缙云山3种典型森林降雨过程及其氮素输入

选取重庆缙云山的常绿阔叶林、毛竹林和针阔混交林为研究对象,于2012年5~10月对大气降水、穿透雨和树干径流等降水过程及其氮素输入进行研究.结果表明:①研究期间总降雨量564.88 mm,常绿阔叶林、毛竹林和针阔混交林的穿透雨量占总降雨量的比例分别为74.0%、85.0%和71.6%,且树干径流量所占比例分别为1.9%、10.3%和1.6%;3种林分的穿透雨量、树干径流量与林外降雨量之间均呈显著的线性关系(P<0.05),且穿透雨率、树干径流率与林外降雨量之间都呈对数关系(P<0.05).②与大气降水相比,穿透雨和树干径流的NO-3和NH+4浓度要高,且3种林分的大小关系为针阔混交林>常绿阔叶林>毛竹林;穿透雨和树干径流的总无机氮输入量(以N计)分别为针阔混交林(18.93 kg·hm-2)、常绿阔叶林(14.93 kg·hm-2)和毛竹林(15.31 kg·hm-2).③3种林分的无机氮输入量与穿透雨量、树干径流量之间均呈显著的线性关系(P<0.05).     

湿润亚热带森林锰、铜、锌随降雨分配的迁移动态特征

为探究森林生态系统中重金属随降雨分配迁移的特征,连续观测两年降雨,对比分析Mn、Cu、Zn在穿透雨、树干茎流、地表径流中浓度、输出量、变异情况的差异,并讨论了重金属迁移规律的产生机制.结果表明,林型对雨水的再分配有较大影响.米槠次生林树干茎流水量极显著大于杉木人工成熟林,故前者树干茎流的重金属浓度低于后者;对于林内雨,穿透雨中重金属浓度在米槠次生林（阔叶林）更高,树干茎流中重金属浓度则在杉木人工成熟林（针叶林）更高.整体而言,林内雨的重金属浓度在旱季高于雨季,表现出明显的季节变化;林型对地表径流的影响较复杂,体现在植被类型、林龄、土壤理化性质等方面.本研究中,Mn随地表径流的输出量在米槠次生林显著大于其它3种林型;Zn在较大林龄的米槠次生林和杉木人工成熟林有更大的输出量;降雨分配过程中3种元素的浓度变异情况有所不同,表现为Mn变异最大,Zn次之,Cu最稳定.本研究结果对进一步了解森林生态系统中重金属的迁移特征提供了依据.     

贵州典型森林群落植被冠层的酸雨淋溶特征及缓冲作用

在贵州龙里地区开展酸雨模拟实验,并进行天然降雨连续监测,采集马尾松、灌丛冠层穿透雨,结果表明:①研究区降雨中主要阳离子浓度依次为NH4+Ca2+K+Na+Mg2+,降雨pH值大于6.0时,降雨中NH4+含量降低,Ca2+占优势;降雨中主要阴离子浓度依次为SO42-NO3-Cl-;冠层穿透雨与降雨相比,Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、NO3-、SO42-和有机酸富集,特别是K+、Ca2+、SO42-和有机酸富集倍数最大.②森林冠层对酸雨的缓冲作用体现在酸雨中H+与树叶组织中的盐基阳离子发生交换反应,淋出K+、Mg2+、Ca2+等阳离子,减少了酸雨中H+含量.Na+相对惰性,在降雨和穿透雨中的含量变化不大;K+、Mg2+、Ca2+的淋出是冠层缓冲降雨酸度的主要原因,其中K+和Ca2+作用最突出,其次是Mg2+.③贵州典型森林群落植被冠层的缓冲作用随降雨pH值而变化.对pH值接近3.0的强酸性降雨,经过冠层形成的穿透雨pH值大于降雨,典型森林群落植被冠层对酸雨的缓冲作用依次为马尾松林针阔混交林灌丛;对4.0pH6.0的降雨,马尾松林冠层使降雨更加酸化,典型森林群落植被冠层对酸雨的缓冲作用依次为针阔混交林灌丛马尾松林;对pH值大于6.0的非酸性降雨,经过冠层后被酸化,穿透雨pH值小于降雨;穿透雨pH值基本在4.0～6.0范围内.     

