全 文 ：第 !" 卷 第 # 期
$% & % 年 # 月 林 业 科 学 ’()*+,)- ’)./-* ’)+)(-* /012!"!+02# ’345!$ % & %
西藏南伊沟原始林芝云杉林水文学过程的
水化学特征!
方江平&!$6项文化&6刘韶辉&!7 "&2中南林业科技大学生命科学与技术学院6长沙 !&%%%!#$2西藏农牧学院高原生态研究所6林芝 <"%%%%#
72国家林业局发展规划与资金管理司6北京 &%%8&!$摘6要!6$%%" =&%($%%8 =%#!对采自西藏南伊沟原始林芝云杉林的大气降水’穿透水’树干茎流’地表径流和壤 中流水样进行养分含量测定!与该森林所在流域的溪流江河水样进行对比% 结果表明& 该地区大气降水的 49值 为 82"&!颗粒物含量较低">2>" JF).=&$!’e$=! 含量最高 82$%& JF).
=& !+的含量较低 %2>%> JF).=& !其他各种离
子或元素的含量相对较低# 穿透水中 ’e$=! 和 mE 含量有所下降!但其他元素含量均有所增加# 树干茎流中各元素 的含量均高于穿透水!除 ’e$ =! 外!其他各元素为正淋溶# 地表径流和壤中流的 ’e
$= ! !mE 和 B3含量低于大气降水 的浓度!其他元素的含量高于大气降水# 溪流 9(e=7 !l!(L!+L!bF和 (H 含量均大于大气降水% f!B3!+!mE!(1 =和 ’e$ =! 经过土壤’地被物的吸附和植物的吸收!其输出量小于输入量!系统对这些元素具有积累和净化作用%
关键词&6林芝云杉# 原始林# 水化学特征# 养分含量# 西藏
中图分类号! ;""&2&" ’8&<2>666文献标识码!-666文章编号!&%%& =8!<<#$%&%$%# =%%&! =%"
收稿日期& $%&% =%! =%># 修回日期&$%&% =%> =7%%
基金项目& 国家*十一五+科技支撑项目"$%%"?-@%7-%8%$$# 西藏林芝高山森林生态系统国家野外科学观测研究"$%%"($%&%$ %
!项文化为通讯作者%
+,)A#.-$+,-(-.’)(#/’#./"1E;=("$"3#.-$N(".)//)/#*- N(#A)7-$
!"#$% &"’"%()$(*"*7-(@&"(+,"$(*"*I"()/’#*%-*;#3"&"14#9)’ BLEFkILEF4IEF&!$6KILEFM3EDHL&6.IH ’DL0DHI&!7
"&2+%.;/)#’*$4*"6.4"1."%12 L".91’/’0#! ="1)(%/6’;)9 J143"(,4)#’*+’(",)(#%12 L".91’/’0#6=9%10,9% !&%%%!#$2:1,)4);)"’*72N"D%()5"1)’*N"3"/’D5"1)"4?410 &%%8&!$89/’(-.’&6(D3JIUL1U0EU3ESOLSI0ETIE OLIENL1! SDO0HFDNL1! TS3JN10Z! T0I1IENI1SOLSI0E LER THONLU3OHE0NZ3O3J3LTHO3R IE L4OIJ3VL1<4."% /4U4%10"1,4,VLO5/41Q94"1,4,N0O3TSIE +LEPIF0H 0N,IX3SNO0JeUS0X3O$%%" S0kH1P$%%85,D3O3Z3O3L 10Z3OTI1SU0EU3ESOLSI0E 0N>2>" JF).=& LER 49VL1H30N82"& IE SD3OLIENL10HSTIR3SD3N0O3TS5’e$ =! U0EU3ESOLSI0E ZLT
DIFD3TS"82$%& JF).=&$ 0NL1I0ET0O313J3ESTIE SD3OLIENL15+U0EU3ESOLSI0E ZLT10Z3O"%2>%> JF).=& $5eSD3O 313J3ESTDLR O31LSIV310ZU0EU3ESOLSI0ETIE SD3OLIENL15’e$ =! LER mE U0EU3ESOLSI0ETZ3O3O3RHU3R IE SDO0HFDNL1! XHS0SD3O
313J3ESTZ3O3IEUO3LT3R5-1313J3ESTDLR DIFD3OU0EU3ESOLSI0ETIE TS3JN10ZSDLE IE SDO0HFDNL15*[U34SN0O’e$=! ! 0SD3O 313J3ESTRIT41LP3R L40TISIV3ULE04P13LUDIEF5,D3U0EU3ESOLSI0ET0N’e$ =! ! mE LER B3Z3O310Z3OIE THONLU3OHE0NLER
T0I1IENI1SOLSI0E SDLE IE OLIENL1! ZDI130SD3O313J3ESTZ3O3U0EU3ESOLS3R IE THONLU3OHE0NLER T0I1IENI1SOLSI0E5,D3TSO3LJ
