贡嘎山亚高山森林林冠截留与水化学特征研究

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题名	贡嘎山亚高山森林林冠截留与水化学特征研究
作者	孙向阳
学位类别	硕士
答辩日期	2010-05-01
授予单位	中国科学院研究生院
授予地点	北京
导师	王根绪
关键词	贡嘎山亚高山林冠截留 Gash模型营养元素
学位专业	环境工程
中文摘要	森林冠层对大气降水进行第一次分配，林冠截留是森林水文效应的一个重要方面。森林冠层也是大气降水携带各种物质进入森林生态系统的第一个作用面，经过降水淋洗、淋溶及枝叶的生理吸收、物理吸收和化学反应影响降水中物质浓度和携带量。本文以贡嘎山亚高山峨眉冷杉与冬瓜杨混交林及纯冷杉中龄林林下降水观测系统为依托，结合气象资料，分析亚高山区混交林及纯冷杉林的林冠截留特征及其与气象因子的关系；采用数学方法及模型，计算亚高山区的蒸散发特点，并根据蒸发速率数据采用Gash(1995)模型模拟林冠截留；根据森林水循环过程的化学成分测定数据，分析贡嘎山亚高山区林冠截流的营养元素循环特点。论文主要结论如下：(1)在2008年与2009年的两年观测周期内，峨眉冷杉与冬瓜杨混交林的林下降水率相似，分别为76．4％和77．0％，并与大气降水具有较好的线性关系；混交林的树干径流量较小，仅占大气降水量的0．4％左右；根据水量平衡关系得出的林冠截留量与大气降水具有较好的幂函数关系；纯冷杉中龄林林下降水过程与混交林相似，但是纯冷杉中龄林的树干径流率稍大，为1．82％。降水强度及降水量对林冠截留量皆有影响，随降水强度及降水量的增加，林冠截留率逐渐降低：林冠截留率与风速的统计关系不明显。(2)采用三种方法计算森林蒸散发，结果表明，涡度相关法与Priestly-Taylor法结果较接近，Penman-Monteith法所得蒸散发较小。采用三种方法所得的平均蒸散发速率，利用Gash(1995)模型模拟林冠蒸散发，发现前两种方法所得结果与实测值较接近，而采用Penman-Monteith公式所得平均蒸散发速率的林冠截留模拟值偏低；单次降水量大于4mm的模拟值较接近实测值，而降水量较小时的模拟值较实测值大。(3)林冠在对降水再分配的过程中，也对降水的化学成分产生一定影响。 N、P在大气降水、穿透雨、树干径流和土壤巾的变化规律不同，林下降水中N的含量低于大气降水，树干径流中的营养元素含量均较高，土壤中N、P含量皆最高。(4)贡嘎山地区大气降水的pH在6～7之间，而林下降水、树干径流及土壤中的pH值均较低，这种pH的差异也进一步影响了各过程中营养元素的变化。贡嘎山森林生态系统中阴离子含量最高的是HCO_3，阳离子含量最高的是Ca~(2+)。降水经过林冠和树干后，除Na~+和Cl~-外，离子含量值均呈现出明显的增大趋势，大气降水、穿透雨、树干径流和土壤中Na~+的变化较平缓。
英文摘要	森林冠层对大气降水进行第一次分配，林冠截留是森林水文效应的一个重要方面。森林冠层也是大气降水携带各种物质进入森林生态系统的第一个作用面，经过降水淋洗、淋溶及枝叶的生理吸收、物理吸收和化学反应影响降水中物质浓度和携带量。本文以贡嘎山亚高山峨眉冷杉与冬瓜杨混交林及纯冷杉中龄林林下降水观测系统为依托，结合气象资料，分析亚高山区混交林及纯冷杉林的林冠截留特征及其与气象因子的关系；采用数学方法及模型，计算亚高山区的蒸散发特点，并根据蒸发速率数据采用Gash(1995)模型模拟林冠截留；根据森林水循环过程的化学成分测定数据，分析贡嘎山亚高山区林冠截流的营养元素循环特点。论文主要结论如下：(1)在2008年与2009年的两年观测周期内，峨眉冷杉与冬瓜杨混交林的林下降水率相似，分别为76．4％和77．0％，并与大气降水具有较好的线性关系；混交林的树干径流量较小，仅占大气降水量的0．4％左右；根据水量平衡关系得出的林冠截留量与大气降水具有较好的幂函数关系；纯冷杉中龄林林下降水过程与混交林相似，但是纯冷杉中龄林的树干径流率稍大，为1．82％。降水强度及降水量对林冠截留量皆有影响，随降水强度及降水量的增加，林冠截留率逐渐降低：林冠截留率与风速的统计关系不明显。(2)采用三种方法计算森林蒸散发，结果表明，涡度相关法与Priestly-Taylor法结果较接近，Penman-Monteith法所得蒸散发较小。采用三种方法所得的平均蒸散发速率，利用Gash(1995)模型模拟林冠蒸散发，发现前两种方法所得结果与实测值较接近，而采用Penman-Monteith公式所得平均蒸散发速率的林冠截留模拟值偏低；单次降水量大于4mm的模拟值较接近实测值，而降水量较小时的模拟值较实测值大。(3)林冠在对降水再分配的过程中，也对降水的化学成分产生一定影响。 N、P在大气降水、穿透雨、树干径流和土壤巾的变化规律不同，林下降水中N的含量低于大气降水，树干径流中的营养元素含量均较高，土壤中N、P含量皆最高。(4)贡嘎山地区大气降水的pH在6～7之间，而林下降水、树干径流及土壤中的pH值均较低，这种pH的差异也进一步影响了各过程中营养元素的变化。贡嘎山森林生态系统中阴离子含量最高的是HCO_3，阳离子含量最高的是Ca~(2+)。降水经过林冠和树干后，除Na~+和Cl~-外，离子含量值均呈现出明显的增大趋势，大气降水、穿透雨、树干径流和土壤中Na~+的变化较平缓。
语种	中文
公开日期	2013-02-06
内容类型	学位论文
源URL	[http://192.168.143.20:8080/handle/131551/4910]
专题	成都山地灾害与环境研究所_山地表生过程与生态调控重点实验室
推荐引用方式 GB/T 7714	孙向阳. 贡嘎山亚高山森林林冠截留与水化学特征研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2010.