酸雨作用下中亚带森林冠层淋溶规律研究

2001年1月～2002年6月对韶山亚热带常绿阔叶林4个采样区进行了酸雨的监测,以监测数据为依据,分析研究了林内穿透水中主要离子的淋溶规律。结果表明:大气降水经过森林冠层后pH值明显升高,韶山亚热带常绿阔叶林对SO42-、NO3-、Mg2+、NH4+离子具有吸收作用,特别是NH4+和NO3-离子。SO42-、Ca2+和Mg2+离子的冠层淋溶百分率随降雨量的增加有明显减少的趋势。Ca2+、K+和Cl-随着pH的增加,其冠层淋溶百分率呈增加趋势。韶山地区在常年酸沉降作用下,森林冠层对酸性离子SO42-、NO3-的吸收作用最强。根据18个月离子浓度平均值来计算,韶山地区森林冠层离子的淋溶序列为:K+>Ca2+>Cl->Mg2+>SO42->NO3->NH4+>Na+。     

不同植被下森林地表系统水相硫的分布与迁移

为了阐明酸雨对森林生态系统水相硫动态分布的影响,在1997~1999年以庐山植物园的针叶林和阔叶林为研究对象,对降雨、透冠水、干流水、渗漏水、径流水及硫通量进行了监测分析。结果表明,降水中SO2-4含量最高值出现在冬季,最低值在夏季;针叶林和阔叶林的透冠水、干流水和渗漏水中的SO2-4含量均高于降水,且透冠水和干流水均表现为春夏季较低、秋冬季较高,径流水变化与之相反;渗漏水针叶林冬季最高,阔叶林春季最高,其他三个季节差异不大;森林生态系统水相硫年际变化呈递增趋势,即1997年1998年1999年,1999年SO2-4浓度与1998和1997年之间差异达显著或极显著水平,而1997年和1998年差异不显著;针叶林的透冠水、干流水、渗漏水中的SO2-4含量均比阔叶林高,而径流水则比阔叶林低,其pH值变化与之相反。针叶林和阔叶林都能够较好的吸收大气沉降中的S,其固定量均高于降水中S的通量,故庐山森林生态系统目前仍是大气S沉降的汇,对酸沉降仍有缓冲作用,但针叶林由于高输入低输出,因此对S的固定能力更强。     

湖南韶山大气降水及森林降水离子分布特征

以2001年1月-2002年6月韶山大气降水和森林降水的监测数据为基础，对韶山的大气降水和森林林冠穿透水的化学成分的分布特征进行了分析。结果表明，大气降水与森林降水的阴离子均以SO4^2-为主，其浓度分别占相应的总阴离子的52．87％和48．92％；阳离子以Ca^2 为主，其浓度分别占总阳离子的37．62％和42．81％。森林穿透水中的离子浓度明显增加，增加倍效最高达9．7倍。采用主成分分析方法对大气降水和森林穿透水中的化学组分进行了分析，主成分分析结果表明，大气降水中的2个主要成分占总方差的92．76％，森林穿透水中的3个主要成分占到总方差的96．70％。     

中亚热带常绿阔叶林湿沉降过程中盐基离子变化特征

基于野外实验和室内实验相结合的方法,于2012年9月至2013年8月对四面山常绿阔叶林大气降水、穿透水、地表枯透水、土壤渗滤液进行了持续一年的森林不同层次盐基离子季节动态变化特征的研究.结果表明,四面山大气降水全年pH平均值为4.90,最大值为5.14,大气降水明显偏酸性;土壤层和林冠层能使降雨的p H值有所升高,其中土壤层对p H值的调升幅度最大,其次为森林冠层;森林冠层只对Na~+有一定的截留作用,降雨能够淋溶森林冠层的Ca~(2+)、Mg~(2+)、K~+;研究结果也表明,枯枝落叶的降解是导致各盐基离子质量浓度在枯透水中增加的主要原因;枯透水下渗的过程淋溶了森林土壤中的Ca~(2+)、Mg~(2+)、Na~+.四面山大气降水经过森林生态系统后Ca~(~(2+))、Mg~(2+)、Na~+、K~+的总截留率分别为33.82%、-7.06%、74.36%、42.87%,森林生态系统对Ca~(2+)、Na~+、K~+表现出了截留作用,其中对Na~+截留率最大.     