DLR J0O39(e=7 ! l! (L! +L! bF! LER (H SDLE OLIENL1! THFF3TSIEF10TT0NSD0T3313J3ESTIE SD3N0O3TS5,D3TSO3LJ
U0ESLIE3R 13TTf! B3! +! mE! (1=LER ’e$=! SDLE OLIENL1! RH3S0LRT0O4SI0E IE SD3T0I1LER 1IS3OLER LXT0O4SI0E XP 41LEST5eHOO3TH1ST4O0VIR3R LXLTIUhE0Z13RF3N0ONHOSD3OTSHRP0E SD3EHSOI3ESUPU1IEFLER 3VL1HLSI0E 0E O0130NSD3N0O3TS IE SD3ZLS3O4HOINIULSI0E5 :); <"(=/&6<4."% /4U4%10"1,4,VLO5/41Q94"1,4,# 4OIJ3VL1N0O3TS# DPRO0UD3JIUL1UDLOLUS3OITSIU# UD3JIUL1U0EU3ESOLSI0E# ,IX3S 66森林生态系统的水文学过程与养分循环紧密相 连!构成生态系统的重要功能过程 "潘维俦等! &#<#$!其中大气降水是系统养分输入的主要形式
之一"巩合德等!$%%>$!降水经过林冠由于植物叶
片吸附和淋溶!穿透水和树干茎流的养分含量发生
较大的改变"’I1VL")%/O!$%%&$% 到达土壤的水分会
6第 # 期 方江平等& 西藏南伊沟原始林芝云杉林水文学过程的水化学特征
形成地表径流’壤中流和地下径流离开生态系统
"马雪华!&##7$!部分养分随之离开系统% 这些过 程反映了一个生态系统的养分循环和平衡状况"鲍 文等!$%%!# 李凌浩等!&##!$% 水文学过程的养分
特征是进一步研究森林生态系统生物地球化学循
环’养分平衡和评价森林净化水质功能的基础%
暗针叶林分别占西藏森林面积的 !积量 的 "&j "李 文 华! &#<> $! 主 要 由 云 杉 属 "<4."%$’冷杉属"7&4",$和铁杉属"L,;0%$的树种组
成% 林芝云杉"<4."% /4U4%10"1,4,VLO5/41Q94"1,4,$是 云杉属中常见树种丽江云杉 "<4."% /4U4%10"1,4,$的
一个变种!集中分布于雅鲁藏布江中游及其支流两
侧的山坡上!丰沛的降水及温和的气候条件有利于
云杉生长% 该区林芝云杉林高耸挺拔’郁密粗壮!有
些树干直径可达 $J!树高 <% J!立木蓄积量高达 7 <7& J7)DJ=$!堪称世界之最 "徐凤翔!&#<& $!在 涵养水源’保持水土以及净化水质’固碳等方面都发 挥着重要作用% 但目前对该区森林生态系统水文学 过程养分输入’输出及转移方面的研究较少% 本研 究利用$%%"($%%8 年定位观测数据!分析林芝云杉 林水文学过程中的水化学特征!为进一步研究该森 林生态系统的功能过程提供科学依据% &6研究区概况 研究区位于西藏林芝地区米林县南伊沟 "$#%#]+!#!\%&]*$的原始林芝云杉林!海拔 7 %>% J! 属于较典型的亚高山温带半湿润季风气候区!年均 气温 <2$ ‘!最低月"& 月$平均气温 =&72#< ‘!最 高月"8 月$平均气温 $7 ‘!年降水量 "8> JJ! <>j的雨水集中在 "(# 月!全年无霜期 &8% 天% 林分为原始过成熟林!主要树种为林芝云杉!间 有急尖长苞冷杉"7&4",0"’(0"4VLO5,54)94$!郁闭度
为 %28!平均胸径 <<27 UJ!平均树高 7#2" J% 土壤
为山地棕壤% 林下灌木主要有杯萼忍冬 " $’14."(% 41.’1,D4.;%$’齿叶忍冬 " $O,")4*"(%$’毛叶野丁香
"$"D)’2"(54,140(4.%1,$’木姜子"$4),"% D;10"1,$和大
花黄牡丹"<%"’14% /;2/’H4$等# 主要草本有鳞毛蕨 "N(#’D)"(4,T45$’管花鹿药" 654/%.41% D;(D;("%$’蟹 甲草"=%.%/4% D"1)%/’&%$’落芒草 "R(#Q’D,4,)4&")4.%$和川西千里光" 6"1".4’,’/42%041";,$等# 此外!苔藓
层主要有锦丝藓"7.)41’)9;424;59’’U"(4$’多蒴曲尾 藓"N4.(%1;55%?;,$’曲尾藓 "NO,.’D%(4;5$’偏蒴 藓 "-.)(’D’)9".4;5 T45$ 和 美 丽 大 灰 藓 "@#D1;5
D/;5%"*’(5"$等%$6研究方法
FD>?水文观测和水样采集
$%%" 年在南伊沟林芝云杉林内的典型地段"坡 度 g>\’中下坡$设置 7% Jd7% J标准样地 & 块!建
立水文观测场进行连续水文观测% 每月采样 & 次!
