鼎湖山季风常绿阔叶林大气降雨、穿透雨和树干流的养分特征

对鼎湖山季风常绿阔叶林大气降雨、穿透雨和树干茎流中的5种养分元素K、Ca、Mg、N、P进行了测定,结合水量分配规律,研究了森林降雨过程中养分在水相中的含量变化特征和输入规律。结果表明:(1)所有离子浓度均为大气降水穿透雨树干流,且增幅较大,而平均浓度以K+和总氮(TN)含量最高;总磷(TP)、磷酸盐(HPO42-)、总有机磷(TOP)含量均最低。(2)大气降雨中的离子平均浓度中以总有机氮(TON)的变异系数最大,为1.282;最小的是NO3-(0.502);穿透雨中变异系数最大的是TOP(2.357);最小的是TN(0.621)。树干流中各养分元素浓度与树种的相关性不显著(P0.05)。(3)季风常绿阔叶林树干流和穿透雨各养分对森林土壤的年输入量为TNK+Ca2+Mg2+TP,树干流和穿透雨对森林土壤层Ca2+的输入大于凋落物分解输入。因此,大气降雨是养分从林冠层转移到土壤层的重要因素。     

鼎湖山季风常绿阔叶林大气降雨、穿透雨和树干流的养分特征研究

对鼎湖山季风常绿阔叶林大气降雨、穿透雨和树干茎流中的5种养分元素K、Ca、Mg、N、P进行了测定,结合水量分配规律,研究了森林降雨过程中养分在水相中的含量变化特征和输入规律。结果表明：(1)所有离子浓度均为大气降水<穿透雨<树干流,且增幅较大,而平均浓度以K+和总氮(TN)含量最高;总磷(TP)、磷酸盐(HPO42-)、总有机磷(TOP)含量均最低。(2) 大气降雨中的离子平均浓度中以总有机氮(TON)的变异系数最大,为1.282;最小的是NO3-(0.502);穿透雨中变异系数最大的是TOP(2.357);最小的是TN(0.621)。树干流中各养分元素浓度与树种的相关性不显著(P>0.05)。(3) 季风常绿阔叶林树干流和穿透雨各养分对森林土壤的年输入量为TN>K+>Ca2+>Mg2+>TP,树干流和穿透雨对森林土壤层Ca2+的输入大于凋落物分解输入。因此,大气降雨是养分从林冠层转移到土壤层的重要因素。     

茂兰喀斯特地区森林降水分配的水化学特征

于2007年9月—2009年8月对中国西南茂兰喀斯特地区亚热带常绿落叶阔叶混交林大气降水、林冠穿透雨和树干茎流进行观测,分析了各降水分配中的养分离子(Ca2+、Mg2+、K+、Na+、NH4+、SO42-、NO3-、Cl-)浓度动态变化规律及年养分元素输入量。结果表明:7—9月,林外雨、林冠穿透雨和树干茎流中各养分离子浓度相对较低,12月—翌年2月,各降水分配中各养分离子浓度相对较高;降水通过林冠或树干后,除了Na+浓度无显著变化外,NH4+浓度表现下降趋势,Ca2+、Mg2+、K+、Cl-、NO3-和SO42-均表现增加趋势;林外雨的养分元素输入量顺序为Ca2+SO42--SNH4+-NCl-K+Na+Mg2+NO3--N。在林冠穿透雨+树干茎流中的养分元素输入量顺序为K+Ca2+Cl-SO42--SMg2+NH4+-NNO3--NNa+。与非喀斯特地区相比,林外雨中的各养分离子浓度较低,林冠穿透雨、树干茎流中的K+、Ca2+、Mg2+增加幅度较大。总体来看,独特的立地特征决定了该地区Ca2+、Mg2+的积极参与生态系统养分循环和K+高效循环的特征。     

