松嫩草原三种主要植物群落枯落物层生态水文功能

分析了松嫩草原主要植物群落羊草群落、虎尾草群落、碱茅群落枯落物层的蓄积量及持水能力、枯落物层对降水的截留以及枯落物层抑制土壤水分蒸发的效应.结果表明,羊草群落枯落物蓄积量最大为4.7t·hm-2,最大持水量为9.6t·hm-2,最大持水率为208.4%;虎尾草群落枯落物层蓄积量、最大持水量和最大持水率分别为3.0t·hm-2、7.4t·hm-2和262.8%;碱茅群落分别为2.6t·hm-2、5.0t·hm-2和202.2%;3种群落枯落物层对降水的截留量分别为6.57、5.79和5.26t·hm-2,随着降雨量的增加,截留量增加,截留率减小;0.5~2mm枯落物覆盖下不同含水量的土壤水分蒸发比无覆盖的土壤减少7.95%~56.79%,枯落物层减少土壤水分蒸发的效应随枯落物层厚度和土壤含水量的增大而增加.     

川西高山和亚高山灌丛的地被物及土壤持水性能

线以上和干旱阳坡等环境较为恶劣的地段,生态水文效应尤为重要.以往对于该区域灌丛的研究,多集中于类型、生物量等方面,生态水文效应方面的研究基本上属于空白.通过对苔藓、枯落物和土壤的野外调查与室内实验,分析了川西高山和亚高山3种主要灌丛在不同海拔梯度的地被物及土壤持水性能,其有利于加深对长江上游高山和亚高山区灌丛水文效应的认识.研究表明：（1）3种类型中,杜鹃灌丛持水性能最强,其苔藓、枯落物和土壤0～40cm最大持水量在各海拔梯度平均为46.73、139.98 t/hm^2和2216.92t/hm^2;高山栎灌丛各海拔梯度平均为1.64、72.08 t/hm^2和2114.88 t/hm^2;橿子栎灌丛没有苔藓,枯落物和土壤0～40cm最大持水量在各海拔梯度平均为84.55 t/hm^2和2062.83 t/hm^2.（2）杜鹃灌丛苔藓蓄积量及最大持水量随海拔升高而降低;高山栎灌丛苔藓蓄积量及最大持水量先随海拔升高而增加,在3400m处达到最大,之后又降低.杜鹃灌丛苔藓最大持水率远高于高山栎灌丛.杜鹃灌丛和高山栎灌丛枯落物蓄积量及最大持水量均随海拔升高而降低;橿子栎灌丛则随海拔升高而升高.（3）3种灌丛在不同海拔随土壤深度的增加,土壤容重均显著增大,最大持水量显著下降,但毛管持水量和最小持水量仅在部分类型显著下降.土壤0～40cm最大持水量只有杜鹃灌丛随海拔升高而显著降低,其他两种不同海拔间差异不显著.     

六盘山华北落叶松林和红桦林枯落物持水特征及其截持降雨过程

在六盘山南坡野外调查了华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)和红桦(Betula albo-sinensis)两个林分的枯落物数量特征,其厚度分别是3.6cm和4.0cm,储量为16.83 t/hm2和9.04 t/hm2.浸泡测定了单位重量(1.0kg/m2)枯落物的持水能力,华北落叶松林和红桦林的最大持水深分别是1.8 mm和2.7 mm.在六盘山地区自然雨强范围内(<30 mm/h),利用模拟降雨研究了枯落物的截持降雨过程,表明枯落物持水能力随雨强增大而提高;在雨强为30 mm/h时,华北落叶松林和红桦林枯落物(1.0kg/m2)的最大截持雨量为1.5mm和2.6mm,分别是浸泡测定持水能力的83.3%和96.2%,两种实验吸持水分的过程基本一致.分析表明,枯落物截持过程的吸水速率受其本身含水量大小的影响,同时构建了具有较好截持机制的枯落物截持降雨过程模型,并基于枯落物浸泡实验和模拟降雨截持实验的数据拟合了模型参数.     

