北京西山不同林分枯落物层持水特性研究

- 101 -2019年2月Feb.2019第43卷第1期V ol.43, No.1热　带　农　业　工　程TROPICAL AGRICULTURAL ENGINEERING森林凋落物及其形成的森林腐殖质是森林土壤的重要组成部分，也是森林生态系统的重要组成部分[1]。

枯落物对水质有过滤、净化作用，在森林涵养水源、减缓地表径流、维持土壤肥力以及保持生物多样性等方面具有重要作用。

森林凋落物落至林地表面，能吸持水分，同时能增加地表层的粗糙度，减缓及减少地表径流，增加土壤水分下渗[2]，经微生物分解转化形成腐殖质，作为分解者的物质和能量来源，借以维持生态系统功能的所有有机物质，对于水源涵养、改良土壤和促进植物生长具有重要作用。

1 林分类型对凋落物持水性的影响国内诸多学者采用不同方法、在不同地域针对不同植被类型进行森林凋落物水源涵养功能研究。

研究表明，不同森林类型由于其树种生物学特性与林分结构不同，水源涵养效益存在一定的差异。

不同的森林类型，由于林分组成和结构有所差异，它们的涵养水源和保持水土的能力也有所① 基金项目：国家级大学生创新创业训练计划 (No.201510395003)；福建省教育厅教育科技项目(No.JA15420)；福建省大学生创新创业训练计划(No.201710395045， No.201810395046)；闽江学院校长基金项目(No.103952018010， No.103952018016)。

收稿日期：2018-12-27；责任编辑：王云云；E-mail ：rdnygcbjb@ 。

② 梁锋娜(1996~)，女，河南平顶山人，2016级本科生，自然地理与资源环境专业。

③ 通信作者。

森林凋落物持水性影响因素分析①梁锋娜② 张锦新③ 沈亚芝 秦子珺 王 敏(闽江学院海洋学院地理科学系 福建福州 350108)摘 要 凋落物在生态系统中扮演着重要的角色，是生态系统中不可或缺的一部分。

其不仅能促进生态系统中的物质循环，而且还具有明显的蓄水、储水作用，在防止水土流失方面发挥着巨大的作用。

北京西山地区不同林分健康状况比较研究马志林;陈丽华;于显威;韩鹏;任慧君【期刊名称】《生态环境学报》【年(卷),期】2010(019)003【摘要】以不同树种林分健康状况比较研究为切入点,以北京西山地区同一时期的油松×侧柏混交林、油松(Pinus tabulaeformis)林、侧柏(Platycladus orientalis)林和栓皮栎(Quercus variabis)林为研究对象.通过构建林分健康评价指标体系,计算林分综合健康指数,分别对不同林分的健康状况进行了分析和比较,探讨不同林分开展森林健康经营的关键环节,同时也从森林健康的角度说明造林树种选择的重要性.研究结果表明:各林分综合健康指数都为正值但数值都不高,这表明目前各林分都处于健康状态,但对外界扰动反应较为敏感,按健康状况排序:油松×侧柏林0.234>栓皮栎林0.186>油松林0.145>侧柏林0.128;从单个指标看,各林分中都有负值指标出现,由此揭示,对负值指标的调整和增加正向指标的指标值是森林健康经营的关键.【总页数】6页(P646-651)【作者】马志林;陈丽华;于显威;韩鹏;任慧君【作者单位】北京林业大学水土保持学院,北京,100083;陕西省治沙研究所,陕西,榆林,719000;北京林业大学水土保持学院,北京,100083;北京林业大学水土保持学院,北京,100083;沈阳农业大学高等职业技术学院,辽宁,沈阳,110122;内蒙古农业大学,内蒙古,呼和浩特,010018;北京林业大学林学院,北京,100083【正文语种】中文【中图分类】Q171.1【相关文献】1.临沂市云蒙湖水源地不同林分持水能力比较研究 [J], 林登峰;孙晓妮2.皖西地区不同性别农村留守儿童与非留守儿童心理健康状况的比较研究——基于金寨县545份调查问卷的实证分析 [J], 张忠业;李冰宏;3.马尾松林冠下套种不同阔叶树后林分防火效能比较研究 [J], 陈绍栓; 陈彬; 陈淑容4.不同林分修复类型套种楠木的比较研究 [J], 林培锋5.北京西山不同林分枯落物层持水特性研究 [J], 樊登星;余新晓;岳永杰;朱建刚;王雄宾;刘彦;李金海;武军因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

不同造林地土壤水分及枯落物变化趋势尚金霞，左利萍*，席忠诚，畅杰，冯小虎，李枫，杨东宁（甘肃子午岭国家森林公园管理中心，甘肃庆阳745000）摘要：以庆阳市北部丘陵沟壑区和东部子午岭林缘区内造林地为对象，研究不同立地条件下造林地土壤水分和枯落物差异及其变化，探索造林对土壤水分的影响。

结果表明，北部丘陵沟壑区造林地土壤含水量、枯落物厚度、枯落物自然含水率、枯落物蓄积量均低于东部子午岭林缘区；造林样地和未造林地0~50cm 土层土壤含水量均随着土层深度的增加而增大，且造林样地＞未造林地，差异明显；枯落物厚度在样地植物种类与数量越多、长势越好时，其厚度相对越厚，反之其厚度相对越小；枯落物自然含水率和蓄积量变化趋势一致，在枯落物厚度增厚时，其自然含水率越高，蓄积量也越大，反之其自然含水率越小，蓄积量也越小；枯落物层可影响土壤含水量的高低，有显著的保水能力。

因此，造林可显著改善土壤水分含量，而庆阳市东部子午岭林缘区造林对土壤水分影响更明显，保水效果相对更好，有利于发挥林分效益。

关键词：土壤含水量；枯落物；厚度；自然含水率；蓄积量气温7.8~9.2℃；年平均降水量300~490mm ，主要集中在7－9月份；无霜期约200d ，年日照时数约2600h 。

东部子午岭林缘区位于庆阳市东部，海拔1300~1780m ，属温带大陆性季风气候，年平均气温7~10℃；雨量充沛，年均降雨量490~623.5mm ；光照充足，四季分明，气候宜人，年总日照时数2376~2492h ，无霜期155~160d 。

监测样地基本情况详见表1。

1.2研究方法1.2.1土壤水分测定。

研究区内选择代表性的人工造林地设置为观测样地。

于2021年生长季，在样方内沿对角线设置3个土壤采样点，沿土壤剖面按0~10cm 、10~20cm 、20~30cm 、30~50cm 分4层分别采集土壤样品；用体积为100cm 3的环刀采集样地土壤，分类标记装入铝盒，现地称量其鲜重，带回实验室放入烘箱，在105℃条件下烘24h 至恒重再次称重，从而测定各层土壤含水量。

