海南尖峰岭热带山地雨林近冠层CO_2及通量特征研究

采用梯度法及 CI-30 1 PS CO2 系统 ,实现了海南尖峰岭热带山地雨林近冠层 CO2 、微气象因子梯度观测研究 ,结果表明 :雨季晴、晴间少云及多云天气 ,9:0 0～ 1 8:0 0 CO2 浓度平均值分别在 34 9～ 35 0 ml/m3 (冠上 2 .8m)、34 6～ 34 8ml/m3(冠上 0 .8m)、34 5～ 34 9ml/m3 (林内 1 6 m)、35 2～ 35 7ml/m3 (林内 5 m) ,较旱季相应天气分别小 1 4～ 1 7.5、1 0 .1～ 2 3.7、1 6 .4～ 35 .7和 1 8.1～ 36 .1 ml/m3 ;1 :0 0～ 8:0 0 ,则雨季 CO2 浓度大于旱季 ;梯度浓度廓变量和实时动力计算反映出 ,8:0 0～ 1 8:0 0 CO2 通量由大气向林冠层 ,旱、雨季平均 CO2 通量分别为 ( 0 .6 1× 1 0 - 6kg/( m2· s)和 0 .71× 1 0 - 6kg/( m2· s) ,1 9:0 0通量甚微 ,2 0 :0 0～ 7:0 0 CO2 通量则由林冠向大气 ,平均 CO2 通量分别为 0 .36× 1 0 - 6kg/( m2 · s)和 0 .32× 1 0 - 6kg/( m2· s) ;雨季昼夜大气流向冠层的净 CO2 通量是相应旱季的 1 .5 6倍。总辐射、冠顶净辐射通量以 1 3:0 0～ 1 5 :0 0为最大时域 ,相对林内 2 1 m,80 %的辐射热能被冠层吸收 ,与 CO2 通量正相关 ;晴天冠上潜热、感热最高值分别在 1 3:0 0～1 4 :0 0和 9:0 0 ,反映热带山地雨林近冠层的汇、源即白昼光合固定 CO2

珠江三角洲城市森林植被生态系统水质效应研究

2002—2003年对顺德大良大岭山常绿针阔混交林集水区水循环过程进行了定位监测,该林区年降水量为1628 9mm,5—9月份的降雨量占82 4%,穿透降水占降雨的85 01%,干流占3 17%,冠层截留占11 82%,冠层水文效应显著。工业区年降雨pH均值为5 27、酸雨频率67 8%;大良和龙江居民区年降雨pH均值分别为5 84、5 72,酸雨频率平均为27 1%;森林区大气降水的pH值6 31、酸雨频-、SO42-的含量小于国家I类水标准,总P(TP)、Cu、Zn含率为6 5%。森林区降水中Pb、Cd、Cl-、NO3量接近国家I类水标准。大气湿沉降化学物质经过林冠后,穿透雨的总P、K、Zn、Pb浓度分别增加了3-、Cl-、NO3-、1、2、7、1倍,Al、Ca、Cu浓度减少了89 8%、40 7%、30 5%。土壤105cm深度渗透水PO42-阴离子的总浓度相对15cm深减少33 5%;Cu、Zn、Pb、Cd浓度相对15cm深的渗透水分别减少SO4了62 5%、64 5%、38 9%、84 6%;森林土壤的储虑机制对于输出环境的径流水质量有显著改善作用。

热带山地雨林生态系统水文动态特征的研究

采用小集水区定位研究方法，研究分析了尖峰热带山地雨林天然更新林生态系统５个水文年水分循环的动态特征。年降水量分配在１６９．８～３５０．０ｃｍ，林冠层截留率年变化１１．０％～１７．６％范围，旱、雨季变化在１４．４％～３１．４％和１１．５％～１９．４％之间；其中树干茎流率年平均为７．１％，雨季平均为６．８％，雨季月变化在２．２％～１２．４％。总径流动态特性以每年７～９月的增加响应较快，１１月至翌年２月径流衰减缓慢。水量平衡参数为：年均降水量２６６８．３ｍｍ，１４．３％为冠层截留，４６．７％为径流输出，５３．３％为蒸发散失。土壤渗透水性能为，７０ｃｍ厚土层，当雨量小于３０ｍｍ，进入土层的水分全部被吸持，雨量在３５～５０ｍｍ，２５％的降水量渗漏，雨量在５０～１００ｍｍ内，２６．５％～５６．３％的降水量下渗，其吸持和滞留贮存水性能与土壤的结构、持水量、孔隙度密切相关。