采样之前!先准备好用蒸馏水冲洗干净的 >%% J.聚
乙烯瓶!采样时先用收集的水样冲洗 7 次!现场测定
49值!然后立即送回实验室进行分析% 各水样收集
方法如下%
大气降水& 在距离林缘 $% J的空旷地设直径$%
UJ雨量筒 > 个!收集林外降水% $%%" =&%($%%8 =%#!
在月初降水量超过 7 JJ时采集水样 & 次!因 &$和$
月降水量不足而未采样!全年共采样 &%次%
穿透水& 样地内随机分布 ! 个集水槽!长$%% UJ! 宽$% UJ!高 &> UJ!于槽口出水处收集水样!收集时间
同林外降水%
树干茎流& 根据径级和冠幅的大小!在样地内选
择 >株云杉!用塑料管蛇形缠绕树干!收集树干茎流%
全年收集 >(# 月水样!其他月份未产生树干茎流%
地表径流和壤中流& 在样地建立水平投影边长
为 &% J的棱形水量平衡径流场!深度 &>% UJ!四周
用塑料薄膜分离!在下坡出水口距地表 %!7%!"%!#%
和 &$% UJ处分别水平安装宽$% UJ的接水板!% UJ
处为地表径流!其他为壤中流% 全年 !(&% 月发生
地表径流!!(# 月发生壤中流%
山溪河流等水样& 在距样地 >%% J处的山涧溪
流中采集溪流样品!在溪流汇入南伊河 >%% J处采
集河水样品!在南伊河汇入雅鲁藏布江约 & hJ处采
集江水样% 全年每月采集 & 次!具体方法参见文献
"谢贤群等!&##<$% FDF?水样的化学分析 49值用f9?kY$"% 型便携式 49计"上海精密仪
器厂$现场测定# 颗粒物含量采用烘干质量法测量# (& =含量用硝酸银滴定法测定# 9(e=7 和(e$=
7 含量采
用双指示剂滴定法测定# ’e$=! 含量采用硫酸钡比浊法 测定# fe7=! 含量采用钼蓝比色法测定# +"水解性 +$
含量采用碱解蒸馏法测定# la和+La含量采用火焰光
度法测定# (L$a!bF$a!(H$a!mE$ a和 B37a含量用原子
吸收法测定"谢贤群等!&##<$% FDC?数据统计分析 分别计算出林外降水’林内穿透水’树干茎流’地 表径流’壤中流和溪流中各测定化学指标的均值和标 准差!然后计算变异系数% 净淋溶为穿透水或树干茎 流的养分含量与林外降水养分含量的差值!淋容系数 >& 林 业 科 学 !" 卷6 为穿透水或树干茎流的养分含量除以林外降水养分含 量# 净迁移为径流输出"山涧溪流$的养分含量与林外
降水养分含量的差值!迁移系数为径流输出"山涧溪
流$的养分含量除以林外降水养分含量"卢俊培等! &##&# 田大伦等!$%% $$% 数据处理均在*[U31中完成% 76结果与分析 CD>?各水文学过程的颗粒物含量和 BE值 林芝云杉林中各水文学过程的颗粒物含量表现 为大气降水 g壤中流 g地表径流 g山涧溪流 g南伊 河 g穿透水 g雅鲁藏布江 g树干茎流"表 &$% 大气 降水的颗粒物含量最少 ">2>" JF).=& $!表明该地 区大气中粉尘含量低!自然降水非常洁净% 经过林 冠后!颗粒物含量均有所增加!树干茎流增大了 &$27 倍!穿透水增加了 $2! 倍!与林冠层和树干上 吸附着一定的灰尘有关% 经过地被物和土壤吸收过 滤之后!地表径流和壤中流泥沙明显减少!含量均在 <2" JF).=&左右% 山涧溪流’南伊河和雅鲁藏布江 的颗粒物含量均有所增加!主要是因为它们流经了 无林区域!特别是雅鲁藏布江流经了高原腹地!植被 覆盖率较低!带来了大量的泥沙% 这些表明林芝云 杉林具有较大的净化水质和保持水土作用% 表 >?各水文学过程颗粒物含量和 BE值 4-9@>?!#$’."*.)*’(-’#"*-*=BE 7-$&)#*7-(#"&/,;=("$"3#.-$B(".)//)/ 取样地点 ’LJ41IEFTIS3 颗粒物含量 ’I1SU0EU3ESOLSI0EA"JF).=& $ 49 均值 b3LE ’@ (/ 均值 b3LE ’@ (/ 大气降水 GLIENL1 >2>" %2$7 %2%! 82"& %2%< %2%& 穿透水 ,DO0HFDNL1 &72$> $2!& %2&< "2"$ %2$8 %2%! 树干茎流 ’S3JN10Z "<27! #2<" %2&! "2!$ %2$# %2%> 地表径流 ’HONLU3OHE0N <2"! &2$! %2&! 82!< %2&8 %2%$ 壤中流 ’0I1IENI1SOLSI0E <2># %2&8 %2%$ 82!8 %2%" %2%& 山涧溪流 /L13PZLS3O &%2>7 !27" %2!& 82#> %27% %2%! 南伊河 +LPID3 &%2#< !2"8 %2!7 <2%& %2&7 %2%$ 雅鲁藏布江 CLO1HEFmLEFX0GIV3O $>2"8 < %28" <2&> %2%8 %2%& 66 66由表 & 还可看出!大气降水 49值为 82"&!呈中 性偏碱!由于淋洗树冠枝叶和树干上的养分及分泌 物!49值分别下降到 "2"$ 和 "2!$!中性偏酸!呈现 酸化现象"田大伦等!$%%$$ % 经过土壤的过滤’吸