川西亚高山桦木林的林地水文效应

川西亚高山森林是我国西南亚高山林区水源涵养林的重要组成部分,原生的亚高山暗针叶林在经历大规模采伐利用后,天然更新的次生桦木林已成为该区域的主要森林类型之一。前人对原始暗针叶林水文学的研究已相当丰富,内容涉及冠层截留、地被物持水特征、森林蒸发散、土壤入渗、根土作用层等诸多方面;而对于采伐后人工林和天然次生林的研究较少,仅有的结论也以人工林为主。通过对林地苔藓、枯落物和土壤的野外调查与室内实验,分析了川西亚高山次生桦木林在不同林龄和海拔梯度间的林地水文效应,这对于丰富亚高山森林水文学的研究、确定长江上游水源涵养林的恢复与重建模式,都具有重要的意义。研究表明:桦木林苔藓蓄积量及最大持水量在不同林龄间差异显著,随林龄增大而显著增加;而在不同海拔间差异不显著。枯落物蓄积量及最大持水量在不同林龄及海拔间均差异显著,随林龄的增大而增加;在林龄相同的条件下,在中海拔(3200m、3400m)较高,在较高(3600m)、较低(3000m)海拔偏低。苔藓最大持水率平均为945%,在林龄和海拔间差异不显著;枯落物最大持水率平均573%,在林龄和海拔间均差异显著。各林龄和海拔梯度上的桦木林,随土壤深度的增加土壤容重均显著增大,最大持水量显著下降,但毛管持水量和最小持水量仅在部分类型下降显著。土壤0~40cm最大持水量在不同林龄间差异不显著,而在不同海拔间差异显著;这种差异主要表现在林龄10~25a的林分,随海拔升高土壤0~40cm最大持水量增大。在大规模采伐后,苔藓层的恢复是一个长期过程,可以作为次生林地水文效应向原始暗针叶林恢复程度的一个指标。     

中国主要森林生态系统水文功能的比较研究(英文)

 基于中国不同区域生态站的观测资料,着重从降雨截留（林冠截留、枯枝落叶层截持和土壤蓄水）、调节径流和蒸散等3个方面对我国主要森林生态系统的水文生态功能进行了比较研究。各生态系统林冠年截留量在134～626 mm间变动,由大到小排列为：热带山地雨林,亚热带西部山地常绿针叶林,热带半落叶季雨林,温带山地落叶与常绿针叶林,寒温带、温带山地常绿针叶林,亚热带竹林,亚热带、热带东部山地常绿针叶林,寒温带、温带山地落叶针叶林,温带、亚热带落叶阔叶林,亚热带山区常绿阔叶林,亚热带、热带西南山地常绿针叶林,南亚热带常绿阔叶林,亚热带山地常绿阔叶林。枯落物持水量可以达到自身干重的2～5倍,但也因林型而异。土壤非毛管持水量变动在36～142 mm之间,平均89 mm。常绿阔叶林的非毛管持水量通常高于100 mm,而寒温带/温带落叶阔叶林和常绿针叶林通常低于100 mm. 土壤的非毛管持水量通常占生态系统中截持水量的90%,其次是枯落物和林冠层。这说明,森林土壤在调节降雨截留中占有重要地位,其水文功能的大小取决于土壤结构和空隙度,而这些恰恰又受枯落物和森林植被特征的影响。森林皆伐后,一般地表径流会显著地增加,而适当抚育措施则对地表径流影响不大。流域径流受诸多因素的影响,包括植被、土壤、气候、地形、地貌以及人类影响导致的流域景观变化,比较研究表明森林变化对流域径流的影响尚未得到一致的规律性的结果。通过对比研究不同森林的蒸散变化,发现随降雨量的增加,森林蒸散量略有增加,而相对蒸散率却在下降,相对蒸散率在40%～90%间变动。     

川西亚高山林区不同土地利用与土地覆盖的地被物及土壤持水特征

川西亚高山森林是我国西南亚高山水源涵养林的重要组成部分.随着20世纪中叶以来农业人口的增加和森林的开发利用,受干扰强度、频度和干扰时间的影响,原始暗针叶林退化为耕地、草地、灌丛、次生阔叶林或人工林.1998年后,该区相继启动天然林保护工程和退耕还林工程.为评价工程效益,确定长江上游水源涵养林的恢复与重建模式,需要进行不同土地利用类型之间生态水文效应的对比分析.通过野外调查与室内实验,对比分析了川西亚高山林区农田、草地、退耕还林地、灌丛、次生桦木林、人工云杉林和老龄针叶林的地被物(苔藓与枯落物)和土壤持水特征,结果表明:不同土地利用与覆盖类型间地被物和土壤持水性能差异显著.随着干扰程度的增加,苔藓、枯落物蓄积量及最大持水量下降,土壤容重增加,土壤持水性能下降.苔藓最大持水量排序是老龄针叶林>人工云杉林>天然次生林>灌丛.枯落物最大持水量排序是老龄针叶林>天然次生林>人工云杉林>灌丛>草地>退耕还林地.人工云杉林与天然次生林之间、草地与退耕还林地之间苔藓和枯落物最大持水量没有显著差异.土壤0～40cm最大持水量排序是天然次生林>老龄针叶林>人工云杉林>灌丛>农田>草地>退耕还林地,其中天然次生林显著高于人工云杉林,草地与退耕还林地之间没有显著差异.对于森林恢复途径和树种的选择,需要考虑未来林分的多种生态系统服务功能.     

