全 文 ：藏东南冷杉原始林不同形态水的水质分析1)
　　　任青山　　　　　王景升　张　博　罗　建　潘　刚
　　　　　　　　(东北林业大学 ,哈尔滨 , 150040)　　　　　　　　　　　　　　(西藏农牧学院)
　　摘　要　对藏东南冷杉原始森林的林外雨 、林内雨 、树干径流 、壤中流 、河流 、溪水等各种形态的水质元素含量
进行了对比分析 ,结果表明:林外雨的泥沙含量最少 , 为 5.67 mg/L;滑坡山体流出水的泥沙含量最高 , 达 393.33
mg/ L;树干径流 、林内雨中的泥沙含量高出林外雨 94%和 52%, 林外壤中流的泥沙含量高出林内壤中流 31%。冷
杉原始林下土壤呈微酸性 , 河道中的水呈微碱性。降雨透过沼泽地土层后 ,除 pH 值未变 , SO2-4 、C、P三种物质含量
减少外 ,其余各元素及泥沙含量都大量增加 ,其中 HCO-3 增加了 20 倍 , Fe 增加到 1.5 倍。整个冷杉原始森林生态
系统中的 HCO-3 、CL-、N(硝氮 、氨氮)、Na、Ca、Mg、Fe等离子和元素的输入量小于输出量 ,致使部分营养成分流失;
SO2-4 离子 、C 、P、K、Cu 、Zn 等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。降雪中的各元
素含量均表现为林外高于林内。
关键词　西藏;冷杉林;水质;养分
分类号　S718.512.3
Water Quality Analyses of Different Water States of Fir Origin Forests in Southeast Tibet/ Ren Qingshan(Northeast Forestry
University , Harbin 150040 , P.R.China);Wang Jingsheng , Zhang Bo , Luo Jian , Pan Gang(Tibet Agriculture and Animal
Husbandry College)// Journal of Northeast Forestry University.-2002 , 30(2).-52～ 54
Through water quality contrasting analyses of the outer rainfall , inner rainfall , trunk runoff , runthrough , river , stream and
so on of fir origin forests in Southeast Tibet , it shows:the muddy sand content of the outer rainfall is the least , which is 5.67 mg/
L;that of the outflow down the hill slope is the highest , which is 393.33 mg/ L;that of the trunk runoff and the inner rainfall is
respectively 94% and 52%higher than that of the outer rainfall;that of the outer runoff is 31% higher than that of the inner;the
soil in the fir origin forest is micro-acid and the water in the river course is micro-alkaline;after the rainfall passes through the
marsh soil , the content of the other elements and muddy sand increases enormously except that the pH value doesn t change , and
the content of SO2-4 , C and P decreases , in the course of this , HCO-3 increases 20 times , Fe , which has increased in the small-
est range , has increased 1.5 times;concerning the whole forest ecosystem , the input of HCO-3 , Cl- , N(NO-3 , NH+4), Na ,
Ca , Mg , Fe is less than the output , so a part of the nutrients flows out;SO2-4 , C , P , K , Cu , Zn and so on are reserved by the
soil and litter , that is , the output is less than the input , so the nutrients are accumulated;the outer content of the elements in the
snowfall appears higher than that of the inner.
