杉木人工林生态系统的生物地球化学循环Ⅰ:养分归还动态

在福建南平地区 ,对林龄和密度不同的两片杉木人工林的凋落物和森林降水化学进行了 3a(1994～1996 )的定位研究 .株密度n =2 370hm-2 的 16a生林分 (标记为FFC)和株密度n =1180hm-2 的 41a生林分 (标记为XQF)的年凋落量分别为 6 2 10 .7kghm-2 和 3 146 .2kghm-2 ,其中落叶分别占总重量的 76 %和 6 8% .凋落物中 5种主要营养元素的年归还量分别为 173.92kghm-2 和 84.2 0kghm-2 ,其数量大小顺序均为Ca >N >Mg >K>P ,并在 4月份和 11月份出现两次峰值 .在两监测样地 ,降水通过林冠后养分富集现象均十分明显 .降雨、穿透雨和树干径流中养分浓度呈现显著的季节变化 ,均以夏季最低 ,冬季最高 ,春秋季居中 ,这种格局强烈受降雨量的控制 .在两林分中降水引起的 5种元素的年淋溶量分别为 173 .33kghm-2 和 10 7.5 3kghm-2 ,大小顺序为K >Ca >Mg ,而N(及FFC的P)出现负值 ,表明其被林冠层直接吸收 .林龄和密度对生态系统的养分归还具有重要影响 .图 5表 4参 15     

Effects of two forest types on the dynamics of four base cations along with rainfall partitioning in middle subtropical forests北大核心CSCD

盐基离子随穿透雨和树干茎流的迁移成为森林元素输入的重要组成部分.在迁移过程中,冠层淋溶、树干冲刷等改变了盐基离子含量,而不同林型的林冠特征、树皮性质等存在差异,因此盐基离子含量在不同林型中可能存在差异对米槠次生林和杉木人工林穿透雨、树干茎流进行为期4年的监测,对比研究4种盐基离子(K+、Ca2+、Na+、Mg2+)浓度和输入量的动态特征.结果显示:(1)米槠次生林树干茎流Ca2+、Mg2+浓度显著低于杉木人工林而K+浓度显著高于杉木人工林;穿透雨除Na+浓度外均为米槠次生林显著高于杉木人工林.穿透雨和树干茎流Na+浓度林型差异不显著.(2)两种林型盐基离子季节动态变化基本一致,在雨季旱季各有一个峰值,雨季浓度普遍低于旱季.米槠次生林盐基离子浓度稳定性普遍高于杉木人工林.(3)分析盐基离子浓度与降雨强度的关系发现:Ca2+、K+、Mg2+浓度随雨量级的增加而降低,Na+浓度随雨量级的增加而增加.(4)观测期间米槠次生林穿透雨累计输入Ca2+、K+、Mg2+和Na+总量分别为47.97、35.17、7.15和12.94 kg/hm2,树干茎流累计输入Ca2+、K+、Mg2+和Na+总量分别为11.38、6.21、1.54和3.00 kg/hm2;杉木人工林穿透雨累计输入Ca2+、K+、Mg2+和Na+总量分别为47.24、26.63、6.43和11.55 kg/hm2,树干茎流累计输入Ca2+、K+、Mg2+和Na+总量分别为4.11、1.20、0.50和0.83 kg/hm2.米槠次生林的林内雨盐基离子输入量大于杉木人工林.总体而言,米槠次生林比杉木人工林有更高的养分输入,能更好地维持生态系统养分的供应;上述结果有助于进一步认识森林物质随水文过程的流动,可为人工林经营管理提供一定科学基础数据.(图6表1参36)     

