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假如没有了森林
蒋高明 2020-6-2 07:35
假如没有了森林 蒋高明 然而,尽管人类从大森林里走出,人类对于养育他的“母亲”并不是呵护有加,而是处于不断的砍伐与掠夺之中。森林蒙受灾难的原因正是由于她的各项用途。砍伐造成的破坏不仅仅是森林本身,栖息在其中的动物、微生物也遭到了灭顶之灾。这个灾难之后的受害者就是人类本身了,日益增加的大气二氧化碳、大气温度、全球性降水分配不均匀在很大程度上正是由于大肆砍伐森林造成的不良后果。 毁林的例子比比皆是。20世纪90年代中期, 估计还有5500万平方公里的热带雨林处于未受破坏的状态,保留的面积只有原来的50%,相当于美国国土的三分之二。即使这些剩余的热带雨林,每年也以16万平方公里的速度被砍伐;同时有等量的雨林由于耕种、采樵和放牧受到严重影响。照此速度,全球热带雨林将在30年内彻底消失。热带雨林破坏多发生在经济落后的非洲,如委内瑞拉每分钟消失热带雨林达30公顷。在我们大部分人的有生之年,世界上将有1/4的物种将随着热带雨林一起消失。 20世纪上半时期,在波罗的海诸国和前苏联西部的交界处发生了的森林大规模砍伐。二战以后,在工业伐木的同时,许多造林工程开始实施,但是造林的速度赶不上砍林的速度。由于非法采伐,俄罗斯联邦损失了约8.5亿公顷温带森林和泰加林,所毁森林占世界林地总面积的22%,超过了世界上任何一个国家最大的森林面积。工业污染也导致森林严重退化,是一把看不见的巨型“斧头”。东欧和中欧大面积的林地遭到了酸雨的危害,在俄罗斯联邦的工业中心乌拉尔、科拉半岛和西伯利亚都发生了森林退化,仅在西伯利亚的诺里尔斯克就有50多万公顷林地受到破坏。俄罗斯联邦的车诺比尔有100万公顷林地受到影响。 在地中海地区,由于过度放牧和树木砍伐,目前不受干扰的森林面积已经非常之少。受气候条件(空气干燥,风力强大)影响,火灾和植被的可燃性是地中海地区林地的主要敌人。据估计,每年平均有50万公顷的林地被烧毁。火灾主要是人为因素引起的:在传统牧区,“牧火”非常频繁,尤其是在灌丛林地,其他绝大部分火灾是由于疏忽引起的,而非犯罪意图。在干旱年份,火灾发生的次数急剧上升,尤其是在旅游区。一向安静的森林受到了来自人类的最大破坏,而人类是在森林的摇篮里长大的。 没有了森林的呵护,人类付出的可能是生命的代价。2005年6月10日,一场突如其来的大水,夺取了黑龙江省宁安市沙兰镇中心小学88名小学生的幼小生命。如果从表面上看,那些小生命是被那平时看似柔弱的水“变暴”而夺去的,但是,水为什么会变暴呢?这与森林生态环境的退化有着直接的关系。 雨降落到地面上形成径流。地面上如果没有任何的覆盖物,像城市的水泥地面那样,那么雨水将很快聚集成大水;如果这个没有覆盖物的地面变成了坡面,即山坡上,那么聚成大水的速度将更快,“洪水猛兽”的形成就是这个简单道理。相反,如果地面上有植被,植被下面有枯枝落叶层,枯枝落叶层下面有土壤,那么,再暴的雨变成“洪水猛兽”之前都需要一定的缓冲时间。因为,暴雨的力量被山上的森林、灌木、草本、枯枝落叶、土壤五道“卫士”大大地减弱了。从茂密森林里流下来的是“涓涓溪流”而非急流或者泥石流。失去了上述五道“卫士”保护,暴雨直接从裸露的有一定坡度的岩石面上滚下,其势如猛虎下山。 森林涵养水源和保护生态环境的功能早就被美国科学家证实了。1965年,耶鲁大学的科学家将胡伯德-布卢克森林地区一条河流上游38英亩的森林全部砍光,并用除草剂将新长出的小草也全部杀死,观察水土和养分流失情况。没有了森林保护,流出峡谷的水量增加了40%;钙的流失量增加了10倍;氮由原来每公顷吸收2公斤到释放120公斤,河水硝酸盐含量超过安全饮用水标准。被砍伐后的峡谷肥沃程度急剧下降,爆发洪水的危险大大增加了。由涓涓溪流到“洪水猛兽”,起关键作用的是上游的森林植被。 美国的实验在我国得到了更加惨重、更加触目惊心的验证。由于上游大量森林植被的破坏,水土流失加剧,1998年我国长江、松花江、嫩江流域都爆发了特大洪灾。仅长江水灾造成直接经济损失就达3000亿元,如果加上灾后重建的开支,则经济“付费”的数额就更惊人了。因此,对于森林生态系统的重要性,我们是无论如何也不能忽视的。
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森林生态系统有哪些主要类型?
