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。     

杉木人工林生态系统的生物地球化学循环Ⅱ:氮素沉降动态

在福建南平地区 ,对两片杉木人工林 (标记为FFC和XQF)的氮素沉降进行了为期 3a(1994～ 1996 )的定位研究 .结果表明 ,降水通过林冠后 ,穿透雨的氮素含量没有发生明显变化 ,但树干径流的养分富集现象则十分显著 .降雨、穿透雨和树干径流中的氮素含量表现出明显的季节变化 ,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FFC和XQF监测场 ,每年从降雨中输入的NH 4 N分别为 8.73kghm-2 和 4.6 2kghm-2 ,NO-3 N分别为 9.36kghm-2 和 6 .83kghm-2 ,总计氮素输入分别为 18.0 9kghm-2 及 11.45kghm-2 ,其中16 .4% (2 .97kghm-2 )和 4.9% (0 .5 6kghm-2 )在降水过程中直接被两林分的林冠所吸收 .吸收行为主要出现在春、夏两季 ,这是杉木生长旺盛的阶段 ,而在秋、冬季则主要表现为淋溶 .林龄和密度是影响林冠对氮素吸收量的两个主要因子 .图 3表 1参 2 2     

森林植被对降水水化学的影响

综述了森林植被各个层次对降水水化学影响的主要研究成果,并指出了目前该方面研究存在的问题及今后需要努力的方向。大量集中在乔木层的研究表明,与林外雨比较,穿透雨、树干茎流中多数元素的浓度均呈增加的趋势,浓度大小的总趋势为树干茎流>穿透雨>林外降雨,K、Mg、Mn等表现突出,浓度可增加10倍以上;影响元素浓度变化因素包括降水特征、林分类型、大气状况等;具体到某一种元素,不同区域、不同林型间研究结果差异很大,很难得出一致的结论。对灌草层和枯落物层吸附淋溶作用研究较少,也就不能正确评价森林植被对降水水化学的综合效应。因此,在空间尺度上,要加强不同区域森林植被各个层次的研究;在时间尺度上,短时间的观测缺乏代表性,长期定位观测更具科学性。此外,目前的研究,尤其是国内的研究,只是对现象的揭示,缺乏过程及机理的深入研究,限制了我们对森林植被的内在运行机制和客观规律的正确认识。     

涟江上游表层岩溶泉水污染源解析

为明确涟江上游表层岩溶泉水化学污染特征及其污染来源,选取区域内7个地表饮用泉作为研究对象.测定泉水水温(T)、电导率(EC)、溶解氧(DO)、pH、总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH4-N)、硝氮(NO₃-N)、高锰酸盐指数(COD)并研究其与泉眼半径200、500、1000 m范围内耕地、住宅用地及交通用地面积的相关性.研究结果表明,依据地表水环境质量标准(GB3838-02)等水质标准,涟江上游7个表层岩溶泉水TN均超标,耕地周围的泉水TP、NH₄-N、NO₃-N也超过标准值,表明该区域表层岩溶泉水总体高N而局部高P的污染特征.主成分分析表明农业活动对泉水TN、TP、NH₄-N、NO₃-N及COD含量产生了一定的影响.泉眼半径200 m范围内耕地面积与TP、NH₄-N显著正相关,表明小范围内农业活动是泉水N、P污染的主要源头;500 m范围内EC与住宅用地面积显著正相关,表明较大规模人类聚居可能造成泉水离子成分偏复杂.从保护地表饮用泉的角度出发,建议泉眼半径200 m内减少农业活动强度及频率,泉眼半径500 m内控制人口密度及日常生活排污量.     

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)     

贵阳市降雨酸度的初步研究

本文报告了1981年4月至11月贵阳市降雨pH和SO_4~(2-)含量以及大气SO_2浓度值,结果表明雨水酸化和大气SO_2污染都较为严重,此外,对春秋两季pH较低、碱性尘埃对降雨pH和SO_4~(2-)的影响、雨水存放过程中的变化、降雨过程中大气SO_2变化等因素作了讨论,本次工作对降雨采用了雨后取样,连续性降雨的分段取样以及以月为单位的累积取样等方法,其结果差异较大。但在排除明显的碱性尘埃影响后,分嚣取样获得了pH和SO_4~(2-)之间存在一定的规律性,最后还提出了雨量加权求pH月平均值的统计方法。     