北京郊外森林小流域的大气降水的水质及其变化过程

中日合作研究项目：大气沉降物对森林小流域影响的研究，于１９９５年至１９９８年期间分别在北京郊外和东京郊外进行，本文是该项目在北京郊外昌平县蟒山国家森林公园开展的有关森林小流域大气降水的水质及其变化过程研究的结果，文中包括大气降水，林内雨，树干流，土壤水和径流水的水质变化及其机制。     

中亚热带典型林分不同层次氮硫湿沉降动态变化

基于野外定点监测的方法,于2012年9月~2013年8月对四面山常绿阔叶林大气降水、穿透水、枯透水、土壤渗滤液进行了持续1 a的氮、硫湿沉降动态变化的研究.结果表明:四面山大气降水全年p H平均值为4.89,最大值为5.14,大气降水明显偏酸性;土壤层和林冠层能使降雨的p H值有所升高,其中土壤层对p H值的调升幅度最大,其次为森林冠层;森林冠层对NO-3、NO-2、SO2-4有一定的吸附净化作用,平均截留率分别为56.68%、45.84%、35.51%;研究结果也表明:枯枝落叶的降解是导致各离子质量浓度在枯透水中增加的原因;森林土壤能够吸附中和NO-3、SO2-4、NH+4,释放出NO-2.中亚热带常绿阔叶林生态系统对大气降水中NO-3、NO-2、NH+4、SO2-4的总截留率分别为92.86%、57.86%、87.24%、87.25%,对酸性降雨有一定的缓冲作用.     

衡山酸性云水对森林冠层的作用

利用现场同步采样的方式采集并分析了衡山山顶针叶，阔叶林冠层云水和纯云水样品。比较表明这三类样品的化学组成有很大差别。与云水比较，针叶林冠层云水酸度增加，说明针叶林冠层可放出酸性物质，增加云水的酸度；而阔叶林冠层云水则相反，对云水中的酸有中和作用。在酸性云水作用下，森林冠层被淋失一定的营养物质，这将对植物的生长发育构成危害。同时，研究还表明植物等天然源排放出的有机酸可对云水体系构成一定影响。     

鼎湖山主要森林生态系统地表N_2O通量

利用静态箱-气相色谱法对鼎湖山3 种处于演替不同阶段的森林类型(季风常绿阔叶林、针阔叶混交林和马尾松林)的地表N2O 通量进行了 1 年的原位观测和研究.结果表明,3 种林型地表 N2O 通量按从大到小的顺序为:季风林>混交林>松林;不同林型间的 N2O 通量差异与森林土壤的性质有密切关系,C/N 比值较低的季风林凋落叶对土壤中产生N2O 的微生物过程有较为明显的促进作用;从全年来看,松林地表N2O 通量的季节变化不明显,而季风林和混交林的地表 N2O 通量在雨季存在明显的降雨驱动效应,统计分析显示在该地区影响森林地表N2O 通量的主要因子是土壤湿度.     

酸沉降——森林冠层反应模型

建立了酸沉降—冠层反应模型,并计算冠层穿落水的化学特征。用广西马尾松和火力楠人工林一周年观测数据对模型进行初步检验.结果表明,模型与观测结果基本吻合,实测和模拟的穿落水量及各项离子的相对误差都在±7％之内,马尾松冠层过程强烈地受大气干沉降控制,穿落水加权pH值比同期降雨低0.61单位,火力楠受干沉降影响小,穿落水pH比降雨高0.28.参与冠层反应的各离子的主要来源不尽相同.     