附后!49值恢复到 82!留于土壤中!使云杉林下的土壤呈酸性!表现为酸性
暗棕壤% 当降水由溪流’河流逐步汇入江河时!因为
途中溶解了富含 (L的斜长角闪岩和含夕线石石榴
石片麻岩等母岩 "王金丽等!$%%<$! 49值逐渐提
高!到达雅鲁布藏江后! 49值已达到 <2&>!略呈
碱性%
CDF?大气降水的化学元素特征
大气降水中各元素主要来源于海面蒸发盐晶’
陆地扬尘’火山喷发物’空气放电产物和人类排放物
质等"马雪华!&##7$!在不同地域存在明显差异% 从表$ 可以看出!测定区域大气降水以 ’e$=! 含量最 高!平均值为 82$%& JF).=&# 9(e=7 的变异系数高
达 &2%"&!说明它受温度的影响最大!导致在各季节
中含量差异大% 各元素含量排序为 mE :(L:+:
B3:(H :bF:+L:l!其中 mE 是 l的 $$" 倍!而 l 元素的变异系数最高!&%!&& 和 ! 月份水样中未检 出 l元素% 总体而言!该地区大气降水中各元素含 量较低!表明该地区空气未受污染!空气质量良好% 大气降水中 +和 ’ 等元素含量主要与人类活 动’距离污染的远近和降水来源的走向有关% 如美 国西北部 (3RLO流域花旗松"<,";2’),;0% 5"1Q4",4$ 林年降水的 +输入量低于 %2$ F)J=$!而在东部工 业较发达地区的 (0Z33SL和 9HXXLOR ?O00h 等试验 点为 %2< F)J=$!德国西部的 ’01IEF试验点高达 $27 F)J=$"(013")%/O!&#<&$% 而本研究表明该区域的 +年输入量仅为 %2$> F)J=$!其大气降水中 +的含 量仅 %2>%> JF).=&!低于长沙樟树 "=411%5’5;5 .%5D9’(%$ 林 "+e=7 和 +9 a ! 中 +含量为 &2>"# JF).=&$"陈书军等!$%%" $和重庆四面山混交林 "+e=7 和 +9 a ! 中 +含量为 &2!!$ JF). =& $ "陈军 等!$%%#$!也低于凉水自然保护区原始红松 "<41;, U’(%4"1,4,$林"&2$"> JF).=& $ "武秀娟等!$%%#$和 会同杉木 "=;114109%54% /%1."’/%)%$林 "&2%$# JF) .=&$"田大伦等!$%%$$ % 以上数据说明本研究区域
大气降水中 +含量非常低!而 +主要受近距离环境
的影响!说明该区域附近没有可产生 +元素的污染
源% 从图 & 中可以看出!+的含量随大气月降水量
增加而减少!其原因是旱季降水少!空气中粉尘较
多!所以 +元素含量稍有升高%
本区域大气降水中 ’e$=! 含量在所有离子和元 素中最高!与其他区域相比!低于重庆缙云山 "& 6第 # 期 方江平等& 西藏南伊沟原始林芝云杉林水文学过程的水化学特征 6666 表 F?各水文过程中水化学元素含量 4-9@F?+,)A#.-$."*.)*’(-’#"*#*,;=("$"3#.-$B(".)//)/ JF’.=&
取样地点 ’LJ41IEFTIS3 项目 (1= ’e$=! 9(e = 7 + f l +L (L bF mE B3 (H 均值 b3LE !2>>" 82$%& "2<%< %2>%> %2%>& %2%%> %2%%< %2>#" %2%>& &277% %27>" %2%88
大气降水 GLIENL1 ’@ 72"8# !2%<% 82 $$" %27># %2%$# %2%%# %2%%# %2>"$ %2%7$ &2&8! %2$&8 %2%8! (/ %2<%8 %2>"8 &2%"& %28&& %2>8! &2<#> &2$%& %2#!7 %2"7> %2<<7 %2"&& %2#8& 均值 b3LE 82" 72#<! &$28#! %288% %2#7 72#$7 %2&&< &2&#< %27&> %2%7> %2!&" %2%#! 穿透水 ,DO0HFDNL1 ’@ "2>>< &2#7< >2<%# %27<8 %2!&# $2%!# %2%8" %28&$ %2$8! %2%7> %2&!# %2%#% (/ %2<>! %2!<8 %2!>! %2>%7 %28%" %2>$$ %2"!$%2>#! %2<8$ &2%&% %27># %2#"%
