缙云山森林生态系统中地表和地下径流水质的研究

【摘要】：森林生态系统的水化学特征反映了森林生长的生态条件和生理特性,通过对大气降水和径流养分的研究可探索森林生态系统的养分变化规律,对森林生态系统的养分管理具有重要意义,同时可为森林在涵养水源和净化水质等方面的研究提供科学依据。本试验以中亚热带的缙云山森林生态系统为研究地点,选择具有代表性的5种不同植被类型的径流小区(针阔混交林、常绿阔叶林、毛竹林、灌木林和裸露地),于2003年5月至2004年10月,研究了大气降水、地表径流和地下径流水化学特征,并对主要的化学元素(pH、EC、NH_4~+-N、NO_3~--N、NO_2~--N、全P、K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、SO_4~(2-)、DO、BOD_5、CODcr)进行了分析测定,对其水质进行了综合评价,结果表明: 大气降水经过不同类型的森林生态系统后,其化学元素的浓度变化不一,但总体上呈增加趋势。在大气降水中,被研究的化学元素总浓度为18.48mg/L;在不同林分的地表径流中,其化学元素总浓度(mg/L)分别为:针阔混交林42.66,常绿阔叶林45.98,毛竹林48.46,灌木林32.50,裸露地40.70;在不同林分的地下径流中,其化学元素总浓度(mg/L)分别为:针阔混交林63.53,常绿阔叶林57.80,毛竹林69.59,灌木林42.01,裸露地47.46。 在缙云山森林生态系统中,不同植被群落径流的化学组成物质差异极大,地表径流和地下径流中Ca~(2+)、SO_4~(2-)浓度高,而NO_2~--N和总磷低,地下径流中Ca~(2+)、Mg~(2+)、NO_3~--N、SO_4~(2-)浓度高于地表径流,其它元素的浓度在地表径流中高。 大气降雨的养分输入量以SO_4~(2-)、Ca~(2+)为主,分别为78.47kg·hm~(-2)·a~(-1)和64.40kg·hm~(-2)·a~(-1),最小的是总磷,为0.27kg·hm~(-2)·a~(-1)。径流的平均养分输出量以Ca~(2+)最高,为80.83kg·hm~(-2)·a~(-1),其次是SO_4~(2-),为78.99kg·hm~(-2)·a~(-1),最小的是总磷和NO_2~--N,分别为0.03和0.04kg·hm~(-2)·a~(-1)。在5种森林生态系统养分循环过程中NH_4~+-N、NO_3~--N、NO_2~--N、总磷处于积累状态,而Ca~(2+)处于流失状态,K~+、Na~+、Mg~(2+)、SO_4~(2-)的变化因森林生态系统作用的不同而不同。从整个生态系统来看,针阔混交林、毛竹林、裸露地养分处于流失状态,常绿阔叶林和灌木林则处于积累状态。 由于受降雨量、降雨时间间隔、森林植被、土壤、气候、元素本身的性质、人为干扰等多种因素的影响,各种养分元素浓度在大气降水、地表径流、地下径流中的月变化动态不同且复杂。在雨季,其大气降水和径流中的养分输入和输出量均明显多于干季,由于中亚热带雨热同季,非常有利于森林生态系统生产力的提高以及养分的循环。 应用综合指数法对缙云山大气降水、地表径流和地下径流的水质进行了分析评价,结果表明地下径流水质均达到《国家地面水环境质量标准》的Ⅰ类水标准,水质清洁,大气降水