崇明东滩大气湿沉降酸性特征

对崇明东滩湿地的大气湿沉降进行了为期一年的样品采集,对其酸性特征进行了系统分析与讨论.结果表明,大气湿沉降表现出明显的酸性,pH均值为4.85,16.67%的降水达到强酸性,较强酸性的占19.44%;从各月份pH变化来看,9月份pH值相对较低,1月和7月较高,各季节pH值变化规律为秋季＜春季＜夏季＜冬季;降雨pH同降雨量表现出一定的负相关性,同风向表现出显著的正相关,风向变化引起的大气颗粒物含量的差异对湿沉降酸性产生明显影响;湿沉降中主要酸性离子NO-3和SO2-4平均含量分别为68 μmol·1-1和24 μmol·1-1,季节变化均表现为秋季＞冬季＞夏季≈春季;湿沉降中SO2-4和NO-3的当量浓度比均值为15.1,H2SO4对酸雨起决定性贡献作用,燃煤排放是湿沉降呈酸性的最主要原因.     

岩溶表层带土壤温度和含水率对呼吸作用的影响

全球环境变化对岩溶区的碳循环产生重要的影响,而土壤呼吸作用在全球环境变化的影响和反馈的过程中具有十分重要的作用。因此,以岩溶区的岩溶表层带为研究对象,研究了土壤呼吸作用与土壤温度和大气降水量之间的响应机理和内在联系。研究结果表明：岩溶表层带的土壤呼吸作用具有单峰型的季节性变化特征。洼地0~5、10~20 cm 的土壤呼吸速率在范围变化分别为82.58 mg· m-2· h-1至412.89、151.39 mg· m-2· h-1至523 mg· m-2· h-1,最大值出现在8月中旬。坡地0~5、10~20 cm的土壤呼吸速率在范围变化55.05 mg· m-2· h-1至412.89、137.63 mg· m-2· h-1至495.47 mg· m-2· h-1,最大值出现也在8月中旬。洼地的土壤呼吸作用相对强于坡地,主要是由于坡地土壤相对洼地土壤较薄并且容易被降水冲刷搬运。在大气降水量不成为限制土壤呼吸作用的因子下,土壤温度为主要控制土壤呼吸作用的因子。因此,该研究可为控制土壤呼吸作用缓和大气CO2的升高和温室效应应对策略,为国家固碳减排的科学决策提供理论依据。     

The use of35S to study sulphur cycling in forests

Estimates of the atmospheric deposition of sulphur compounds to forests can be made from measurements of throughfall and stemflow below the forest canopy if internal cycling of sulphur can be neglected. The use of³⁵SO4 as a tracer isotope to study movement of sulphate from the soil to the tree and subsequent leaching by rain is described, and illustrated by reference to a field experiment in a Scots pine forest. Application of 1.85 GBq of³⁵SO4 to an area of 35 m² of the forest floor resulted in measurable activity in both foliage and throughfall. Activity in foliage continued to increase through the winter after application in June. Activity in throughfall was initially high (20 Bq S mg⁻¹), then fell to a steady value (<2 Bq S mg⁻¹) from August onwards. There was good spatial correlation between activity in the canopy and in throughfall below canopy. The temporal changes showed that complete and rapid equilibration of the isotope with the pool of sulphur in the canopy could not be safely assumed. Laboratory experiments with excised shoots demonstrated a much smaller specific activity (Bq mg⁻1 S) in leached sulphate than in the whole needles. Nevertheless, leaching contributed only a small proportion (<15%) of the sulphate in net throughfall (throughfall + stemflow − rain), except during the period of needle expansion, which coincided with application of the isotope. The results suggest that the errors involved in neglecting internal cycling are of the same order as the uncertainties with which sulphur deposition in throughfall and stemflow can be measured. Such measurements may therefore be used to estimate sulphur deposition to forests with uncertainties comparable to those of current methods based on micrometeorological methods.     

蒙古栎林生态系统的水分循环与养分循环关系

本文从群体水平上研究了蒙古栎林生态系统中的水分循环与养分循环的关系。结果表明,降雨是系统养分的重要输入。降雨对林冠的淋洗淋溶作用有助于养分的归还及缩短养分循环的途径。蒙古栎树干茎流量大,且其中含有的养分元素较多,从而使蒙古栎的根系能获得更多的水分与养分,有助于适应干旱、瘠薄的立地环境。径流是系统的水分输出,也是养分输出。蒙古栎林的下渗流约占整个径流的90％,且养分元素含量较低,从而有助于养分的积累。降雨在蒙古栎林内的分配格局不一,导致系统养分积累的明显差异。本文还探讨了干扰对养分循环与水分循环的影响。结果表明,采伐森林导致水分分配的变化,也使系统的养分发生亏损。只有把养分循环与水分循环结合起来,才能较完整地评价森林的生态功能。     

