密云水库集水区人工油松水源保护林降水化学性质研究

对北京密云水库集水区人工油松水源保护林降水化学性质研究表明 ,在研究区大气降水化学元素含量在观测时段内变幅较大 ;测定时段内各元素加权平均值之和为 12 0 0 1mg·L-1,大气降水中各元素含量按大小排序为Ca >N >K >Mg >Na >P >Fe >Zn >Cu >Mn ;大气降水经过林冠层后 ,林内穿透降水和树干茎流中各化学元素含量变化不一 ,但多数元素含量增加且总量呈增加趋势 ,林内穿透降水化学元素加权平均值之和为2 0 614mg·L-1,树干茎流为 73 3 2 4mg·L-1,比林外降水分别高出 8 613mg·L-1和 61 3 2 3mg·L-1,引起树干茎流和穿透降水中化学元素总量增加的主要原因是K含量增加所致 ,K在林内穿透降水和树干茎流中的含量约是大气降水含量的 3倍和 2 5倍 .     

土壤微生物生态过程与微生物功能基因多样性

土壤微生物在陆地生态系统中具有重要的生态功能,包括参与地球化学物质循环、污染物降解、环境剧烈变化的缓冲等.土壤微生物的生态功能与土壤功能联系密切,微生物群落结构与组成变化会直接影响土壤功能的发挥.土壤微生物通过具有生物活性的酶参与一系列的代谢活动,编码酶的功能基因成为微生物功能标记物.近10年中,以功能基因多样性为核心的分子生态学研究迅速发展,为从功能基因角度了解土壤微生物的生态功能提供了一个新的切入点.本文综述了与土壤微生物生态功能相关的功能基因多样性研究进展,并对该领域的发展前景提出展望.     

东灵山地区大气降水特征及森林树干茎流

对东灵山地区大气降水特征及森林树干茎流进行了研究,结果表明：年降水量大部分集在６－９月份,日降水以量级低于５．０ｍｍ的小雨较多,单次降水以雨强小于２．０ｍｍ的阵性降水为主,单株树木的干流量以辽东栎（３０．３ｍｍ）最大,棘皮桦（２．９ｍｍ）最小;两个生长季各林分的干流深是;辽东栎林６６．６８ｍｍ,３５．１９ｍｍ;落叶松林４３．７６ｍｍ,２３．１２ｍｍ;混交林３２．７７ｍｍ,１７．３６ｍｍ;油松林２２     

太岳山不同郁闭度油松人工林降水分配特征

利用2011年5-9月生长季观测的30场降雨数据,分析了山西太岳山不同郁闭度下油松人工林林冠截留、穿透雨以及树干茎流与降雨量的关系,以及林冠截留过程的特点.结果表明:(1)实验观测期间,该地区降雨总量为634.79mm,单次平均降雨量为21.16mm,单次最大降雨量为58.15mm,单次最小降雨量为0.54mm.其中,8月份的降雨总量最大,为190.77mm,6月份的降雨总量最小,为41.81mm.(2)郁闭度为0.8的油松人工林林冠截留量与降雨量呈一元线性关系,郁闭度为0.7、0.6和0.5均呈幂函数关系;对于各郁闭度的油松人工林,其林冠截留率与降雨量均呈对数函数关系;穿透雨量、树干茎流量与降雨量均呈明显的一元线性关系,穿透雨量和树干茎流量都随着降雨量的增加而增加.(3)不同郁闭度油松人工林之间林冠截留、穿透雨和树干茎流不同,总的趋势为随着郁闭度的减小,林冠截留量减小,穿透雨量增大,树干茎流量增大.林冠截留量与郁闭度表现出正相关关系,而穿透雨量、树干茎流量都与郁闭度表现出负相关关系.(4)各郁闭度林冠截留量、穿透雨量和树干茎流量的月动态变化与总降水量的月变化基本一致.     