女儿寨小流域3种植被类型林冠层对降水再分配研究

对女儿寨小流域3种植被类型林冠层林冠层对降水再分配过程进行了研究。研究结果表明: 观测期内降雨量达到1971.80 mm, 降雨次数为83次。不同植被类型杜仲林、枫樟混交林和马尾松林的林冠截留量分别为289.75 mm、358.78 mm和351.46 mm, 林冠截留率分别为14.69%、18.19%和18.79%。随着降雨量增大, 不同植被类型的林冠截留量也增大, 二者呈正相关关系。混交林的穿透雨量和林冠截留量大于纯林, 而纯林的树干茎流量大于混交林; 不同植被类型林冠层对降雨的分配表现为穿透雨最多, 其次是林冠截留, 树干茎流最小。     

鼎湖山三种主要林型水文学过程中总有机碳浓度对比

为了解碳在森林内部以及群落演替过程中的转运动态 ,对鼎湖山 3种主要林型 (马尾松林 ,马尾松针阔混交林和季风常绿阔叶林 )森林水文学过程中总有机碳 (total organic carbon,TOC)浓度进行了一个雨季的观测 ,结果发现 :(1)穿透水中 TOC浓度相对大气降水中 TOC浓度的增量为 :季风常绿阔叶林 >马尾松针阔混交林 1>马尾松针阔混交林 2 >马尾松林 ;(2 )树干茎流平均 TOC浓度为 :马尾松林 >马尾松针阔混交林 2 >马尾松针阔混交林 1>季风常绿阔叶林 ;(3)各林内土壤水 TOC浓度差异不明显 ,但根系层 (2 5～ 30 cm)土壤水 TOC浓度均大于母质层 (5 0～ 80 cm) TOC浓度 ;(4 )马尾松林的溪水具有较高的 TOC浓度和较大的月际波动 ;(5 )总体上 ,整个森林水文学过程中 ,3种林型 TOC浓度变化趋势相似 ,均为 :树干茎流 >穿透水 >根系层土壤水 >母质层土壤水 >溪水 ,但变化幅度不同 :马尾松林的变化幅度最大 ,季风林的最小 ,而两个混交林居中。这表明 ,(1)森林演替过程中 ,林冠层结构、树种构成等的改变可能引起森林水文学过程中 TOC浓度的变化 ;(2 )森林水文学过程转运的碳主要储存在森林内部 ;(3)成熟森林的抗干扰能力高于先锋群落     

六盘山华山松(Pinus armandii)林降雨再分配及其空间变异特征

利用2004和2005年生长季(6～9月份)六盘山自然保护区的香水河小流域内华山松天然林的穿透降雨、树干径流和冠层截留量观测资料,通过对华山松林降雨再分配特征和穿透降雨空间变异及其影响因素的综合分析,所得结果表明华山松天然林的穿透降雨量、树干径流量和冠层截留量,分别占大气降雨量的84.34%、0.72%和14.94%.穿透降雨在林内具有较大的空间变异,其变异程度随降雨量的增加而减小,冠层对穿透降雨具有一定的聚集效应,降雨量越高时效应越明显; 华山松冠层结构特征是影响穿透降雨的重要因素, 叶面积指数、冠层覆盖度、冠层厚度及距树干的距离等都会影响穿透降雨的空间分布,其中以叶面积指数的影响最大.由分析结果可知,冠层结构特征是决定大气降雨再分配和空间变异的重要生态因素之一.     