均值 b3LE &>28"" !27<$7>2>>< &27>& &27"" 82$%8 &2$&8 >2%>< %2#><$2>#7 %2<$# %2&7" 树干茎流 ’S3JN10Z ’@ &&2!#%$287%2&"" &2%$& %2>!" 72>"< %2>>! 72#7" %28!8$2#>8 %2"!" %2&"!
(/ %28$# %2"$7 %2>"8 %28>" %2!%% %2!#> %2!>> %288< %28<% &2&!% %288# &2$%" 均值 b3LE 82>77 "2$ &"27"8 &2"<$ %2%< 72>&& %2$7% %2#7# %27#& %28"% %27>! %2&%&
地表径流 ’HONLU3OHE0N ’@ 82$%8 !2$%! &82&<& &2%$< %2%$7 $27!! %2&8> %2#!% %278# %2><" %27>! %2&&# (/ %2#>8 %2"&! &2%>% %2"&& %27#! %2""< %28"& &2%%& %2#"< %288$ %2### &2&8"
均值 b3LE #2"8! >2#7! 7&2!>> &2>"% %2%>% $27<7 &28 &28$8 &2&#% %2%!< %2$!% %2&%$<br壤中流 ’0I1IENI1SOLSI0E ’@ 82%"% 72>!" &%2& %27< %2%$! &27># %28$# &2>$> &2%>8 %2%"" %2&!& %2&7&
(/ %287% %2>#< %27!> %27!> %2!<" %2>8% %2!%< %2<<7 %2<<< &27<> %2><# &2$<# 均值 b3LE %2#!8 "2>7%$#2!#$%27<" %2%!! &2&!8 %2##& &2%!7 %27!! %2%%" %2$<" %2%<8
山涧溪流 /L13PZLS3O ’@ %2!7# 72%!% &$2&&% %2$7! %2%$8 %2!8& %2! %27$ %27$# %2%%" %2$7$%2%"& (/ %2!"7 %2!"> %2!&& %2"%" %2"%8 %2!&& %2!<# %2>&% %2#>" %2#!7 %2<&& %2"## 均值 b3LE &2$7& "2#7> 7#2!"% %28$& %2%!7 &2%<" &2!"& &27"< %27&# %2%%< %27%# %2%<# 南伊河 +LPID3 ’@ %2$72&%7 &&2%!> %278% %2%$& %27!7 %2><& %28$$%2$&" %2%%8 %2$%< %2%>& (/ %2&<< %27%7 %2$<% %2>&7 %2!8> %27&" %27#< %2>$< %2"88 %2< %2"87 %28$
均值 b3LE &27!> 82<7! "&2$8" %2<7& %2%7> %2#$! &2<"& >2"&# &277% %2%&% %277> %2%雅鲁藏布江CLO1HEF ’@ %2&%% &2>>& $82$<" %2$"$ %2%&! %2>%# %2"&28mLEFX0GIV3O (/ %2%8! %2&#< %2!!> %27&" %27#& %2>>& %27$# %2!#" %2>#> %2>"" %2"#8 %2>>" 66 图 &6各月降水量及 ’e$ =! 和 +含量
BIF5&6b0ESD OLIENL1LER UDLEF3T0N’e$=! LER +U0EU3ESOLSI0E "&%2$&8 JF).=&$"魏虹等!$%%>$!与重庆四面山相 当"82>>> JF).=&$ "陈军等!$%%#$!高于贵州雷公
山"&2%$JF).=&$"肖劲松等!$%%8$!比拉萨大气降
水也要高"$277< JF).=&$ "章典等!$%%>$% 同时从
图 & 中可以看出!’e$=! 含量随月降水量增加有增大 的趋向% 很明显!本区域里几乎无 ’ 污染源的存在! 表明它来源于中’远距离传输 "周光益等!$%%# $% 结合降水量!我们认为这部分污染物应来自东南亚 地区!每年夏季孟加拉湾暖温气流随东南风沿雅鲁 藏布江北上!到达该区域时将分成$ 股气流& 一股
沿雅鲁藏布江干流逆流而上!另一股沿尼洋河逆流
而上"王军等!$%%%$!这样在该区域可形成滞留带!