北京西山下苇甸中上寒武统风暴沉积特征及模式中上寒武统是地质时代的一个重要阶段，它的沉积特征对了解地球历史的演变具有重要意义。

本文将探讨北京西山下苇甸地区中上寒武统的风暴沉积特征及模式。

北京西山下苇甸地区位于北京市西南部，是一个地质条件复杂、地貌多样的地区。

在该地区的中上寒武统地层中发现了丰富的风暴沉积物，包括泥岩、火山碎屑岩和砾岩等。

这些沉积物具有明显的特征，可以划分为风暴沉积层和平凡沉积层。

起首，风暴沉积层通常具有层状结构和断层痕迹。

在野外调查中发现，风暴沉积层一般呈现出分层的特点，表现为泥岩层和砾岩层交替出现。

这种分层结构可以被诠释为风暴过程中强烈的水流作用导致的沉积物分选现象。

此外，风暴沉积层中还屡屡出现断层痕迹，这是由于地质力学作用导致的层状沉积物断裂现象。

其次，风暴沉积层中的沉积颗粒具有较大的粒径。

在实地观察中发现，风暴沉积层中的颗粒大小普遍较大，主要由砾石构成。

这是由于风暴过程中强烈的水流作用能够带动较大颗粒的沉积物，形成粗粒沉积层。

此外，风暴沉积层中还屡屡出现火山碎屑岩，这是由火山爆发过程中喷发的碎屑沉积而成。

最后，风暴沉积层中的沉积特征具有典型的堆积模式。

在野外勘察中发现，风暴沉积层一般呈现出扇状堆积的模式，呈放射状向外扩散。

这是由于风暴过程中强烈的水流作用导致的沉积物径流扩散现象。

此外，风暴沉积层中的火山碎屑岩屡屡呈现出环状堆积的模式，这是由喷发过程中火山灰和烟气环绕的特点导致的。

综上所述，北京西山下苇甸地区中上寒武统的风暴沉积特征表现为层状结构、断层痕迹、较大的沉积颗粒和典型的堆积模式。

这些特征不仅为了解地球历史的演变提供了重要线索，也为该地区的地质演化和资源勘探提供了重要参考。

然而，仍需要进一步的探究深度了解这些风暴沉积特征的形成机制及其意义综合分析北京西山下苇甸地区中上寒武统的风暴沉积特征，可以得出以下结论：风暴过程中强烈的水流作用导致了沉积物分选现象，形成了层状结构和断层痕迹；强大的水流作用还带动了较大颗粒的沉积物，形成了粗粒沉积层，其中还包括火山碎屑岩；风暴沉积层呈现了典型的堆积模式，扇状堆积和环状堆积分别是其典型特征。

中条山不同森林类型土壤和枯落物的水文性能分析张甜;李龙龙【期刊名称】《森林工程》【年(卷),期】2022(38)3【摘要】为探究中条山林区森林水文生态功能情况,以位于中条山腹地的运城市凤凰谷森林公园为研究对象,选取该区域4种不同森林类型(朴-榉阔叶混交林、山里红阔叶林、栾树阔叶林、油松-朴树针阔混交林),分别对其枯落物层和土壤层水文性能进行测定和差异性分析。

结果表明,4种林型枯落物层总蓄积量范围为10.75~15.84 t/hm^(2),由大到小依次为:油松-朴树针阔混交林、栾树阔叶林、朴-榉阔叶混交林、山里红阔叶林;枯落物累积最大持水量变动范围为40.39~49.92t/hm^(2),朴-榉阔叶混交林枯落物层的持水性能优于针阔混交林和纯林;不同林型的土壤容重范围为0.55~0.88 g/cm;,非毛管孔隙度范围为3.07%~15.56%,以油松-朴树针阔混交林的土壤容重最小,土壤非毛管孔隙度最大,表明其土壤渗透性能较好;朴-榉阔叶混交林的土壤毛管孔隙度、总孔隙度、毛管持水量、最大持水量均为最大,表现出良好的水源涵养性能。

综合分析得出,朴-榉阔叶混交林的水文性能最佳,其中枯落物层分解作用是影响林区水源涵养功能发挥的重要因素。

【总页数】8页(P32-39)【作者】张甜;李龙龙【作者单位】运城学院生命科学系【正文语种】中文【中图分类】S715.7【相关文献】1.抚河上游生态公益林4种森林类型枯落物层和土壤层水文效应2.抚河上游生态公益林4种森林类型枯落物层和土壤层水文效应3.浙江省典型森林类型枯落物及林下土壤水文特性4.华北山地次生林典型森林类型枯落物及土壤水文效应研究5.浙江省天台县不同森林类型枯落物及土壤水文特性因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