蒋高明 2020-5-19 09:03
森林生态系统有哪些主要类型? 蒋高明 ① 热带雨林生态系统 热带雨林主要分布于赤道南北纬 5°~10° 以内的热带气候地区 , 以东南亚洲、非洲和南美洲为主。这里全年高温多雨,无明显的季节区别,年平均温度 25~30 ℃ ,最冷月平均温度也在 18 ℃ 以上,极端最高温度多数在 36 ℃ 以下。年降水量通常超过 2000mm ,有的高达 6000mm 。全年雨量分布均匀,常年湿润,空气相对湿度 90% 以上。 热带雨林生态系统由热带树木组成的高大茂密、终年常绿的生态系统类型。我国的陆地南缘处于北热带,属印度 - 马来西亚的雨林大类,主要分布在广东和广西南部、云南南部及西藏东南部。雨林的特征是物种丰富,乔木高大、层次多,有老茎生花和板根等雨林的特有现象,藤本和附生植物丰富,一些藤本植物可以杀伤附主,成为雨林中的“绞杀者”,这也是雨林特有的现象。除了典型雨林外,我国还有山地沟谷雨林分布,具有一定的季风常绿阔叶林特点,樟科植物明显增加,茶科、壳斗科和裸子植物较常见。热带雨林里的主要动物,大家都不陌生,有亚洲象、长臂猿、犀鸟、鹦鹉、眼镜蛇等。 ② 亚热带常绿阔叶林生态系统 亚热带常绿阔叶林发育在湿润的亚热带气候地带,主要分布在北纬 22°~40° 之间。常绿阔叶林生态系统处于明显的亚热带季风气候区,夏季高温多雨,冬季寒冷少雨,春秋温和,四季分明。年平均气温 16 ℃ ~18 ℃ ,最热月平均气温为 24 ℃ ~27 ℃ ,最冷月平均为 3 ℃ ~8 ℃ ,冬季有霜冻,年降水量 1000mm~1500mm 。 在全球范围内,中国的常绿阔叶林生态系统最为典型,主要分布在我国广阔的亚热带地区,在丘陵、山地均有分布,所跨纬度很宽。典型常绿阔叶林为中亚热带水平地带性类型,分布范围为北纬 23°40′~32° ,东经 99°~123° 之间的中亚热带地区,分布海拔在中亚热带东部为 1000-2000 米以下,西部为 1500~2800 米,主要见于长江以南至福建、广东、广西、云南的北部。常绿阔叶林主要由樟科、壳斗科、山茶科、金缕梅科、木兰科等科的常绿阔叶树组成,著名的树种包括银杏、水杉、鹅掌楸等。群落结构较热带雨林简单,乔木层通常 2~3 层,树冠较整齐。其建群种和优势种的叶子相当大,呈椭圆形革质、表面有厚蜡质层,具光泽,没有茸毛,叶面向着太阳光,能反射光线,因此也有人称之为“照叶林”。常绿阔叶林生态系统内的野生动物资源十分丰富,脊椎动物达 1000 余种,我国著名的有大熊猫、金丝猴、华南虎、云豹、金猫、红腹角雉等都分布在其中。 ③ 落叶阔叶林生态系统 又称夏绿阔叶林,通常是指具有明显季相变化的夏季盛叶冬季落叶的阔叶林,它是在温带海洋性气候条件下形成的地带性植被类型。夏绿阔叶林主要分布在西欧,并向东伸延到欧洲东部。在我国主要分布在东北和华北地区。此外,日本北部、朝鲜、北美洲的东部和南美洲的一些地区也有分布。夏绿阔叶林分布区的气候是四季分明,夏季炎热多雨,冬季寒冷。年降水量为 500 mm~1000 mm ,而且降水多集中在夏季。 夏绿阔叶林主要由杨柳科、桦木科、壳斗科等科的乔木植物组成,常见的有栎、山毛榉、械、桦木、鹅耳栃、榆、杨等属。冬季完全落叶, 春季发 新叶,夏季形成郁闭林冠,秋季叶片枯黄,因此,夏绿阔叶林的季相变化十分显著。群落结构较为清晰,通常可分为乔木层、灌木层和草本层 3 个层次。草本层的季节变化十分明显,这是因为不同草本植物的生长期和开花期不同所致。