天童常綠闊葉林大氣降雨再分配及降雨分量的化學特征.pdf

1、森林植被對于降雨分配和徑流調節(jié)具有重要意義。大氣降雨輸入森林后,林冠截留、穿透雨和樹干徑流構成了新的水量分布格局。本研究從森林結構和水文過程出發(fā),通過對栲樹林和木荷林森林水文特征的觀測,比較了兩個群落對降雨再分配和對養(yǎng)分循環(huán)的作用,為深入了解兩個群落的生態(tài)水文功能提供科學基礎。主要結果如下： (1)在結構特征上,木荷群落的喬木密度明顯大于栲樹群落,栲樹群落喬木的胸徑、樹高和生物量均顯著高于木荷群落,且郁閉度也高于木荷群落。栲樹群

2、落建群種栲樹的胸徑以中等徑階個體最多,分布呈現(xiàn)不對稱的單峰型。木荷群落建群種木荷的胸徑分布以10-15cm徑階的個體數目最多,也呈單峰型。兩群落的建群種種群目前的發(fā)展趨勢屬成熟穩(wěn)定型。栲樹群落中栲樹的高度存在兩個明顯的亞層,23-24m層和19-20m層。木荷的高度也可以分為兩個亞層,較高一層的高度與栲樹較低一層高度相近。木荷群落中木荷的高度沒有明顯的層次,呈現(xiàn)為單層。從喬木層的結構上看,栲樹群落優(yōu)于木荷群落。 (2)在最大持水

3、能力上,栲樹枝和葉的自然含水量均低于木荷,其枝的飽和虧高于木荷,葉的飽和虧低于木荷。栲樹和木荷枝葉的吸水速率隨著時間變化迅速下降,前期降幅極大,中后期下降幅度明顯減小。林冠調蓄水分的功能在1/2h內發(fā)揮的作用最為突出1/2h后兩種植物枝和葉的吸水速率均降至較低水平。林下枯落物吸水量均隨著浸水時間的延長而增加,而吸水速率呈降低趨勢,其調蓄水分功能在降雨后的4h內發(fā)揮的作用最為突出。栲樹群落的林冠最大持水能力顯著高于木荷群落,而木荷群落的枯

4、落物最大持水能力高于栲樹群落,栲樹群落的枯落物表層較木荷群落疏松,表層枯落物對下層枯落物水分的保持作用較木荷群落大。 (3)在林冠降雨再分配上,穿透雨量、樹干徑流量和樹冠截留量隨時間的變化趨勢與降雨量的變化趨勢基本相同,穿透雨率和樹干徑流率也與降雨量具有相同的變化趨勢,林冠截留率則與降雨量反向變化。穿透雨量、樹干徑流量和樹冠截留量均與降雨量極顯著相關。降雨的再分配過程受到降雨特征和林地特征的共同作用。不同群落類型間,穿透雨差異主

5、要受到其林冠結構的影響,如群落密度、觀測點距主干距離、樹木的分枝角度,這些因素的差異導致栲樹群落的林下穿透雨較木荷群落大。同一群落不同地點的穿透雨量與觀測點上方的開放度和葉面積指數密切相關,開放度較高,葉面積指數較小的地點,穿透雨量(率)較大。在同一群落中,胸徑是導致單株樹干徑流差異的主要因素,而在不同群落中,喬木層樹冠分層現(xiàn)象也會導致同徑階的同種樹木單株樹干徑流的差異。樹冠截留量(率)受降雨量影響,并與群落的穿透雨量(率)極顯著相關。

6、 (4)在化學性質上,夏季降雨充沛的季節(jié)大氣降雨、穿透雨和樹干徑流pH值明顯地高于冬季和春節(jié)降雨較少的季節(jié)。天童地區(qū)以栲樹和木荷為建群種和優(yōu)勢種的常綠闊葉林類型對于酸性降雨具有一定的緩沖能力,pH值大小順序,穿透雨>大氣降雨>樹干徑流。栲樹群落和木荷群落二者的穿透雨pH值無顯著差異,栲樹的樹干徑流pH值顯著低于木荷。穿透雨和樹干徑流對硝態(tài)氮均具有明顯的富集作用。除了極個別情況,硝態(tài)氮濃度大小順序為,樹干徑流>>穿透雨>大氣降雨。穿透雨和

7、樹干徑流的硝態(tài)氮濃度與降雨中硝態(tài)氮的濃度密切相關,同時,大氣降雨和各降雨分量中硝態(tài)氮的濃度直接受到降雨量的影響,降雨量與降雨及其各分量中硝態(tài)氮的濃度呈顯著負相關。此外,降雨強度、酸度以及枝葉分泌物等因素共同作用于各降雨分量的營養(yǎng)元素濃度和養(yǎng)分輸入量,從而影響森林系統(tǒng)淋溶量大小。栲樹群落和木荷群落穿透雨的硝態(tài)氮濃度差異不顯著,而兩個群落樹干徑流的硝態(tài)氮濃度存在顯著的差異,栲樹群落樹干徑流的硝態(tài)氮濃度高于木荷群落。天童地區(qū)常綠闊葉林大氣降雨

8、及各降雨分量之間硝態(tài)氮的輸入量具有明顯的差異。大氣降雨的硝態(tài)氮輸入量除1月外均高于穿透雨的硝態(tài)氮輸入量,硝態(tài)氮的樹冠凈流通量顯示,1月兩個群落對降雨中的硝態(tài)氮均以林冠直接吸收為主。 (5)降雨量是造成降雨分量各地區(qū)間差異的主要因素。天童地區(qū)常綠闊葉林穿透雨率基本與各地區(qū)平均值相當,樹冠截留略高于各地區(qū)平均值,表明該地區(qū)常綠闊葉林的降雨截持能力屬于中等水平。天童地區(qū)常綠闊葉林對酸性降雨具有一定的緩沖作用,并且,在各地區(qū)常綠闊葉林中