第５２卷第３期东㊀北㊀林㊀业㊀大㊀学㊀学㊀报Ｖｏｌ．５２Ｎｏ．３２０２４年３月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＮＯＲＴＨＥＡＳＴＦＯＲＥＳＴＲＹＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＭａｒ．２０２４１）国家自然科学基金项目（４１９０１０１８）；黑龙江省自然科学基金项目（ＬＨ２０２０Ｄ００３）；黑龙江省博士后基金项目（ＬＢＨ－Ｚ２０１０６）㊂第一作者简介：崔杨，女，１９９８年３月生，东北林业大学林学院㊁森林生态系统可持续经营教育部重点实验室（东北林业大学），硕士研究生㊂Ｅ－ｍａｉｌ：５２８３９８３３９＠ｑｑ．ｃｏｍ㊂通信作者：段亮亮，东北林业大学林学院㊁森林生态系统可持续经营教育部重点实验室（东北林业大学），副教授㊂Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉａｎｇｌｉ⁃ａｎｇ．ｄｕａｎ＠ｎｅｆｕ．ｅｄｕ．ｃｎ㊂收稿日期：２０２３年８月３０日㊂责任编辑：韩有奇㊂森林结构差异对大兴安岭森林小流域径流情势和退水特征的影响１）崔杨㊀蔡玉山㊀刘欢㊀杨晓晨㊀段亮亮（森林生态系统可持续经营教育部重点实验室（东北林业大学），哈尔滨，１５００４０）㊀㊀摘㊀要㊀径流情势和流域退水是反映水文过程至关重要的指标，除气候因素外，主要受到下垫面和流域水文地质特征的影响㊂利用准配对流域法，对比大兴安岭地区森林结构不同的２个小流域（老爷岭流域㊁圣诞村流域），排除气候和地形地貌的干扰，探究森林结构变化对流域径流情势及退水过程的影响㊂结果表明：老爷岭流域的全年洪峰历时比圣诞村流域延长５ｈ㊁平均洪峰滞时推迟２ｈ，洪峰径流量㊁变异系数均无显著差异㊂随着森林平均蓄积量㊁树种组成㊁郁闭度等森林结构指标的提高，老爷岭流域（森林结构综合指数较高）较圣诞村流域（森林结构综合指数低）的枯水径流时间低４ｈ，平均枯水径流深提高０．６５ｍｍ（是圣诞村流域３倍），平均枯水径流变异系数低３３％，且流域间差异均达到了极显著水平（Ｐ＜０．０１）㊂通过退水分析，结果表明：老爷岭流域和圣诞村流域退水系数（ｋ）的均值分别为１６．９㊁８．５ｄ，退水常数（α）均值分别为０．９０９４㊁０．８６２６，老爷岭流域的平均退水时间比圣诞村流域延缓了８．４ｄ㊂该地区流域水文特征受森林植被变化的影响明显，森林结构复杂㊁森林质量高的老爷岭流域枯水径流量高并且稳定，退水过程更慢，水源涵养功能更好㊂关键词㊀森林结构；水文情势；退水特征；洪峰径流；枯水径流分类号㊀Ｓ７１５．３ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＦｏｒｅｓｔＳｔｒｕｃｔｕｒｅＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｏｎｔｈｅＦｌｏｗＲｅｇｉｍｅｓａｎｄＤｒａｉｎａｇｅＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＦｏｒｅｓｔｅｄＳｍａｌｌＷａ⁃ｔｅｒｓｈｅｄｓｉｎｔｈｅＧｒｅａｔｅｒＫｈｉｎｇａｎＭｏｕｎｔａｉｎｓ／／ＣｕｉＹａｎｇ，ＣａｉＹｕｓｈａｎ，ＬｉｕＨｕａｎ，ＹａｎｇＸｉａｏｃｈｅｎ，ＤｕａｎＬｉａｎｇｌｉａｎｇ（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｕｓｔａｉｎａｂｌｅＦｏｒｅｓｔＥｃｏｓｙｓｔｅｍＭａｎａｇｅｍｅｎｔ（ＮｏｒｔｈｅａｓｔＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ），Ｈａｒｂｉｎ１５００４０，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）／／ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｅａｓｔＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０２４，５２（３）：１０３－１１１．Ｆｌｏｗｒｅｇｉｍｅｓａｎｄｂａｓｉｎｒｅｃｅｓｓｉｏｎａｒｅｃｒｕｃｉａｌｉｎｄｉｃａｔｏｒｓｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｃｅｓｓｅｓ，ｗｈｉｃｈａｒｅｍａｉｎｌｙｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｂｙｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇｓｕｒｆａｃｅａｎｄｈｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｒｉｖｅｒｂａｓｉｎｉｎａｄｄｉｔｉｏｎｔｏｃｌｉｍａｔｉｃｆａｃｔｏｒｓ．Ｔｗｏｓｍａｌｌｂａｓｉｎｓ（ＬａｏｙｅｌｉｎｇｂａｓｉｎａｎｄＳｈｅｎｇｄａｎｃｕｎｂａｓｉｎ）ｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｏｒｅｓｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｉｎｔｈｅＧｒｅａｔｅｒＫｈｉｎｇａｎＭｏｕｎｔａｉｎｓｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｆｏｒｅｓｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｎｆｌｏｗｒｅｇｉｍｅｓａｎｄｄｒａｉｎａｇｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｕｓｉｎｇｔｈｅｑｕａｓｉ⁃ｐａｉｒｅｄｗａｔｅｒ⁃ｓｈｅｄｍｅｔｈｏｄｔｏｅｘｃｌｕｄｅｔｈｅｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｏｆｃｌｉｍａｔｅａｎｄｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅａｎｎｕａｌｄｕｒａｔｉｏｎｏｆｆｌｏｏｄｐｅａｋｉｎｔｈｅＬａｏｙｅｌｉｎｇｂａｓｉｎｗａｓｅｘｔｅｎｄｅｄｂｙ５ｈｏｕｒｓｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｔｈｅＳｈｅｎｇｄａｎｃｕｎｂａｓｉｎ，ａｎｄｔｈｅａｖｅｒａｇｅｌａｇｔｉｍｉｎｇｏｆｆｌｏｏｄｐｅａｋｗａｓｄｅｌａｙｅｄｂｙ２ｈｏｕｒｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｒｅｗｅｒｅｎｏｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｉｎｐｅａｋｒｕｎｏｆｆａｎｄｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｖａｒｉａ⁃ｔｉｏｎ．Ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｉｎｆｏｒｅｓｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｄｉｃａｔｏｒｓｓｕｃｈａｓａｖｅｒａｇｅｆｏｒｅｓｔｓｔｏｃｋ，ｔｒｅｅｓｐｅｃｉｅｓｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ａｎｄｃａｎｏｐｙｄｅｎｓｉｔｙ，ｔｈｅｄｕｒａｔｉｏｎｏｆｌｏｗｆｌｏｗｒｕｎｏｆｆｉｎＬａｏｙｅｌｉｎｇｂａｓｉｎ（ｗｉｔｈａｈｉｇｈｅｒｆｏｒｅｓｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｄｅｘ）ｗａｓ４ｈｏｕｒｓｓｈｏｒｔｅｒｔｈａｎＳｈｅｎｇｄａｎｃｕｎｂａｓｉｎ（ｗｉｔｈａｌｏｗｅｒｆｏｒｅｓｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｄｅｘ），ａｎａｖｅｒａｇｅｌｏｗｆｌｏｗｒｕｎｏｆｆｄｅｐｔｈｗａｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ０．６５ｍｍ（３ｔｉｍｅｓｔｈａｔｏｆｔｈｅＳｈｅｎｇｄａｎｃｕｎｂａｓｉｎ），ａｎｄａ３３％ｄｅｃｒｅａｓｅｉｎｔｈｅａｖｅｒａｇｅｖａｒｉａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｌｏｗｆｌｏｗｒｕｎｏｆｆ．Ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｂａｓｉｎｓｒｅａｃｈｅｄａｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｅｖｅｌ（Ｐ＜０．０１）．Ｔｈｒｏｕｇｈｒｅｃｅｓｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｍｅａｎｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｒｅｃｅｓｓｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ（ｋ）ｆｏｒｔｈｅＬａｏｙｅｌｉｎｇｂａｓｉｎａｎｄＳｈｅｎｇｄａｎｃｕｎｂａｓｉｎｗｅｒｅ１６．９ｄａｙｓａｎｄ８．５ｄａｙｓ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ａｎｄｔｈｅｍｅａｎｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｒｅｃｅｓｓｉｏｎｃｏｎｓｔａｎｔ（α）ｗａｓ０．９０９４ａｎｄ０．８６２６，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．ＴｈｅａｖｅｒａｇｅｒｅｃｅｓｓｉｏｎｔｉｍｅｏｆｔｈｅＬａｏｙｅｌｉｎｇｂａｓｉｎｗａｓｄｅｌａｙｅｄｂｙ８．４ｄａｙｓｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｔｈｅＳｈｅｎｇｄａｎｃｕｎｂａｓｉｎ．Ｔｈｅｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌｃｈａｒａｃ⁃ｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｂａｓｉｎｉｎｔｈｉｓａｒｅａｗｅｒｅｏｂｖｉｏｕｓｌｙａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｆｏｒｅｓｔｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｃｈａｎｇｅ，ｗｉｔｈｔｈｅＬａｏｙｅｌｉｎｇｂａｓｉｎ，ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙｃｏｍｐｌｅｘｆｏｒｅｓｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｈｉｇｈｆｏｒｅｓｔｑｕａｌｉｔｙ，ｅｘｈｉｂｉｔｉｎｇｈｉｇｈｅｒａｎｄｍｏｒｅｓｔａｂｌｅｌｏｗｆｌｏｗｒｕｎｏｆｆ，ａｓｌｏｗｅｒｒｅｃｅｓｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄａｂｅｔｔｅｒｗａｔｅｒｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀Ｆｏｒｅｓｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；Ｆｌｏｗｒｅｇｉｍｅｓ；Ｄｒａｉｎａｇｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；Ｐｅａｋｒｕｎｏｆｆ；Ｌｏｗｆｌｏｗｒｕｎｏｆｆ㊀㊀水是地球生命赖以生存的物质基础，其循环过程㊁形成特点以及与森林的关系始终是森林水文研究中备受关注的问题［１－２］㊂河流水文情势指河川径流表现出多年的㊁稳定的特征规律，包括流量㊁时机㊁历时㊁频率以及变异性［３］㊂退水是指降水少或无降水时，河川径流逐渐消退的过程［４］㊂在森林生态系统中，流域水情及退水变化不仅对维持水生生物多样性至关重要，还直接影响农业和城市供水，由此可见，稳定的水文过程在流域中发挥着极其重要的作用［３，５］㊂气候变化和森林植被是影响流域产汇流的主要驱动因子［６－７］㊂例如，Ｙａｎｇｅｔａｌ．［８］在海流图河流域的研究中发现，６４％的径流量改变取决于温度㊁降水㊁耕地面积的综合变化㊂然而，排除了气候的干扰，探究森林对径流的调节主要依赖于森林覆盖率㊁森林植被类型等诸多因素的影响［９］㊂段亮亮［１０］通过近配对流域法，探讨老沟河流域与未受干扰的小北沟流域之间的径流变化特征，结果发现森林干扰显著影响枯水径流情势，而对洪峰径流情势影响不显著；罗韦慧［１１］在大兴安岭３个典型森林流域中发现，流域径流深与落叶松所占比例密切相关；Ｌｉｕｅｔａｌ．［１２］在梅江流域的研究中发现，森林采伐能显著影响洪峰径流㊁枯水径流的水文情势；Ｚｈａｎｇｅｔａｌ．［１３］在加拿大ＢａｋｅｒＣｒｅｅｋ流域的研究中得到这样的结论，森林干扰显著增加了洪峰径流㊁枯水径流的流量，提高了变异性，并提前了洪峰径流发生时机㊂另一方面，针对流域退水过程，目前有很多成果在基流分割的基础上，研究地下径流退水时间变化特征，通常表现为基流补给多的时期，退水过程稳定，而降雨过后的洪峰径流退水比较剧烈［１４－１５］㊂可见，前人关于森林干扰对径流情势影响的结论因流域条件不同而有所差异，并且径流退水空间变化特征的研究较为匮乏㊂探讨径流情势的改变和退水过程需要考虑流域内多方面的因素，如土壤㊁植被类型㊁森林覆盖率㊁气候因素㊂为了分析森林植被变化对径流情势和退水特征的影响，需要排除其他影响因子㊂准配对流域法，即选择了自然条件相似（地形㊁地质㊁地貌㊁土壤等）㊁地理位置相近而森林植被不同的流域，将其作为 对照 及 处理 流域，进而分析同一时期内植被变化对流域水文过程的影响，可以有效地剔除气候㊁地形地貌对径流的干扰，为探究森林植被变化对水文情势和退水的影响提供了可靠依据［１６］㊂大兴安岭林区是我国唯一的寒温带明亮针叶林区，该区域内水系发达，主要源于森林重要的水源涵养功能㊂然而，冠层截留量㊁枯落物层持水量㊁土壤渗透能力以及林木耗水，因林木生长状况㊁生物学及生态学特性而有所不同［１７－１８］，所以，森林植被可以显著影响流域水文过程㊂前人针对森林覆盖率与流域径流关系进行了多项研究［１９－２０］，但针对流域内森林结构改变，如树种组成㊁蓄积量㊁郁闭度㊁龄级等综合指标差异对河川径流特征影响的研究相对较少㊂认识和理解森林结构对流域水文过程的影响将为该地区森林水资源的管理和可持续利用提供理论支撑㊂本研究利用准配对流域法，以大兴安岭北部漠河市北极村的２个典型森林小流域（老爷岭流域（面积为２１．