夏绿阔叶林中有脊椎动物 200 多种,较大型的有鹿、獾、棕熊、野猪、狐狸、松鼠等,鸟类有雉、莺等,还有各种各样的昆虫。动物中较著名的有金钱豹、猕猴、褐马鸡、斑羚、红腹锦鸡等。 ④ 北方针叶林生态系统 是指以针叶树为建群种所组成的各种森林群落的总称,包括各种针叶纯林、针叶树种的混交林,以及以针叶树为主的针阔叶混交林。北方针叶林也称寒温带针叶林,它是寒温带的地带性植被。寒温带针叶林主要分布在欧洲大陆北部和北美洲,在地球上构成一条壮观的针叶林带。此带的北方界线就是整个森林带的最北界线,也就是说,跨越此带再往北,则再无森林的分布了。寒温带针叶林区的气候特点是比夏绿阔叶林区更具有大陆性,即夏季温凉、冬季严寒。七月气温为 10~19 ℃ ,一月气温为 -20~50 ℃, 降兩量约 300~600 mm ,其中降水多集中在夏季。 北方针叶林又称泰加林,最明显的特征之一就是外貌十分独特,易与其他森林相区别。通常由云杉属和冷杉属树种组成,其树冠为圆锥形和尖塔形;而由松属组成的针叶林,其树冠为近圆形,落叶松属形成的森林,它的树冠为塔形且稀疏。云杉和冷杉是较耐阴的材种,因其形成的森林郁闭度高,林下阴暗,因此又称它们为阴暗针叶林。松林和落叶松较喜阳,林冠郁闭度低。林下较明亮,所以又把由落叶松属和松属植物组成的针叶林称为明亮针叶林。北方针叶林另一个特征就是其群落结构十分简单,可分为乔木层、灌木层、草本层和苔藓层四个层次,乔木层常由单一或两个树种构成。 ⑤ 稀树疏林生态系统 典型的稀树疏林分布在非洲,由金合欢、猴面包树等稀疏乔木和广阔的草原组成。以往认为中国不具备这种类型,但根据多年研究,我们认为中国的“四大沙地”,即浑善达克、科尔沁、毛乌素、呼伦贝尔在健康的状况下,其景观和生态系统的结构与功能恰好是典型的稀树疏林类型,且其生产力略高于非洲的“萨王那”生态类型。在中国,该类型目前被混同为沙漠,或混同于草原,其重要生态价值尚没有得到充分的重视。中国稀树疏林指示植物有沙地榆、白桦、山定子、沙柳、红柳、赖草、羊草、金莲花、红门兰,指示动物有狼、狍子、沙狐、草兔、鼢鼠等。 本文见藜祖交主编 . 2018. 生态文明关键词 . 北京:中国林业出版社 . 《生态文明关键词》由中国生态文明研究与促进会常务理事、原国家林业局经济发展研究中心主任黎祖交教授任主编。全书共收录 251 个关键词,分为 12 个分篇。各分篇主编和主要撰稿人依次为:中国科学院研究员、博士生导师蒋高明,中国社会科学院研究员、博士生导师余谋昌,清华大学教授、博士生导师卢风,福建师范大学教授、博士生导师廖福霖,北京师范大学教授、博士生导师王德胜,中国生态文明研究与促进会常务理事、原国家林业局经济发展研究中心教授黎祖交,国务院发展研究中心研究员周宏春,福建农林大学教授、博士生导师张春霞,北京大学教授、博士生导师郇庆治,中共中央党校教授、博士生导师赵建军,南京晓庄学院教授、博士生导师王国聘,中国人民大学教授、博士生导师张云飞。
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森林生态系统的功能
蒋高明 2020-5-13 10:21
