酸性沉降环境中森林生态系统的物质循环——树冠穿透水的水质及其形成机理

<正>对林外降水和１８年生日本柳杉及日本扁柏的树冠穿透水中溶存元素浓度的系统测定表明：酸性降水在穿透树冠层时ｐＨ和溶存元素浓度有不同程度的升高,这种变化日本柳杉比日本扁柏更为明显。树冠穿透水中溶存元素量的增加主要来自干性沉降和树冠淋溶。采用多变量回归模型,以无雨期长短、降水量和降水酸度为自变量,以树冠穿透水溶存元素的净增加量为因变量对干性沉降和树冠淋溶量作了分离。研究结果基本说明了树冠穿透水的水质特性及其形成机理。     

重庆市铁山坪针叶林和观音桥阔叶林的降水化学特征

研究并比较了重庆市铁山坪马尾松和观音桥樟树降水的化学特征,分析了大气降水的化学物质输入及其降 水淋溶对森林生态系统物质循环产生的影响,并对各种离子组分的来源进行了初步解析.结果表明:针叶林穿透 水有进一步酸化趋势,而阔叶林可以减缓酸化作用.大气降水和穿透水是养份输入的主要形式,其中以穿透水养 份输入为主.穿透水中N元素可能被吸收,其它营养元素则主要来自干沉降洗脱和植被的淋溶.     

中国典型酸雨区大气湿沉降化学特性

以湖南蔡家塘、贵州雷公山和重庆铁山坪3个小流域长年大气降水及森林穿透水的监测数据为基础,对三地的大气降水和森林林冠穿透水的化学成分的分布特征进行分析研究。研究结果表明:3个地区大气降水都已出现严重的酸化现象,大气降水多年平均pH从大至小的顺序为雷公山(4.96)、蔡家塘(4.62)和铁山坪(4.12);蔡家塘与铁山坪大气降水和森林穿透水中的阴离子均以SO42-为主,阳离子以NH4+为主;蔡家塘大气降水和森林穿透水中SO42-占总离子量的26.67%和24.14%,NH4+占总离子量的31.67%和23.69%;铁山坪大气降水和森林穿透水中SO42-占总离子量的54.73%和12.26%,NH4+占到总离子量的8.92%和59.14%;雷公山大气降水中的阴离子以Cl-为主,占总离子量的16.59%;阳离子以NH4+为主,占总离子量的20.99%;森林穿透水中的阴离子以SO42-为主,占总离子量的19.83%,阳离子以K+为主,占总离子量的16.73%;3个地区森林穿透水与大气降水相比,森林穿透水中的各种离子组分都发生了富集现象,蔡家塘、雷公山、铁山坪离子总量增加量分别为2.75倍、1.79倍和4.63倍。     

日本柳杉合理经营密度的研究

通过对鄂西南日本柳杉人工林调查，用数理统计原理，选择6种方程建立冠幅面积与胸径间的相关数学模型，求得最佳数学模型为：Cw=0．657492 0．439685D，由此得到冠幅面积预测方程及不同胸径的理论密度，最后，依所测定的树冠重叠系数(K=1.26)求得林分最大密度，并计算了经营密度0．6～0．8的日本柳杉人工林林分密度，以便于生产上对日本柳杉人工林林分密度进行管理．     

煤矸石淋溶水环境影响的分析研究

以阜新新邱露天煤矿排土场煤矸石为例,采用模拟天然降水的淋溶试验方法,研究了煤矸石淋溶液中的主要污染物质及其淋溶规律,分析了露天煤矿排土场和井工煤矿矸石山淋溶水对其周围地表水、地下水、土壤和植被的影响,并提出了相应的综合防治对策。研究结果表明：煤矸石富含碱金属和碱土金属,其淋溶液中主要污染物为总硬度、硫酸盐、硝酸盐、锰和钠等,风化煤矸石表面吸附的无机盐类是比较容易水溶的,受雨水淋溶后溶出较快,而其矿物结构内部的阴、阳离子释放速率较缓慢;淋溶水中无机盐类对水体的污染会使水的硬度提高,带有成涩味,锰、钠等金属元素超标,从而影响水体作为工业、农业、渔业和生活用水水源的使用。     