西南山区典型森林枯落物储量及持水能力

目前西南山区枯落物水源涵养能力的研究主要集中在单点尺度上,其结果难以用于评估整个西南山区枯落物储量及持水能力。本研究整理了2004—2021年西南山区站点尺度的研究结果,对比分析了西南山区3种典型森林(共16个研究点,70个数据)枯落物储量及持水特性。结果表明: 针叶林、阔叶林、针阔混交林枯落物持水过程整体变化趋势一致,均可分为3个阶段:迅速吸水→逐渐减慢→趋于稳定。但不同森林类型各阶段吸水速率和持续时间不同,阔叶林吸水速率最快,针叶林吸水速率最慢且达到稳定时所需时间最长。不同林型枯落物储量之间差异不显著,3种林型枯落物总储量介于8.26～8.82 t·hm^-2,半分解层枯落物储量显著的空间差异性造成了枯落物总储量显著的空间差异性。3种森林枯落物总最大持水量介于17.85～19.87 t·hm^-2,枯落物最大持水率介于200.6%～228.0%。不同森林枯落物最大持水量与枯落物储量均呈显著正相关。3种森林枯落物总有效拦蓄量介于11.66～12.29 t·hm^-2,枯落物总有效拦蓄率介于128.1%～145.2%。西南山区3种林型2种分解程度枯落物储量及持水能力差异均不显著。     

川西亚高山典型森林生态系统截留水文效应

截留是水文循环的一个重要过程,水文功能是森林生态系统功能的重要方面,林冠和枯落物截留实现对大气降水的二次分配过程.为深入认识生态系统截留的水文效应,采用野外观测和人工降雨模拟试验相结合的方法,研究了2008年和2009年5-10月贡嘎山亚高山峨眉冷杉中龄林、峨眉冷杉成熟林和针阔混交林的冠层枯落物截留能力.结果表明,峨眉冷杉中龄林2008年林冠截留率为20.9％,针阔混交林2008年和2009年林冠截留率分别为23.0％和23.6％,林冠截留率的年际间变化不大,林冠截留主要受到降雨特征影响.3种林型枯落物饱和持水能力分别为5.1、5.1和5.7 mm,显著高于林冠的饱和持水能力,但由于冠层的截留蒸发速率较高,林冠截留蒸发仍是生态系统截留蒸发的主要组成部分.     

辽西半干旱区几种人工林生态系统涵养水源功能研究

从森林生态系统树冠截留降雨、枯落物持水及土壤蓄水3个层次对辽西半干旱区5种人工林生态系统的涵养水源功能进行了定量研究．结果表明,各人工林生态系统树冠对降雨的平均截留率为14．58％～37．19％,依次为沙棘林>油松沙棘混交林>杨树沙棘混交林>油松纯林>杨树纯林;枯落物层厚度为1．6～4．1cm,枯落物贮量为1890．4～6425．2kg·hm^-2,枯落物层厚度和贮量均为沙棘林>油松沙棘混交林>杨树沙棘混交林>油松纯林>杨树纯林,枯落物最大持水量取决于枯落物贮量及其最大持水率,枯落物最大持水量为5957．7～19332．9kg·hm^-2,依次为沙棘林>油松沙棘混交林>杨树沙棘混交林>油松纯林>杨树纯林;各人工林生态系统0～40cm土壤层非毛管蓄水量为23．70～37．85mm,依次为沙棘林>杨树沙棘混交林>油松沙棘混交林>杨树纯林>油松纯林．在5种人工林生态系统中,沙棘林的涵养水源功能最好,混交林较油松和杨树纯林有更好的涵养水源功能．     

