氮沉降對桑樹冠層持水及氮磷截留的影響.pdf

1、桑樹生長迅速，枝繁葉茂，是理想的生態(tài)經(jīng)濟(jì)型林木。人工桑林對保護(hù)環(huán)境、凈化空氣、保持水土、涵養(yǎng)水源、調(diào)節(jié)氣候及農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展都具有重要意義。我國擁有全球最大面積的人工桑林，并呈增長趨勢。已有研究表明，自然森林或人工林都能消納一部分大氣沉降的氮，林冠具有良好的截留過濾氮沉降的作用。同時(shí)，林冠也能直接吸收一部分沉降在葉片表面的氮。桑樹冠層截留的微觀基礎(chǔ)是桑葉持水特性，在我國氮沉降明顯增加的趨勢下，預(yù)計(jì)人工桑林能吸收并截留可觀的大氣活性氮，增加穿

2、透雨水和樹干莖流的氮含量，但是雨水中增加的氮濃度是否反作用于桑樹冠層而改變桑葉固持和吸收水分的過程而影響桑葉的持水特性的研究甚少，影響了人們對人工桑林生態(tài)水文功能的認(rèn)識。為此，本論文在模擬條件下研究了3種常見不同葉形桑葉的持水特性對降雨氮濃度的響應(yīng)特征；然后以最常見的心形葉桑樹為研究對象定量了不同葉齡葉片（新展開葉、成熟葉和老葉）在不同模擬氮濃度下的持水特征；同時(shí)在自然條件下研究了人工桑園中桑樹樹干莖流、穿透雨及林外降雨中氮磷含量在生長

3、季的變化特征；最后評估了桑園距公路主干道距離對桑葉滯塵能力的影響。本論文取得的主要研究結(jié)果如下：
　?。?）心形、龍爪形和復(fù)葉形桑葉是常見的三種桑樹葉片形狀，具有明顯形態(tài)差異，心形葉葉面積最大，平均為198.5 cm2，比其他兩種葉形桑葉高88％和62%。葉片持水量的測定方法（噴水和浸水）對葉片最大持水量有一定影響，噴水方法所得數(shù)值往往大于浸水方法。三種葉片的最大持水量介于7.5~10.6 mg/cm2之間，其差異主要來自于葉片形

4、態(tài)，模擬降雨氮濃度對其影響較小。此外，桑樹葉片浸入水中后2小時(shí)內(nèi)即可達(dá)到葉片飽和含水量，可以吸收約0.4 g/g干重（DW）的水分，占到葉片總持水量的40%。桑樹葉片吸水過程可以用指數(shù)方程進(jìn)行模擬，且模擬降雨中氮濃度的增加提高了葉片飽和含水量。
　　（2）不同葉齡的心形桑葉面積沒有顯著差異，但是老葉的平均鮮重顯著高于成熟葉片和新展開葉?？傮w而言，成熟葉和老葉的最大持水能力相當(dāng)，而高于新展開葉，且降雨模擬氮濃度對三種葉齡桑葉的最大持

5、水量影響不大。在桑樹周年生長期內(nèi)，新展開葉的含水量介于3.8~4.1 g/g DW之間，顯著高于成熟葉和老葉。三種不同葉齡桑葉的含水量均隨吸水時(shí)間的延長表現(xiàn)出快速增加而后趨于平緩的趨勢，并可用指數(shù)方程進(jìn)行模擬。新展開葉的飽和含水量在不同月份達(dá)到4.4~4.8g/g DW，吸水量平均達(dá)到0.73 g/g DW，表現(xiàn)出較強(qiáng)的吸水能力。不同葉齡桑葉對模擬降雨氮濃度的響應(yīng)不同，高濃度的氮含量（4~10 mg/L）提高了新展開葉的吸水速率和最大吸

6、水量，而只提高了成熟葉和老葉的最大含水量。葉片失水過程與葉片吸水過程相似，失水速率表現(xiàn)出前快后慢的趨勢，也可以用指數(shù)方程進(jìn)行模擬，但模擬降雨氮濃度對該過程的影響很小。
　　（3）桑樹生長季內(nèi)12次水樣采集與分析表明，自然條件下桑樹冠層顯著改變了大氣降雨及降雨中氮磷的分配。重伐桑樹樹干莖流量介于0.14~9.6 L/株，平均為4.2 L/株；輕伐桑樹樹干莖流量介于0.02~9.2 L/株，平均為5.5 L/株。大氣降雨中含有大量的氮

7、磷，其中銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、總氮和總磷含量平均達(dá)到1.0,1.1,2.9和0.19 mg/L，說明重慶地區(qū)大氣氮濕沉降較為嚴(yán)重。重伐桑樹和輕伐桑樹穿透雨和樹干莖流中銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量與林外降雨沒有顯著差異，但穿透雨和樹干莖流中總氮、總磷含量平均達(dá)到3.8和0.49 mg/L，顯著高于林外降雨。這說明桑樹枝葉表面的部分滯塵等被降雨沖刷而增加了穿透雨和樹干莖流中氮、磷總量。
　?。?）桑葉具有較強(qiáng)的滯塵能力，單位面積桑葉的滯塵量隨著距公路

8、距離的增加而減小。在7天無降雨的情況下，距離公路10 m采樣點(diǎn)滯塵量最大，為0.53 g/m2，而距離公路300 m處采樣點(diǎn)滯塵量最小，為0.11 g/m2。三次采樣測定的滯塵量各不相同，但均有相同趨勢。桑葉滯塵中銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、總氮、總磷含量平均達(dá)到2.3,1.8,16.1和1.4 mg/m2，但沒有明顯的規(guī)律，并沒有隨著滯塵量的增加而增加。
　　綜上所述，桑樹冠層葉片能附著和吸收大量的降雨，從而改變林地生態(tài)水文過程，同時(shí)降雨中