广州市帽峰山两种主要林型的暴雨水文特征

为了探索不同森林类型暴雨水文特征的差异,于2013年12月—2014年12月,在暴雨条件下对广州市帽峰山杉木林和常绿阔叶林的林外降水、穿透水、地表径流和集水区总径流进行水文量与水化学量的对比测定。结果表明,(1)2014年发生9场暴雨,暴雨雨量为655.0 mm,占全年降雨量(1 882.4 mm)的34.8%。(2)杉木林林冠层对暴雨的平均截留率为8.2%,集水区暴雨日的平均产流率为19.1%;常绿阔叶林冠层对暴雨的平均截留率为14.5%,集水区暴雨日的平均产流率为21.2%。(3)杉木林集水区全年产流714.8 mm,产流率为38.0%,其中雨季的产流率为44.4%,雨季产流量占全年的98.1%;常绿阔叶林集水区全年产流802.0 mm,产流率为42.6%,其中雨季的产流率为44.6%,雨季产流量占全年的87.9%;体现了常绿阔叶林对全年降雨的调蓄作用更大。(4)两种林分的冠层淋溶都表现为正淋溶,杉木林和常绿阔叶林穿透水的淋溶系数均以K最大,分别为4.10和7.88。(5)两种林分地表径流的化学含量显著高于降雨,地表径流中增加最小的N含量为降水的3.03倍,增加最大的Ca含量为降水的14.25倍,说明暴雨形成的地表产流是森林生态系统养分流失的重要原因。两种林分集水区总径流中C、NH_4~+-N和P的迁移系数为负值,表现为吸储效应。     

冀北山地山杨桦木林生态系统水化学特征研究

降水是森林生态系统的一个主要的养分输入源,观测并分析降水化学对于准确地估算森林生态系统养分循环的养分元素浓度与量显得极为重要。对冀北山地山杨桦木林穿透雨、树干茎流和枯透水中的Ca、Fe、K、Mg、Mn、Zn共6种养分元素进行了测定。结果表明：（1）大气降水经过林冠层后其水化学特征明显发生了变化,化学元素含量均有不同程度增加,化学元素含量排序为Ca〉K〉Mg〉Fe〉Mn〉Zn,其中Mn元素的增长倍数最多。树干径流各项指标均增长很多,化学元素含量排序为K〉Ca〉Mg〉Fe〉Mn〉Zn。枯落物水中K和Ca元素浓度增加最大。（2）大气降雨中Zn的变异系数最大,达2.853;K和Ca元素的变异系数最小,为0.158、0.163。穿透雨、树干茎流和枯透水中最大变异系数分别为Mn元素0.717、Zn元素为1.588、Fe元素为0.553。（3）经过淋洗后水样中各元素的浓度均有所增加,穿透水、树干径流和枯透水中K、Ca增加较多,Fe、Zn的淋溶量较少。     

鼎湖山针阔叶混交林生态系统水文过程研究

以鼎湖山针阔叶混交林（以下简称混交林）生态系统为研究对象，探讨了不同降水特征下森林生态系统水文过程，主要研究结果如下：（1）不同的降雨特征决定了不同的降雨过程和穿透雨过程，混交林生态系统穿透雨累积增加曲线与降水量的累积增加曲线变化是同步的；（2）2002年7月27日-28日特大暴雨最大降水量、最大穿透雨量分别为122．8nn和104．9mm,且穿透雨最大值出现的时间滞后于降水强度最大值出现的时间1h；（3）8月18日-20日特大暴雨，穿透雨量累积增加曲线与大气降水的累积增加曲线非常相似，且穿透雨最大值出现的时间略滞后与大气降水最大值出现的时间；（4）中雨时降水累积量达到最大值（59．6mm）与穿透雨累积量达到最大值（43．6mm）的时间一致；（5）树干流和地表径流量与大气降水量的累积变化曲线并不是完全同步的，在一定的降水量范围内，树干流量和地表径流量随着大气降水量的增加而增加；（6）无论是特大暴雨还是中雨发生时，即使在特大暴雨影响下，树干流（2．3～16．4mm）和地表径流（1．6～8．8mm）量都很小，系统具有很强的保水保墒能力；（7）混交林穿透雨强度变化过程基本取决于大气降水强度变化，树干流强度和地表径流强度数值很小且变化过程不明显。     