天然林土壤有机碳及矿化特征研究

通过野外调查和室内分析培养,研究了马尾松林、常绿阔叶林、落叶阔叶林、针阔混交林、红松林和油松林这6种天然林林下土壤有机碳含量及有机碳矿化特征.结果表明,林下土壤有机碳含量都表现出随土壤深度增加而逐渐降低的趋势;双指数方程可以很好拟合出天然林土壤有机碳的矿化过程,准确反映出各天然林土壤的矿化反应特征.天然林各层土壤矿化反应趋势相同,但强度各异.其中,红松林0~10 cm土壤反应强度最为强烈,其下各层土壤的矿化反应强度也显著高于其他天然林的同层土壤;对落叶阔叶林和针阔混交林土壤矿化特征比较发现,凋落物种类差异对土壤活性有机碳含量产生较强烈影响,因此呈现出不同的矿化反应特征.     

黔中地区不同林龄马尾松小气候特征研究

以黔中地区不同林龄马尾松人工林为研究对象,采用时空替代法,选取农田（对照）、林窗、中林龄、近熟林、成熟林和过熟林6个样地,每月选择代表日分时段测量光照强度、光通量密度、气温、相对湿度、蒸气压亏损和风速等小气候指标,同时对样地内不同垂直高度（0.5,1.0和1.5m）观测指标进行比较.结果表明：（1）除风速随测量高度变化（1.5m > 1.0m > 0.5m）差异极显著外（P<0.01）,其余观测指标随测量高度均无显著差异（P>0.05）.（2）观测时段内,不同林龄马尾松林小气候均存在显著性差异（P<0.05）,其中光照强度、光通量密度、气温、蒸气压亏损和风速变化为农田 > 林窗 > 马尾松林;相对湿度变化为马尾松林 > 林窗 > 农田.（3）与农田相比,马尾松林分别降低了光照强度、光通量密度、气温、蒸气压亏损和风速的917.36%、837.35%、5.33%、30.77%、193.58%,增加了6.39%的相对湿度,具有显著的遮阳降温、增湿保湿、维持林冠下小气候稳定的作用.在演替前期,抵挡阳光和风速的效果明显,而在后期,降温增湿以及保湿效果显著.舒适度评价显示,除冬季外,黔中地区马尾松林可发挥良好的森林康养和游憩生态功能.     

中亚热带5种类型森林土壤微生物群落特征

采用PLFA(phospholipid fatty acids,磷脂脂肪酸)分析法研究江西省九连山国家级自然保护区杉木纯林、马尾松纯林、杉木阔叶混交林、马尾松阔叶混交林与天然常绿阔叶林的土壤微生物群落结构特征,探讨植被特征和土壤理化特征对土壤微生物群落的影响.结果表明:1杉木阔叶混交林土壤细菌、放线菌和总微生物生物量最高,分别为7.77、1.74和18.21 nmolg,而马尾松纯林均最低.2针阔混交显著提高了土壤微生物生物量及其丰富度.土壤微生物生物量及其丰富度均与土壤含水率、w(AN)(AN为有效氮)、w(TC)、w(TN)呈显著正相关(R为0.426~0.701),而与CN〔w(TC)w(TN)〕呈显著负相关(R分别为-0.447、-0.518).3w(AN)对土壤微生物群落结构的解释率达55.8%.尽管林下灌木、草本层生物量对土壤微生物生物量影响不大,但对微生物群落结构有一定影响,解释率分别为5.5%和6.3%.灌草层丰富度与土壤微生物生物量及其丰富度呈显著正相关(R为0.369~0.452).可见,阔叶树种和林下灌草层能够显著影响土壤微生物群落组成.     