９ｋｍ２）㊁圣诞村流域（面积为２３．９ｋｍ２））为研究对象，探讨森林结构（森林平均蓄积量㊁树种组成㊁郁闭度㊁龄级）变化对径流情势和退水特征的影响，以此揭示大兴安岭小流域森林结构与水文过程的关系㊂１㊀研究区概况研究区位于黑龙江省大兴安岭北部地区，地形主要以低山丘陵为主，坡度较缓，海拔２７７ ６８８ｍ，全区地势主要呈东北－西南方向㊂其气候较为独特，属于寒温带大陆性季风气候，冬季寒冷㊁低温时间长；夏季温暖湿润，但历经时间较短；年平均降水量约为４６０ｍｍ，降雨主要集中在６ ８月份㊂该区域虽然降雨量不大，但水系发达㊂土壤类型主要为棕色针叶林土，土层厚度在１５ ４０ｃｍ之间，并有永久冻土的存在，其主要呈岛状分布，季节性冻土在全区域内普遍存在㊂地带性植被主要以兴安落叶松（Ｌａｒｉｘｇｍｅｌｉｎｉｉ）为主，同时，还分布一定面积的樟子松（Ｐｉｎｕｓｓｙｌｖｅｓｔｒｉｓｖａｒ．ｍｏｎｇｏｌｉｃａ）㊁白桦（Ｂｅｔｕｌａｐｌａｔｙｐｈｙｌｌａ）㊁山杨（Ｐｏｐｕｌｕｓｄａｖｉｄｉａｎａ）等乔木林㊂２㊀研究方法２．１㊀研究流域的选择为了揭示森林结构差异对流域径流情势及退水过程的影响，在黑龙江漠河森林生态系统国家定位观测研究站研究区范围内，通过现场勘察和林场林业二类调查数据，选择了位置相近，地形地貌相似，森林覆盖率均在９０％以上，森林结构存在显著差异的老爷岭㊁圣诞村河小流域（图１）㊂林学中对森林结构的研究主要集中在群落的树种组成㊁年龄结构㊁生物量等方面㊂因此，利用Ａｒｃｇｉｓ１０．５软件对流域内树种组成㊁蓄积量等林分结构现状进行数据统计㊁分析，对其森林地形参数㊁森林结构参数进行整理（表１），发现树种组成㊁平均单位蓄积量㊁郁闭度㊁龄级等森林结构指标差异明显，地形参数基本相似㊂为了更加清晰的体现流域内森林结构差异，将森林结构各指标进行归一化统计（表２），即各指标值在准配对流域内的占比，并将归一化后的森林结构指标总和作为本研究的森林结构综合指数（Ｆ，Ｆ１代表老爷岭流域，Ｆ２代表圣诞村流域）㊂森林结构综合指数可以体现森林结构整体差异及森林质量，Ｆ值越大代表森林结构越好㊁越稳定㊁森林质量更高㊂森林结构各指标及森林结构综合指数从大到小依次为老爷岭流域（２．４５）㊁圣诞村流域（１．５５），即Ｆ１＞Ｆ２，依据准配对流域的森林结构差异，揭示其对流域径流情势及退水过程的影响㊂２．２㊀数据获取及双累积曲线法本研究时段为２０２１年４月２６日 ２０２１年９月３０日，分别在各流域下游，选择河道窄㊁河岸规整的断面布设水位自记仪（ＯｎｓｅｔＨＯＢＯＵ２０－００１－０４型）（简称Ｒ１㊁Ｒ２，图１）监测水位，记录时间为３０４０１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀东㊀北㊀林㊀业㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５２卷ｍｉｎ／次㊂由于准配对流域地形相似，且位于同一气候区，空间异质性小，因此，在各流域林外布设翻斗式雨量计（ＯｎｓｅｔＨＯＢＯＲＧ３－Ｍ）（简称Ｐ１㊁Ｐ２㊁Ｐ３，图１）记录降雨㊂根据降雨事件和径流变化，用旋杯式流速仪在流域预先选好的断面上实测不同水位及流速，计算通过断面的瞬时流量（ｍ３／ｓ），并利用水位自记仪记录的连续水位与拟合的各流域水位 流量曲线计算观测时段内连续日径流量（ｍ３／ｄ），依据流域面积，将逐日径流量转换为逐日径流深（ｍｍ）㊂双累积曲线是水文学研究中常用的一种简单㊁直观的检验方法［２１］㊂为了排除流域降雨误差，根据流域间的累积降雨量做双累积曲线，若曲线出现拐点而不符合连续的正比关系，可能准配对流域在观测时段的降雨存在明显差异，从而说明配对流域的选择不合理㊂在本研究中依靠该方法，检验准配对流域选择的可靠性㊂图１㊀研究流域概况及仪器布设图表１㊀研究流域基本特征流域面积／ｋｍ２平均海拔／ｍ单位蓄积量／ｍ３㊃ｈｍ－２树种组成郁闭度龄级（１ ５）老爷岭２１．９３０２．６９６１１５．７３３落＋３白＋２樟＋２山０．５７２．６１圣诞村２３．９３１１．６５３８１．４９７落＋３白０．３７１．９２表２㊀研究流域森林结构指标归一化处理结果流域单位蓄积量／ｍ３㊃ｈｍ－２树种组成郁闭度龄级森林结构综合指数（Ｆ）老爷岭０．５９０．６７０．６１０．５８２．４５圣诞村０．４１０．３３０．３９０．４２１．５５㊀㊀注：数值归一化即为各森林结构指标值占总数值的比例㊂２．３㊀研究指标的确定洪峰径流㊁枯水径流是森林水文研究中的两个主要水文变量［２２］，影响着河流生态系统完整性，对维持河流生态系统稳定性具有重要意义㊂本研究利用流量历时曲线（ＦＤＣ）定义洪峰径流和枯水径流㊂流量历时曲线是用来反映流域内某一研究时段流量与流量发生频率之间的关系曲线，在流量历时曲线中，洪峰径流被定义为大于或等于流量历时曲线５％频率的径流值，而枯水径流被定义为小于或等于流量历时曲线９５％频率的径流值［１３］㊂径流情势主要包括径流量㊁时机㊁历时㊁频率㊁变异性［３，１３］，这些水文要素对维持水体生物多样性和生态系统完整性至关重要［３］㊂本研究以流量㊁时机㊁历时㊁变异性这４个指标来研究准配对流域洪峰㊁枯水径流情势㊂同时利用退水分析获得不同降雨－径流事件的退水常数（α）㊁退水系数（ｋ），探讨森林结构差异对流域退水特征的影响，进而揭示其对流域水源涵养功能的影响，具体径流情势指标定义如下：５０１第３期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀崔杨，等：森林结构差异对大兴安岭森林小流域径流情势和退水特征的影响（１）流量：指通过某一断面的径流大小，本研究主要是用发生洪峰径流和枯水径流时的逐日径流深（ｍｍ）来表示㊂（２）时机：发生特定水文事件的时间，本研究中特指流域滞时，洪水事件的降雨形心（ｔｗｃ，ｈ）至水文过程线形心的时间（ｔｑｃ，ｈ）㊂㊀㊀㊀㊀㊀㊀ｔｗｃ＝ðｎｉ＝１ｗｉｔｉðｎｉ＝１ｗｉ；（１）式中：ｗｉ为时段ｉ的降雨量（ｍｍ）；ｔｉ为时段ｉ的时间（ｈ）；ｎ为总时段数㊂㊀㊀㊀㊀㊀㊀ｔｑｃ＝ðｎｉ＝１Ｑｉｔｉðｎｉ＝１Ｑｉ㊂（２）式中：Ｑｉ为时段ｉ的径流深（ｍｍ）㊂同时，根据Ｂａｒｎｅｓ［４］对密西西比上游的研究发现，地表径流㊁基流等退水过程可用公式（３）和（４）表示㊂α的大小用来反映退水过程的快慢，α越大，表明退水时间越长，退水过程越稳定，反知，退水过程越剧烈㊂㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｑｔ＝Ｑ０（ｅ－ｔ／ｋ）；（３）式中：Ｑｔ㊁Ｑ０分别为ｔ时刻和退水开始时刻的流量；ｋ为指定时段内的退水系数（ｄ）；ｔ为退水时间（ｄ）㊂㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｑｔ＝Ｑ０（αｔ）；（４）式中：α为退水常数，０ɤαɤ１㊂㊀㊀㊀㊀㊀㊀α＝ｅ－１／ｋ㊂（５）（３）历时：指研究时段内发生洪峰径流或枯水径流的总时间（洪峰径流历时：大于或等于洪峰径流阈值的总天数；枯水径流历时：小于或等于枯水径流阈值的总天数；各流域洪峰径流和枯水径流阈值：根据发生洪峰径流和枯水径流流量的平均值或中位数确定）㊂（４）变异性：引入变异系数，是指洪峰径流㊁枯水径流深分别与年平均径流深差值的绝对值（ｍｍ），与年平均径流深（ｍｍ）的比值，以此反映各流域洪峰径流和枯水径流偏离年径流的程度㊂采用Ｏｒｉｇｉｎ２０２２和ＳＰＳＳ２６．