热带山地次生雨林的水化学特征及其与降雨量关系的研究

采用了小集水区技术和定位观测方法,研究分析了降雨、穿透水、树干流及径流的各化学物质含量和迁移变化特征。指出:降雨和穿透水是热带山地次生雨林生态系统的主要化学物质输入源;次生雨林不仅具有较强的养分截获和生态调节功能,而且具有较强的化学过滤、吸贮功能;且建立了穿透水、干流和总径流的各化学元素含量与降雨特征因子的多元线性关系。

热带山地雨林生态系统对降雨水质的影响

3a对海南岛尖峰岭热带山地雨林集水区岩石、土壤及水化学质流含量的检测 ,雨林集水区降雨、总径流水体 COD、NH+4 - N、酚、Zn、Cu、Pb、Cd、Ni的加权浓度含量远低于地面水质 类标准 ;岩石组成属钾长石类 ,其 8项测定的重金属中 Zn、Mn、Pb含量相对较高 ,水质迁移中以溶解、水解及氧化为特征 ;在降雨—径流水循环中 ,山地雨林冠层减少降雨中 COD、NH+4 - N、酚、Zn、Cd、As、Ni、Fe浓度含量范围在 32 %～ 82 % ;土壤层对进入林内的雨水中的 COD、Cu、Zn、Mn、Fe产生吸附效应 ,雨林系统对降雨中 COD、NH+4 - N、酚、Cu、Zn、Cd、Fe贮滤强度分别达 44.4%、2 3.7%、40 .2 %、8.9%、5 7.0 %、2 7.7%、88.3% ,热带山地雨林生态系统具有显著的水化学贮滤净化的生态效应。

广州市典型森林土壤有机碳密度及储量生态特征

采用森林土壤定位研究方法,对广州市9个典型森林类型(16个森林群落)土壤有机碳(Soil Organic Carbon,SOC)密度及储量特征进行了对比研究。结果表明:地带性常绿阔叶林群落土壤总碳含量为10.9g·kg-1、土壤有机碳含量为7.7g·kg-1,显著地大于次生林、荔子林、竹林、桉树与相思纯林等;常绿阔叶林群落1m柱体单元土壤有机碳储量、密度分别达到112.3t·hm-2、14.8kg·m-2,较常绿阔叶林次生林分别高出18.5t·hm-2、3.4kg·m-2,较竹林、荔子林群落土壤有机碳储量高出22.4～27.8t·hm-2、土壤有机碳密度高出1.9～3.1kg·m-2,较桉树、相思纯林土壤有机碳储量高49.1～50.9t·hm-2、土壤有机碳密度高5.0～5.3kg·m-2;而桉纯林及针阔幼林群落1m柱体单元土壤有机碳密度和储量均小于对照的荒草裸地,这一结果凸显出地带性天然常绿阔叶林群落土壤具有较高碳储存功能。土壤表层碱解N化学含量与1m柱体单元土壤有机碳密度间适宜房屋堆积回归模型的关系,与1m柱体单元土壤有机碳储量间呈逻辑斯蒂回归模型。