Key words　Tibet;Fir forest;Water quality;Nutrient
　　森林是陆地上最大 、最复杂的生态系统 ,具有极
其良好的净化水质 、水源涵养以及水土保持的功能 ,
森林对水的影响囊括水量和水质 ,即森林不仅对降
水 、径流 、水循环及环境等具有调蓄 、维持其良性循
环的生态功能 ,而且对水中的化学元素具有物理的 、
化学的 、生物的吸附 、调节和滤贮的能力 。
1　研究地区的自然概况
研究在藏东南色季拉山西藏农牧学院高原森林
生态研究所定位站进行 。样地设在海拔3600 ～
4 200 m 范围内的急尖长苞冷杉林内。试验地以酸
性棕壤为主 ,土层较厚 ,腐殖质化过程明显[ 1] 。此海
拔范围内冷杉原始林属较典型的亚高山温带半湿
1)国家自然科学基金项目(39800023)资助。
第 1作者简介:任青山, 男 , 1965年 8月生 , 东北林业大学科技
处 ,教授。
收稿日期:2002年 1月 18日。
责任编辑:张建华。
润气候区 ,年平均气温-0.73℃,最高月(7月)平均
气温 9.23℃,最低月(1月)平均气温-13.98℃,近
10年极端最低气温-31.6℃(1999 年 1 月),极端
最 高气温24 .0 ℃(200 0年7月);年均相对湿度
78.83%。年均降水量 1 134.1 mm , 蒸发量 544.0
mm ,占年均降水量的 48.0%。6 ～ 9月份为雨季 ,占
全年降水的 75%～ 82%,其中 8月份降雨最多 ,平均
为 294.2 mm ,占全年降水的 30%。色季拉山区地带
性植被应属亚热带植被带[ 2] 。由于山区受西南季风
和复杂地形的影响 ,其东坡与西坡水热条件不同 ,在
植被群落上反应出显著的差异 ,植被垂直带变化明
显 。色季拉山区共有种子植物 1 091种(含种下等
级),隶属于 103科 475属 ,其中裸子植物 2科 7属 13
种 ,被子植物101科468属 1 078种 ,包括热带分布类
型91属 ,温带分布类型 309属 ,特有分布 8属[ 2] 。3
400 m向上至 4 200(4 300)m为亚高山寒温带冷湿暗
针叶林带 。林分组成主要是急尖长苞冷杉 ,间有落
叶松 ,林下杜鹃繁茂 ,苔藓层发达 。
　第 30卷 第 2 期 东　北　林　业　大　学　学　报 Vol.30 No.22002年 3 月 JOURNAL OF NORTHEAST FORESTRY UNIVERSITY Mar.2002
DOI :10.13759/j.cnki.dlxb.2002.02.014
2　研究方法
在水质分析中 , 测定了水中的 Cl- 、SO2-4 、
CO
2-
3 、HCO-3 、PO3-4 等阴离子和 Na+ 、K+、Ca2+ 、
Mg
2+等阳离子的含量 ,方法如下:
Cl-———硝酸银滴定法;
SO2-4 ———硫酸钡比浊法;
PO3-4 ———钼蓝比色法;
CO2-3 、HCO-3 ———双指示剂滴定法;
N(水解性 N)———碱解蒸馏法;
Na+ 、K+———火焰光度法;
Ca
2+ 、Mg2+———双指示剂滴定法 。
3　结果与分析
就色季拉山区的河流 、溪水 、林内雨 、林外雨 、壤
中流 、树干径流等各种形态水质中的元素含量进行
对比分析 ,见表 1。
由表 1可见 ,泥沙含量:滑坡山体>树干径流>
河流>林外壤中流>林内雨>林内壤中流>溪流>
地表径流>林外雨。林外雨中的泥沙含量最少 ,为
5.67 mg/L ,说明在无污染的西藏东南原始林区自然
降水最洁净 。大气降水经森林群落的层层作用后 ,
泥沙含量都有所增加 。从滑坡山体中流出的水 ,泥
沙含量高达 393.33 mg/L ,即每从滑坡山体中流出 1
t水 ,便携带出 0.39 t的泥沙。可见 ,从滑坡山体中
流出的水是增加西藏东南河流泥沙含量最主要的直
接原因。树干径流 、林内雨中的泥沙含量是林外雨
的 15.6倍和 2.1倍 ,表明林冠层和树干上吸附着大
量的灰尘;林外壤中流的泥沙含量高出林内壤中流
4.17 mg/L。以上直接说明了冷杉林在净化环境 、防
止水土流失等方面的巨大作用。
