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1、天童常绿阔叶林大气降雨再分配及降雨分量的化学特征【摘要】：森林植被对于降雨分配和径流调节具有重要意义。大气降雨输入森林后,林冠截留、穿透雨和树干径流构成了新的水量分布格局。本研究从森林结构和水文过程出发,通过对栲树林和木荷林森林水文特征的观测,比较了两个群落对降雨再分配和对养分循环的作用,为深入了解两个群落的生态水文功能提供科学基础。主要结果如下:(1)在结构特征上,木荷群落的乔木密度明显大于栲树群落,栲树群落乔木的胸径、树高和生物量均显著高于木荷群落,且郁闭度也高于木荷群落。栲树群落建群种栲树的胸径以中等径阶个体最多,分布呈现不
2、对称的单峰型。木荷群落建群种木荷的胸径分布以10-15cm径阶的个体数目最多,也呈单峰型。两群落的建群种种群目前的发展趋势属成熟稳定型。栲树群落中栲树的高度存在两个明显的亚层,23-24m层和19-20m层。木荷的高度也可以分为两个亚层,较高一层的高度与栲树较低一层高度相近。木荷群落中木荷的高度没有明显的层次,呈现为单层。从乔木层的结构上看,栲树群落优于木荷群落。(2)在最大持水能力上,栲树枝和叶的自然含水量均低于木荷,其枝的饱和亏高于木荷,叶的饱和亏低于木荷。栲树和木荷枝叶的吸水速率随着时间变化迅速下降,前期降幅极大,中后期下降
3、幅度明显减小。林冠调蓄水分的功能在1/2h内发挥的作用最为突出,1/2h后两种植物枝和叶的吸水速率均降至较低水平。林下枯落物吸水量均随着浸水时间的延长而增加,而吸水速率呈降低趋势,其调蓄水分功能在降雨后的4h内发挥的作用最为突出。栲树群落的林冠最大持水能力显著高于木荷群落,而木荷群落的枯落物最大持水能力高于栲树群落,栲树群落的枯落物表层较木荷群落疏松,表层枯落物对下层枯落物水分的保持作用较木荷群落大。(3)在林冠降雨再分配上,穿透雨量、树干径流量和树冠截留量随时间的变化趋势与降雨量的变化趋势基本相同,穿透雨率和树干径流率也与降雨量
4、具有相同的变化趋势,林冠截留率则与降雨量反向变化。穿透雨量、树干径流量和树冠截留量均与降雨量极显著相关。降雨的再分配过程受到降雨特征和林地特征的共同作用。不同群落类型间,穿透雨差异主要受到其林冠结构的影响,如群落密度、观测点距主干距离、树木的分枝角度,这些因素的差异导致栲树群落的林下穿透雨较木荷群落大。同一群落不同地点的穿透雨量与观测点上方的开放度和叶面积指数密切相关,开放度较高,叶面积指数较小的地点,穿透雨量(率)较大。在同一群落中,胸径是导致单株树干径流差异的主要因素,而在不同群落中,乔木层树冠分层现象也会导致同径阶的同种树木
5、单株树干径流的差异。树冠截留量(率)受降雨量影响,并与群落的穿透雨量(率)极显著相关。(4)在化学性质上,夏季降雨充沛的季节大气降雨、穿透雨和树干径流pH值明显地高于冬季和春节降雨较少的季节。天童地区以栲树和木荷为建群种和优势种的常绿阔叶林类型对于酸性降雨具有一定的缓冲能力,pH值大小顺序,穿透雨＞大气降雨＞树干径流。栲树群落和木荷群落二者的穿透雨pH值无显著差异,栲树的树干径流pH值显著低于木荷。穿透雨和树干径流对硝态氮均具有明显的富集作用。除了极个别情况,硝态氮浓度大小顺序为,树干径流＞＞穿透雨＞大气降雨。穿透雨和树干径流的硝
6、态氮浓度与降雨中硝态氮的浓度密切相关,同时,大气降雨和各降雨分量中硝态氮的浓度直接受到降雨量的影响,降雨量与降雨及其各分量中硝态氮的浓度呈显著负相关。此外,降雨强度、酸度以及枝叶分泌物等因素共同作用于各降雨分量的营养元素浓度和养分输入量,从而影响森林系统淋溶量大小。栲树群落和木荷群落穿透雨的硝态氮浓度差异不显著,而两个群落树干径流的硝态氮浓度存在显著的差异,栲树群落树干径流的硝态氮浓度高于木荷群落。天童地区常绿阔叶林大气降雨及各降雨分量之间硝态氮的输入量具有明显的差异。大气降雨的硝态氮输入量除1月外均高于穿透雨的硝态氮输入量,硝态
7、氮的树冠净流通量显示,1月两个群落对降雨中的硝态氮均以林冠直接吸收为主。(5)降雨量是造成降雨分量各地区间差异的主要因素。天童地区常绿阔叶林穿透雨率基本与各地区平均值相当,树冠截留略高于各地区平均值,表明该地区常绿阔叶林的降雨截持能力属于中等水平。天童地区常绿阔叶林对酸性降雨具有一定的缓冲作用,并且,在各地区常绿阔叶林中,其树干径流对H~+的富集作用最强。【关键词】：大气降雨穿透雨树干径流树冠截留pH值硝态氮【学位授予单位】：华东师范大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2008【分类号】：S715【目录】：摘要10-13Abs
8、tract13-17引言17-22第一章森林生态系统水文生态特征研究现状22-321.1穿透雨的研究22-241.2树干径流的研究24-281.3树冠截留研究28-311.4展望31-32第二章研究内容和方法32-422.1研究目标和思路32-33