浙北低山丘陵区天然次生林和人工毛竹林降雨化学特征比较

森林降雨化学特征定量研究对于准确估算森林生态系统养分循环的养分元素浓度有重要意义。以中亚热带人工毛竹林和天然次生林为研究对象,分析2种森林类型的穿透雨、地表径流和流域出口径流中各离子浓度时空动态变化特征。结果表明,与人工毛竹林相比,天然次生林具有较高的林冠截留作用和枯落物截持水能力,产生的林内穿透雨和地表径流较少;大气降雨中各离子浓度差异较大,由高到低依次为SO42-、NO3-、Na+、Cl-、K+、Ca2+、NH4+和Mg2+;人工毛竹林和天然次生林林内穿透雨的Na+淋溶系数分别为0.49和0.85,而其他离子都有不同程度增加,表现为正淋溶;与大气降雨相比,2种林分的地表径流中各离子都表现为正淋溶,淋溶系数在1.12~10.16之间,以K+和NO3-较大,而Na+和NH4+较小;流域出口径流中K+和NH4+浓度相对于大气降雨有一定下降,迁移系数分别为0.90和0.21,而Ca2+和Mg2+浓度则明显增加,迁移系数分别为7.55和22.78;2种林分不同层次的降雨化学特征差异主要表现在离子浓度上,除Na+和Mg2+外,天然次生林各层次的离子浓度均大于人工毛竹林。     

降雨对林地养分输入与土壤侵蚀的作用

用定位观测研究表明,降雨是林地形成土壤肥力的重要机制;特别是通过林冠层的穿透水和树干的径流水,其养分通量平均要比林外雨高80％左右,但在不向的气候条件下和在不同的森林类型里,降雨输入土壤的养分存在着较大的差异,在无植被覆盖的坡地上,降雨会造成土壤侵蚀,使土壤养分入不敷出。     

长江上游亚高山粗枝云杉人工林林冠对降水过程中氯离子的截留作用

不断增加的大气氯离子(Cl~-)浓度正在成为影响陆地生态系统过程的全球环境变化因子,为了解气候变化敏感且观测困难的山区人工林对大气Cl~-的过滤效应,以川西亚高山粗枝云杉人工林为研究对象,监测分析2015年8月至2016年7月期间,大气降水(降雨和降雪)和穿透水中Cl~-的动态变化及林冠对其的截留作用.1年中共进行了33次大气降水的观测与采样,包括27次降雨和6次降雪.大气降水中Cl~-的平均浓度为1.33 mg/L,降雨中Cl~-的平均浓度为1.41 mg/L,降雪中Cl~-的平均浓度为0.98 mg/L.通过降水输入到森林生态系统的Cl~-总量为7.56 kg/hm~2,其中,通过降雨的Cl~-输入量为6.31 kg/hm~2,通过降雪的Cl~-输入量为1.25 kg/hm~2.1年内林冠的总截留量为2.61 kg/hm~2,平均截留率为38.08%.其中,林冠对降雨过程中Cl~-的截留总量为2.20 kg/hm~2,平均截留率为38.90%;对降雪过程中Cl~-的截留总量为0.41 kg/hm~2,平均截留率为34.39%.8月的平均截留率最大,9月的平均截留率最小.林冠对降水过程中Cl~-的截留率与降水量呈显著负相关关系.可见,川西亚高山粗枝云杉人工林林冠对Cl~-具有较强的截留作用,这对于维持和改善长江上游水源涵养地环境具有重要意义;全球变化导致的降水格局变化可能会改变人工林林冠对大气Cl~-的截留与过滤作用.     

弄拉岩溶区次生林的生态水文效应

于2006年5月至7月对广西弄拉兰电堂泉水源林区各类水样的物理化学特征进行了研究。通过收集弄拉兰电堂泉集水区次生乔木林中的大气降雨、穿透雨、树干径流雨和表层岩溶泉水,对其中的化学成分含量和pH值进行了分析测定。结果表明:大气降雨经过森林层后,化学成分的总含量增加了;各种养分元素表现出不同的变化,Cl-和Na 减少,其余各离子以及TC、TIC和TOC都表现出增加,对应于每场降雨后的泉水中各成分的变化不是很显著;穿透雨和树干径流雨的pH值表现为下降,泉水的pH值变化幅度较小。经过次生林后的雨水可促进岩溶作用和表层岩溶带的生物地球化学循环,增加土壤中某些碱性元素的有效态。     