在带来大量降水的同时!也带来了污染物% 而本区
域降水以中到小雨为主!其 ’e$=! 含量不会因降水 量而产生较大的改变% 当然!这点还有待于进一步 试验验证% CDC?林冠降水的化学元素特征及淋溶效应 林内穿透水和树干茎流的养分状况受大气降水 的化学特征’林冠蒸发’干沉降的淋洗及器官表面化 学物淋溶的影响"’I1VL")%/O!$%%&$% 林冠枝叶和树 干表面可截留’吸附大气中漂浮的化学元素!降水淋 溶这些养分元素和表面分泌物!使养分含量增加!但 叶片和树干也可能吸收大气降水中的某些化学元 素!因此穿透水和树干茎流的化学元素发生着较为 复杂的变化 ".IERX3OF")%/O!&#<"# fHUh3S!&##%$%
大气降水经过林芝云杉林林冠后!穿透水中 ’e$=! 和mE 元素含量有所下降!其他元素含量均有所增加 "表$$!特别是在旱季"&& 月至翌年 ! 月$穿透水中
化学元素含量明显高于雨季">(&% 月$% 穿透水中 各元素的淋溶系数表现为 +L:f:bF:(L:9(e=7 :(1= :+:(H :B3:’e$ =! :mE"表 7$!其中 +L!f! bF和 (L等元素的淋溶强度较高!为正淋溶!而 8& 林 业 科 学 !" 卷6 6666 表 C?林冠和树干淋溶作用 4-9@C?M)-.,#*3 "1.,)A#.-$/#*’,("&3,1-$-*=/’)A1$"<
项目 )S3J
树冠净淋溶量
+3S13LUDIEFIE ULE04PA"JF).=& $均值 b3LE ’@ (/ 树冠淋溶系数 +3SULE04P13LUDIEF U03NIUI3ES 树干净淋溶量 +3S13LUDIEFIE TS3JA"JF).=&$
均值 b3LE ’@ (/
树干淋溶系数
+3STS3J13LUDIEF
U03NIUI3ES
(1= 75&$< 85!<7$57#$%5" &&5$&% &$5"7 &5&$# $5!>< ’e$ =! =7$5&"< 7#57%% =&5$ $$=%5!!8 =$<5&#$ 7<5<77 =&5788 =%57#$ 9(e=7 >5#<" 75$8! %5>!8 %5<8< $<58>% &85> %5"&$ !5$$$<br+ %5$"> %5!<7 &5<$7 %5>&% %5" %5#<7 &5&"$ &5"!8<brf %5>!$ %5!%$ %58!& &%5"%> &57&> %5>>7 %5!$% $>58!% l !5%8# $5$!> %5>>% ( 85$%$ 75>"& %5!#> ( +L %5&&% %5%<% %58$$ &!5!8! &5$%# %5>>< %5!"$ &>#5&!>
(L %5"%$%5!"& %58"> &5%&& !5!"$ 758"> %5bF %5$"! %5$>$%5#>> >5&!$ %5#%8 %58 $$%58#" &85""# mE =&5$#> &5&7< =%5<8# =%5#87 &5$"7 &58<7 &5!&$ %5##7 B3 %5%"% %5%"< &5&7& %5&"< %5!87 %5!$# %5#%" &57$8 (H %5%&8 %5%&" %5#&> %5$&> %5%># %5%#% &5>%# %58># 66 ’e$ =! 和 mE 表现出负淋溶!表明林冠对它们有吸附 作用% ’e$ =! 树冠淋溶系数各月差异较大!&!7!!!>!"! 8! #! &% 和 && 月份的淋溶系数分别为 %2"#8!<br%2!> =%2"#%! =%288"! =%2">! =%2887! =%28&#!%2&"8! =%2!<8 和 %277"% 可见!本研究区域旱季降水较少!空气中粉尘含 量较多!叶片吸附的 ’e$ =! 也较多!被雨水淋溶下来 的可能性也增大!淋溶系数表现为正值% 在雨季降 水量较大!叶片上吸附的粉尘量下降!而叶片本身可 吸附 ’e$ =! !导致它在叶片上吸附量增加!而淋溶系 数呈负值% 就全年而言!由于雨季中 ’e$ =! 的含量 远超过旱季"图 &$!造成 ’e$ =! 以被叶片吸附为主! 其平均值为负淋溶% mE 元素也有类似的规律!表明 林芝云杉叶片对 ’e$ =! 和 mE 元素有较强的吸附能 力% 其他元素全年均表现为正淋溶% 从树叶和树干上淋溶的养分一般是水溶性的! 无需经过复杂的分解过程就可被植物直接吸收!