湘潭锰矿栾树人工林水文功能研究

摘要

本文以湘潭锰矿废弃地内栾树人工林为研究对象,并对其林内降雨分配规律和森林水文生态功能过程以及对水质的影响改善作用进行了研究,同时探讨了林内降雨各分量与林外降雨量的关系,对栾树人工林的水文生态功能客观评价提供了基础数据,同时对矿区生态恢复提供基础数据和参考。研究结果如下:
　　 (1)该系统11个月的总降水量为1360.1 mm,其中林内的净降水量占总降水量的82.14％；穿透水、树干茎流和林冠截留,分别占降水总量的80.94％、1.2％、17.86％。
　　 (2)大气降水pH值在5.39～7.60范围内变化,大气降水pH值平均值为6.5。林外降水、穿透水和树干茎流的pH值变化不大。pH值除冬季降幅较明显,其它三季变化均不明显,各水体的pH平均值从低到高均按冬<秋<春<夏的顺序排列。降水再分配过程中各水体pH值随降水量的增加而增大,但增幅不明显。
　　 (3)林外降水中各化学元素含量排列顺序为:Ca>K>NH4+-N>Mg>NO3--N>Mn>P>Zn>Cu>Fe>Cd。其中,Ca元素含量最高,Cu元素含量最低；在检测降水中的各种化学元素时,未检测出Pb。说明该地区的Pb含量较少。Mn元素在穿透水和树干茎流中呈上升趋势；Fe、Zn、Pb元素在穿透水和树干茎流中呈下降趋势。各种元素质量浓度变幅总体表现为雨季较低,旱季较高。大气降水经过栾树人工林冠层后,穿透水、树干茎流中的大量元素含量增减各不相同。但总的趋势是:大气降水经过栾树人工林林冠层后化学元素含量呈增加趋势,即:树干茎流>穿透水>大气降水。
　　 (4)大气降水经过栾树人工林林冠后,穿透水、树干茎流的养分淋溶作用明显,并具有不同程度的季节变化。穿透水中大量元素淋溶小树均大于1,呈现明显的正淋溶；微量元素中Cu、Mn、Cd的淋溶量为正值,Fe、Zn、的淋溶量为负值,说明降水淋洗了附着在栾树表面的Cu、Mn等元素,吸附了降水中所含有的Fe、Zn等元素。
　　 (5)就整个栾树人工林而言,重金属Cu、Mn、Zn元素被土壤和凋落物层吸附、滞留,输出量小于输入量,营养成分积累,表明栾树林内土壤对此类元素具有净化作用。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 前言

1.2 森林水文过程研究现状

1.2.1 森林水文学

1.2.2 森林生态系统水文生态功能国内外研究进展

1.3 森林对降水再分配影响研究

1.3.1 穿透水研究

1.3.2 树干茎流研究

1.3.3 林冠截留研究

1.4 森林对径流的水文生态功能研究

1.5 森林冠层淋溶作用

1.6 研究目的和意义

2 研究地区概况和研究方法

2.1 研究区概括

2.1.1 研究区位置与范围

2.1.2 气候特点

2.1.3 矿区基本状况

2.1.4 矿区植被特征

2.1.5 试验区植被特征

2.2 研究方法

2.2.1 样地的选择与设置

2.2.2 土壤理化性质测定

2.2.3 水文生态特征的测定

3 结果与分析

3.1 栾树人工林水文学过程及其生态功能研究

3.1.1 大气降水特征

3.1.2 林内穿透水与大气降雨的关系

3.1.3 树干茎流与大气降雨的关系

3.1.4 树冠截留量与大气降雨的关系

3.2 林冠层对降水再分配的影响

3.2.1 平均降水输入及再分配

3.2.2 降水输入分配月变化规律特征

3.2.3 不同季节降水输入及再分配变化规律特征

3.3 不同雨量级降水输入及再分配

3.3.1 不同降水量林外降水的季节变化

3.3.2 不同降水量穿透水的季节变化

3.3.3 不同降水量树干茎流的季节变化

3.3.4 不同降水量林冠截留的季节变化

3.4 栾树人工林的降水化学性质

3.4.1 降水输入再分配过程pH值特征

3.4.2 降雨输入及分配过程中的化学元素分析

3.5 栾树人工林的淋溶特征

3.5.1 穿透水的淋溶特征

3.5.2 树干茎流的淋溶特征

3.6 壤中流的理化特征分析

3.6.1 林地内土壤物理性状与土壤持水量

3.6.2 林地内土壤重金属元素含量

3.6.3 壤中流重金属元素含量

4 结论

4.1 结果

4.1.1 栾树人工林降水输入与分配

4.1.2 大气降水pH值变化

4.1.3 栾树人工林降水再分配过程中化学元素特征

4.1.4 栾树人工林淋溶特征

4.1.5 壤中流特征

4.2 创新点

参考文献

附录 :攻读学位期间的主要学术成果

致谢