大兴安岭北部兴安落叶松(Larix gmelinii)林下穿透雨空间分布特征

森林冠层对降雨的水量和水质再分配是生态水文学研究的热点问题之一。为了研究兴安落叶松林下穿透雨的空间分布规律,探究森林冠层结构对穿透雨影响的生态机制,利用在兴安落叶松林下布设38个雨量筒,测定19场不同降雨事件的穿透雨数据(2013年7—8月),通过统计学方法分析冠层结构各因子与穿透雨的空间变异性规律,结果表明:观测期间,兴安落叶松林穿透雨量为148.3 mm,占同期大气降雨量的80.62%,穿透雨率随着降雨量的增加呈增加趋势;兴安落叶松林下穿透雨具有较大空间异质性,其变异程度随降雨量的增加而减小,以对数方程拟合较好(P0.01);冠层结构特征是影响穿透雨空间变异的重要因素,冠层复杂程度与穿透雨量呈负相关关系(P0.01);距树干距离、冠层厚度、叶面积指数等因素均可影响穿透雨的空间分布,以距树干距离影响最大,其与穿透雨率呈正相关关系(P0.01),而冠层厚度、叶面积指数则均与穿透雨率呈负相关关系(P0.01),但拟合效果不佳;从影响穿透雨的生态学机制来考虑,在冠层结构特征因子中,冠层厚度是决定穿透雨空间分布的最主要因素。     

云南中山湿性常绿阔叶林中降雨对养分淋溶的影响

 作者在云南哀牢山生态站对中山湿性常绿阔叶林进行了定位研究,根据1990～1992年所取得的观测资料,对林外大气降雨,林内雨及树干茎流的养分浓度,养分季节变化及养分贡献进行了分析和讨论,探讨了大气降雨对养分淋溶的影响。结果表明：N、P、K、Ca、Mg浓度在林外降雨、林内降雨及树干流中有很大的差异。其养分浓度和养分输入均为雨季>干季,且养分浓度除林外降雨中N浓度外,均表现树干茎流>林内雨>林外降雨。此外,对降雨和淋溶作用对林地养分物质输入的贡献也进行了分析和讨论。     

马尾松人工林林冠层 降雨再分配及其氮磷特征

为了解马尾松(Pinus massoniana)人工林的降雨分配及对氮磷的截留作用,研究了宜宾高县来复镇18和32年生马尾松人工林的大气降雨量、穿透雨量和树干茎流量,并对其全磷(TP)、铵态氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3--N)进行了测定。根据月降雨量的变化情况,将7—11月份划分为雨季、1—4月份划分为旱季。降雨量级大小影响林冠层截留量及其氮磷含量。不同林龄的马尾松林大气降雨、穿透雨和树干茎流中截留量的变化趋势与降雨量级的大小呈正相关,旱季林冠截留量小于雨季的截留量。马尾松人工林旱季大气降雨、穿透雨和树干茎流中的TP、NH4+-N、NO3--N月平均含量显著高于雨季,TP、NH4+-N、NO3--N含量在不同月份之间的变化明显,但18和32年生马尾松人工林林冠截留的N、P总含量差异不显著。大气降雨、穿透雨和树干茎流中的N、P含量与降雨量之间存在显著的负相关。     

马尾松林分结构对冠层水文效应的影响

了解不同林分结构森林的水文效应及其主要影响因素,可为林分抚育经营管理提供科学依据。本研究在三峡库区九领头林场设置14块20 m×30 m马尾松林样地,观测其林冠截留量、树干茎流量和穿透雨量,调查马尾松林分结构因子,利用Pearson相关分析、主成分分析、冗余分析等方法分析林分结构(叶面积指数、混交度、大小比数、竞争指数等)对水文效应(冠层截留率、穿透雨率、树干茎流率)的影响。研究期间(6—10月)林外降雨总量1008.4 mm,林冠截留量、穿透雨量和树干茎流量分别占总降雨的16.3%、82.3%和1.4%。Pearson相关分析结果表明:叶面积指数、胸高断面积、冠幅面积与冠层截留率呈显著正相关(P0.05),与穿透雨率呈显著负相关(P0.05),树干茎流率与树高、冠层厚度呈显著负相关(P0.05),与叶面积指数、林分密度呈显著正相关(P0.05);冗余分析结果表明:水文效应的再分配特征能被结构变量组合解释59.6%,蒙特卡罗置换检验结果表明:冠层截留率和穿透雨率主要受蓄积量这类结构组合变量的影响,蓄积量越大,冠层截留率越高,穿透雨率越低,树干茎流率主要受林分竞争状况及水平结构(R~2=0.46,P0.05)和蓄积量(R~2=0.51,P0.05)的影响。林分结构与冠层水文效应密切相关,林分生长状况越好,蓄积量越大,马尾松林涵养水源效果越好。     

