六盤山華北落葉松林水文過程與元素通量.pdf

1、本文在寧夏六盤山地區(qū)，于2011年生長季，研究了華北落葉松林的水文過程，揭示了伴隨雨水轉(zhuǎn)化而發(fā)生的元素通量變化規(guī)律，意圖為華北落葉松林生態(tài)系統(tǒng)的經(jīng)營管理及更深入的物質(zhì)循環(huán)研究提供科學(xué)依據(jù)。主要結(jié)果如下:
　　 (1)華北落葉松林研究樣地為25年生的中幼林，林冠郁閉度0.8，平均樹高13.9m，平均胸徑15.5cm，密度1128株/hm2葉面積指數(shù)為2.59;林下灌木稀少，其蓋度平均24.6％，高度平均2.50m，地徑平均3.19

2、cm;草本層平均高度20cm，蓋度為71.6％;灌木層和草本層的Simpson指數(shù)和Shannon指數(shù)均低于1.5，表明灌木層和草本層的植被多樣性較低。
　　 (2)華北落葉松林土壤容重(g/cm3)伴隨土壤深度增大而增大，其中0-10cm土層最小，為0.92，80-100cm土層最大，為1.18?？紫抖?、最大持水量、毛管持水量和田間持水量伴隨土層深度的增加而減小，其中0-10cm土層含量分別為63.53％、60.58％、38.

3、20％、36.43％，而80-100cm土層含量分別為54.85％、44.08％、32.05％、30.06％;土壤pH值隨土層深度增加而升高，其中0-10cm土壤為7.15，80-100cm土壤為7.57。表層土壤的有機(jī)碳和全氮含量伴隨土層加深而減少;0-100cm土層的全磷和全鉀含量變化規(guī)律不明顯，平均含量分別為0.86、3.48g/kg;Ca、Cu、Zn含量伴隨土層加深而增大，在80-100cm土層其含量分別達(dá)到8.58、0.05、

4、0.36g/kg;而Fe、Na、S、Mg、Mn含量在各土層變化規(guī)律不明顯。
　　 (3)在2011年生長季（5-10月）降水773.7mm，主要集中在7-9月，占整個生長季的75.25％，而5、6、10月降水分別占生長季的6.42％、12.77％、5.56％。生長季林冠穿透水量為547.24mm，其中9月份最大(170.5mm，占該月降水的78％)，5、10月較?。ǚ謩e為41.05和36.44mm，占各月降水的83％和71％）。

5、生長季樹干徑流量僅2.14mm，其中9月份最大(1.03mm)、5月份最小(0.05mm)。生長季林冠截持量為224.32mm，其中7月份最大(82.61mm)，其次為9月份(47.92mm)、6月份(40.99mm)、5月份(8.58mm)、10月份(6.34mm)。
　　 (4)生長季雨水pH值在經(jīng)過林冠層、枯落物層和土壤層后發(fā)生了明顯變化。林外降水pH值平均為7.13，在穿透水中降為6.73，在干流中降為6.00，說明可能

6、有生物酸或酸性沉降進(jìn)入;在經(jīng)過枯落物層、土壤層(0-30cm)后，雨水（土壤溶液）pH值回升為6.87和7.28，表明有堿性物質(zhì)進(jìn)入，對雨水酸度有緩沖調(diào)節(jié)作用。林外降水的電導(dǎo)率（μs/cm）最小(31.33)，以后在雨水下行轉(zhuǎn)化中隨溶質(zhì)加入而升高，穿透水為110.33，樹干莖流為131.73，枯透水為145.67，尤其在經(jīng)過根系層后的土壤滲透水(30cm)中為347.6。
　　 (5)在整個生長季，林外降水中K+、Na+、Mg2

7、+、Ca2+、Mn2+、Cu2+、Zn2+、Fe3+、NH4+-N、NO3--N、Cl-、SO42-、PO43-的離子濃度分別為0.02、0.04、0.02、0.15、0.12、0.17、2.64、0.25、0.02、0.01、0.08、0.09、0.00mmol·L-1，伴隨降水輸入的離子通量分別為17.23、33.73、12.51、112.91、0.09、0.13、2.05、0.19、11.63、6.53、59.34、68.56、0

8、.00mmol·m-2。
　　 (6)經(jīng)過林冠層作用后，由穿透水和干流組成的林下降水的多數(shù)陽離子(K+、Mg2+、Mn2+、Cu2+、Fe3+)通量高于大氣降水?dāng)y帶的輸入量，其通量差分別為124.65、20.42、0.05、0.59、0.11、0.37mmol·m-2，表明林冠層對多數(shù)陽離子具有凈輸出的“源”作用;而林冠層對Na+、Ca2+、Zn2+具有凈吸收固定的“匯”作用，其通量差分別為-3.04、-37.17、-0.95m

9、mol·m-2。枯透水的陽離子通量均小于林下降水，說明枯落物層對陽離子通量起著凈吸收固定的“匯”作用;土壤滲透水的陽離子(K+、H+、Cu2+、Fe3+)通量小于枯透水的，其通量差分別為-55.92、-0.03、-0.03、-0.19mmol·m-2，說明土壤層對它們具有凈吸收固定的“匯”作用，而對其余多數(shù)陽離子(Na+、Mg2+、Ca2+、Mn2+、Zn2+)的通量(通量差為25.19、38.87、136.68、0.10、0.92mm

10、ol·m-2)仍起著凈輸出的“源”作用，尤其是最主要的鹽基離子Ca2+和Mg2+。
　　 (7)在林冠層和枯落物層中，NH4+-N通量相對相鄰上層的通量差均為負(fù)值(-3.81、-5.62mmol·m-2)，而土壤層相對相鄰上層的通量差為正值(5.31mmol·m-2)，這表明林冠層、枯落物層對NH4+-N具有凈吸收的“匯”的作用，而土壤層則為凈吸收固定的“源”作用。林冠層NO3--N的通量相對相鄰上層為負(fù)值(-4.14mmol·

11、m-2)，而在枯落物層、土壤層中相對相鄰上層通量差均為正值(2.59、12.24mmol·m-2)，這表明林冠層對NO3--N表現(xiàn)為凈吸收固定的“匯”作用，枯落物層和土壤層則表現(xiàn)為凈輸出的“源”作用。
　　 (8)林冠層中SO42-的通量相對相鄰上層的通量差為負(fù)值（-4.72mmol·m-2），表現(xiàn)為凈吸收固定的“匯”作用，而對Cl-和PO43-表現(xiàn)為凈輸出的“源”作用(15.19、26.72mmol·m-2);在枯落物層穿透水

12、中，Cl-、SO42-、PO43-的通量差均為負(fù)值（分別為-32.76、-39.97、-20.54mmol·m-2），這說明枯落物層對它們具有凈吸收固定的“匯”作用;在主根系土壤層中，對Cl-、SO42-、PO43-具有凈輸出的“源”作用。
　　 (9)林冠層對TOC（有機(jī)碳）通量輸入表現(xiàn)為“源”的正淋溶作用(64.66kg·hm-2);枯落物層和土壤層對相鄰上層的TOC通量差均為負(fù)值（-53.08、-34.15kg·hm-2）