０软件进行绘图㊁数据处理与分析，根据曼－惠特尼Ｕ非参数检验方法进行各指标间的差异显著性分析㊂３㊀结果与分析３．１㊀准配对流域试验可靠性检验及降雨量与径流特征流域间逐日降雨量双累积曲线的Ｒ２为０．９９８，且Ｐ＜０．０１（图２），说明准配对流域的累积降雨量具有极显著的线性关系，排除了研究时期流域间降雨观测误差，准配对流域的选择较为合理㊂图２㊀准配对流域（老爷岭㊁圣诞村）日降雨量双累积曲线从图３可以看出，研究时段内各流域的径流深变化趋势一致，均属于降雨主导型流域㊂其洪峰期主要集中在５ ６月份㊂老爷岭㊁圣诞村流域于６月１７日降雨（分别为５２．５㊁５４．０ｍｍ）过后，准配对流域出现了全年最大的峰值径流（分别为９．７４㊁８．８０ｍｍ）；在此期间，各流域径流深波动明显，除了降雨量的影响外，还有前期冻结的冰与积雪在温度大于０ħ后融化而补给给河流㊂进入７月份，虽然降雨频繁㊁降雨量增加，但随着林木生长旺盛以及冠层郁闭度提高，老爷岭流域日径流深逐渐趋于平缓，圣诞村流域日径流深波动相对剧烈㊂选取各流域５ ９月份５次降雨过程相似的降雨事件（表３），探讨径流深与降雨量㊁降雨强度的关系㊂５㊁６月份，随着降雨量的增加，流域产流量明显提高；７月份进入林木生长旺盛时期，即便单次降雨与５月份的降雨量相似，但老爷岭㊁圣诞村流域径流深（１．８１㊁３．３５ｍｍ）与５月１２日相比均出现显著的下降㊂径流深与降雨强度具有相同的变化趋势，降雨强度增加，流域的峰值流量提高，而后随着降雨强度的减弱而降低㊂各流域均在９月份出现径流最小值，此时已经进入了北方秋季枯水期㊂在老爷岭流域，虽然９月１０日单次降雨强度有所提高，但径流深并没有随着降雨强度的增加而增加㊂３．２㊀准配对流域洪峰径流㊁枯水径流流量特征根据图４绘制的流量过程线，老爷岭流域洪峰径流量稍高于圣诞村流域；在１５％ ３０％的频率时，准配对流域日径流量十分接近；超过３０％频率后，圣诞村流域径流量明显低于老爷岭流域径流量；枯水时期，老爷岭的流量始终明显高于圣诞村流域，说明了森林结构变化能显著改变枯水径流，而对洪峰径流影响较为微弱㊂进一步比较配对流域洪峰径流和枯水径流，根据洪峰径流深㊁枯水径流深（表４）可知，老爷岭流域６０１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀东㊀北㊀林㊀业㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５２卷平均洪峰径流深（７．０９ｍｍ）高于圣诞村流域（６．５３ｍｍ），但流域间的洪峰径流差异没有达到显著水平；然而，枯水径流差异明显，老爷岭流域（０．９８ｍｍ）比圣诞村流域的平均枯水径流深（０．３３ｍｍ）提高了０．６５ｍｍ，约为圣诞村流域的３倍，并且枯水径流深的最大值和最小值均表现相同的变化趋势㊂根据曼－惠特尼Ｕ非参数检验的结果可知，流域间达到极显著差异（Ｐ＜０．０１）㊂图３㊀研究时期准配对流域（老爷岭㊁圣诞村）降雨量与径流深关系曲线表３㊀准配对流域单次降雨特征及日径流量流域降雨日期降雨量／ｍｍ降雨历时／ｈ降雨强度／ｍｍ㊃ｈ－１峰值流量日期峰值流量／ｍｍ老爷岭５月１２日２４．５２４１．０２５月１３日７．４８６月１７日５２．５１３４．０４６月１８日９．７４７月１４日２５．０８３．１３７月１５日１．８１８月１日２３．７１２１．９８８月２日２．１７９月１０日２７．２１０２．７２９月１１日１．５９圣诞村５月１２日２２．４２４０．９３５月１３日４．３０６月１７日５４．０１２４．５０６月１８日８．８０７月１４日２９．２７４．１７７月１５日３．３５８月１日２５．２９２．８０８月２日３．５７９月１０日２５．４１３１．９５９月１１日１．６６７０１第３期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀崔杨，等：森林结构差异对大兴安岭森林小流域径流情势和退水特征的影响图４㊀准配对流域（老爷岭㊁圣诞村）日径流量过程曲线表４㊀准配对流域（老爷岭㊁圣诞村）的洪峰㊁枯水径流深流域洪峰径流深／ｍｍ枯水径流深／ｍｍ流域洪峰径流深／ｍｍ枯水径流深／ｍｍ老爷岭９．７４１．０２圣诞村８．８００．４０８．５４１．００８．３３０．３８７．４８０．９９７．１６０．３６７．０１０．９９６．２４０．３３６．２９０．９８５．７７０．３２５．９８０．９８５．４６０．３０５．９７０．９７５．２４０．３０５．７２０．９１５．２１０．２８均值７．０９０．９８均值６．５３０．３３３．３㊀准配对流域洪峰径流㊁枯水径流历时特征以０．５ｈ为步长计算各流域的径流量，根据洪峰径流㊁枯水径流阈值，统计准配对流域洪峰径流㊁枯水径流的全年历经总时间（表５）㊂结果表明，森林质量提高（Ｆ１＞Ｆ２），洪峰径流历时增加，老爷岭流域洪峰历时（７０．５ｈ）比圣诞村流域（６５．５ｈ）高出５ｈ；然而，枯水径流历时却减少，表现为老爷岭流域枯水历时（７８ｈ）比圣诞村流域枯水历时（８２ｈ）减少４ｈ㊂表５㊀准配对流域（老爷岭㊁圣诞村）洪峰㊁枯水径流历时特征流域洪峰径流阈值／ｍｍ洪峰历时／ｈ枯水径流阈值／ｍｍ枯水历时／ｈ老爷岭０．１５５０７０．５０．０１５０７８圣诞村０．１４６８６５．５０．００６６８２３．４㊀准配对流域洪峰径流㊁枯水径流的变异性由表６可知，随着森林质量的提高，洪峰径流变异系数均值分别为２．２２㊁２．５１，老爷岭流域洪峰径流变异系数小于圣诞村流域，但流域间的差异没有达到显著水平㊂然而，老爷岭流域枯水径流变异系数降低（０．５５），比圣诞村流域平均枯水径流变异系数（０．８２）低３３％，并且极显著低于圣诞村流域（Ｐ＜０．０１）㊂以上结果说明，枯水径流变异系数对森林结构的变化更加敏感，老爷岭流域枯水径流相比于全年径流变化较为稳定，而圣诞村流域枯水径流明显偏离年均径流量㊂表６㊀准配对流域（老爷岭㊁圣诞村）的洪峰㊁枯水径流变异系数流域洪峰径流变异系数枯水径流变异系数流域洪峰径流变异系数枯水径流变异系数老爷岭３．４３０．５４圣诞村３．７４０．７９２．８９０．５４３．４９０．７９２．４００．５５２．８５０．８１２．１９０．５５２．３６０．８２１．８６０．５５２．１１０．８３１．７２０．５６１．９４０．８４１．７２０．５６１．８２０．８４１．６００．５９１．８００．８５均值２．２２０．５５均值２．５１０．８２３．５㊀准配对流域洪峰事件滞时特征根据研究时段的峰值流量，选取５ ７月份主要洪峰过程，进行准配对流域间不同洪峰滞时的对比（表７）㊂其中，老爷岭流域的４次洪峰滞时均高于圣诞村流域，在５月１３日㊁５月２４日㊁６月１８日时，老爷岭流域０．５ｈ累积降雨量均高于圣诞村流域，但是其洪峰滞时分别比圣诞村流域延缓了２．５㊁１．５㊁３．５ｈ；７月２８日的０．５ｈ累积降雨量比圣诞村流域低，其洪峰滞时比圣诞村流域高０．５ｈ，流域间的平均滞时从大到小依次为老爷岭流域㊁圣诞村流域，平均滞时延缓了２．０ｈ㊂为了清晰地体现降雨和洪峰间的滞时效应，以表７中准配对流域最大降雨过程（８０．２㊁７５．０ｍｍ）为例，利用０．５ｈ的降雨－洪峰过程计算降雨形心至洪峰形心的时间（图５），老爷岭流域降雨形心和洪峰径流形心分别在６月１７日０６时㊁６月１８日１７时３０分，历经总时间为３５．５ｈ；而圣诞村流域降雨形心和洪峰径流形心分别为６月１７日０５时３０分㊁６月１８日１３时３０分，历经总时间为３２．