鼎湖山森林演替序列水文过程中总有机碳(TOC)变化规律及其对土壤碳平衡的贡献

森林水文过程中的总有机碳转运对土壤有机碳平衡起着重要的作用,但我们对于水文过程对碳平衡的贡献机理所知甚少.本研究针对鼎湖山季风常绿阔叶林演替序列不同森林生态系统(马尾松林、针阔混交林和季风常绿阔叶林(简称季风林))的大气降水、穿透水、树干流、凋落物淋洗水以及地表径流中的总有机碳(TOC)进行了三年(2002年4月-2005年5月)观测,以此来分析水文学过程中TOC的变化规律和水文学过程对不同成熟度森林生态系统土壤有机碳积累的贡献.每场雨后进行水样的采集,采集的水样装入棕色玻璃瓶中,加硫酸至pH值小于2,放置于实验室冰箱冷藏待测.TOC用日本岛津公司生产的5000A型TOC-V分析仪测定.研究结果及推论如下:鼎湖山森林水文学过程中TOC浓度和总量变化呈现规律性的变化.大气降水中的TOC浓度和总量分别为(3.65±0.59)mg·L~(-1)和51.8104 kg·hm~(-2)·a~(-1),大气降水是鼎湖山森林生态系统水文循环过程中TOC的主要来源.穿透水(DTF)中TOC浓度和总量均为:松林>混交林>季风林,其中季风林TOC浓度显著低于其他两种林型.松林树干流的TOC浓度显著高于混交林和季风林.凋落物淋洗水TOC浓度和总量大小依次均为:松林>混交林>季风林,且三林型间存在显著差异(p<0.05).径流中TOC浓度和总量均较小,且无明显差异.在湿季5月份,穿透水、树干流、凋落物淋洗水的TOC浓度呈现下降趋势.干季(10月)开始以后,穿透水、树干流、凋落物淋洗水中的TOC浓度又逐步回升.地表径流中TOC浓度干湿季变化趋势不明显.干季中各水文学分量TOC浓度大于湿季,但TOC总量呈现相反趋势.在森林水文学过程中,凋落物淋洗水所携带的有机碳量是土壤有机碳输入的最大项,季风林、混交林、松林中TOC总量分别为246.983 kg·hm~(-2)·a~(-1),255.187kg·hm~(-2)·a~(-1)和261.876kg·hm~(-2)·a~(-1);其次是直接到达土壤表面的穿透水,季风林、混交林、松林中TOC总量分别为28.152kg·hm~(-2)·a~(-1),37.410kg·hm~(-2)·a~(-1)和43.176kg·hm~(-2)·a~(-1);树干流中有机碳浓度虽高,但总量很微小,季风林、混交林、松林中TOC总量分别为4.663kg·hm~(-2)·a~(-1),5.910kg·hm~(-2)·a~(-1)和4.566kg·hm~(-2)·a~(-1),所以对土壤有机碳收入贡献不大.径流所携带的TOC总量很小,季风林、混交林、松林中分别为8.707kg·hm~(-2)·a~(-1),9.318kg·hm~(-2)·a~(-1),7.220kg·hm~(-2)·a~(-1).由此可知,水文过程输入土壤的TOC总量远大于径流所带走的TOC总量,导致了水文过程中的TOC存留在土壤中,对土壤有机碳(SOC)的积累起着重要作用.季风林、混交林和马尾松林土壤每年通过水文学过程净输入的有机碳量分别为(27.1+1.65)g·m~(-2),(28.9±2.79)g·m~(-2)和(30.2±2.65)g·m~(-2).水文学过程中的这部分有机碳由于占总有机碳比例较小往往被忽视,但是正是由于水分在土壤中的下渗使得有机碳的分布趋于均匀,这将更加利于SOC的积累和保存.     

武夷山常绿阔叶林生态系统降水分配与离子输入特征

大气降水是森林生态系统重要的水源和养分的主要来源之一。于2014年11月—2015年11月对武夷山中亚热带常绿阔叶林生态系统林外雨、林内雨和树干流定位观测,分析了各类降水中的养分离子(NO_3~--N,SO4~(2-)-S,Cl-和Ca~(2+)、Mg~(2+)、K~+、Na~+)浓度动态变化规律及养分离子输入量,以期为进一步研究常绿阔叶林生态系统的水量平衡及养分循环过程提供基础数据。结果表明:研究期间大气降水量(林外雨)为2 623.7 mm,树干流量仅占大气降水量的4.5%,9.8%的大气降水被冠层截留;林内雨、树干流与林外雨量的动态变化规律相似,林内雨、树干流量与林外雨量呈极显著正线性相关关系(P0.001)。各类降水年加权平均pH值表现为林外雨树干流和林内雨。各类降水在降水量较小的1—2月,各阴阳离子的浓度普遍较高,在降水量较大的3—8月,阴阳离子浓度普遍较低。整体上,树干流的离子浓度林内雨林外雨。研究表明武夷山常绿阔叶林生态系统降水分配过程中,林内雨是养分输入的主要形式,各养分离子年输入量占总输入量的比例均在90%以上。通过林内雨输入林地较多的养分离子是SO4~(2-)-S和K~+,分别为24.51、37.53kg·hm~(-2)·a~(-1);SO4~(2-)-S和K~+也是总养分输入量的主要离子,二者分别占离子输入总量的24%和36%,NO_3~--N的年输入量也达到了12.44kg·hm~(-2)·a~(-1),占到养分离子总输入量的11%以上。     