森林生态系统的功能 蒋高明 按照目前流行的说法,人类起源于非洲的丛林。大约 1000 万年前,整个非洲大陆覆盖着连绵不断的森林。后来,大裂谷的形成改变了非洲的地貌和气候,森林丧失了生存的条件,连续的森林碎片化使得东西部动物群的交往受到了阻碍。环境改变后,人猿的共同祖先发生了分离。西边较大居群的后裔,由于适应湿润的森林环境,成为两种大猿;而东边较小居群共同祖先的后裔则相反,出现了一种对空旷环境适应的新成员,即人类的祖先。从这个高度简化的人类起源故事看,人类从他出生的那一天起,就和森林有了不解之缘。 关于森林的功能,许多教科书上都有详细的介绍。这里不妨再看看一组枯燥的数据:每公顷森林可年吸收灰尘 330~900 吨,这是说森林是很好的空气过滤器;有林地比无林地每公顷多蓄水 20 吨,即森林是 “ 绿色水库 ” ;每公顷防护林可保护 100 多公顷农田免受风灾,是说森林是农田的 “ 呵护神 ” ;每公顷森林放出的氧气可供 900 多人呼吸,因此森林是最好的天然 “ 氧吧 ” ;每公顷松柏林,一昼夜能分泌 30 公斤 抗生素,杀死肺结核、白喉、伤寒、痢疾等细菌,所以森林还是我们的 “ 保健医生 ” ;噪声通过 40 米 林带可减噪 10 ~ 15 分贝,即森林还可以让人安静下来;林地只要有 1 厘米 的枯枝落叶层覆盖,就可以使泥沙流失量减少 94% ,水土保持效果比裸地提高 44 倍。还有,森林冬暖夏凉,夏季日平均气温低 2℃ 左右,冬季日平均气温高 2℃ 左右。因此,适宜的人居环境里应当有森林。 森林在全球环境中发挥着重要的作用。森林是养护生物最重要的基地;森林可大量吸收二氧化碳;森林是重要的经济资源;森林在防风固沙、保持水土、抗御水旱、抵抗风灾等方面,具有十分重要的生态作用。森林在生态系统服务方面所发挥的作用,是无法用人力替代的。 森林的作用远不止这些。森林为人类提供了工业原料、燃料、饲料、肥料及油料;森林是国民经济持续、快速发展的重要保障,健康的森林是生态良好的标志。从全球环境看,森林生态系统还是控制全球变暖的缓冲器。森林减少对全球变暖的贡献率约占 30%-50% 。反过来讲,要控制全球变化,减少日益增加的空气二氧化碳,在适宜的地区大量发展森林无疑是最好的选择。正是由于这个原因,人们将热带雨林形象地比喻成 “ 地球之肺 ” 。 森林还是生物多样性的摇篮,除了人类起源于森林外,世界上 90% 以上的物种跟森林有关;热带雨林更是生物多样性的巨大宝库,它拥有 200 万物种,至少是地球上动植物种类的 50% 。仅在巴西 Rordonia 地区 1 平方公里的热带雨林中,就有 1200 种蝴蝶,是美国和加拿大蝴蝶种类总和的 2 倍。 本文见藜祖交主编 . 2018. 生态文明关键词 . 北京:中国林业出版社 . 《生态文明关键词》由中国生态文明研究与促进会常务理事、原国家林业局经济发展研究中心主任黎祖交教授任主编。全书共收录 251 个关键词,分为 12 个分篇。各分篇主编和主要撰稿人依次为:中国科学院研究员、博士生导师蒋高明,中国社会科学院研究员、博士生导师余谋昌,清华大学教授、博士生导师卢风,福建师范大学教授、博士生导师廖福霖,北京师范大学教授、博士生导师王德胜,中国生态文明研究与促进会常务理事、原国家林业局经济发展研究中心教授黎祖交,国务院发展研究中心研究员周宏春,福建农林大学教授、博士生导师张春霞,北京大学教授、博士生导师郇庆治,中共中央党校教授、博士生导师赵建军,南京晓庄学院教授、博士生导师王国聘,中国人民大学教授、博士生导师张云飞。
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森林生态系统的主要特征表现在哪里?