马占相思（Acacia mangium）也湿地松（Pinus elliotii）人工林枯落物层的水文生态功能

分析了马占相思与湿地松人工林枯落物的蓄积量、年凋落量及凋落动态、枯落物层对大气降水的截留、以及枯落物抑制土壤水分蒸发和阻滞径流的效应。结果表明：①15龄的马占相思林枯落物蓄积量32.3t/hm^2,年凋落量11.14t/hm^2,最大持水率253.7％,最大持水量28.26t/hm^2;15龄的湿地松林枯落物蓄积量18.7t/hm^2,年凋落量7.30t/hm^2,最大持水率216.7%,量大持水量15.82hm^2;②2种林分对大气降水的截留率分别为15.9%和11.7%,截留率随1次降水降水量（＞10mm）的增加而减少;③2-4cm枯落物覆盖下不同含水量的土壤水分蒸发比无覆盖的土壤减少18.2%-78.3%,枯落物层减少土壤水分蒸发的效应随枯落物层厚度和土壤含水量的增大而增加;④2种枯落物对径流流出时间的阻滞效应随径流深（＜3mm）和坡度的增加而减小,随枯落物层厚度的增加呈直线增加。通过与部分其它森林类型枯落物层水文生态功能比较,认为马占相思与湿地松林枯落物层具有较为优越的水文生态功能。     

甘肃小陇山不同针叶林凋落物量、养分储量及持水特性

通过野外实地观测和室内分析相结合的方法对甘肃小陇山地区6种主要针叶林凋落物层的蓄积量、持水特性及养分储量进行了调查,结果表明:云杉林凋落物层的蓄积量最大,松林次之,落叶松林最小。同一林分林下半分解层凋落物的持水能力比分解层强;在不同林分类型中,凋落物层的最大持水率、最大拦蓄率和有效拦蓄率的大小顺序为:落叶松林>松林>云杉林,而最大拦蓄量和有效拦蓄量的大小顺序为:云杉林>松林>落叶松林。同一林分类型中,分解层凋落物中养分储量最多,未分解层最少;不同林分类型中各个营养元素的储量均表现出:云杉林>松林>落叶松林。凋落物蓄积量与营养元素储量密切相关,最大持水量与凋落物储量和凋落物层各元素储量之间呈显著的正相关性。     

中国东部森林样带典型森林水源涵养功能

通过对我国东部森林样带四个森林生态系统定位研究站（长白山站、北京站、会同站和鼎湖山站）的九种森林类型水源涵养监测数据的分析,研究了水热梯度下不同森林生态系统水源涵养功能。结果表明：在生长季的5-10月份,各森林类型的水源涵养特性表现出较大差异。林冠截留率的大小依次为：阔叶红松林＞杉木林＞常绿阔叶林＞针阔混交林＞季风常绿阔叶林＞落叶阔叶混交林＞马尾松林＞落叶松林＞油松林,最高的长白山站阔叶红松林的截留率是最低的北京站油松林的2.2倍。森林降雨截留量与林外降雨量呈显著的正相关,林冠截留率与降雨量呈显著负相关。枯落物最大持水深（5-10月份）以北京站落叶阔叶林最大,为6.0mm;鼎湖山站的季风常绿阔叶林最小,为1.0mm。0-60cm土层蓄水量最大的是会同站的人工杉木林,为247mm;最小的是北京站的落叶松林,仅为45.5mm;林分总持水量依次为：杉木林＞阔叶红松林＞常绿阔叶林＞针阔混交林＞季风常绿阔叶林＞落叶阔叶混交林＞马尾松林＞落叶松林＞油松林。各林分总持水量主要集中在土壤层,占总比例的90%以上。     

岷江上游两种生态系统降雨分配的比较

植被的降雨分配作用对理解生态系统的水文功能具有重要的意义。该文对四川岷江上游岷江冷杉(Abies faxoniana)针叶林和川滇高山栎(Quercus aquifolioides)灌丛两种生态系统的降雨分配及降雨截留的影响因素进行了研究,探讨了植被分配降雨及截留降雨的影响机制和影响因素。文中采用定位观测的方法研究降雨分配。针叶林中冠层降雨截留占33.33%,树干茎流占0.07%,穿透雨占66.60%;而灌丛的冠层截留降雨为24.95%,穿透雨为75.05%;针叶林地被物的蓄留水能力(1.746 mm)要大于灌丛地被物的持水能力(0.941 mm);针叶林土壤的容积含水率(39.66%)也要高于灌丛土壤的容积含水率(38.19%);两种生态系统中的穿透雨率与降雨量的关系均可用逻辑斯谛方程较好地模拟。文中还选取了降雨量、降雨强度、降雨持续时间、两次降雨的间隔时间和次降雨期间的气温等5种因子分析影响两种生态系统降雨截留的主要因素。根据截留降雨与上述5种因子的偏相关分析结果:针叶林冠层的降雨截留主要受降雨量、降雨持续时间和间隔时间的影响;灌丛的降雨截留主要受降雨量、气温与降雨持续时间的影响。文中从当地的降雨特征与两种生态系统微气候差异的角度分析了两种生态系统降雨分配及降雨截留影响因素差异的原因。     