尖峰岭热带山地雨林生态系统的水文生态效应

根据尖峰岭热带山地雨林 3个对比集水区的研究 ,天然更新 4 0 a山地雨林生态系统在 5～ 9月份 ,蓄养降水资源的51 .8% ;1 0～翌年 2月份 ,补枯径流水量 1 4 3 .5mm;特大暴雨的径流响应从 3 2 .7%～ 62 .5%、随系统蓄满程度变化。集水区降雨、径流水体 COD、氨氮、酚、Zn、Cu、Pb、Cd、Ni的浓度含量远低于地面水环境质量 类标准 ;山地雨林系统对降雨中氨氮、酚、Pb、Cd、Zn浓度贮滤强度分别达 2 3 .7%、1 4 .1 %、1 6.3 %、2 5.5%、3 2 .3 %、年贮滤流失强度分别为 4 7.2 %、4 0 .6%、4 2 .1 %、4 8.2 %、91 .8% ;特大暴雨洪峰消减时段变化中 ,Cu、Pb流量贮滤达 66.4 %、50 .3 %、Zn浓度含量贮滤强度在 4 9%～ 77.8%、Cd浓度含量贮滤达 92 .9%。天然恢复 4 0 a山地雨林较人工恢复杉木幼林系统 ,台风特大暴雨年的水分循环中 ,山地雨林系统年减少泥沙流失量 6.0 1 t/hm2 ,保存养分 2 4 1 .5kg/hm2 ,无台风特大暴雨年 ,其减少泥沙流失0 .4 3 t/hm2 ,保存养分 1 7.3 kg/hm2。显示出热带林极其显著的水文生态功能。

热带山地雨林生态系统水文化学循环规律的研究

根据５ａ定位观测，对尖峰岭热带山地雨林更新林生态系统的水文化学循环规律的数据分析表明，年均降雨量为２６６８．３ｍｍ，其中总径流量占４６．７％，蒸散量５３．３％，冠层截留量１４．０％。Ｎ、Ｐ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ的年均降雨输入量为７８．４ｋｇ／（ｈｍ２·ａ），总径流输出５６．７ｋｇ／（ｈｍ２·ａ），净积累２１．６ｋｇ／（ｈｍ２·ａ）；Ｓｉ、有机Ｃ、Ａｌ、Ｍｎ的年均降雨输入量为２５．０ｋｇ／（ｈｍ２·ａ），总径流输出为１１２．３ｋｇ／（ｈｍ２·ａ），净损失８７．３ｋｇ／（ｈｍ２·ａ），更新林系统仅处于更新进展过程中，同时证实了冠层对降水化学的淋溶效应，净淋溶系数达４．１１；提出了降雨、林内净降雨。

流溪河水源林流域径流水化学含量及评价

对流溪河２７个水源林汇水区地下径流、５个河段、３个湖水中１２项元素检测，各检测区的水温、ｐＨ、ＤＯ、ＴＤＳ、ＢＯＤ５、Ｐｂ、Ｃｄ范围分别为１９．０～２２．５℃，６．３６～７．６５，８２％～９４％，７．６５～９５．６ｍｇ·Ｌ－１，０．２０～３．３０ｍｇ·Ｌ－１，０．０４～＜０．０００１ｍｇ·Ｌ－１，≤０．０００１ｍｇ·Ｌ－１；其中１７个集水区径流的氨氮、硝态氮、Ｃｌ－、ＳＯ４２－均值分别为０．４８４ｍｇ·Ｌ－１，０．２９２ｍｇ·Ｌ－１，２．７９２ｍｇ·Ｌ－１，２．２６４ｍｇ·Ｌ－１，总磷在０．０１０８～０．１１４３ｍｇ·Ｌ－１之间．采用水质指标叠加统计及ＧＢ３８３８－８８评价，８４％的检测区径流为清洁优质水．８．５％的检测区径流为尚清洁水，检测区径流水质聚类结果也相吻合，水源林具有贮滤净化水质效应．

热带山地雨林CO_2浓度环境的时空梯度特征

基于 2 0 0 0年旱、雨季梯度观测结果叠加分析 :晴及晴间少云天气 ,山地雨林垂直 CO2 浓度雨季在 333～ 35 0 ml/ m3的时间空间特征显著即 8:0 0～ 1 8:0 0林内 1 6 m至冠顶 2 8m,较旱季浓度分别小 1 0～ 2 1、7～ 2 0 .2 ml/ m3 ,夜间呼吸影响空间的最大浓度均在近林地上 5 m、出现时段有季节性差别。 8:0 0～ 1 8:0 0林冠上 CO2 浓度梯度、气温梯度表明 ,大气至林冠的 CO2 通量和冠层指向大气的热通量特征显著 ,夜间则梯度值减小、方向相反 ,且雨季晴天的 ΔCt/ ΔZ大于旱季 ,旱季气温梯度大于雨季 ;林内二氧化碳垂直梯度 ( ΔCt/ ΔZ<0 )昼夜均小于零 ,即林地指向上层的 CO2 通量特征显著 ,且两类天气均表现出雨季的浓度梯度大于相应的旱季。从而 ,科学地揭示出在 2 8m的山地雨林垂直高度上 ,植物光合固定 CO2最多而导致空间浓度最低的季节、天气、时间和空间 ,同时证实冠上两个高度实时气温与相应 CO2 浓度成 CCO2 =a1 0 b/ T。而山地雨林水汽压时空则较为直观地解释了蒸发、扩散和乱流机制影响的效果以及雨林“雨”