表 1　色季拉山不同形态水的泥沙含量
取样地点 泥沙含量/mg·L -1 pH 值
林 外 雨 5.67 7.67
林 内 雨 11.67 6.62
树 干 径 流 88.67 6.38
地 表 径 流 6.94 7.77
林内壤中流 8.00 7.66
林外壤中流 12.17 7.65
尼 洋 河 18.67 8.39
溪 流 7.33 7.61
滑坡山体径流 393.33 7.39
　　由表 1中的数据还可以看出 ,大气降水经过森
林生态系统的作用后 , pH 值几乎无变化 ,经过冷杉
树冠和树干的水 , pH值分别为 6.62和 6.38 ,呈中性
偏酸 ,但经过土壤的过滤 、吸附后又恢复到 7.66 ,显
中性 ,其中的 H 离子已滞留于土壤中 ,使冷杉林下
的土壤显酸性 ,这与“针叶林下土壤呈微酸性”结论
相一致 。经过河道径流的河水 ,因溶解了一些母质 ,
呈微碱性 ,pH值为 8.39。
森林群落所具有的林冠层 、林下植被 、地被物
层 、森林土壤及森林系统的岩石层 、森林小气候均对
降水形成的地表径流 、壤中流等产生了物理 、化学及
生物作用 ,见表 2。
表 2　色季拉山不同形态水的水质元素含量 mg·L -1　
取样地点 HCO-3 CL - SO2-4 N C P K Na Ca Mg Cu Zn Fe Pb CO2-3
林 外 雨 6.83 4.88 71.42 2.18 28.12 0.04 — 0.002 0.18 0.778 — 2.436 0.392 — —
林 内 雨 12.13 7.81 41.75 2.82 32.83 0.209 0.147 0.033 0.582 3.944 0.181 4.112 0.833 — —
树 干 径 流 36.69 13.88 69.05 2.56 57.79 2.121 0.773 0.037 0.457 5.911 — 9.592 1.212 — —
地 表 径 流 17.77 5.081 75.11 3.534 30.18 0.027 0.002 0.008 0.502 3.068 — 0.106 0.460 — —
林内壤中流 46.07 8.83 68.3 3.05 23.72 0.04 0.001 0.1 2.47 4.07 0.090 0.41 0.81 — —
林外壤中流 127.6 11.77 23.79 3.39 7.24 0.007 0.016 0.079 5.71 6.36 — 7.27 0.5 — —
尼 洋 河 38.92 4.72 87.56 2.06 10.53 0.017 — 0.007 2.86 6.33 — — 0.331 — —
溪 流 8.76 3.7 69.56 3.22 35.17 0.037 0.007 0.007 0.047 2.076 — 0.004 0.295 — —
滑坡山体径流 10.32 6.033 56.14 2.19 36.87 0.272 0.053 0.01 — 1.803 — 0.070 4.102 — —
　　从表 2 的测定结果反应出:无机盐类中的
HCO-3 、CL- 、N(硝氮 、氨氮)、Na、Ca、Mg 、Fe 等离子和
元素 ,经降雨进入森林群落的量较少(见林外雨中各
元素的含量),但经过林冠层和树干之后 ,穿透水中
的含量明显高于降水 ,表明这些元素参与了植物的
新陈代谢过程 ,在植物表层(叶面 、树皮)或表层细胞
内相对比较活跃 ,易被雨水淋溶 。这些元素被降水
协同进入土壤中进行水分循环 ,虽受到植被层 、土壤
层的阻隔和截面的过滤 、吸附作用 ,但仍有部分元素
随水流出 ,就整个森林生态系统而言 ,这些化学元素
的输入量小于输出量 ,致使土壤的营养成分流失。
说明森林生态系统虽然对降水中各营养元素具有较
强的截留过滤作用 ,但雨水对以上这些营养元素的
淋溶作用相对地强于污染物质 ,所以它们被净化的
程度就相应低。水化学元素中的 SO2-4 离子 、C 、P、
K 、Cu 、Zn等元素随降雨进入森林水分循环 ,在成为
53第 2期　　　　　　　　　　　　　任青山等:藏东南冷杉原始林不同形态水的水质分析　　　　　　　　
