据。     

不同林龄白桦次生林降雨水化学特征研究

通过对不同林龄白桦次生林林外降雨、穿透雨、树干茎流和枯透水中的Cl~-,NO_3~-N,Na~+,K~+,Ca2-,Mg~(2+)等进行测定,以研究4个林龄之间降水化学性质的差异.结果表明:林外降雨中Ca~(2+)的含量最高,Na~+含量最低,养分元素平均含量(以mg/L计)排列顺序为:Ca~(2+)>Cl~->K~+>NO_3~--N>Mg~(2+)>Na~+,各元素在林外降雨中的季节变化较大.变化幅度最小的是Cl~-;穿透雨中NO_3~--N,Ca~(2+)含量在25 a白桦次生林中最低,Cl~-,Mg~(2+)含量在38 a中最低,而Na~+,K~+含量在56 a中最低;树干茎流中Cl~-,NO_3~--N,K~+含量在38 a白桦次生林中最低,而Na~+,Ca~(2+),Mg~(2+)含量在56 a中最低;枯透水中Cl~-,NO_3~--N,Na~+,K~+含量在25 a白桦次生林中最低,Mg~(2+)含量在38 a中最低,而Ca~(2+)含量在56 a中最低.     

祁连山青海云杉林冠降雨再分配特征及影响因素

以祁连山排露沟小流域青海云杉林为研究对象,2015年5—9月观测了34场降雨的林外降雨量、穿透雨量和树干茎流量,并同步观测了相关的林外气象因子,分析了青海云杉林冠降雨再分配特征及影响因素。结果表明:(1)青海云杉林的总穿透雨量、树干茎流量和截留量分别为275.9,1.8,90.0mm,分别占总降雨量的75.04%,0.48%和24.48%,并在不同降雨量等级之间存在差异。(2)冠层降雨再分配各组成要素(穿透雨、树干茎流、林冠截留)与降雨量、降雨历时、10min最大雨强、空气相对湿度呈极显著的相关性。随着降雨量和降雨历时的增大,穿透雨量和树干茎流量均不断增大,而穿透雨率、树干茎流率和截留量(率)均逐渐趋于稳定。(3)青海云杉林内产生穿透雨和树干茎流的临界降雨量分别为0.8mm和9.6mm。因此,气象因素是影响冠层降雨再分配的重要因素之一。     

樟树人工林冠层对大气降水再分配规律的影响研究

对湖南株洲20 a生樟树人工林的降雨分配规律进行了2 a的观测。结果表明,该森林生态系统年降雨输入为1 321.4 mm,其中16.869 mm以树干茎流形式进入林地,占年降雨量的1.28%,林内穿透水为957.4 mm,占72.45%。另外,林冠年截留量为345.749 mm,占年降雨量的26.17%。在次降雨中,降雨量越小,截留率越大,雨强越小,林冠截留作用的效益越明显。     

浑河上游典型水源涵养林降雨再分配过程

为明确浑河上游典型水源涵养林的降雨再分配过程,以浑河上游地区5种典型水源涵养林(红松人工林、落叶松人工林、红松混交林、落叶松混交林、阔叶混交林)为研究对象,应用自记式观测记录仪,分析不同林型林冠层对降水再分配过程(穿透雨、树干茎流、林冠截留)的影响。结果表明:各林型穿透雨量(率)、树干茎流量(率)、林冠截留量均随林外降雨量增加而增大;穿透雨量、树干茎流量、林冠截留量均与林外降雨量呈显著的线性正相关;各林型穿透雨率、树干茎流率与林外降雨量呈显著的对数函数关系;红松混交林、落叶松混交林的树干茎流率(32.12%,15.44%)均高于阔叶混交林与红松、落叶松人工林,红松、落叶松人工林的林冠截留能力(80.66%,77.47%)高于阔叶混交林、针阔混交林。该结果为浑河上游地区水源涵养林的最优空间结构配置与经营管理提供科学依据。     

基于修正的Gash模型模拟中亚热带常绿阔叶林降雨截留过程

于2016年和2017年的5—9月期间收集研究区磨盘山国家森林常绿阔叶林的26场降雨数据,并对其林冠截留和降雨分配过程进行分析,结合研究期间的气象数据和林地调查资料,运用修正的Gash模型对其降雨截留过程进行模拟。结果表明:研究期间大部分为低雨强、低历时、中雨级的降雨;大气降雨量、穿透雨量、树干茎流量、林冠截留量分别为994.07,562.90,16.90,406.40mm。根据修正的Gash模型得出穿透雨量、树干茎流量、林冠截留量相对应的模拟值为548.63,21.75,403.28mm,与实测值相比,三者的相对误差分别为2.60%,22.29%,3.34%。总体来说,修正的Gash模型适用于拟合中亚热带地区常绿阔叶林降雨截留过程。对模型中出现的相关参数(c、P_t、S、S_t、、)进行敏感性分析,得出6个参数对林冠截留量模拟结果的影响顺序为cSS_tP_t。     

Transfer of dissolved Al, Fe and Si in two Amazonian forest environments in Brazil

The balance of Si, Fe and Al in the soil solution determines more or less the course of soil formation in the tropics. We have tried to improve understanding of the processes by studying fluxes of dissolved Si, Fe and Al from the atmosphere, through the canopy and the soil, and to the groundwater, in two distinct Amazonian ecosystems, one a typical rainforest, developed on a Ferralsol, the other a so-called ‘Campinarana’ forest, developed on a Podzol. The Si, Fe and Al in the rain and the throughfall and the stemflow were measured throughout a year, and the leaching of Si, Fe and Al through the upper soil and at the groundwater level were estimated. The annual balance showed that stemflow inputs were negigible compared with the contributions from throughfall and rain. The inputs of Fe, Al and Si to the topsoil from the rain and from dust and biological release in the canopy were small but not negligible. These sources contributed more aluminium in the Campinarana than in the rainforest. The rainfall constituted the main input of dissolved Fe and Al to the topsoil in both ecosystems. The element balances in the soil horizons confirmed that the present functioning of the Ferralsol results in aluminization and desilicification. We also found that the elements are transported in micropore flow and on translocated particles, as well as in freely percolating water.     

In-canopy throughfall measurements in Norway spruce: Water flow and consequences for ion fluxes

Canopy throughfall was collected in funnels equipped with tipping buckets. The funnels were installed at 4 distances from the tree trunk and at 6 depths in the canopy of a Norway spruce forest at Klosterhede, Denmark. The throughfall water flux was registered during individual rain events. The smallest quantity of throughfall was sampled closest to the tree trunk, and the largest quantity of throughfall was sampled in the periphery of the canopy at all levels in the canopy. The quantity of throughfall was highest at the top of the tree and decreased down through the canopy. The intensity of the water flow decreased through the canopy which brought the throughfall water in contact with the foliage for longer periods in the lower canopy than in the upper canopy. The higher wettability caused a larger leaching of especially potassium in the lower canopy. Differences in rain intensity did not influence the distribution and the pattern of water flow in the canopy.