第二代杉木幼林中降雨对养分的淋溶作用

根据会同生态站３年定位观测数据,对第二代杉木幼柯降雨对归的淋溶作用进行了研究。结果表明,１１种元素在林外降雨、穿透水和树干流中含量有很大的差异,其浓度大小总趋势为树干流〉穿透水〉林外降雨,并存在季节性变化。降雨对杉木幼林的养分淋溶量大小顺序为Ｃａ〉Ｍｇ〉Ｋ〉Ｆｅ〉ＮＨ－Ｎ〉Ｍｎ〉ＮＯ３－Ｎ〉Ｐ〉Ｃｕ〉Ｏｒｇ－Ｎ〉Ｚｎ。     

三峡库区兰陵溪小流域森林降水化学循环特征

对三峡库区兰陵溪小流域4种植被类型(马尾松林、栎林、板栗林、松林混交林)的林外降雨、穿透雨、树干茎流、枯透水、地表径流和壤中流等水文过程中pH的变化及NH+4N、Ca2+、Zn2+等10种离子含量进行了研究比较。结果表明：(1)研究区大气降水中Ca2+含量最高,Na+、TN(总氮)、NH+4N含量次之,TP(总磷)含量最少。(2)在不同的林分中,降雨通过林冠后其化学特性发生明显变化,穿透雨和树干茎流出现酸化现象。林冠层穿透雨、树干茎流、枯落物穿透雨(枯透水)、地表径流、壤中流等水文过程中,K+、TP都是淋溶系数变化最大的两种养分,极易在降水作用下洗脱或交换。(3)在不同林分的穿透雨中,Ca2+、K+、NH+4N、TN都极易被淋溶。Zn2+、Mg2+、Fe3+、TP等微量元素净淋溶变化量较小,有的甚至出现了吸附作用。树干茎流中Ca2+、K+、NH+4N、TN是含量增加较为明显的养分离子,栎林等阔叶林的树干对Ca2+会产生一定的吸附或吸收作用。枯透水的pH都出现了缓和,说明枯落物中的养分离子可以中和一部分酸性离子。地表径流中的pH都比大气降水中的高,是缓解酸雨影响的重要作用层。K+、Ca2+是地表径流中含量增加较为明显的养分离子,松栎混交林和板栗林的NH+4N、TN以及马尾松林和板栗林的Zn2+净淋溶量为负。壤中流的pH都低于地表径流。Ca2+、K+是壤中流中含量增加最多的养分离子。而NH+4N、TN全部出现了负淋溶。     

基于随机介质理论基坑降水引起地表沉降计算

针对基坑降水引起周边土层沉降问题,考虑到土体重度的变化和渗流力的影响,提出了一种以随机介质理论计算地表沉降量的方法。利用降水漏斗曲线对降水周边土层进行划分,基于有效应力原理和固结理论分析了降水前后土体重度和渗流有效应力的变化及微小土单元体压缩量,并通过随机介质理论计算基坑周围地表沉降量。以某基坑降水施工为背景,结合理论分析表明:计算方法得到的地表沉降分布与实测值整体上较为接近,在1.5倍开挖深度范围内精度较高,同时降水引起地面沉降也较大,1倍开挖深度处地面沉降最大值,约为25.53 mm;基坑降水引起周围土体重度的变化是影响地面沉降得主要因素,渗流力影响仅为15%。研究内容可为估算基坑降水引起地表沉降量提供参考依据。     

不同类型岩土浸泡水实验分析

为研究降水补给地下水过程中在包气带发生的物质交换及地下水化学演化的特征,在沂源地区采集不同类型的岩土样品11组,按5min和48h的浸泡时间以1∶5的固液比分两组进行了浸泡试验,检测并分析了不同岩土浸泡水中的K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO2-4、HCO-3和NO-3等组成及含量变化。结果表明,不同类型岩土样品经浸泡后均有大量物质进入浸泡水中,并随浸泡时间的延长,除个别离子含量减少外,K+、Na+、Cl-、SO2-4等大部分离子均出现不同程度增加。说明在天然降水补给地下水过程中,降水通过对包气带的淋溶作用,使包气带岩土中的大量物质转入水中,水化学性质发生重大变化。由此可认定,地下水的大部分化学组分来源于降水转化为地下水过程中包气带的淋溶作用。     

