城市人工林生态系统降雨分配过程与营养元素通量研究

发布时间：2018-11-12 09:24

【摘要】：随着中国经济的持续高速发展,居民人均收入的增加和生活水平不断提高,中国城市居民的重心逐渐从对物质生活的需求转移至对生活环境质量的需求。城市绿化是城市居民对其居住环境的最起码要求,城市森林是城市绿化最直观的表现。城市森林以其强大的生态服务功能为城市发展提供保障。城市森林可杀菌,吸滞粉尘,稀释、分解、吸收和固定大气中的有毒有害物质,起到净化空气、增加空气中负氧离子量的作用。城市森林还可以减弱噪音,改善环境质量,美化景观,调节和改善城市小气候。因此,城市森林的生态服务功能也成为国内外很多学者研究的热点。城市森林生态系统的水文过程及养分元素流动也是森林生态服务功能的重要组成部分。通过对哈尔滨市东北林业大学实验林场4种类型城市人工林生态系统降雨再分配的水文过程及伴随发生的营养元素迁移过程进行深入研究,得出以下结论：1)研究期间(2015年6-8月),观测到林外降雨总量为339.1mm,穿透雨是水文过程分量的主要组分,林冠截留次之。胡桃楸林、蒙古栎林、兴安落叶松林、樟子松林的穿透雨分别占同期降雨的59.28%、58.27%、58.66%、54.76%,林冠截留分别占同期降雨的21.59%、23.24%、37.63%、36.51%。2)四种城市人工林内穿透雨的空间变异情况不同。胡桃楸林、蒙古栎林、兴安落叶松林、樟子松林内不同观测点的穿透率变异系数依次为14.83%、35.86%、17.52%、30.70%,其中胡桃楸林内穿透雨空间变异性最小,蒙古栎林变异性最大,且蒙古栎林内穿透雨的观测发生了聚集效应(穿透雨率100%)。3)大气降雨中各营养元素的平均浓度排序为CaSO42-NO3-PO42-KCl-F-NaMgCuFeZnMn,其中,阴离子占总浓度的62.62%,而金属元素占37.38%；营养元素浓度的变异系数在0.096～1.493之间,其中Na元素的浓度变幅最大,Zn元素最小。4)四种城市人工林生态系统内的穿透雨和树干径流中,阴离子的组成中以S042"为主,金属元素则以Ca和K为主,三者浓度和均高于元素浓度总和的50%；而Cu、Fe、Zn和Mn四种金属元素占元素组成的比例较小,四者之和均低于总浓度和的4%。5)大气降雨中营养元素的通量(kg/hm2)为Ca(14.276)S042-(11.185)N03"(9.280)K(6.068)Cl-(5.204)p042-(2.117)F-(1.879)Na(1.442)Mg(0.845)Cu(0.232)Fe(0.133)Zn(0.126)Mn(0.036)。6)林外降雨转为林内雨(穿透水+树干径流)过程中,发生了林冠对各离子不同的淋溶或吸附作用,从而产生了不同的通量变化。在四种城市人工林内,Mg、Fe、Mn三种营养元素的通量(kg/hm2)均有增加,而Ca和Cu两种营养元素的通量则均为减少,其他营养元素通量增减不一致。7)四种城市人工林的林冠层对各营养元素的通量发挥着“源”或“汇”的作用不同。胡桃楸林冠层对F-、Cl-、NO3-、SO42-、Ca、Na、Cu表现为“汇”作用,对PO42-、K、Mg、Fe、Zn、Mn则是“源”；蒙古栎林冠层对F-、Cl-、PO42-、SO42-、K、Ca、Cu表现为“汇”作用,对N03-、Na、Mg、Fe、Zn、Mn则是“源”；兴安落叶松冠层对NO3-、PO42-、S042-、Ca、Na、Cu、Zn表现为“汇”作用,对F-、Cl-、K、Mg、Fe、Mn则是“源”；樟子松冠层对F-、Cl-、PO42-、SO42-、K、Ca、Cu、Zn表现为“汇”作用,对NO3-、Na、Mg、Fe、Mn则是“源”。
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【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S718.5

【参考文献】