特 别是树干淋溶部分!它直接流到植物根的周围!更易 被植物的根部吸收!因此降水对养分的淋溶具有促 进植物生长和养分循环的功能"马雪华!&##7$% 林 芝云杉林中树干茎流各元素的含量均高于穿透水 "表$$ % 但同大气降水相比!树干茎流中 ’e$=! 含量 下降!其他各元素的含量均所有增加!表现为正淋溶 效应% 树干茎流各元素的淋溶系数排列次序为& +L:f:bF:(L:9(e=7 :(1 = :+:B3:mE : (H :’e$ =! "表 7$% CDG?地表径流的养分特征及迁移效应 降水到达林地后!经地表径流汇入溪流!一部分 养分也随之离开生态系统!即产生迁移效应 "卢俊 培等!&##&$% 林芝云杉林地表径流和壤中流中除
’e$=! !mE 和 B3含量低于大气降水含量外!其他元素 的含量高于大气降水"表$$% 达到溪流后!9(e=7 ! l!(L!+L!bF和 (H 的含量大于大气降水 "表$$% 从大气降水到溪流!各元素或离子迁移量表现为& 9(e=7 :l:+L:(L:bF:(H :f:B3:+:mE : (1= :’e$ =! "表 ! $!其中 9(e = 7 !l!+L!(L!bF和 (H 的迁移量为正!说明这些元素或离子顺溪流流出 云杉林生态系统!而 f!B3!+!mE!(1=和 ’e$ =! 为负
值!说明云杉林生态系统对其有吸附或吸收的功能%
各元素或离子的迁移系数表现为& +L:bF:
9(e=7 :(L:(H :’e
$= ! :f:B3:+:(1 = :mE"表 !$% +L的迁移系数最高!迁移量为大气降水的 &$# 倍!而 l元素在大气降水中含量极低!l和 +L这$
种元素的水溶性好!极易溶解到径流水中而流失迁
移% +和 f等养分元素的迁移系数为负值!说明它
们的径流输出量较少% 同时!在森林生态系统内部
水文过程中!大气降水输入 +和 f的含量较少!但
经过林冠枝叶和树干淋溶后!穿透水中 +和 f的含
量分别为大气降水含量的 &2> 和 &&2" 倍!树干流中
+和 f的含量分别是大气降水的 $2" 和$"28 倍%
穿透水和树干茎流中淋溶的 +和 f等养分进入林
地后!林地土壤吸收并贮存了大量的 +和 f供林木
的吸收利用!仅少部分 +和 f流入溪流!表明该森
林生态系统具有积累和保持土壤肥力的能力%
<&
6第 # 期 方江平等& 西藏南伊沟原始林芝云杉林水文学过程的水化学特征
表 G?径流中养分迁移效益
4-9@G?S#3(-’#"*"1.,)A#.-$#*(&*"11 项目 )S3J 迁移量 +3SJIFOLSI0E IE OHE0NA"JF).=&$
均值 b3LE ’@ (/
迁移系数
+3S13LUDIEF
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(1= =75"%# 75<%! =&5%>! =%58#$’e$ =! ="58&#5777 =!578% =%5%#7
9(e=7 $$5" &!5%8 %5"!% 7577% + =%5&&# %578" =75&"$ =%5$7> f =%5%$# %5%77 =&5&7< =%5&!& l &5&!$ %5!8" %5!&8 ( +L %5#<7 %5!<# %5!#< &$#57"< (L %5!!8 %5#>% $5&$7 %58>$ bF %5$#7 %57%8 &5%!# >5"#" mE =&57$! &5&"< =%5<<$ =%5##" B3 =%5%"#> %5%&> =%5$&! =%5&#< (H %5%&% %5%&7 &5$<% %5&7% 66 !6结论 作为原始林!大气降水中的养分元素输入可能 是林芝云杉林生态系统短期内养分元素输入的唯一 途径% 该区域自然降雨呈中性!颗粒物含量及其他 各种离子或元素的含量相对较低!表明该地区人类 活动强度较低!空气总体质量高% 由于污染源很少! +元素在降水中含量很低!并且与月降水量呈反比% 在降水中 ’e$ =! 的含量最高!并且有随月降水量增 加而增大的趋势!污染源应来自东南亚地区 "王军 等!$%%%# 周光益等!$%%#$% 降雨经过森林林冠层和树干后!各元素含量均 发生了明显的变化!一方面降水可淋洗’溶解叶片’ 枝干上的物质而增加含量!另一方面又可能被它们 吸附而减少含量% 在原始林芝云杉林中!