苏北海堤防护林冠层截留降水特性研究

对苏北海堤主要防护林类型林冠层降水分配格局及其影响因素的分析结果表明:各林分冠层在降水分配格局方面有较大差异,柳杉林冠层截留率(29.4％)>水杉林(25.7％)>刺槐林(17.5)。透流率则是刺槐林(75.7％)>水杉林(68.2％)>柳杉林(66.0％)。刺槐林和水杉林树干径流率明显高于柳杉林,分别为6.35％、6.1％和4.65％。各林分冠层截留率随降雨量级增大而递减。水杉、刺槐林在落叶期截留率比柳杉林低20％,盛叶期柳杉林与水杉林相近,比刺槐林高10％～15％。另外,在逐步回归分析基础上,筛选出了影响林冠截留的主要降水特性因子,并给出了各林分冠层降水截留量预报模型。     

深基坑工程预降水诱发地表沉降分析

为了预测深基坑工程施工前预降水诱发的地表沉降量,考虑到不同含水率状态下土体重度存在差异,应用大井法基坑降水原理,基于有效应力原理和一维固结压缩理论,计算降水区域单元土体的固结压缩量;并通过随机介质理论方法预测基坑周围的地表沉降量。以某基坑降水施工为背景,理论计算结果显示:预降水导致基坑南侧5 m处地表沉降量达28. 56 mm;降水影响范围为80 m;与现场实测值对比显示两者误差小于10%,验证了研究思路的合理性。     

兴安落叶松林降雨再分配及其穿透雨的空间异质性

【目的】探究大兴安岭北部兴安落叶松林对降雨的截留再分配及树冠下穿透雨空间分布规律,了解兴安落叶松林生态水文过程。【方法】通过长期定位观测研究的方法,获取了2013年兴安落叶松林19场降雨事件的林外降雨、穿透雨和树干径流的观测数据,采用相关分析,总结了兴安落叶松林降雨再分配规律,比较了树冠下不同位置处穿透雨的变异性。【结果】观测期内兴安落叶松林的林冠截留量、穿透雨量和树干径流量依次为35.14、148.61和0.250 7 mm,分别占大气降雨量的19.10%、80.77%和0.14%; 不同降雨事件中,树冠不同位置处的穿透雨具有空间异质性; 当降雨量、温度等气象因子一致时,3/4树冠半径处的穿透雨变异最小,树冠外缘(4/4树冠半径处)变异最大; 当冠层结构稳定时,穿透雨的变异程度均随降雨量的增加而减小,二者呈一定的负相关性(P<0.01)。【结论】穿透雨是兴安落叶松林降雨再分配的主要水文分量(约占降雨量的81%),选择变异最小、最接近林分穿透雨率(误差约1%)的3/4树冠半径处布设穿透雨收集装置,能够适当减少野外工作量,提高科研观测效率,可为落叶松林区森林水文模型的参数化提供依据。     

深基坑工程预降水诱发地表沉降分析研究

为了预测深基坑工程施工前预降水诱发的地表沉降量,本文考虑到不同含水率状态下土体重度存在差异,应用大井法基坑降水原理,基于有效应力原理和一维固结压缩理论,计算降水区域单元土体的固结压缩量;并通过随机介质理论方法预测基坑周围的地表沉降量。以某基坑降水施工为背景,理论计算结果显示：预降水导致基坑南侧5m处地表沉降量达28.56mm;降水影响范围为80m;与现场实测值对比显示：两者误差小于10%,验证了本文研究思路的合理性。本文研究内容能够为类似工程提供参考。     

超声波加湿后室内沉降微生物的浓度与分布

为明确冬季供暖室内在超声波加湿后沉降的微生物浓度与空间分布，以实际办公房间为原型，通过试验模拟与群落分析，探究不同加湿水平(不加湿以及相对湿度为40%、55%、70%)下室内沉降的微生物以及加湿器存水中的微生物的浓度变化情况。结果表明：超声波加湿后室内沉降的微生物浓度大幅增加，其浓度增量与加湿水平密切相关，中等加湿水平下沉降的微生物浓度增量最大；在中等目标相对湿度(55%)下加湿10 d后，室内沉降的细菌浓度(8.8×10⁴ CFU/g)、真菌浓度(5.9×10⁴ CFU/g)分别增大至加湿前的13倍与5倍，远超微生物浓度标准限值(5×10⁴ CFU/g)。沉降的微生物分布具有显著的空间分布特征，主要积聚在地面，其次为加湿器的背风面、迎风面与侧面。沉降微生物中的细菌浓度与加湿器存水中的细菌浓度显著相关，加湿后后者群落中的短波单胞菌、不动杆菌、军团菌等致病菌的相对丰度增大。     

