楓香人工林生態(tài)系統(tǒng)林冠截留對降水水量和養(yǎng)分輸入的影響.pdf

1、在森林植被與生態(tài)環(huán)境相互作用和相互影響中,水文過程是最為重要的方面之一。然而,由于森林與水的關(guān)系問題十分復(fù)雜,它不僅受森林生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展本身的影響,而且還受地形、地質(zhì)、土壤類型、植被等的空間變異性以及氣象通量諸如降雨、入滲和蒸發(fā)等的時空變化性等的影響,后者進(jìn)一步增加了定量描述森林流域徑流形成機(jī)制和水文響應(yīng)模式的難度。因此,森林與水的關(guān)系問題仍是當(dāng)今生態(tài)學(xué)與水文學(xué)研究的中心議題之一。近幾十年來,這一研究領(lǐng)域也從傳統(tǒng)的對比流域試驗(yàn)發(fā)展到從森林

2、生態(tài)系統(tǒng)變化、森林對坡面到流域尺度影響徑流形成機(jī)理、森林影響流域生物地球化學(xué)動態(tài)機(jī)理、建立基于過程的森林水文模擬、水流路徑的示蹤研究等方面的綜合研究。
　　 本研究在長沙市天際嶺林場楓香人工林共選取兩個樣地,每個樣地面積都為20×30m2,每個樣地選取10株不同徑級的楓香作為標(biāo)準(zhǔn)樹進(jìn)行長期定位觀測。從2007年5月到2008年3月,進(jìn)行了為期11個月的水文數(shù)據(jù)收集、整理。本研究得到以下主要結(jié)論:
　　 (1)該系統(tǒng)11個

3、月的總降水量為817.8mm,其中林內(nèi)的凈降水量占總降水量的81.99％,林冠年截留量占年降水量的18.01％。進(jìn)入楓香人工林內(nèi)的雨水絕大部分是穿透水,占凈降水量的80.3％,以樹干莖流形式進(jìn)入林內(nèi)的水量為13.8mm,占年降水量的1.69％。
　　 (2)不同季節(jié),林外降水變化比較大,秋、冬兩季降水量小,春、夏兩季降水量大；穿透水率為春季最高,冬季最低,季節(jié)變化幅度不大:樹干莖流率的季節(jié)變化幅度最小,春季最高,冬季最低,說明樹

4、干莖流的季節(jié)變化不明顯。林冠截留率正好與穿透水率和樹干莖流率相反,以冬季最高,春季最低,變化幅度將近兩倍,季節(jié)變化幅度最為明顯。
　　 (3)降水量在10mm以下時,楓香林穿透率為59.23％,干流率為1.03％；降水量位于10mm～20 mm時,穿透率為74.7％,干流率為1.39％；降水量在20mm以上時,穿透率最大,達(dá)到84.16％,干流率也達(dá)到最大值1.61％。對于不同降雨量級來說,穿透率和樹干莖流率隨著降水量的增加而增

5、加。而林冠截留量則隨著降水量的增加呈遞減趨勢。
　　 (4)一年中各土層土壤含水量呈現(xiàn)出規(guī)律性的變化:表層土壤含水量比較高,隨土層深度的增加,含水量逐漸減少。以0～15cm土層含水量最大,15～30cm土層次之,>30cm土層最小。
　　 (5)降水到達(dá)森林后,在林冠、樹干、林下植物及土壤層等各組分中發(fā)生重新分配,在此過程中,pH值發(fā)生變化。天際嶺林場林外降水、穿透水和樹干莖流的pH分別是6.40、6.31和6.27。各

6、過程的pH值大小變化不大,總體都趨向于中性。在降水再分配過程中,PH值存在著明顯的季節(jié)變化,林外降水、穿透水、樹干莖流的PH值的平均值從低到高均按冬季、秋季、春季、夏季的順序排列。春季、夏季和秋季的PH值的平均值變化不明顯。降水再分配過程中pH值的高低與降雨量大小關(guān)系不大。
　　 (6)林外降水中以Ca元素含量最高,Cu元素含量最低。無機(jī)態(tài)N(NO3-N和NH4+-N),則以NH4+-N為主,比NO3--N高出近4倍。林外降水中

7、各化學(xué)元素含量排列順序?yàn)?Ca>NH4+-N>Zn>K>NO3--N>Mg>Fe>Cd>Mn>P>Cu。NH4+-N、NO3--N、P、Ca、K、Mg、Cu、Mn含量在穿透水和樹干莖流中呈上升趨勢,其中Mn元素含量增加幅度最大,增加幅度順序?yàn)镸n>K>Mg>NH4+-N>P>Ca>NO3--N>Cu。Fe、Zn、Cd元素含量在穿透水和樹干莖流中呈下降趨勢,且下降幅度各不相同。在林外降水中含有的毒性大的無機(jī)污染物重金屬元素Cd,在穿透水和

8、樹干莖流中卻沒有檢測到,說明楓香的林冠層和樹干對重金屬元素Cd有吸附作用,對大氣降水有一定的凈化作用。其中Zn元素含量下降幅度超過8倍；Fe元素含量下降超過2倍。說明楓香對于Zn、Fe元素具有較強(qiáng)的吸收、吸附能力。
　　 (7)受降雨條件、環(huán)境條件、氣象條件、人類活動的綜合影響,同一地區(qū),不同時間大氣降水中各化學(xué)元素含量變化具有較大隨機(jī)性,各月輸入量變幅較大?？傮w表現(xiàn)為雨季較低,旱季較高。降水再分配過程中各元素含量隨著降水量的增