我国七个站点降雨和森林穿冠水中硝态氮同位素丰度

采集了我国7个站点的降雨和森林穿冠水样品,分析测定了水样中硝态氮和总氮的同位素丰度.降雨中硝态氮δ15N值范围为-9.00‰至9.71‰,其中北方站点冬季降雨中硝态氮δ15N值要远高于其他站点,可能是由于北方冬季燃煤供暖所致.穿冠水中硝态氮δ15N值范围为-16.59‰至-0.32‰,比降雨中的硝态氮δ15N值要低,其可能原因是林冠层中存在硝态氮的交换过程,从而产生了分馏作用.降雨和穿冠水中TN的δ15N值范围分别为-7.94‰至-3.07‰和-4.55‰至-1.73‰,其中穿冠水中TN的δ15N值要略高于降雨中的值.     

氮肥运筹和少免耕对麦田氮素径流流失的影响

采用田间小区定位试验研究了自然降雨条件下氮肥运筹和少免耕措施对稻麦两熟农田麦季氮素径流流失特征的影响。结果表明:自然降雨后麦田耕层土壤平均水分质量分数26.34%为径流事件发生的临界土壤水分质量分数。常规施肥(T0)条件下,麦季径流水量达2185.05 m3·hm-2,径流侵蚀泥沙量达716.08 kg.hm-2,少免耕(T2)处理增加麦田径流水量达29.67%,减少径流侵蚀泥沙量达13.96%,而肥料运筹(T1)与T0处理差异不显著;就整个麦季而言,T0处理条件下,径流水全氮(TN)平均质量浓度和径流侵蚀泥沙TN平均质量分数分别为10.51 mg·L-1和1.19 g·kg-1,T1处理显著降低径流水TN质量浓度和侵蚀泥沙TN质量分数分别达11.63%和5.93%,T2处理显著降低径流侵蚀泥沙TN质量分数达7.95%;麦季氮素径流流失主要集中在小麦生育前期,包括径流水氮素流失量和径流侵蚀过程中由泥沙流失的氮素量。T0处理条件下,氮素流失总量达31.76 kg·hm-2,其中,径流水氮素流失量占麦季氮素总流失量95%以上,T1处理减少麦季氮素总流失量达9.25%,而T2处理则增加麦季氮素总流失量达16.75%...     

南京地区水稻田N素径流流失模拟模型

针对稻作水肥管理特点,建立了降雨-径流-N素流失模拟模型,根据实测与文献资料确定模型主要参数,并输入1951至2006年56a逐日降水资料运用自编程序进行计算机模拟运算,以分析南京地区降雨量与水田径流量及径流N流失量的关系.结果发现,除了降雨量和径流量影响径流N量以外,施肥日期及其与较强径流出现的时间间隔也对径流N量有很大影响.进一步分析表明,施肥后7d是降低水稻生长期径流N量的关键时期,6月中旬栽插有利于减少径流N的产生.     

太湖流域坡地茶园径流流失规律

在太湖流域坡地茶园进行小区试验,研究自然降雨条件下坡地茶园径流流失的基本规律.结果表明,在常规种植条件下,茶园的平均年径流水量为98.29 L·m-2,随径流流失的氮素量为11.685 kg·hm-2,其中硝态氮(N03--N)流失量为8.918 kg·hm-2,占总氮的76.320%;可溶性总磷(TDP)流失量为0.128 kg·hm-2,磷酸根(PO3-4)流失量为0.104 kg·hm-2,占磷总流失量的65.823%;径流携带泥沙量为181.13 kg.hm-2,其中泥沙携带氮为0.272 kg·hm-2,泥沙携带磷为0.030 kg·hm-2;氮、磷流失系数分别为1.008%和-0.087%,氮、磷肥流失率分别为5.686%和0.190%.说明试验区域坡地茶园径流量少,氮、磷流失较少,产生农业面源污染的风险较小.     