热带山地雨林生态系统的水分生态效应——冠层对暴雨势能的消减、暴雨养分贮存

基于对尖峰岭热带山地雨林集水流域的定位研究，分析了３年间该群落冠层对大雨、暴雨及大暴雨势能的消减、缓冲耗能效应以及年暴雨携带养分在系统中贮存效应，其冠层消减大雨、暴雨及大暴雨势能占年总消减势能在６１．８％～７１．８％之间，其中消减（≥２００ｍｍ）大暴雨势能量占年总消减势能的４３．９％；大雨、暴雨及大暴雨雨水的年均养分含量为５５．１２２ｋｇ／ｈｍ２，其产流流失为４２．９１７ｋｇ／ｈｍ２，年均净积累为１２．２０５ｋｇ／ｈｍ２，除取Ｓｉ外，年净积累量达３２．６７４ｋｇ／ｈｍ２，充分体现出热带山地雨林生态系统具有的环境生态效应。

尖峰岭热带林集水区一组水质背景值及水质生态效应

采用定位观测和多流域检测的方法，研究分析了尖峰岭热带林集水区水质及水质生态效应，４１个检测集水区径流７．０１≤ｐＨ＜８．０４的区域占８１％，ｐＨ值随海拔高度增加而减小；ＤＯ≥６．０ｍｇ／Ｌ的占９０％，随海拔高度增加而增加；ＢＯＤ５≤３．０ｃｍ／Ｌ占９０％，ＴＤＳ≥１１．１ｍｇ／Ｌ占９８％，随海拔高度增加而减小，４项检测值为Ｉ类水质标准；热带山地雨林系统对雨水中水质项的有效功能为：径流中ＤＯ、ｐＨ、ＴＤＳ、Ｍｎ浓度增加，ＢＯＤ５、总Ｎ、总Ｐ浓度降低，热带原始山地雨林系统具有良好的水质净化效益。故实施原始林保护及扩大，对源头水保护、净化、林区居民身心健康是非常有益的。

热带山地雨林生态系统的水分生态效应——冠层淋溶、水化学贮滤

以小集水区定位测定方法，系统地测定了海南尖峰岭热带山地雨林更新林系统水文分量及水化学组成，分析比较了热带林生态系统降水化学含量及冠层的淋溶效应；其本实验区年降水量在１８２２．２ｍｍ～３２２５．８ｍｍ，林冠层年均截留率为１４．３％，年径流系数在０．３３～０．７１之间，降水养分元素输入总量均值为８５．８１ｋｇ／ｈｍ２．ａ，林层的淋溶效应使养分元素增加５７．０４ｋｇ／ｈｍ２．ａ。５～１０月是降水、水化学物主要输入以及林层淋溶率颇高的季节，降水占年总量８５．４％、水体各元素量占相应年总量在５８．１％～９０．０％，淋溶量在７２．２％～８９．２％；系统具有良好的化学调节能力和化学贮滤机制，有效地抑制了水及化学组成物质的流失，仅以Ｋ、Ｓｉ、Ａｌ和有机Ｃ流失量大于输入量，表现出良好的生态效益。水化学林溶量与降水量间，以灰色关联动态方法建立的动态模式ＧＭ（１，２），精度较高，宜于系统水化学淋溶量的动态估算。