西藏原始林芝云杉林雨季林冠降水分配特征

利用2006-2007年对西藏米林县南伊沟原始林芝云杉(Picea likiangensis var.linzhiensis)林林外降水、穿透水和树干茎流定位观测数据,对林芝云杉林的林冠降水再分配特征进行研究。结果表明:西藏南伊沟的年降水量为716.4mm,主要集中在4-9月份,占全年降雨量的86.95%。在林芝云杉的生长季节(4-10月份),林冠截留量为338.6mm,占同期林外降水量的51.60%;林内穿透水量为316.3mm,占同期林外降水量的48.21%;树干茎流量仅为1mm,仅占0.19%。林内穿透水(Tp)、树干茎流(Sf)、林冠截留量(Ip)及林冠截留率(PIp)与林外降水量(p)之间的关系分别为:Tp=0.8622p-3.5229,r=0.9964;Sf=0.0004p1.4586,r=0.9458;Ip=1.2222p0.6341,r=0.874;PIp=253.6p-0.7008,r=0.9732。林芝云杉林雨季林冠降水的分配规律与该森林结构复杂、林分年龄高、胸高断面积大密切相关,说明该森林在涵养水源和保持水土等方面发挥着重要的作用。     

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)。     

酸雨胁迫下樟树林降水中无机阴离子变化特征

对城市大气降水及城市樟树林穿透水、树干茎流、地表径流中的SO2-4、NO-3、Cl-、NO-2、F-、Br-、PO3-47种水溶性无机阴离子进行了定位测定,Br-、PO3-4未检出;主要的阴离子为SO2-4、NO-3,二者占总阴离子含量比例最大,占到75.6%—89.0%,且在水文学各分量中变异系数均值都很稳定,变动幅度在0.40—0.47;在各分量中SO2-4、NO-3、Cl-、NO-2、F-含量变化较大:大气降水、树干茎流中均为SO2-4NO-3Cl-F-NO-2,穿透水为SO2-4NO-3Cl-NO-2F-,地表径流为NO-3SO2-4Cl-F-NO-2;穿透水SO2-4、NO-3、Cl-、F-、NO-2淋溶系数分别为3.83、2.61、4.18、4.32、16.06,树干茎流SO2-4、NO-3、Cl-、F-、NO-2淋溶系数分别为7.52、3.55、4.29、2.76、3.10,地表径流SO2-4、NO-3、Cl-、F-、NO-2淋溶系数分别为2.60、4.74、5.00、3.01、3.56,表明阴离子在樟树林水文学过程中均表现出不同程度的富集效应;大气降水中PH均值为4.77,SO2-4/NO-3当量比值为1.1,属于硫酸-硝酸混合型酸雨;大气降水SO2-4、NO-3、Cl-、F-与穿透水中SO2-4、NO-3、Cl-、F-对应呈显著性正相关(P0.01),大气降水NO-3与树干茎流NO-3呈显著性正相关(P0.01),地表径流中SO2-4、Cl-与穿透水、树干茎流中SO2-4、Cl-对应呈显著性正相关(P0.01),说明樟树林能够吸附大气中的酸性物,让酸性养分于自身系统内部吸收、迁移、络合,从而起到净化大气的效用;穿透水p H与地表径流NO-3、NO-2呈显著性负相关(P0.01),与地表径流SO2-4呈显著性正相关(P0.05),表明NO-3、NO-2有助于促进地表水的酸化,而SO2-4有利于缓解地表水的酸化;穿透水p H均值5.62,对酸雨起到中和作用,树干茎流p H均值4.61,有被酸化趋势,地表径流p H均值7.19,接近中性。     