不同植被恢复模式对土壤有机碳分子结构及其稳定性的影响

为揭示不同植被恢复模式对土壤有机碳分子结构及其稳定性的影响机理,分别在浙江凤阳山国家级自然保护区的石梁岙和凤阳湖设置样地,采用13C核磁共振技术分析常绿阔叶林与杉木林、柳杉林与针阔混交林全土和不同粒级(0~0.5、0.5~2.0、2.0~5.0、5.0 mm)土壤团聚体中有机碳的质量分数及其分子结构特征.结果表明:1常绿阔叶林0~20 cm层全土w(有机碳)(12.84 g/kg)显著高于杉木林(9.98 g/kg),柳杉林(13.93 g/kg)显著高于针阔混交林(11.54 g/kg)(P0.05).不同植被恢复模式下,土壤团聚体w(有机碳)总体上均随着粒径的增大呈降低趋势.2与杉木林相比,常绿阔叶林全土有机碳中w(烷氧碳)较高,w(烷基碳)、w(芳香碳)、w(烷基碳)/w(烷氧碳)、w(疏水碳)/w(亲水碳)则较低,显示常绿阔叶林全土有机碳稳定性较差;与针阔混交林相比,柳杉林全土有机碳中w(烷基碳)、w(烷基碳)/w(烷氧碳)、w(疏水碳)/w(亲水碳)较高,w(烷氧碳)则较低,显示柳杉林全土有机碳稳定性较好.与0~20 cm层相比,不同植被恢复模式下20~40 cm层全土w(烷氧碳)均明显降低,w(烷基碳)、w(烷基碳)/w(烷氧碳)、w(疏水碳)/w(亲水碳)均明显升高,有机碳稳定性变好.3随着粒径的增大,不同植被恢复模式下土壤团聚体的w(烷基碳)、w(烷基碳)/w(烷氧碳)、w(疏水碳)/w(亲水碳)均呈降低趋势,w(烷氧碳)均呈升高趋势,说明团聚体结合的有机碳稳定性逐渐变差.研究显示,不同植被恢复模式下的不同树种组成是影响土壤有机碳质量分数及其分子结构、稳定性差异的主要因素.     

南方林区2000~2016年林火释放污染物动态变化研究

以南方林区为研究区域,基于林业统计年鉴和MODIS卫星火点数据,结合相关文献中不同林型各类污染物的排放因子数据,估算2000~2016年间研究区域各省森林生物质燃烧及污染物排放总量,并分析其时空变化情况.结果表明,南方林区森林火灾总体呈先升后降的趋势,林火空间分布较为分散.2000~2016年南方林区森林生物质燃烧总量4.79×10⁴kt.其中,温带常绿针叶林、温带常绿阔叶林、温带落叶阔叶林、热带常绿阔叶林和灌木的燃烧比例分别为65.24%,17.45%,1.55%,1.10%和14.66%.CO、CO₂、NO_x、CH₄、VOCs和PM_2.5等主要污染物的排放总量均值依次为3.73×10³,5.87×10⁴,48.05,347.27,358.54和365.06kt.此外,各类污染物的时空分布差异性明显：福建、广东、广西全省,海南西部,以及江西和湖南南部是各类污染物网格排放高值区;江西和湖北各类污染物的排放呈显著下降,福建NO_x、VOCs和PM_2.5,以及广东CH₄和VOCs下降趋势显著,其余省份各类污染物排放下降但不显著.林火释放污染物占工业粉尘比例呈波动性上升,表明该地区森林火灾对大气环境的影响程度逐渐增加.     

森林生态系统水源涵养服务流量过程研究

基于多年的定位监测数据,研究了亚热带5种森林生态系统水源涵养服务的流量过程。结果表明,里骆杉木林、西江坪常绿阔叶林的年内林冠截留量曲线呈现单峰型,而宜山龙桥的3种森林生态系统的林冠截留量曲线则呈双峰型。5种森林生态系统累积林冠截留价值的过程曲线基本一致。里骆杉木林和西江坪常绿阔叶林的水文调节量变幅较大,而龙桥3种类型的年内水文调节量变幅较小。5种森林生态系统的月平均水文调节量依次为西江坪常绿阔叶林里骆杉木林龙桥柠檬桉马尾松混交林龙桥马尾松林龙桥杉木林。5种森林生态系统水资源供给功能过程曲线呈现与水文调节功能曲线相似的规律,对应的月平均水资源供给量分别是751.92、486.92、332.08、210.50、65.92 m3/(hm2.月)。运用影子价格法计算了累积林冠截留价值、累积水文调节价值和累积水资源供给价值。根据计算结果,建立了月水文调节量和月水资源供给量与月降水量的回归方程。