穿透雨的同时 ,淋溶了树冠和树体上大量同类元素
参与土壤水分循环 ,经土壤和地被物的层层作用 ,大
部分被吸附 、滞留在土壤中 ,致使输出量(林内径流)
明显小于输入量(林外雨),表明冷杉林内土壤对此
类元素具有极强的净化作用。
对于皆伐迹地(已沼泽化)的水分循环 ,由于只
经过降雨※地被物※地表径流※壤中流几个简单的
过程 ,加之沼泽地的渗透性极弱 ,一般强度降雨即发
生地表径流 ,所以地表径流中元素含量与降雨中差
别不大 。故本文只比较了壤中流与降雨中的元素含
量 。见表3。
表 3　降雨与皆伐迹地壤中流的元素含量 mg/L　
水类 HCO-3 CL- SO2-4 N C P K Na Ca Mg Cu Zn Fe
降雨 6.83 4.87 71.4 2.18 28.12 0.037 0.002 0.184 0.778 — 2.436 0.392
迹地壤中流 127.57 11.77 23.79 3.39 7.24 0.007 0.016 0.079 5.71 6.36 — 7.27 0.5
　　由表 3 数据得出:降雨透过沼泽地土层后 ,
SO2-4 、C 、P 三种物质含量减少 ,其余各元素大量增
加 ,其中HCO-3 增加了20倍 ,Fe也增加到1.2倍 ,说
明皆伐迹地中养分流失严重。
分析表 4中的数据得出:林内雨(穿透雨)除 pH
值小于林外雨显微酸性 、SO2-4 含量低于林外雨之
外 ,其余各种物质含量 ,林内雨均高于林外雨;对于
降雪的 pH值 ,林内<林外 ,其余各元素含量均表现
为林外高于林内 ,与降雨的几乎完全相反 ,说明降雪
基本没有淋溶作用 。由此表明 ,进入森林水循环的
各种元素含量与植被的物侯特征 、离子的活跃程度
及水和雪的溶解性密切相关 。
表 4　林内外降雨 、降雪中的元素含量 mg/L　
雨 、雪类别 HCO-3 CL- SO2-4 N C P K Na Ca Mg Zn Fe pH 值
林内雪 5.90 2.3 17.3 1.37 22.4 0.004 0.02 0.01 0.12 0.10 — 0.11 6.38
林外雪 5.81 1.92 10.65 1.22 18.6 0.002 0.01 0.008 0.05 0.08 — 0.07 6.53
林内雨 12.13 7.81 41.75 2.82 32.8 0.209 0.15 0.033 0.58 3.94 4.11 0.83 6.62
林外雨 6.83 4.88 71.43 2.18 28.1 0.037 — 0.002 0.18 0.78 2.44 0.39 7.67
4　结论
藏东南林区无污染 ,自然降雨最洁净;泥沙含
量:滑坡山体>树干径流>河流>林外壤中流>林
内雨>林内壤中流>溪流>地表径流>林外雨。林
外雨的泥沙含量最少 ,为 5.67 mg/L ,滑坡山体水流
泥沙含量高达 393.33 mg/L。
经过冷杉树冠和树干的水 , pH 值分别为 6.62
和6.38 ,呈中性偏酸;河道中的水 , pH 值为 8.4 ,呈
微碱性。
皆伐迹地养分流失严重 , HCO-3 、CL- 、N(硝氮 、
氨氮)、Na 、Ca 、Mg 、Fe 、Zn等元素都呈流失状态;在西
藏高海拔地带不应该采取皆伐的经营方式 ,否则一
旦原始平衡被破坏 ,极难恢复 ,容易形成恶性循环。
就冷杉原始森林生态系统而言 ,HCO-3 、CL-、N
(硝氮 、氨氮)、Na 、Ca 、Mg 、Fe 等离子和元素的输入量
小于输出量 ,使部分营养成分流失;SO2-4 离子 、C 、P、
K 、Cu 、Zn等元素被土壤和凋落物层吸附 、滞留 ,元素
的输出量小于输入量 ,使营养成分得以积累。
参　考　文　献
1　徐凤翔.西藏色季拉山森林植被类型 、生态环境及经营措施研究
的综合报告.见:徐凤翔.西藏高原森林生态研究.沈阳:辽宁大学
出版社 , 1995.1～ 13
2　郑维烈.西藏色季拉山野生花卉资源初步研究.见:徐凤翔.西藏
高原森林生态研究.沈阳:辽宁大学出版社 ,1995.101～ 110
54 　　　　　　　　　　　东　北　林　业　大　学　学　报　　　　　　　　　　　　　　　第 30卷