The Chemistry of Throughfall, Stemflow and Soil Water Beneath Oak Woodland and Moorland Vegetation in Upland Wales

The chemistry of bulk precipitation, throughfall, stemflow and soil waters beneath an oak wood (Quercus petraea) canopy and soil waters under moorland vegetation were measured at two sites on acid brown podzolic soils near Llyn Brianne in rural mid-Wales, UK. Between March 1986 and November 1988, precipitation was 4354 mm and annual interception losses from the oak canopy averaged 13% of incident precipitation. Throughfall and stemflow were more acid and concentrations of most solutes were increased 2- to 4-fold compared with bulk precipitation. Nitrate was the only solute retained within the tree canopy. Throughfall collected beneath patches of bracken on the forest floor was less acidic but contained substantially higher concentrations of major ions than bulk precipitation and oak throughfall. the moorland soil was more acidic, contained more exchangeable calcium but less exchangeable aluminium and potassium than the woodland soil. Soil waters beneath both vegetation types were acidic (mean pH range 4.5-4.9) and dominated by sodium and chloride. with the exception of calcium, soil water solute concentrations were greater beneath oak. These differences are ascribed to larger atmospheric inputs beneath the oak canopy compared with the shorter grasses, combined with the effect of differences in nutrient dynamics and water fluxes. Variations in soil water aluminium chemistry are explained in terms of ion exchange and podzolisa-tion processes. the water quality implications of increased upland afforestation of moorland by broadleaved trees are discussed.     

塔里木荒漠河岸林植物群落演替下的土壤理化性质研究

选择塔里木荒漠河岸林内典型、有代表性的不同演替阶段的群落,对其土壤理化性质进行研究。结果表明：土壤理化性质在演替方向和土壤剖面上表现出较强的规律性。演替后、中期表层土壤（0～20 cm）粘粒质量分数比初期分别减少了1.28%、64.29%、土壤砂粒质量分数分别增加了3.08%、17.23%,土壤明显变粗沙化。群落演替能明显增大土壤容重与非毛管孔隙度,降低土壤总孔隙度、毛管孔隙度、孔隙比、土壤水分质量分数、最大持水量、毛管持水量和最小持水量。演替后、中期表层土壤非毛管孔隙度比初期分别增大了33.78%、36.087%,土壤水分质量分数分别降低了85.57%、97.77%,演替后期最大持水量、毛管持水量分别比初期降低了40.28%、9.27%,导致土壤固相率减小,气相率增大,土壤持水供水能力与抗风蚀性能减弱。土壤有机质、全氮与碱解氮、全磷与速效磷、全钾与速效钾、盐分质量分数随群落演替呈降低趋势。演替后期表层土壤有机质、碱解氮、全磷与速效钾质量分数分别比初期降低了38.68%、60.71%、23.58%、66.93%,其土壤理化性质退化最显著。地下水位下降是引起荒漠河岸林植物群落逆向演替的驱动力。当前随人类干扰强度增强（水土资源开发）,塔里木荒漠河岸林土壤结构与土壤生态功能随之受到破坏与衰退,而保持合理的生态水位则是维持荒漠河岸林生态系统稳定的有效途径。     

The Chemistry of Throughfall,Stemflow and Soil Water Beneath Oak Woodland and Moorland Vegetation in Upland Wales

The chemistry of bulk precipitation, throughfall, stemflow and soil waters beneath an oak wood (Quercus petraea) canopy and soil waters under moorland vegetation were measured at two sites on acid brown podzolic soils near Llyn Brianne in rural mid-Wales, UK. Between March 1986 and November 1988, precipitation was 4354 mm and annual interception losses from the oak canopy averaged 13% of incident precipitation. Throughfall and stemflow were more acid and concentrations of most solutes were increased 2- to 4-fold compared with bulk precipitation. Nitrate was the only solute retained within the tree canopy. Throughfall collected beneath patches of bracken on the forest floor was less acidic but contained substantially higher concentrations of major ions than bulk precipitation and oak throughfall. the moorland soil was more acidic, contained more exchangeable calcium but less exchangeable aluminium and potassium than the woodland soil. Soil waters beneath both vegetation types were acidic (mean pH range 4.5-4.9) and dominated by sodium and chloride. with the exception of calcium, soil water solute concentrations were greater beneath oak. These differences are ascribed to larger atmospheric inputs beneath the oak canopy compared with the shorter grasses, combined with the effect of differences in nutrient dynamics and water fluxes. Variations in soil water aluminium chemistry are explained in terms of ion exchange and podzolisa-tion processes. the water quality implications of increased upland afforestation of moorland by broadleaved trees are discussed.     