雾滴在树冠中的沉积和穿透研究

采用风洞实验方法研究农药雾滴在树冠中的沉积量和穿透性。通过风洞测量实验及分析表明:随着风速的降低,雾滴的穿透距离缩短;喷雾沉积量随树冠深度距离的增加而减少;随着树叶迎风角度从0°到90°的逐渐增加,在树冠的外层沉积量增加,相反在树冠的内层沉积量减少。从而定量地描述了在实验条件下农药雾滴的穿透性和飘移量。     

膨胀土路基沉降的可靠度分析

针对膨胀土路基沉降的不稳定性和随机性等特点，以膨胀土的膨胀率、线收缩系数、初始含水量、工后沉降期始末的孔隙比变化量和固结度变化量、工后沉降期末的含水量等为基本变量，提出了膨胀土路基沉降的可靠度分析方法和可靠度指标的迭代计算步骤，并就具体工程实例进行了膨胀土路基沉降可靠度计算．结果表明按强度和稳定性设计原则设计的路基的工后沉降超过容许沉降的失效概率较大。     

柳杉新品种‘福胖’

‘福胖’柳杉是从中国柳杉实生苗中选育出的天然变异新品种。树体矮化，属于灌木，萌蘖能力强，树冠呈窄卵形；雄花期2月底到3月初，雄球花长椭圆形，短作穗状花序，雌花少或无。具有绿化观赏价值，适宜在四川成都平原及盆地的低山丘陵区海拔400～1 200 m作绿化植物栽培，也可以培育为室内观赏植物。     

深基坑开挖对邻近不同基础型式建筑物影响的数值分析

为了解深基坑开挖对邻近不同基础型式建筑物的影响规律,在考虑土体小应变刚度行为的基础上,研究条形基础、箱型基础及桩基础的多层建筑物在与基坑不同距离条件下,其总沉降量、差异沉降量及角变量的变化规律。研究表明:条形基础建筑物的最大沉降量随着与基坑距离增大而降低,差异沉降和角变量则随着与基坑的距离增大而增加。当围护墙与建筑物外墙水平距离d=0.8H_e(H_e为基坑开挖深度)时差异沉降和角变量达到峰值;箱型基础建筑物在距离基坑0.3H_e时沉降量最大,差异沉降和角变量随远离基坑而增加并在d=0.8H_e时达到峰值;且比条形基础时的差异沉降和角变量峰值分别高出17.2%和16.9%;桩基础建筑物最大沉降量随着远离基坑而逐渐减小,差异沉降和角变量峰值均在d=0.3H_e时出现;对于最大差异沉降,箱型基础条形基础桩基础;对于角变量,则是箱型基础桩基础条形基础。总体来看,相同条件下箱形基础建筑物受基坑开挖的影响最大。     

重庆市生活垃圾中重金属的淋溶特性的实验研究

总结了重庆市几个渣场生活垃圾中Cu、Zn、Pb、Cd、Fe、Mn、Ni、Cr（Ⅵ）八种重金属的静态和动态淋溶研究工作，获得了重金属的溶出-PH曲线和溶出-时间曲线，探讨了动态淋溶中H∧ 参与的离子交换对重金属溶出的影响，考察了干燥垃圾直接淋洗和预浸润淋洗两种方式下重金属的溶出行为，利用静态和动态淋溶实验数据就沥液对环境的危害进行了一般性讨论。     

原始红松林皆伐后穿透雨对凋落物淋溶过程的影响

[目的]揭示原始红松林皆伐恢复演替为60年生的次生阔叶林后,凋落物对淋溶过程土壤养分归还及酸沉降的缓冲作用的影响,为评价森林生态功能的变化提供参考.[方法]以小兴安岭地区典型的原始红松林和皆伐后恢复演替60 a的次生阔叶林为研究对象,在两个样地内选择非林隙且林木通直分布均匀处放置30个体积为1 L的冠层穿透雨收集器,在...