江西省大岗山主要森林类型降雨再分配特征

以江西大岗山地区杉木林、常绿阔叶林和毛竹林为研究对象,分析其对降水再分配过程的影响.结果表明: 2012年4-6月,研究区降水量为531.6 mm,以小到中雨为主,单次最大降雨量为61.7 mm.研究期间,毛竹林总穿透雨量最大,常绿阔叶林最小.降水量相同条件下,毛竹林与杉木林的穿透雨量相差不大;降水量较大且相同时,常绿阔叶林的穿透雨量明显小于另外两种林型;穿透雨在林内有明显的空间变异性.杉木林、常绿阔叶林和毛竹林的树干径流率分别为1.4%、8.9%和8.8%.杉木林树干径流与另外两种林型差异极显著(P<0.01).3种林型树干径流量均与前期降水条件有关,毛竹林相关程度最小,杉木林最大.3种林型林冠截留量大小依次为杉木林(30.5%)>阔叶林(25.5%)>毛竹林(19.2%).在该地区常见降雨条件下(小雨),杉木林截留率明显高于另外两种林型.     

两种温带落叶阔叶林降雨再分配格局及其影响因子

林冠对降雨的再分配是森林生态系统的重要生态水文过程,影响着生态系统生物地球化学循环。于2012年5—10月连续测定帽儿山森林生态站的两种温带天然次生林型——蒙古栎林和杂木林的林外降雨、穿透雨及树干径流,旨在量化其降雨再分配过程及其影响因素。结果表明:蒙古栎林的平均穿透雨、树干径流、林冠截留分别占同期林外降雨的76%、7%和17%;杂木林分别占85%、5%和10%。根据模型估算,当降雨量分别超过1.0mm和0.7mm时蒙古栎和杂木林开始出现穿透雨;当降雨量超过3.0mm开始出现树干径流。当降雨量超过5.6mm,树干径流体积会随着树木胸径的增加而显著增加;而当降雨量低于5.6mm则出现相反趋势。穿透雨、树干径流及林冠截留的绝对量均随降雨量的增大而显著增加,但其占降雨量的比例却表现出不同的变化趋势。穿透雨量的空间变异随降雨量和降雨强度的增大显著减小。两种林型的降雨再分配格局因受降雨量、降雨强度等降雨特征和林冠结构的影响而产生差异。     

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。     

秦岭天然次生油松林冠层降雨再分配特征及延滞效应

为了研究秦岭典型地带性植物油松林冠层降雨再分配特征及延滞效应,选择陕西宁陕县秦岭森林生态系统国家野外科学观测研究站55龄天然次生油松林,从2006-2008年(5-10月份)对林外降水、穿透降雨和树干茎流进行定位观测。利用其中100次实测数据进行分析研究,结果表明:总降雨量为1576.4 mm,穿透降雨量为982.9 mm,树干茎流量为69.5 mm,冠层截留量为524. 0mm,分别占总降雨量的62.4%、4.4%和33.2%。降雨分配与降雨量级密切相关,降雨量级增大,穿透降雨率和茎流率呈增大趋势,截留率呈降低趋势,变化幅度分别为46.6%-68.9%、0.8%-9.2%、53.4%-22.0%。穿透降雨量、树干茎流量和林冠截留量与林外降雨量之间的关系分别为:TF=0.6548P-0.4937,R²＝0.9596;SF=-0.2796+0.0452P+0.0005P²,R²＝0.8179;I=0.5958P^0.8175,R²＝0.8064。降雨事件发生后,穿透降雨和树干茎流出现的时间与降雨发生的时间并不同步,均表现出一定的延滞性,随着降雨量级增大,滞后时间表现出逐渐缩短的趋势((78.5±8.8)-(16.0±0.0) min,(111.0±33.0)-(41.2±0.0) min)。降雨终止时,特别是当降雨量>10.0 mm,穿透降雨终止时间也存在一定的延滞性((3.2±2.6)-(12.0±0.0) min)。但树干茎流终止时间先于降雨终止时间,降雨量级越小,树干茎流终止时间愈早((-58.3±21.5)-(-9.8±0.0) min)。     