广州城市林带森林群落的生物化学吸储效应

为了科学地计量、评估城市森林的生态效应,采用群落生态学和植物化学监测的研究方法,对广州市城市典型林带森林群落地上年增生物量及吸储C、N、S、Pb、Cd、Cu、Hg的生态效应进行了定位观测研究,结果表明:6年生林带森林群落地上生物固碳量平均达39.6t.hm-2,年均生物量增加13.7t.hm-2、年净吸储CO223.5t.hm-2;群落地上生物吸储氮、硫的质量分别达到299.1、63.9kg.hm-2,高出3年生林分的11.8倍以上;换算成地上生物年均吸储NO2、SO2质量分别为162.3、20.3kg.hm-2,分别是3年生林分的5.3、5.5倍;群落对痕量元素Pb、Cd、Cu、Hg的吸储效应同样是6年生林分较高。6年生林带森林群落地上树干中有机C、Cu、Pb、Cd的储量分布占器官总储量的37.0%以上,C接近60%。同时,枝中C、Cu、Cd元素的质量储量较叶高,而群落的叶中N、S、Hg的质量储量显著高出树干、树枝,占地上器官总储量的44%以上,表明6年生林带森林群落叶体吸储这3种元素的单位含量较高,即这些元素向叶体的生理迁移积累速率较高。城市林带森林群落的吸储效应可有效地减少这些元素可能随地表径流输出至生活环境的危害,缓解在土壤中长期积累而构成的污染负荷,对于城市环境区域非常有益。

广州南沙海岸防护林群落的生态效应初步研究

采用群落生态学和植物化学监测的研究方法,对广州市南沙海岸滩头近6 a生防护林群落的生物量、高温胁迫光合特征、NPP及吸储C、N、S、Pb、Cd、Cu、Hg的生态效应进行了定位观测研究,结果表明:海岸6种防护林群落的生物量的平均达到10.7 t.hm-2、NPP达到2.5 t·hm-2·a-1、生长要素表现为速生性生长特征。各种海防林群落的年均吸储空间CO2、NO2、SO2质量分别为4.2 t.hm-2、27.1 kg·hm-2和3.4 kg·hm-2,吸储Pb、Cd、Cu分别为13.2、4.4、0.1 g·hm-2,其生态环境功能已经初步凸显,可有效地减少这些元素在地表和土壤积累、迁移或随地表径流输出至生活环境的危害,对于海岸环境区域是非常有益的。雨季高温(气温t≥35.5℃)胁迫下,海岸路网林群落的优势种群净光合速率日均达到9.8μmol·m-2·s-1且乡土树种高于引进树种,高山榕(Ficus altissima)的日最高净光合速率达到14.3μmol·m-2·s-1,较羊蹄甲(Bauhinia blakeana)高0.4μmol·m-2·s-1、较塞楝(Kaya senegaiensis)高2.2μmol·m-2·s-1,优势树种适宜海岸滩头立地、高温胁迫的光合生理特点,是其速生长的原因之一。

广州帽峰山林区空气负离子和气象因素全年时尺度变化及关系

目前,空气负离子(NAI)浓度水平已成为反映城市林区空气质量及康养效应的重要指标之一。基于广州市帽峰山林区空气负离子、气象因素的连续定位观测,对2018年林区NAI浓度及气象因素在时尺度的变化和关系进行了系统的研究解析。结果表明:林区全年NAI时均浓度变化在380—14618 ion·cm−3间、年平均为1144.2 ion·cm−3;10月NAI浓度最高达1375 ion·cm−3、是相应最低的5月的1.73倍;林区全年NAI浓度≥4000 ion·cm−3均出现在9次降雨过程中,且每次降雨的最大雨强前1小时的NAI浓度最高,表明在强对流降雨过程中雷电电离对NAI浓度影响在最大雨强前的1小时最为显著。除去全年的降雨天外,林区NAI浓度与总辐射量的昼变化节律一致性高、两者间呈极显著的二次回归关系(P=1.2×10−9),且总辐射量在310—530 W·m−2间的NAI浓度相对较高。林区全年NAI时均浓度与对应的气温、空气湿度、气压间存在极显著的多元线性关系(P=4.3×10−254);由于时尺度的单气象因素在等值点对应的NAI浓度离差较大,使两者的回归关系精度偏低;因此,以各气象因素的等值点、小梯度递增与对应的多NAI浓度值均予平均处理后,获得的回归关系的精度被显著提高,回归模式更适宜林区NAI的平均浓度估算应用。