０ｈ㊂由此可见，森林质量越高的流域，其降雨后的洪峰延滞时间越长㊂３．６㊀森林结构差异对流域退水特征的影响为了进一步说明配对流域径流退水快慢，根据准配对流域径流过程线（图６），选取７次主要洪水衰退过程，利用退水曲线方程计算退水系数（ｋ）㊁退８０１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀东㊀北㊀林㊀业㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５２卷水常数（α），以退水系数和退水常数反映流域退水特征，随着退水系数增加，退水常数变大，退水时间延长，退水过程越稳定，否则，退水过程越快㊂由表８可知，老爷岭的退水系数通常大于圣诞村流域，二者均值分别为１６．９㊁８．５ｄ；准配对流域的退水常数变化范围分别为０．８４１５ ０．９７５７㊁０．７３０６ ０．９３８６，均值分别为０．９０９４㊁０．８６２６㊂老爷岭流域相比圣诞村流域平均退水时间延缓了８．４ｄ㊂以上结果表明，老爷岭流域退水过程比圣诞村流域稳定，进一步证明了森林结构好㊁森林质量高的流域，森林对径流调节能力提高，促使退水过程表现的相对平缓㊂从季节性动态上看，退水系数㊁退水常数随时间增加呈现增长趋势，５月初，流域径流退水过程较快；９月的径流退水过程更加平缓，退水系数㊁退水常数均达到最大值，说明以基流为主要来源的时期（秋季）径流补给更为稳定，退水过程缓慢㊂表７㊀准配对流域（老爷岭㊁圣诞村）间不同洪峰滞时流域名称峰值流量日期日峰值流量／ｍｍ累积降雨量／ｍｍ滞时／ｈ平均滞时／ｈ老爷岭５月１３日７．４８２７．２３４．５３８．６５月２４日５．９８３９．８５６．０６月１８日９．７４８０．２３５．５７月２８日２．０６１８．４２８．５圣诞村５月１３日４．３０２１．２３２．０３６．６５月２４日８．６７２９．６５４．５６月１８日８．８０７５．０３２．０７月２８日５．４６２５．６２８．０图５㊀准配对流域（老爷岭㊁圣诞村）洪峰滞时特征４　讨论本研究通过准配对流域的对比发现，森林结构差异导致了枯水径流情势显著变化，老爷岭流域比圣诞村流域的平均枯水径流深提高０．６５ｍｍ㊁枯水变异系数降低３３％㊁枯水历时减少４ｈ，然而洪峰径流情势差异却不显著㊂由于森林结构变化导致枯水径流的显著改变，也在海流图河流域的研究中被发９０１第３期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀崔杨，等：森林结构差异对大兴安岭森林小流域径流情势和退水特征的影响现［８］，由于耐旱树种增加，海流图河流域枯水流量显著增加㊂同时有研究表明，森林覆盖率提高，枯水期径流量增加［２３］㊂段亮亮等［１０］对大兴安岭地区研究发现，森林扰动后，配对流域洪峰径流情势差异不显著㊂在欧洲地区２８个流域的水文调查中发现，阔叶混交林覆盖率降低没有导致峰值流量显著改变［２４］㊂一方面，森林结构综合指数小的流域，经历植被生长季耗水最旺盛的阶段，林木耗水量可能较大［２５］，从而导致枯水径流量的降低以及枯水持续时间的延长；同时，进入枯水期，主要依靠基流补给，由于森林更新演替后树种组成丰富度不同，导致各流域土壤性质及下渗能力改变［２６］，老爷岭流域的树种组成最为丰富，而圣诞村流域树种组成较为单一，使其土壤的水源涵养能力较树种组成丰富的流域差，致使土壤下渗和持水能力减弱，造成枯水径流减少㊂另一方面，２０２１年为丰水年（年降雨量均在６６０ｍｍ以上），期间发生了多场次强度大的降雨，造成森林对降雨的可调控作用减弱［２７］，枯落物层㊁土壤层可能处于近饱和状态，导致穿透雨多以地表径流的方式汇集到流域出口，从而降低森林对降雨的再分配，而且２个流域洪峰径流多发生于５月份，此时冻土活动层可能未完全融化，土壤垂直入渗能力较差，导致降雨后主要以地表径流的方式产流［２８］，所以在降雨量基本接近（空间异质性较小）的前提下，流域间洪峰径流情势差异较小㊂图６㊀准配对流域（老爷岭㊁圣诞村）洪峰退水过程表８㊀准配对流域（老爷岭㊁圣诞村）不同洪峰退水过程的退水系数㊁退水常数退水开始日期退水系数／ｄ老爷岭流域圣诞村流域退水常数老爷岭流域圣诞村流域５月１３日５．８６．６０．８４１５０．８５９９５月２４日９．３５．３０．８９７７０．８２９４６月４日８．６３．２０．８９０８０．７３０６６月１８日１０．３７．４０．９０７９０．８７３３７月１５日７．８７．５０．８７９７０．８７５９８月２日３６．２１３．９０．９７２７０．９３０７９月１１日４０．６１５．８０．９７５７０．９３８６平均值１６．９８．５０．９０９４０．８６２６㊀㊀然而，在加拿大ＢａｋｅｒＣｒｅｅｋ流域的研究中发现，森林覆盖率降低也会导致枯水径流量显著增加㊁变异系数减小［１３］，这主要是因为森林变动后土壤扰动较小，并且森林覆盖率降低导致耗水量减少，所以枯水径流明显升高㊂周勇等［２９］在遂川县域的研究发现，随着森林质量指数的提升，森林也可起到显著的滞洪作用㊂在俄勒冈州西部大小流域研究中发现，森林采伐，即森林质量降低，致使小流域㊁大流域的洪峰径流分别增加５０％㊁１００％［３０］㊂由此可知，森林覆盖率的增加或减少都可能促使枯水径流和洪峰径流的改变，这主要取决于森林变动后的土壤下渗能力㊁林木蒸腾耗水量的变化［２２］以及降水的影响和下垫面的调节能力［３１－３２］㊂虽然近配对流域排除了气候差异对径流情势的影响，但仍然有其他因素的干扰，比如地形地貌差异对产流的影响㊂一般认为，坡度越大，径流变化越剧烈［３３］㊂本研究中，老爷岭流域坡度稍大，但是该流域的枯水径流情势比坡度小的圣诞村流域更稳定，说明，在该流域中森林植被比地形对径流的调节作用更强㊂在一段时期内无降水或降水较小时，河川径流逐渐的消退被称为流域退水过程，对反映流域内水文过程至关重要［４］㊂不同场次降雨经由流域下垫面的调蓄作用而形成大小洪峰，洪峰的消退影响着蓄水量的多少㊂本研究选取准配对流域７场降雨，探讨洪峰－退水过程，经分析发现，降雨后快速形成洪峰，并且降雨停止后洪峰径流迅速消退，以退水常数体现流域间径流退水快慢，结果发现森林结构综合指数较高的老爷岭流域退水过程比圣诞村流域稳定㊂前人关于退水过程的研究，发现流域退水特征主要取决于多方面因素，如降雨量［３４－３５］㊁洪峰大小［３６］㊁下垫面特征［３７］㊂黄欣祺等［３８］在韩江流域的研究中发现，土壤地形指数均值与流域退水系数呈正相关，即土壤地形指数均值越大，退水过程越稳定；张清杰［３９］在小理河流域次洪退水分析中发现，退耕还林实施以来，下垫面条件改变，次洪退水参数增大，退水过程更加稳定㊂森林蓄积量㊁树种组成㊁郁闭度㊁龄级等森林结构指标提升的前提下，森林质量更高，流域退水过程逐步趋向相对稳定的状态㊂一方面，由于森林质量高的流域，土壤下渗作用更强，降雨过后，产生的快速流减少，而以稳定的壤中流等缓慢的补给河流为主［１４］，所以，致使流域退水历经时间延长，退水过程稳定；５月初，准配对流域间退水常数十分接近，在后续退水中，退水常数差值逐渐增加，这是因为５月初，冻土活动层未完全融化，土壤接受降雨的入渗能力较差，流域间产流后退水过程基本表现相同的趋势，同样证实了上述推测原因；另一方面，根据退水曲线方程可知，径流量０１１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀东㊀北㊀林㊀业㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５２卷。