滇中常绿阔叶林及云南松林水文作用的初步研究

 本文研究了滇中地区山地常绿阔叶林及云南松林的林冠截留量,冠流和茎流量,地表水土流失量,林地枯枝落叶层持水量,土壤含水量以及雨水、冠流、茎流和地表迳流中营养元素(N、P、K、Ca和Mg)的含量,并分析比较了针、阔两类森林调节和涵养水分的作用和降水中林冠养分的淋溶、迁移特点,对了解滇中亚热带山地森林生态系统的功能和生产力的研究,对本区森林资源的保护,林业的合理经营,均有重要意义。     

Changes in carbon,nitrogen and phosphorus stoichiometry in decaying logs with gap positions in a subalpine forest

亚高山森林倒木碳氮磷化学计量特征随林窗位置的变化 森林林窗对太阳辐射和降水(主要是降雨和降雪)的再分配可造成林窗内外微环境条件的异质性。本研究旨在通过改变微环境,测试林窗对倒木碳(C)、氮(N)和磷(P)化学计量比的影响。在青藏高原东部的亚高山森林中,将I–V腐解等级的岷江冷杉(Abies faxoniana)倒木分别置于林窗中心(GC)、林窗边缘(GE)和郁闭林下(CC)进行原位培养,分别于2013–2016年8月测定了腐烂树皮、边材和心材的C、N、P含量。研究结果表明,树皮N浓度从CC到GC呈下降趋势,而边材和心材则表现出相反的趋势。此外,边材和心材IV、V腐解等级的C/N从CC到GC呈下降趋势,心材V腐解等级的 N/P从CC到GC呈增加趋势,这表明森林林窗对高度腐解等级倒木的C/N/P化学计量比有强烈影响。简而言之,高度腐烂的倒木更容易受到微环境的影响,必要时应适当调整郁闭林下或林窗中心的高度腐烂的倒木比例。     

漓江上游典型森林植被对降水径流的调节作用

利用野外同步长期定位观测林外降雨、地表径流和河川径流的方法,对漓江上游典型森林植被的生态水文过程进行观测研究。结果表明:1)流域降水年内分配极不均匀,50a年降雨量总体变化趋势不明显。林冠截留受林外降雨特征的影响,也与植被类型密切相关。2)地表径流平均滞后时间为70 min。在连续降雨的情况下,降雨滞后效应不再明显,甚至出现地表径流与降雨同步的现象,小降雨可能产生大的地表径流,从而加大流域在雨季发生洪灾的风险。3)湿季径流系数略大于旱季,干季降水量减少,且森林植被消耗大量水分,减少了枯水期径流的产生,增大发生旱灾的风险。森林植被延长河川径流持续时间,使一次持续18 d的降水过程形成的径流,在降水停止后能延续24 d。降雨后退水持续时间与前期降水及后期降水叠加有关。目的为揭示漓江上游森林植被对降水径流的调节作用,客观评估漓江上游水资源潜力、加强流域水资源管理和森林经营提供科学依据。     

Rainfall input, throughfall and stemflow of nutrients in a central African rain forest dominated by ectomycorrhizal trees