降雨特征对红锥人工林降水分配格局的影响

明析红锥人工林降雨特征对降水分配格局的影响,为南亚热带人工林可持续经营提供基础支撑。以34年生红锥人工林为研究对象,测定了2017年1—12月的大气降水、穿透雨和树干茎流。结果表明:年降雨总量945.9 mm,穿透雨、树干茎流、林冠截留分别占大气降水的43.9%、0.5%、55.6%。产生穿透雨和树干茎流的最小降雨量分别为0.6和3.8mm。降水分配格局具有季节波动性,穿透雨率夏季最小,冬季最高,树干茎流率和林冠截留率则反之。小而短的降雨事件导致低的净雨量输入和高的林冠截留量。4个降雨因子中(降雨量、降雨强度、降雨历时和雨前干燥期),降雨量是对降水分配格局最具影响力的变量,降雨强度对树干茎流率有显著影响,降雨历时对穿透雨率和林冠截留率有显著影响,而雨前干燥期对降水分配格局中的3个分量均没有显著性影响。多元线性回归分析表明,降水分配格局中的3个分量对降雨特征的响应并不是同步的,树干茎流受降雨特征的影响小于穿透雨和林冠截留。     

广州市3种典型绿化树冠层降水再分配对重金属元素沉降的影响

植物冠层降水再分配对化学物质迁移过程具有重要影响.以广州市3种典型绿化树王棕(Roystonea regia)、榕树(Ficus microcarpa)和大花紫薇(Lagerstroemia speciosa)为研究对象,通过实验观测、样品收集和分析测试,研究2018年10月—2019年9月3种绿化树冠层降水再分配过程...     

北京密云水库流域水源保护林区径流空间尺度效应的研究

通过10a的森林水文定位观测,对比研究了北京密云水库流域水源保护林和对照荒坡地径流在坡面尺度（约0.9hm^2）和小流域尺度（约2.7hm^2）上的空间尺度效应。结果表明,荒坡地和水源保护林地的径流系数在坡面和试验流域尺度上与降雨量呈显著的对数相关关系;在坡面尺度和小流域尺度,荒坡地径流系数都显著地大于水源保护林地;而且随着降雨量级的增大,荒地与水源保护林地的径流系数之差在小流域尺度比坡面尺度更大;随着研究尺度从坡面到小流域的扩展,茺地径流系数显著增大,而水源保护林地的径流系数变化微小。这一尺度效应说明水源保护林对水文过程具有较大的调蓄能力,表现为较强的水源函养作用。     

密云水库上游油松人工水源涵养林林下植物多样性与土壤理化特性

以密云水库上游丰宁县4种油松人工水源涵养林(油松×落叶松混交林、油松×蒙古栎混交林、油松×山杏混交林、油松纯林)为对象,研究林下植物多样性与土壤理化性质特征,分析林下植物多样性与土壤因子的相关关系。结果表明: 4种人工水源涵养林林下植物群落组成结构差异显著,油松×山杏混交林林下植物群落物种组成最为丰富,绣线菊、虎榛子和披针薹草为主要优势种。从物种丰富度指数、Simpson优势度指数、Shannon多样性指数、Pielou均匀度指数来看,油松×山杏混交林林下整体植物多样性水平最高,灌木层和草本层植物多样性分别以油松×蒙古栎混交林和油松×山杏混交林最高。4种人工水源涵养林之间除全磷外其他各理化指标均差异显著,油松×山杏混交林土壤理化性质总体最优,油松×蒙古栎混交林最差。土壤毛管孔隙度、pH、有机质为灌木层植物多样性的主要影响因子,土壤pH、毛管持水量为草本层植物多样性的主要影响因子。营造油松×山杏混交林更有利于提高林下植物多样性并促进土壤改良,土壤pH、有机质、毛管孔隙度、毛管持水量为影响研究区林下植物多样性的主导土壤因子。     