北京西山不同海拔油松林PM2.5浓度及叶片吸附量变化规律鲁绍伟;李少宁;陈波;刘海龙;赵东波;陈鹏飞【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2017(037)019【摘要】以北京西山不同海拔梯度油松人工林为研究对象,对油松林PM2.5浓度变化和叶片PM2.5吸附量进行分析,并应用电子显微镜对不同海拔油松叶表面微形态特征进行观察,阐释叶片吸附PM2.5差异.结果表明:随着海拔升高PM2.5质量浓度逐渐降低,不同海拔油松林PM2.5质量浓度日变化均呈典型的双峰曲线,7:00和19:00是一天的两个峰值,最小值出现在13:00-15:00左右;从不同月份看,不同海拔油松林PM2.5质量浓度最高值出现在冬季的2月,最低值在8月;不同海拔油松林PM2.5质量浓度全年均值为84 m((102.28±18.44) μg/m3)＞110m((94.18±18.34) μg/m3)＞160 m((81.53±19.23) μg/m3)＞230m((75.39±15,71) μg/m3);随着海拔升高单位叶面积PM2.5吸附量逐渐减小,每升高50 m,单位叶面积PM2.5吸附量降低23.25％,每公顷PM2.5吸附量下降26.43％,不同海拔油松林每公顷PM2.5吸附量全年均值为84 m((8.61±1.08)kg/hm2)＞110 m((7.30±0.94)kg/hm2) ＞160 m((6.35±0.99) kg/hm2) ＞230 m((4.34±1.14) kg/hm2);处于低海拔的油松叶表面较粗糙,气孔内部和周围聚集大量颗粒物,在叶面形态上更有利于吸附PM2.5,高海拔则相反.高海拔空气质量优于低海拔,低海拔的植物吸附颗粒物多于高海拔.研究结果可为城市造林和森林净化大气提供数据支持.%PM2.5 concentration and leaf PM2.5 adsorption capacity of Pinus tabulaeformis artificial forests at different altitudes on Beijing Xishan Mountains were analyzed,surface micro-morphological characteristics ofPinus tabulaeformis at different altitudes were observed using electron microscopy,and differences in leaf PM2.5 adsorption were then interpreted.The results revealed the following:PM2.5 concentration decreased as the altitude increased;diurnal variations in PM2.5 concentration displayed a typical bimodal curve for the Pinus tabulaeformis forests at different altitudes;the highest peaks were observed at 7:00 and 19:00,while minimum concentrations were detected at 13:00-15:00;PM2.5 concentration was the highest in the winter month of February and the lowest in August;annual mean PM2.5 concentration at varying forest altitudes was 84 m ((102.28 ± 18.44) μg/m3) ＞ 110 m ((94.18 ± 18.34) μg/m3) ＞160 m ((81.53 ± 19.23) μg/m3) ＞ 230 m ((75.39±15.71) μg/m3);PM2.5 adsorption amount per unit leaf area decreased as the altitude increased (PM2.5adsorption amount per unit leaf area reduced by 23.25％ as the altitude increased by 50 m);PM2.5 adsorption amount per hectare decreased by 26.43％,with the Pinus tabulaeformis forests at different altitudes exhibiting annual mean values of 84 m ((8.61 ± 1.08) kg/hm2) ＞110 m ((7.30 ± 0.94) kg/hm2) ＞ 160 m ((6.35 ± 0.99) kg/hm2) ＞230 m ((4.34 ±1.14) kg/hm2);leaf surface texture was rough at the lower altitudes,with a high number of particles inside and around the stomata (a function more conducive to PM2.5 adsorption with respect to leaf morphology);and leaf surface texture at the high altitudes exhibited opposite features.Air quality at the high altitudes was superior to that at the low altitudes,and plant adsorption particles were higher at the low altitudes than at the high altitudes.The results can provide datasupport for urban afforestation and purification of the atmosphere using forests.【总页数】9页(P6588-6596)【作者】鲁绍伟;李少宁;陈波;刘海龙;赵东波;陈鹏飞【作者单位】北京市农林科学院林业果树研究所,北京燕山森林生态系统定位观测研究站,北京100093;林果业生态环境功能提升协同创新中心,北京100093;北京市农林科学院林业果树研究所,北京燕山森林生态系统定位观测研究站,北京100093;林果业生态环境功能提升协同创新中心,北京100093;北京市农林科学院林业果树研究所,北京燕山森林生态系统定位观测研究站,北京100093;北京市西山试验林场,北京100093;北京市西山试验林场,北京100093;北京市西山试验林场,北京100093【正文语种】中文【相关文献】1.北京西山典型城市森林内PM2.5动态变化规律 [J], 王成;郭二果;郄光发2.城市不同绿地PM2.5质量浓度日变化规律 [J], 郭含文;丁国栋;赵媛媛;高广磊;陈明秀;王海勇;赖文豪3.北京西山绿化树种PM2.5吸附量及叶表面AFM特征分析 [J], 鲁绍伟;蒋燕;李少宁;赵娜;陈波4.北京山地不同海拔人工油松林枯落物及其土壤水文效应 [J], 鲁绍伟;陈波;潘青华;李少宁;张玉平;任翠梅5.北京市松山不同海拔油松林枯落物及土壤水文效应 [J], 鲁绍伟;高琛;李少宁;陈波;潘青华;张玉平因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。