蒋高明 2020-5-8 07:58
森林生态系统的主要特征表现在哪里? 蒋高明 森林是以乔木为主体,具有一定面积和密度的植物群落,是陆地生态系统的主干。森林群落与其环境,所形成的一定结构、功能和自我调控能力的自然综合体就是森林生态系统。森林生态系统是陆地生态系统中面积最大、最重要的自然生态系统。 据专家估测,历史上森林生态系统的面积曾达到76亿公顷,覆盖着世界陆地面积的2/3,覆盖率为60%。在人类大规模砍伐之前,世界森林约为60亿公顷,占陆地面积的45.8%。至1985年,森林面积下降到41.47亿公顷,占陆地面积的31.7%。至今,森林生态系统仍为地球上分布最广泛的生态系统。 第一,物种繁多、结构复杂,森林是陆地上巨大的基因库。世界上所有森林生态系统保持着最高的物种多样性,是世界上最丰富的生物资源和基因库。仅热带雨林生态系统就约有200~400万种物种。中国被子植物有329科3172属,30000多种;裸子植物计有10科36属197种,合计我国种子植物有339科,3208属,30197种,中在森林或森林区域中分布的含200种以上的植物种有30科,1793属,17370多种,是中国森林区系的优势种。此外,苔藓植物约2200种,蕨类植物约2600种。特有种约有15000~18000种,其中种子植物有7个科,243特有属。森林生态系统具有多层次,有的多至7~8个。一般分为乔木层、灌木层、草本层和地面层等四个基本层次。有的层次明显,层与群纵横交织,显示系统复杂性。以森林或森林环境为生的动物和微生物种类更加庞大,全球物种最丰富的昆虫(约100万种),大都在森林生态系统中分布。 第二,森林生态系统类型多样。森林生态系统在全球各地都有分布,森林植被在气候条件和地形地貌的共同作用和影响下,既有明显的纬向水平分布带,又有山地垂直分布带。在我国云南省,从南到北依次出现热带北缘雨林、季节雨林、南亚热带季风常绿阔叶林、思茅松林、中亚热带和北亚热带半湿性常绿阔叶林、云南松林和温性针叶林等。 森林生态系统类型复杂,形成多种独特的生态环境。高大乔木宽大的树冠,能保持温度均匀,变化缓慢。在密集林冠内,树干洞穴、树根隧洞等,都是动物栖息场所和理想的避难所。许多鸟类在林中作巢,森林生态系统的安逸环境,有利于鸟类的育雏和繁衍后代。森林有多种多样的种子、果实、花粉、枝叶以及各种幼嫩组织等,都是林区哺乳动物和昆虫的食物。离开了森林食物或森林环境,森林生物多样性就难以保存。 第三,森林生态系统稳定性高。森林丰富的生物多样性造成生态系统高的稳定性。森林生态系统经历了漫长的发展历史,形成了物种丰富、群落结构复杂、各类生物群落与环境相协调、群落中各个成分之间、以及与其环境之间相互依存和制约,从而保持着系统的稳态。森林生态系统具有很高的自调控能力,能自行调节和维持系统的稳定结构与功能,保持着系统结构复杂、生物量大的属性。森林系统内部的能量、物质和物种的流动途径通畅,系统的生产潜力得到充分发挥,对外界的依赖程度很小。森林植物从环境中吸收其所需的营养物质,一部分保存在机体内进行新陈代谢活动,另一部分形成凋谢的枯枝落叶,将其所积累的营养元素归还给环境。通过元素循环,森林生态系统内大部分营养元素不仅收支平衡,还大量积累某些元素,如碳、氮等元素来自大气,通过森林强大的光合作用,不断储藏在森林活生物量或森林土壤中。 第四,森林生产力高、现存量大。森林具有巨大的林冠,伸张在林地上空,似一顶屏障,使空气流动变小,微环境也变小。森林生态系统是地球上生产力最高,现存量最大的生态系统,是生物圈的能量基地。据统计,每公顷森林年生产干物质是12.9吨,而农田是6.5吨,草原是6.3吨。森林生态系统不仅单位面积的生物量最高,而且生物量约16.8亿吨,占陆地生态系统总量18.52亿吨的90%左右。
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大型生态学控制实验----降雨季节格局改变平台简介
热度 4 gaojianguo 2015-3-2 16:49
大型生态学控制实验----降雨季节格局改变平台简介 未来全球气候变化势必对森立生态系统结构和功能产生重大影响,而这些影响会反过来影响生态系统的服务能力,即关系到了人类福祉。已有不少研究表明降水会变得越来越分布不均,如在华南地区呈现“干季更干、湿季更湿”的特点。在每年的1-3月和10-12月这两段干季的降雨近年来越来越少,而湿季的4-9月份暴雨和特大暴雨越来越频繁。同时,也有很多模型预测到了这种极端的降雨分布模式。因此,认识和了解在极端降雨条件的森林生态系统响应机制可以帮助人们采取合理的森林经营措施,从而避免森林生态系统的衰退和最大化地提高其服务功能。然而,目前这方面的研究十分匮乏。 利用大型生态学控制实验平台可以帮助人们详细测量植物生理的各项参数,从而认识生态系统过程对极端降水事件的响应。早在2012年,中科院华南植物园的研究人员就开展了“降水季节变化(Precipitation Seasonal Distribution Change, PSDC)”的试验(PI: 申卫军研究员),以期解释森林生态系统的响应。具体试验设计是:把干季的穿透水隔除,在湿季加入等量的穿透水在同样的样方, 保持全年降水总量不变 ,即“干季更干、湿季更湿”(Drier dry season and wetter wet season,缩写DD)的处理;延长干季的处理,把干季10-3月延长到10-5月,增加两个月的干旱处理,即模拟春旱,把隔除等量的雨水在湿季加入到同样的样方,同样 保持全年降雨总量不变 ,即“干季更干、延长干季”(Extended dry season and wetter wet season,缩写ED)的处理;没有做任何处理的对照(Ambient control,缩写AC),样方接受正常的大气降水。 