Incident rainfall is a major source of nutrient input to a forest ecosystem and the consequent throughfall and stemflow contribute to nutrient cycling. These rain-based fluxes were measured over 12 mo in two forest types in Korup National Park, Cameroon, one with low (LEM) and one with high (HEM) ectomycorrhizal abundances of trees. Throughfall was 96.6 and 92.4% of the incident annual rainfall (5370 mm) in LEM and HEM forests respectively; stemflow was correspondingly 1.5 and 2.2%. Architectural analysis showed that ln(funneling ratio) declined linearly with increasing ln(basal area) of trees. Mean annual inputs of N, P, K, Mg and Ca in incident rainfall were 1.50, 1.07, 7.77, 5.25 and 9.27 kg ha^–1, and total rain-based inputs to the forest floor were 5.0, 3.2, 123.4, 14.4 and 37.7 kg ha^–1 respectively. The value for K is high for tropical forests and that for N is low. Nitrogen showed a significantly lower loading of throughfall and stemflow in HEM than in LEM forest, this being associated in the HEM forest with a greater abundance of epiphytic bryophytes which may absorb more N. Incident rainfall provided c. 35% of the gross input of P to the forest floor (i.e., rain-based plus small litter inputs), a surprisingly high contribution given the sandy P-poor soils. At the start of the wet season leaching of K from the canopy was particularly high. Calcium in the rain was also highest at this time, most likely due to washing off of dry-deposited Harmattan dusts. It is proposed that throughfall has an important 'priming' function in the rapid decomposition of litter and mineralization of P at the start of the wet season. The contribution of P inputted from the atmosphere appears to be significant when compared to the rates of P mineralization from leaf litter.     

Rainfall seasonality and drought performance shape the distribution of tropical tree species in Ghana

Tree species distribution in lowland tropical forests is strongly associated with rainfall amount and distribution. Not only plant water availability, but also irradiance, soil fertility, and pest pressure covary along rainfall gradients. To assess the role of water availability in shaping species distribution, we carried out a reciprocal transplanting experiment in gaps in a dry and a wet forest site in Ghana, using 2,670 seedlings of 23 tree species belonging to three contrasting rainfall distributions groups (dry species, ubiquitous species, and wet species). We evaluated seasonal patterns in climatic conditions, seedling physiology and performance (survival and growth) over a 2‐year period and related seedling performance to species distribution along Ghana's rainfall gradient. The dry forest site had, compared to the wet forest, higher irradiance, and soil nutrient availability and experienced stronger atmospheric drought (2.0 vs. 0.6 kPa vapor pressure deficit) and reduced soil water potential (?5.0 vs. ?0.6 MPa soil water potential) during the dry season. In both forests, dry species showed significantly higher stomatal conductance and lower leaf water potential, than wet species, and in the dry forest, dry species also realized higher drought survival and growth rate than wet species. Dry species are therefore more drought tolerant, and unlike the wet forest species, they achieve a home advantage. Species drought performance in the dry forest relative to the wet forest significantly predicted species position on the rainfall gradient in Ghana, indicating that the ability to grow and survive better in dry forests and during dry seasons may allow species to occur in low rainfall areas. Drought is therefore an important environmental filter that influences forest composition and dynamics. Currently, many tropical forests experience increase in frequency and intensity of droughts, and our results suggest that this may lead to reduction in tree productivity and shifts in species distribution.     

西南干旱对哀牢山常绿阔叶林凋落物及叶面积指数的影响

为探讨2010年初西南干旱对这一地区原生植被林冠和凋落物量的影响,以及这一地区凋落物量和气候条件之间的关系,对比研究了哀牢山亚热带常绿阔叶林2010年和一般年份的凋落物特征以及各层的叶面积指数,并分析了凋落物量和气候因子之间的关系.2010年凋落物总量和往年相比无显著差异,但是叶凋落总量、旱季凋落物总量、旱季叶凋落量为历年来最高,其中旱季叶凋落物量比一般年份平均高35.2％ (0.81 t/hm2).而2010年附生苔蘚年凋落量为历年来最低.2010年最旱月的乔木层和灌木层叶面积指数和2005同期相比无显著差异,但是草本层叶面积指数却极显著低于2005年同期.因此,2010年初西南干旱尽管使哀牢山常绿阔叶林旱季落叶增加,但还没有到显著影响冠层叶面积指数的程度.而草本层和附生苔藓的生长则受到了干旱事件的显著影响.此外,哀牢山常绿阔叶林年总凋落量和年降水量显著正相关,而和年均温却不相关,表明该亚热带森林凋落物量主要由降水而非温度决定.