油松水源保护林人工诱导更新与定向恢复机理

以油松水源保护林为对象,进行人工诱导更新与定向恢复机理研究。结果表明,在郁闭林分内油松更新苗密度平均为5 375株.hm-2,更新苗年龄为1~2年,而在人工Gap“效应岛”样地内,更新苗密度平均为17 062.5株.hm-2,其中1~2年、3~4年、5~6年生更新苗分别占73.44%,13.97%和12.59%;生长季光照强度在0、1.5和2.0 m三个不同高度梯度上,在Gap内部的平均值分别为289.0×100、542.0×100和589.0×100 lux,在对照林分内分别为139.0×100、146.0×100和246.0×100lux;从夏季观测到的空气温度平均值日变化分析,在白天Gap内的温度高于郁闭林分内部,温差可差2~3℃,在夜间Gap内的温度低于郁闭林分内,温差可差0.5~1℃;在白天6:00~11:00,人工Gap“效应岛”内空气湿度明显低于郁闭林分内,在其它时间段大致相当;对于同一层次土壤而言,Gap内的土壤温度明显高于郁闭林分内且变化幅度大,在0、10和20 cm三个梯度上Gap与郁闭林分相比土壤温度最大差值分别可达10、5和2℃;0~10、10~20和20~30 cm三个层次平均土壤含水量在Gap内分别为16.9%1、5.1%和12.3%,在郁闭林分内分别为14.6%、12.5%和9.9%。总体上比较二者的光照强度、空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤水分等有显著差异,因此人工Gap“效应岛”的创建是诱导其内部微环境因子变化的基础,也是油松水源保护林定向恢复更新的机理之所在。     

密云水库水源保护区板栗林主要养分元素生物循环研究

对密云水库北京集水区板栗林主要养分元素循环进行了研究。结果表明,22年生板栗林的生物量为38638kg·hm^-2;板栗林5种主要养分元素N、P、K、Ca、Mg贮存量为315．38kg·hm^-2,各器官中5种元素贮存量大小排序是干>枝>根>叶>花>果苞>果。板栗林生态系统乔木层每年从土壤中吸收的5种养分元素量为79．17kg·hm^-2,吸收量占0～30cm土层5种养分元素总量的0．15％,占0～30cm土层中5种元素有效养分量的1．95％。年吸收量中存留量为11．25kg·hm^-2,枯落物归还量为58．08kg·hm^-2。雨水及雨水淋溶输入到板栗林生态系统的养分元素量为38．63kg·hm^-2,果实输出量为9．84kg·hm^-2。雨水和雨水淋溶量与枯落物归还量之和大于吸收量,表明研究期间板栗林生态系统养分元素的收入略大于支出,5种元素的吸收系数排序为N>P>K>Ca>Mg,利用系数排序为K>N>Mg>P>Ca。循环系数排序为K>N>P>Mg>Ca。周转期排序是Ca>P>Mg>N>K。     

Predicting remobilization characteristics of cobalt in riparian soils in the Miyun Reservoir prior to water retention

The Middle Route of the South-to-North Water Diversion Project is a significant water diversion project intended to alleviate water shortages in the north China plains, especially for the capital (Beijing). After water retention, the potential ecological risk of metal contamination in the riparian soils of the Miyun Reservoir (MYR) to water quality has raised public concern. The remobilization characteristics of cobalt (Co) in MYR riparian soils are still unknown. Riparian soil samples (considering five different land use types and three vertical elevations) were collected from the MYR prior to water impoundment. Total Co concentrations, soil properties, total Co in soil solution, Co chemical fractions and labile Co measured by diffusive gradients in thin films (DGT) are applied to investigate the Co remobilization characteristics. The results showed that the total concentrations of Co (C_total-Co) were approximately equal to background values of Co in Beijing and China at most of the sites. The highest values of C_total-Co were observed at 140 m and 145 m in recreational land (S3), which may be influenced by the anthropogenic activities. No obvious differences in C_total-Co and DGT-labile Co (C_DGT-Co) were found with the variation of land use types and vertical elevations in the soils of the MYR. C_DGT-Co made up 9%-52% of the total dissolved Co, with an average value of 25%, indicating that Co in the soil solution was partially sustained by the solid phase. The highest C_DGT-Co were observed in grassland and mountain land, indicating that the previous intensive mining in the upstream areas of the MYR is responsible for the release of Co. The results of the sequential extraction showed that Co is mainly bound to the residual fraction. DGT-labile Co had no correlation with non-residual fractions measured by sequential extraction, but had a significantly positive relationship with C_DGT-Mn, indicating that Co trapped by DGT mainly came from the dissolution of MnO_x. When the MYR riparian soils are submerged, a reducing environment will be formed. In this case, Co associated with MnO_x may be also released into the water.     