此大型野外生态学控制实验从2012年10月开始实施,到2014年9月告一段落,已经完整地进行了两个整年(或水文年)。在此平台开展的试验或测试的变量包括但不局限于:土壤呼吸、土壤微生物多样性、细根动态和周转、凋落物分解、土壤养分、树木蒸腾或树干液流等。相信在大家共同的努力下定会揭示出有趣的生态学规律、发现有意思的生态学现象和回答重要的基础生态学问题。那么,哪些是这个耗资巨大的试验需要回答的科学问题呢?我觉得可以是: 1)森林生态系统功能和过程能否对极端降雨产生一定的抵抗力?它的阈值在哪里?2)降雨季节分配格局改变能否改变物种(如树木)的种类和组成?哪些是敏感种?哪些是耐受种?3)物种,如树种对降雨季节格局改变的生理学响应能在多大程度上帮助人们预测未来的生态系统结构和功能? 研究样地位于广东省鹤山市境内(Heshan National Field Research Station of Forest Ecosystem, Chinese Academy of Sciences),东经112°54′,北纬 22°41′ ,平均海拔高度47m。属南亚热带粤中丘陵地区,历史上为森林地带,顶级群落是亚热带季风常绿阔叶林,但由于人类活动的干扰,造成了植被退化、水土流失和土壤贫瘠。年平均气温21. 92 ºC,年均降雨量1580.43mm。 穿透雨隔除样地 乔木 有藜蒴锥、阴香、 木荷 (优势种!)、 火力楠 (优势种!)、尖叶杜英、山苍子、红鳞蒲桃、红锥、马尾松、枫香、野漆、等; 灌木 有银柴、九节、梅叶冬青、三叉苦、竹节树、鬼灯笼、 乌桕、 米碎花、玉叶金花、 桃金娘等; 草本 有海金沙、淡竹叶、 拔葜、酸藤子、乌毛蕨、小花露籽草、雪下红、异叶鳞始蕨、山菅兰、芒萁、地稔、火炭母、青江藤等。乔木林木密度为1019株/ha,林龄为25年左右 。 广东鹤山降水和气温特征,降水系1985-2014年30年平均值,气温系1998-2014年17年平均(未发表数据) 鹤山站森林生态系统 远观PSDC平台,总共4个区组 挡雨布关闭时的情形,以及大量隔除穿透雨的支架和挡雨布 挡雨布(较为干净透明)打开后并未能影响到林下植被 土壤呼吸测定装置 树干液流测定系统 凋落物收集网 排水管和人工挖的隔离槽,隔离槽大约0.5米深,且用塑料板隔开(排除样方之间的相互干扰) 供水装置 湿季加水时的情形,水雾漂浮,如同仙境 林下植被较为丰富 近在咫尺(不足100米)的全天候气象站
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汉江上游金水河流域土壤常量元素迁移模式
hwmjim 2011-3-5 09:40
Abstract: The purpose of this study is to investigate geochemical process and driving forces of soil major chemical elements in the forest-dominated Jinshui River basin, tributary of the upper Hanjiang River. We carry out investigations on soil major chemical elements distribution and transport patterns and driving forces by integrated analysis of natural environmental factors and human activities. In order to achieve these goals, we further employ efficient approaches including field investigation, laboratory testing and GIS spatial simulation. Through this research work, following findings are achieved. Firstly, general soil weathering process of Jinshui River Basin basically evolves from Ca, Na stages to K stage. Ca, Na decreased rapidly, and silicate weathering process evolved gradually. Major ions of water are subject to carbonate dissolution, about 2 / 3 of the soil in the basin are alkaline (pH7) which provide good condition for mineralization of organic nitrogen. Chemical index of alteration (CIA) gradually increase from south to north, initially decrease from east to west and increase eventually. Predominant major elements in the upper stratum of soil are oxides of Si, Al, Fe and Ca, which account for about 78.1% of the total. Secondly, specific soil weathering process differs in spatial patterns and