林冠氮添加和灌草去除对杉木生理生态特征的影响

氮素对植物的生长发育十分重要,但持续、过量的氮沉降将可能对植物乃至生态系统产生深远影响。去除林下灌草是常用的林业管理措施,然而氮添加与去除灌草交互对植物生理生态特征的影响还具有很大不确定性。以中亚热带杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林为研究对象,通过林冠氮添加(25kg·hm~(-2)·a~(-1))和林下灌草去除,设置对照(CK)、灌草去除(UR)、氮添加(N)和氮添加加灌草去除(UR×N)处理。以正常生长、无病虫害的标准木为样本,通过测定杉木叶片饱和光强净光合速率(A_(sat))、气孔导度(G_s)、叶绿素相对含量、全氮、全磷及非结构性碳水化合物含量以及δ~(13)C来探讨氮添加及灌草去除对杉木生理生态特征的影响。结果表明,经过两年处理,林冠氮添加、灌草去除及其交互处理对杉木叶片的光合参数、叶片养分(氮、磷)、非结构性碳水化合物含量等各项指标均未有显著影响。N处理使杉木叶片的光合氮利用效率(PNUE)和光合磷利用效率(PPUE)较CK处理分别下降了30.1%、28.9%,而N×UR处理可以使PNUE和PPUE分别较N处理上升17.1%和13.6%。N处理使杉木叶片瞬时水分利用效率提高了15.9%。林冠氮添加、灌草去除及其交互处理对杉木人工林的影响可能是一个缓慢而长期的过程,短时间内(2年)不会对杉木生理生态特征产生显著的影响,但在实际的杉木人工林经营过程中,可以通过适当的氮添加,提高杉木人工林的抗旱性。研究结果可为全球变化背景下的杉木人工林的可持续经营措施的选择提供理论依据。     

基于雨型的南方城市道路雨水径流污染物分析

以嘉兴市区主干道为研究区域,开展了该市两种典型降雨条件下,道路雨水径流中典型污染物初期冲刷效果、质量浓度变化规律、道路雨水径流水质污染指标相关性,污染物平均质量浓度(EMC)的研究。针对城市典型降雨,分析城市降雨径流污染过程的变化规律,对城市道路径流污染的控制和雨水资源有效利用具有重要意义。利用模式雨型对嘉兴市2010年至2013年间90场降雨进行归纳,总结出Ⅲ型和Ⅶ型为嘉兴市的常见雨型。从2013年降雨监测期间筛选出与该市发生频率最高的两种雨型相似的典型降雨进行分析,结果表明,(1)降雨雨型、降雨强度、降雨前期干燥时间均会对道路径流雨水中污染物浓度产生较大的影响,这也是Ⅶ型降雨比Ⅲ型降雨中道路雨水径流中污染物较高的原因。(2)以携带80%污染物所实际发生的径流量的多少来判断初期冲刷效应的强弱,则Ⅶ型降雨中TN、NH4+-N、SS、TP、COD的初期冲刷效应均强于Ⅲ型降雨。两场降雨中TP的初期冲刷效应均低于其他4种污染物。(3)道路雨水径流中TN、NH4+-N、COD与SS之间均存在良好的相关性。Ⅶ型降雨中TP与SS的相关系数为0.917,而在Ⅲ型降雨中TP与SS的相关系数仅为0.772,所以TP与SS的相关性受降雨条件影响较为明显。(4)Ⅲ型和Ⅶ型降雨中道路雨水径流中SS、COD、TP质量浓度分别为353.2、465.71、4.03mg·L-1和548.41、335.96、1.18 mg·L-1均不同程度的高于地表水V类标准。Ⅲ型和Ⅶ型降雨中TN浓度为3.47和6.62 mg·L-1高于国家污水一级排放标准,因此SS、COD、TP是道路雨水径流中的主要污染物。     

