不同间伐强度下秦岭南坡锐齿栎林的水质效应研究

发布时间：2017-12-25 14:10

本文关键词：不同间伐强度下秦岭南坡锐齿栎林的水质效应研究　出处：《西北农林科技大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：秦岭南坡是我国南水北调中线工程的取水地-丹江口水库的重要水源区,多为森林覆盖,其森林水质状况直接影响到南水北调中线工程的供水质量。秦岭南坡现有森林植被主要是上个世纪经过采伐后恢复起来的天然次生林或人工林,森林普遍存在郁闭度过高、生长势弱等不良状况,直接影响到森林涵养水源功能。因此,需要对其进行抚育间伐,但关于间伐强度与森林水质关系的研究较少,不同间伐强度下森林空间层次上的水质效应尚不明确。另外,秦岭林区存在酸雨现象,临近铅锌矿开采区,酸雨和重金属污染对林区水质威胁较大,土壤层又是影响森林水质效应的关键层次,因此,需加强对酸雨和重金属影响下,间伐强度对土壤层水质效应影响的研究。以上研究不但对科学评价间伐与森林水质的关系具有十分重要的理论意义,而且对秦岭南坡水源涵养林的管理和建设具有实际应用价值。火地塘林区是秦岭南坡水源涵养林的集中分布区,极具代表性,该林区的主要成林树种之一是锐齿栎林,分布较广泛。因此,本研究以秦岭南坡火地塘林区典型的天然锐齿栎林作为研究对象,基于固定样地的研究方法,设置抚育间伐强度分别为5%、10%、15%和20%的间伐样地和对照样地,定期采集大气降雨、林内雨和枯透水样,测定水样中化学成分浓度,采用对比分析的方法,研究间伐强度对锐齿栎林冠层和枯落物层水质效应的影响。并通过室内模拟试验研究锐齿栎林土壤在模拟降雨条件下,对降雨不同pH值及重金属质量浓度的响应,阐明间伐强度对土壤层水质效应的影响。主要研究结论如下:(1)雨季火地塘林区大气降水偏酸性,年际变化不显著。降水的主要离子中SO42-、NO3-、Ca2+、K+,以及重金属元素Pb、Zn、Cd在大气降水成分中所占的百分比较高。(2)林冠层对酸性大气降雨的pH值具有调升作用。低于10%的间伐强度下,大气降雨对林冠层的SO42-、PO43-、NO3-以及盐基离子均表现出显著的淋溶作用,高于10%的间伐强度下,林冠层对以上离子以吸附作用为主,且随着间伐强度的增大,吸附作用逐渐增强,而对NH4+的吸附作用逐渐降低;林冠层对随大气降水输入的重金属元素整体上表现出吸附作用,当间伐强度为20%时,这种吸附作用最强。间伐一年后,林内雨中重金属元素的质量浓度进一步降低,对SO42-、PO43-、NO3-以及K+、Mg2+的淋溶作用增强,而对Ca2+的影响不显著。(3)枯透水的pH值均低于林内雨。间伐强度大于15%时,枯透水的pH值随间伐强度增大而升高;低间伐强度下,枯透水中SO42-的质量浓度低于林内雨,NO3-、NH4+、PO43-、K+、Ca2+、Mg2+和重金属元素质量浓度明显高于林内雨。间伐一年后,当间伐强度为15%-20%时,枯落物层对SO42-、NO3-、PO43-等阴离子和重金属元素的吸附作用明显增强,尤其是SO42-和Cd几乎全部被枯落物层截留,对NH4+和盐基离子的淋溶作用增强。(4)通过对森林各层次降水水质指标定量化综合评价,各间伐强度下林内雨的水质依优劣排序为:10%间伐强度20%间伐强度5%间伐强度对照15%间伐强度。各间伐强度下枯透水的水质依优劣排序为:5%间伐强度20%间伐强度10%间伐强度对照15%间伐强度,且枯透水水质较林内雨均有所改善。综合考虑间伐强度对林冠层和枯落物层水质效应的影响,20%间伐强度下的森林水质优于其它间伐强度。(5)锐齿栎林土壤对降雨的pH值具有调节作用。模拟降雨条件下,当模拟降雨偏酸性时,土壤可调升降雨的pH值;当降雨偏碱性时,土壤可降低降雨的pH值。间伐强度为20%时,最有利于森林土壤对抗酸雨的影响。(6)随降雨中重金属质量浓度的不同,土壤对降雨中的Cd、Pb和Zn既有解吸作用,又有吸附作用。提高水土体系的pH值,可激发土壤对重金属Cd、Pb、Zn的吸附作用。降雨中重金属质量浓度较低时,土壤对重金属主要表现为解吸作用,且解吸率随间伐强度的增加而减小;降雨中重金属质量浓度较高时,土壤主要表现为吸附作用,且20%间伐强度下,土壤对重金属的吸附率最大,不间伐或低强度间伐,土壤对重金属的吸附率相对较小。从净化水质的角度看,20%的间伐强度最有利于森林土壤吸附固定降雨中的重金属。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S718.5;X52

【参考文献】