热带山地次生雨林生态系统的水文学过程及养分动态

在小集区技术和定位观测综合实验测定的基础上，研究分析了尖峰岭热带山地雨林更新林生态系统３年间的水文学过程、水质的动态变化、营养元素积累。结果表明：水量及营养元素的输入、再分配和输出量主要集中在雨季的５～１０月份，两者月动态变化特征密切相关，年降水输入营养元素的７８％被森林生态系统积累。

广州机场路景观防护林的环境效应特征

为了计量城市路网景观防护林的环境效应,采用群落生态学及水平多点定位同步观测方法,对机场路景观防护林群落结构及消减路面热岛、污染气体浓度效应进行了观测研究;结果显示:防护林群落呈4层垂直结构(上层乔木平均高(珚H)=12.6 m、中层乔木珚H=6.3 m、灌木层珚H=3.2 m、草本层珚H=0.6 m),水平30 50 m沿机场路侧带状分布;防护林群落的Shannon(H)达2.39,均匀度达0.76,而森林群落郁闭度达0.68。相对路面空气SO2、NO2(0.150、0.083 mg·m-3)的日均浓度,防护林林内20 m则减小到0.05 mg·m-3以下,空气温度则减小2.0℃,空气湿度增加2.4%,风速减小0.7 m.s-1;雨季晴天日,13:00-15:00、林内20 30 m空间相对路面的气温减小值大于2.0℃,而林内10 30 m空间相对路面的空气湿度增加5.0%7.1%;林内20 30 m空间空气SO2浓度≤0.05 mg·m-3的白昼持续时间达8.3 9.0 h,而林内30 40 m空间空气NO2浓度≤0.05 mg·m-3的白昼持续时间达8.3 h;机场路景观防护林群落对路面热岛强度、空气SO2、NO2浓度消减效应极其显著。采用趋势面回归方法,获得的机场路面至林内水平尺度空气SO2、NO2浓度时空分布拟合方程适宜于估算应用。

广州市帽峰山常绿阔叶林生态系统的暴雨水文特征

采用集水区定位观测方法,对广州市帽峰山常绿阔叶林生态系统的暴雨产流特征及水文效应进行了观测研究,结果表明,常绿阔叶林冠层对暴雨的截留率为10.6%、对大暴雨的截留率为9.7%;暴雨产流率27.1%、大暴雨36.0%;暴雨发生月的24 d内降雨545.0 mm、常绿阔叶林系统产流率达到48.2%,森林生态系统的拦蓄、调节效益显著;常绿阔叶林生态系统分别调节3次暴雨的7.1%、6.3%、12.4%,二次大暴雨量的12.5%、8.3%形成为总经输出的基流量,系统的调节效应显著尤其是大暴雨;系统的水文响应逐渐接近蓄满产流特征,以此可进一步计算该森林生态系统的涵养水源容量。常绿阔叶林生态系统对3次暴雨携N、P、Pb、Cd、Ze具有较强的贮滤机能,其储虑量分别占输入量25.8%、53.1%、60.3%、54.7%、95.1%,体现出常绿阔叶林林生态系统对暴雨水化学具有显著的环境生态效应。

广州市小尺度森林景观群落的生态特征及其关系

城市森林群落的景观及环境生态效应日益受到人们的重视,采用群落生态学结合对比观测研究方法,研究了广州城市小尺度(水平23 km)间隔的天河公园、白云山及帽峰山森林群落的生态特征及其关系,结果反映出:3区位的森林群落优势种群明显且生态位宽度较大,种属比分别为86.8%、82.4%和90.0%,每区物种的异质性较高;帽峰山与白云山、天河公园森林群落的物种相似度分别为35.3%、10.1%,前二者的林分密度间无显著差异、均与后者间呈极显著差异(p=0.006,0.0002);前两者的乔灌木径高比呈极显著差异(p=0.0018),后两者则呈显著差异(p=0.02);各区的乔灌木密度随径高比递增呈极显著的负对数递减关系,3个区森林冠直径与径高比间依次呈对数、指数及对数回归关系,为各类森林景观的定向经营提供了调控依据;帽峰山森林乔灌木的多样性指数最大达3.8±0.65、天河公园则为最小(3.03±0.37),两者呈极显著差异(p=0.00016);该研究为城市与近郊森林植被的多样性保护提供了依据。