楓香人工林生態(tài)系統(tǒng)水文過(guò)程及主要營(yíng)養(yǎng)元素循環(huán)特征.pdf

1、森林生態(tài)系統(tǒng)的水文過(guò)程及主要營(yíng)養(yǎng)元素動(dòng)態(tài)特征在陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳氮平衡過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。我國(guó)人工林生態(tài)系統(tǒng)面積大，因此對(duì)人工林生態(tài)系統(tǒng)水文生態(tài)功能及養(yǎng)分的研究已成為當(dāng)今社會(huì)關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。楓香具有維護(hù)地力高，生態(tài)效益好，速生落葉的優(yōu)良闊葉樹(shù)種。揭示楓香人工林生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)與系統(tǒng)間水分循環(huán)的時(shí)空變異規(guī)律、機(jī)理及驅(qū)動(dòng)變量，成為我們亟待解決的問(wèn)題。2009年1月至2010年12月，本論文采用定位觀測(cè)方法，對(duì)長(zhǎng)沙市楓香人工林生態(tài)系統(tǒng)水文生態(tài)功

2、能和養(yǎng)分循環(huán)的動(dòng)態(tài)變化特征進(jìn)行了研究，目的是揭示楓香人工林水文生態(tài)功能和養(yǎng)分循環(huán)特征，為估算出楓香人工林生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源，合理有效經(jīng)營(yíng)和維持林地生產(chǎn)力的作用，積累人工林植被與水分循環(huán)的研究數(shù)據(jù)。研究結(jié)果表明:
　　 1、楓香人工林林冠截留對(duì)降水的截留率主要分布在10.7％～59.3％范圍內(nèi)，大氣降雨量與林冠截留量相關(guān)關(guān)系:y=9.6893+0.1079x，P＜0.01;與樹(shù)干莖流量相關(guān)關(guān)系:y=-0.0493+0.0182x，P

3、＜0.01;與林內(nèi)降雨量相關(guān)關(guān)系:y=-9.6433+0.8739x，P＜0.001;林冠對(duì)大氣降水的截留作用呈現(xiàn)出明顯的月變化和季節(jié)變化，夏秋季的林內(nèi)降雨量小，平均最低為59.4％，林內(nèi)降雨最高為84.5％。樹(shù)干莖流率表現(xiàn)出隨大氣降水強(qiáng)度的增加而增加。觀測(cè)到的季平均最低值為0.94％，季平均最高值為2.4％。同一降雨強(qiáng)度下，楓香人工林夏季林冠截留量最大，達(dá)到39.37％，春季、秋季、冬季林冠截留率分別為36.51％、37.75％、34

4、.02％，呈現(xiàn)出夏季＞秋季＞春季＞冬季的特征。
　　 2、大氣降水的pH值在5.7±0.2～7.0±0.2的范圍內(nèi)變化，林內(nèi)降雨pH值在6.4±0.1～7.2±0.2的范圍內(nèi)變化，樹(shù)干莖流的pH值波動(dòng)不大。三種降水的pH年均值由大到小排序?yàn)?穿透水（6.8±0.20）＞大氣降水（6.5±0.20）＞樹(shù)干莖流（6.34±0.17）。林外降水中以Ca2+元素含量最高，為6.323mg/L，Cu2+含量最低，僅0.038mg/L，林內(nèi)

5、降雨中Ca2+的含量最高，為11.253mg/L，占各種化學(xué)組分總量的34.29％;NO3--N含量占3.90％;NH4+-N含量占18.14％;K+含量占29.27％。Pb2+含量最低，僅0.027mg/L。樹(shù)干莖流水中，NH4+-N含量最高，占總量30.72％;Pb2+含量最低，僅0.013mg/L。
　　 3、楓香人工林大氣降水、林內(nèi)降雨和樹(shù)干莖流中各營(yíng)養(yǎng)元素含量季節(jié)之間差異性顯著(P＜0.05)，大氣降水、林內(nèi)降雨和樹(shù)干

6、莖流中大量元素NO3--N、NH4+-N、Ca2+、K+、SO42-、Mg2+等含量，均表現(xiàn)出雨季低、旱季高，含量隨降水季節(jié)表現(xiàn)出明顯的季節(jié)動(dòng)態(tài)變化。林外降水中季節(jié)變化幅度最大的是NH4+-N，林內(nèi)降雨中季節(jié)變化幅度最大的是K+，樹(shù)干莖流中季節(jié)變化幅度與林外降水和林內(nèi)降雨剛好相反，季節(jié)變化幅度最大的是PO42-。微量元素在林外降水、穿透水以及樹(shù)干莖流中不同季節(jié)輸入量均表現(xiàn)出一致的趨勢(shì)。林內(nèi)降雨中Fe3+、Cu2+、Zn2+、Pb2+和C

7、d2+均表現(xiàn)為負(fù)淋溶。表明楓香人工林生態(tài)系統(tǒng)對(duì)林內(nèi)降雨Cu2+、Fe3+、Zn2+、Pb2+和Cd2+具有一定的吸收、吸附作用，具有凈化作用。
　　 4、楓香大根、中根和細(xì)根營(yíng)養(yǎng)元素含量營(yíng)養(yǎng)元素總含量的差異性顯著（P＜0.05），大根、中根和細(xì)根大量元素不同季節(jié)含量的差異性顯著（P＜0.05）。大根、中根和細(xì)根微量元素含量季節(jié)之間差異性達(dá)到顯著(P＜0.05)?？偤考竟?jié)變化為冬季＞夏季＞春季＞秋季。楓香人工林林下植被營(yíng)養(yǎng)元素總

8、含量季節(jié)之間差異性顯著(P＜0.05)。林下植被的大量養(yǎng)分元素含量年均值為38.925±4.263g/kg，林下植被微量元素總含量季節(jié)之間差異性顯著（P＜0.05）。林下植被的養(yǎng)分元素總含量年均值為929.125±114.537mg/kg。林下植被各微量元素的季節(jié)變化顯著(P＜0.05)。
　　 5、楓香人工林凋落物生物量年平均為1023.9±114.3g/m，地表凋落物層厚度為0.8～2.0cm，其中葉、小枝占總凋落物量的69

9、.37％。凋落物的養(yǎng)分元素總含量年平均值為32.480±3.537g/kg。楓香林土壤營(yíng)養(yǎng)元素總含量從a層向下到c層呈下降趨勢(shì)。a層大量元素總含量與b、c層之間差異性達(dá)到顯著(P＜0.05)，總含量年平均值為7.419±1.053g/kg，所含大量元素之間差異性顯著(P＜0.05)。土壤b層養(yǎng)分元素總含量年平均值為5.724±0.493g/kg。土壤b層大量元素之間差異性顯著(P＜0.05)。土壤c層營(yíng)養(yǎng)元素總含量年平均值為5.623±