油蒿灌丛群落浅层土壤水分对不同降雨格局的响应

以库布齐沙漠东缘典型分布的油蒿灌丛为对象,使用微气象观测系统连续监测2016—2018年生长季降雨及多层次土壤含水量(0～10、10～30、30～50 cm),研究不同降雨格局下荒漠土壤水分的时空动态变化,分析降雨事件对土壤水分的补给作用和水分入渗特征。结果表明: 油蒿灌丛浅层土壤含水量在降雨脉动下产生明显的季节和垂直变化,雨量和雨前土壤含水量是影响土壤水分补给和入渗的主控因素。0～10 cm土层土壤对降雨反馈迅速,>3.8 mm降雨对该层产生补给作用;10～30 cm土层土壤对降雨反馈稍显迟滞,需8.6 mm以上降雨才能产生有效补给;30～50 cm土层土壤对降雨反馈更加滞后,降雨量超过11.8 mm后才能达到该补给深度。水分入渗速率随雨量增大而升高,随土层加深而减弱,入渗深度与雨量和雨前土壤含水量均呈显著正相关。研究期间,降雨事件以<10 mm降雨为主,占总降雨次数的78.4%,降雨对土壤的补给主要作用于30 cm以内土层,对深层土壤的补给十分有限,不利于深根性植物生长,降雨格局直接影响和改变了研究区植物群落的构成、分布和演替。     

降雨格局对库布齐沙漠土壤水分的补充效应

 土壤水分是鄂尔多斯高原沙地油蒿(Artemisia ordosica)群落自发演替的重要驱动因子之一, 其主要来源是大气降水。由于降水后总有部分水分被植物和表层土壤截留, 随后很快蒸发, 降水未能全部用于补充植物根系层土壤水分。减少的这部分降水不仅受年降水总量的影响, 也与各次降水过程有密切的关系。因此, 降水格局如何影响土壤水分的补充是探讨降水有效性、降水与植物群落关系需要解决的理论问题。该文从生态系统尺度出发, 利用涡度相关技术, 综合考虑生态系统水文平衡的各个环节, 通过分析降雨、蒸散特征, 对沙地土壤水分状况、生长季内降雨对土壤水分的补充进行了研究。结果表明, 2006年全年降水总量229.4 mm, 以降雨为主。降雨、蒸散主要集中在5~10月, 有效降雨约153.9 mm, 降雨效率68.9%。各次降雨的雨量、历时和强度等特征变异较大, 降雨效率随雨量的增大而增大。降雨特征与其它生物和非生物因素相结合, 影响生态系统蒸散及降雨对根系层土壤水分补充的有效性。5.0 mm以下的降雨一般有增加空气湿度、降温的作用, 一定程度上可以缓解旱情; 5.0 mm以上的降雨才能有效补充土壤水分, 对植物群落长期稳定发展具有积极的意义。     

苔藓植物生态功能的研究进展

苔藓植物虽然个体较小,但种类很多,约有23000多种,是生物多样性的重要组成部分．过去的研究多集中在分类和区系方面,其在生态系统中的作用,即生态功能,一直没有引起足够的认识．苔藓植物对环境有较强的适应能力,在多种极端环境下都有分布,同时对土壤有一定的改造能力．苔藓植物有很强的吸水、保水能力,尤其是树附生苔藓植物能够吸收很大部分的降水,其水文作用相当明显．苔藓植物通过体表吸收了大量的养分元素,以往常常忽略其在养分循环中的作用．在一些极端环境中苔藓植物是重要的初级生产者,泥炭藓的生物量更是相当巨大,可能是重要的C汇．苔藓植物对大气及重金属污染反应非常明显。可以作为良好的生物指示剂．本文综述了苔藓植物生态功能的研究进展,以期促进更加广泛地开展苔藓植物生态功能的研究．