林区公路对南岭森林集水区径流的影响

林区公路的生态水文影响历来少受关注,道路对集水区径流的影响及其机制仍不明确。在南岭国家森林公园选取2个对比森林集水区,其一为自然状态(W1),另一个受旅游公路干扰(W2),利用各集水区2017年8月-2018年7月连续监测的降雨和流量数据,研究了林区公路对径流的影响。结果表明:(1)在W2集水区,不同雨量级的次降雨产生的快速径流量是集水区W1的1.64-3.69倍,W2的水文响应值的年平均值(12.60%)是W1(4.32%)的2.92倍;而且在相似降水条件下W2的洪峰流量远大于W1,洪峰滞后雨峰的时间比W1短;(2)基于79场(W1)和87场(W2)雨量P≥5 mm的次降雨及其径流的监测,将两集水区各次降雨过程中产生的快速径流(QF)与降雨量(P)、降雨历时(PD)、前7天降水量(AP7)、最大30 min雨强(I_(30))、最大60 min雨强(I_(60))、平均降雨强度(AHRD)和初始流量(F_i)各指标进行相关分析,两个集水区的快速径流都与降雨量、降雨历时呈极显著相关;此外W1的快速径流与I_(60)呈极显著相关,与I_(30)显著相关,W2的快速径流与I_(30)和I_(60)相关关系不显著,但与AP7呈显著相关;(3)观测期间,W2的年径流系数为0.489 5,W1的年径流系数为0.443 7,基流占总径流的比率(BF/R)在一年中每个月都表现为W2小于W1。林区公路修建引起了径流量、径流组分分配以及径流过程变化:林区公路明显增加集水区的快速径流量和洪峰流量并使洪峰滞后雨峰的时间缩短,导致产生快速径流的主导因素改变;显著减少了集水区的基流补给,使集水区径流中基流比例显著减少。     

中亚热带杉木人工林冰雪灾害引发的林木损害及林地养分分布

对中亚热带被冰雪灾害破坏的杉木林地的杉木损害程度及其林地养分分布变化进行了调查,冻雨在杉木枝叶上形成冰柱,造成大量的林木折冠,林木折断的树干部位随胸径的增加而显著升高。树木残体的干质量达25987.6kg·hm-2,树干、枝、叶和皮分别占44%、27%、22%和7%。树木残体中叶、干、枝和皮的N、P和K储量分别占其N、P和K总储量的62%、18%、13%和7%。杉木林地的N、P、K3种养分的积累量为63294.5kg·hm-2,杉木残体的养分仅占杉木林地的0.23%,凋落物层的养分占0.09%,而土壤养分所占比例高达99.68%。3种养分数量在各组分中均为N〉K〉P。雨雪冰冻灾害造成的杉木折干增加了土壤肥力。林冠残体分解引起的养分含量下降,林冠破坏后几乎没有凋落物归还土壤,华南地区频降大雨造成的速效养分流失将使土壤变得贫瘠。     

氮肥运筹和少免耕对麦田氮素径流流失的影响

采用田间小区定位试验研究了自然降雨条件下氮肥运筹和少免耕措施对稻麦两熟农田麦季氮素径流流失特征的影响。结果表明：自然降雨后麦田耕层土壤平均水分质量分数26.34%为径流事件发生的临界土壤水分质量分数。常规施肥（T0）条件下,麦季径流水量达2185.05 m3·hm-2,径流侵蚀泥沙量达716.08 kg.hm-2,少免耕（T2）处理增加麦田径流水量达29.67%,减少径流侵蚀泥沙量达13.96%,而肥料运筹（T1）与T0处理差异不显著;就整个麦季而言,T0处理条件下,径流水全氮（TN）平均质量浓度和径流侵蚀泥沙TN平均质量分数分别为10.51 mg·L-1和1.19 g·kg-1,T1处理显著降低径流水TN质量浓度和侵蚀泥沙TN质量分数分别达11.63%和5.93%,T2处理显著降低径流侵蚀泥沙TN质量分数达7.95%;麦季氮素径流流失主要集中在小麦生育前期,包括径流水氮素流失量和径流侵蚀过程中由泥沙流失的氮素量。T0处理条件下,氮素流失总量达31.76 kg·hm-2,其中,径流水氮素流失量占麦季氮素总流失量95%以上,T1处理减少麦季氮素总流失量达9.25%,而T2处理则增加麦季氮素总流失量达16.75%。