森林生态系统的水文调节功能及生态学机制研究进展

森林水文调节功能是森林所实现的重要服务功能之一,可是由于森林资源被无节制的开采利用,导致人们不断遭受森林破环所带来的洪旱灾害。因此关于森林生态水文功能研究已成为生态学和水文学的研究重点之一。近年来,国内外对森林水文调节过程及其生态学机制进行了广泛深入的研究,所以文章从森林的水文过程出发,对林冠截留、树干流、凋落物层截留、林地水分涵养和蒸发蒸腾及其影响因子的国内外研究现状进行了归纳分析,研究认为林地各冠层均能够截留降雨,降低雨水动能,从而减少地表径流的产生和对地表的冲击;凋落物层能蓄留水分、抑制蒸散、减缓地表径流;而树干流改变降雨水平空间格局,影响水分入渗以及土壤水源涵养。森林结构复杂,明显改变了降雨分配过程,而森林水文过程及调节功能又受到森林结构的制约,因此定量定性探讨森林生态系统的结构、过程与水文调节功能之间关系,是未来森林生态水文功能研究的重点。     

西安市南郊春季降水化学成分特征

2010年3-4月间采集了7次西安南郊降水样品,测定电导率、pH值、主要离子浓度.结果表明,降水pH值的平均值为6.6;电导率平均为110.5 μs/cm,说明降水中水溶性离子浓度高.Ca2+为含茸最丰富的阳离子,平均浓度为15.3 mg/L.由于北方春季沙尘天气频繁,空气中固体颗粒较多,所以降水中Ca2+浓度较高.同...     

模拟氮沉降对森林土壤化学性质的影响

大气氮沉降的增加对森林土壤的影响是近来生态学研究的重要课题。以鼎湖山季风常绿阔叶林（以下简称为“阔叶林”）、马尾松（Pinus massoniana）林、针阔叶混交林（以下简称为“混交林”）和增城木荷（Schima superba）人工幼林等4种林型土壤为研究对象,采用野外原位模拟大气氮沉降的方法,设置3种模拟氮沉降量,即N0（对照,N：0 g·m-2·a-1）、N5（N：5 g·m-2·a-1）、N10（N：10 g·m-2·a-1）,在模拟氮沉降时间分别为42个月（阔叶林）、31个月（马尾松林）、50个月（混交林）、20个月（人工幼林）后,采集0~20 cm土层的林地土壤,分析土壤的化学性质,探讨不同氮沉降量对不同林型土壤化学性质的影响。结果表明,（1）模拟氮沉降对鼎湖山阔叶林、马尾松林、混交林土壤pH值的影响基本一致,均使pH值下降。其中,当氮沉降量达到N10时,阔叶林土壤pH值降为3.97,与对照相比下降了0.11 pH单位,差异达显著性水平（p〈0.05）。而人工幼林土壤pH值未随着氮沉降量的不同而有明显的变化。（2）模拟氮沉降在近2年至4年的时间内,对阔叶林、混交林、人工幼林的土壤有机质、全氮、全磷、全钾、水解性氮、速效磷、速效钾含量的影响均不明显,马尾松林土壤有机质、全氮、全磷、速效磷、速效钾含量也没有明显变化,但模拟氮沉降导致了马尾松林土壤水解性氮含量明显下降,从95.12 mg·kg-1降至84.39 mg·kg-1,差异达显著性水平（p〈0.05）。（3）模拟氮沉降对鼎湖山阔叶林、马尾松林、混交林等3种林型土壤盐基饱和度、盐基离子Ca2＋、Mg2＋、K＋含量的影响未达显著水平,而对这3种林型土壤交换性Na＋含量的影响则较明显且影响趋势基本一致,即氮沉降的增加导致了土壤交换性Na＋含量明显下降。在N10处理下,与对照相比,这3种林型的土壤交换性Na＋含量分别下降了40.0%、68.4%、50.0%,差异达显著性水平（p〈0.05）。氮沉降对人工幼林土壤盐基离子含量无明显的影响。由此可得出结论：在近2年至4年的时间内,氮沉降的增加能引起鼎湖山3种林型土壤尤其是阔叶林土壤加速酸化,引起交换性Na＋明显淋失,以及马尾松林土壤水解性氮含量明显下降;但氮沉降的增加对木荷人工幼林土壤化学性质暂无明显的影响。后者可能与该林型模拟氮沉降时间较短、林龄较轻而处于快速生长期等因素有关。