elements transport which is driven by integrated interior forces (e.g., mineral materials) and external forces (e.g., temperature, precipitation, wind and the gravity). Original mineral materials are changed into soils with different physical properties (soil texture, mechanical composition) and chemical components (organic matter). Upstream original mineral materials have been transported, accumulated and deposited in the downstream, which are driven by forces of gravity, water transport, glacial effects, and wind. Key ecological factors of plant growth change greatly which are caused by integrated environmental effects such as climatic conditions, sunlight, nutrients and soil biological characteristics. Organic matters accumulate in forest covered belts of Jinshui River while inorganic weathering processes are dominated by decomposition and eluviation of silicate minerals. In the vertical section, within all vegetation types, soil moisture storage capacity and saturation decrease with an increase in depth. Forest soil has better conditions of physical properties and chemical characteristics than those of wasteland and farmland. Mixed coniferous soil reserves the most water than other vegetation types, followed by coniferous forest, chestnut forest and shrub. Thirdly, land use and cover is one of key contributors to determine geochemical patterns of soil organic matters. Land use and cover types greatly impact on volumes of standing deadwood, particulate organic carbon content and Na / K value. Soil particulate organic carbon and Na / K are in good correlation, especially in dry land and bamboo areas. Intensity of mineral weathering process decreases with the decrease of biomass which follows the sequences, dry land bamboo paddy soil shrub coniferous forest mixed forest deciduous forest. Improper human activities decreased soil organic matters, and thus had negative impacts on agriculture. However, it helps to prevent the loss of N, P if effective countermeasures are adopted to develop a vegetation buffer zone along riversides, especially in residential areas. The overall investigation of this study suggests that protection of forestry ecosystem and proper human activities are important for improvement of water quality and soil erosion. Key words: Geochemical transport of soil chemical elements; soil weathering; forestry ecosystem; Hanjiang River Basin; Jinshui River
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