Aggregating land use quantity and intensity to link water quality in upper catchment of Miyun Reservoir

Eutrophication resulting from nutrient enrichment decreases water quality and harms ecosystem structure and function, and its degree is significantly affected by land use in the catchment. Quantifying the relationship between eutrophication and land use can help effectively manage land use to improve water quality. Previous studies principally utilized land use quantity as an indicator to link water quality parameters, but these studies lacked insight into the impact of land use intensity. Taking the upper catchment of Miyun Reservoir as a case study, we developed a method of aggregating land use quantity and intensity to build a new land use indicator and tested its explanatory power on water quality. Six nutrient concentrations from 52 sub-watersheds covering the whole catchment were used to characterize the spatial distribution of eutrophication. Based on spatial techniques, empirical conversion coefficients, remote sensing data, and socio-economic statistical data, land use intensity was measured and mapped visually. The new land use indicator was calculated and linked to nutrient concentrations by Pearson correlation coefficients. Results demonstrated that our new indicator incorporating intensity information can quantify the different nutrient-exporting abilities of different land use areas. Compared to traditional indicators that only incorporate land use quantity, most Pearson correlation coefficients between the new indicator and water nutrient concentrations increased. This new information enhanced the explanatory power of land use on water nutrient concentrations, and so will be able to help us understand the impact of land use on water quality and guide decision making for better land use management.     

三峡库区流域水环境保护分区

流域内不同地域的社会经济发展水平、土地利用状况、植被覆盖程度、与水域的相对位置均对水环境质量存在显著影响.围绕水体保护的核心需求,面向流域空间范围开展水环境保护分区十分必要.本文以三峡库区为研究区,着眼于区域生态环境特征、水体压力-响应特征的空间差异性,基于生态因子叠置法、生态敏感性分析等方法,研究三峡库区水环境保护分区.分区综合考虑了水热条件、地势地貌、生态敏感性等因素,将库区划分为:1)红区,即严格保护区,总面积2924 km2,占库区的5.1%;2)黄区,即一级防护区,总面积10477 km2,占库区的18.4%;3)蓝区,即二级防护区,总面积43599 km2,占库区的76.5%.辨识了红区、黄区和蓝区不同分区的关键环境问题,并有针对性地提出各区的发展方向和水环境保护定位.     

密云水库不同季节细菌群落多样性

为加强对密云水库水体状况的全面了解,对2006年11月到2007年11月不同季节水体中的微生物进行了研究.用流式细胞仪技术和LB固体培养基培养测定了水体中的细菌数目;利用PCR-DGGE技术对水体细菌的多样性和相似性进行分析.结果表明,细菌数目随季节变化有所不同,但利用流式细胞仪测定的每毫升水体细菌的数目基本上均为104数量级,而培养得到的细菌菌落数为102～103 CFU/ml,基本符合国家饮用水源的卫生标准.细菌的多样性指数也表现出随季节变化的规律,冬季(2006-11和2007-11)Shannon-Weaver多样性指数较低,为3.0左右;春季(2007-04)开始增大,至夏季(2007-07)时可高达3.3068;秋季(2007-09)又减小到3.1246.另外,密云水库细菌的优势类群有β-Proteobacteria、Actinobacteria、Cytophaga/Flexibacter/Bacteroides (CFB) 类群和Cyanobacteria. 这些资料有望为以后进一步从微生物角度评价水质提供参考.