穿透水中 仅 ’e$ =! 和 mE 含量减少!树干茎流中仅 ’e $ = ! 含量 下降!其他各元素含量均有所增加% 其中 l和 +L 元素的净淋溶系数最大!说明这 $ 种元素极易溶于 水!容易被水淋溶流失% 而 ’e$ =! 和 mE 表现为负淋 溶!均是由于自然降水中含量较高!被林芝云杉枝叶 和树干吸附较多% 养分淋溶是原始林内部养分循环 的重要途径!在维持原始林土壤养分供应的有效性 和促进林木生长方面发挥着重要作用% 对原始林芝云杉林而言!地表存在比较厚的凋 落物层!有极强的吸水性!产生地表径流和壤中流的 量都非常小!输出量远小于输入量% 但各元素浓度 变化有差异!地表径流和壤中流的 ’e=! !mE 和 B3含 量低于大气降水含量外!其他元素的含量高于大气 降水% 通过林地到达溪流后!9(e=7 !l和 +L等含 量升高!说明它们溶解了部分土壤中的养分!然后顺 溪流流出云杉林生态系统!造成系统养分的流失% 参 考 文 献 鲍6文! 包维楷! 丁德蓉! 等5$%%!2森林植被对降水水化学的影 响5生态环境! &7"&$ & &&$ =&&>5 陈书军! 田大伦! 闫文德! 等5$%%"2樟树人工林生态系统不同层次 穿透水水化学特征5生态学杂志! $>"8$ & 8!8 =8>$5 陈6军! 孟小星! 张卫东! 等5$%%#2重庆四面山森林冠层对降水化 学组成的影响5安徽农业科学! 78"7$$ & &"%#< =&"&%&5
巩合德! 王开运! 杨万勤5$%%>2川西亚高山 7 种森林群落穿透雨和 茎流养分特征研究5林业科学! !&">$ & &! =$%5 李凌浩! 林6鹏! 何建源! 等5&##!2森林降水化学研究综述5水土 保持学报! < "&$ & 李文华5&#<>2西藏森林5北京& 科学出版社! 7 =&$5 卢俊培! 吴仲民5&##&2尖峰岭热带林的植物化学特征5林业科学 研究! !"7$ & $7& =$785
马雪华5&##72森林水文学5北京&中国林业出版社5
潘维俦! 田大伦! 谌小勇! 等5&#<#2亚热带杉木人工林生态系统水
文学过程与养分动态5中南林学院学报! &#<#"增刊$& & =#5 田大伦! 项文化! 杨晚华5$%%$2第$ 代杉木幼林生态系统水化学特
征5生态学报! $$""$ & <># =<">5 王金丽! 张泽明! 石6超5$%%<2拉萨地体东部的多期深熔作用及 动力学5岩石学报! $!"8$ & &>7# =&>>&5 王6军! 刘天仇! 尹6观5$%%%2西藏雅鲁藏布江中’下游地区大气 降水同位素分布特征5地质地球化学! $<"&$ & "7 ="85 武秀娟! 蔡体久! 李6华! 等5$%%<2凉水国家级自然保护区原始红 松林和人工落叶松林降雨的水化学特征5中国水土保持科学! """$ & 78 =!$5 魏6虹! 王建力! 李旭光5$%%>2重庆缙云山降水化学组成的季节 变化特征分析5西南师范大学学报! 7%"!$ & 8$> =8$#5 谢贤群! 王立军5&##<2水环境要素观测与分析5北京& 中国标准出 版社5 肖劲松! 彭晓渝! 杨6红! 等5$%%82雷公山国家级自然保护区森林 降水化学特征的初步分析5贵州科学! $>">$ & >%$ =>%#5 徐凤翔5&#<&2西藏亚高山暗针叶林的分布与生长5南京林业大学 学报& 自然科学版! "&$ & 7> =!$5 章6典! 师长兴! 假6拉5$%%>2西藏降水化学分析5干旱区研究!$$ "!$& !8& =!8>5 周光益! 田大伦! 杨乐苏! 等5$%%#2广州流溪河降水化学成分及其
海洋源分析5生态学报! $#"#$ & !#$! =!#775 (013@M! GL44 b5&#<&2*13J3ESL1UPU1IEFIE N0O3TS3U0TPTS3JT" G3IUD13@*5@PELJIU4O043OSI3T0NN0O3TS3U0TPTS3JT! IES3OELSI0EL1 XI010FIUL1 4O0FOLJJ3$72 .0ER0E& (LJXOIRF3 cEIV3OTISP
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!责任编辑6于静娴"
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