不同森林类型地表径流水质特征分析与评价.pdf

安徽林业科技,2023,49(2):12-18Anh ui Fo rest ry Science a nd Tech no lo g y不同森林类型地表径流水质特征分析与评价张勇巴李灿1,夏尚光3*，詹宇1,王慧1,肖逸凡1,杨丽丽1,刘佳奇1(1.安徽建筑大学环境与能源工程学院，妥徽 合肥230601;2.安徽省生态文明研究院，安徽合肥230601;3.安徽省林业科学研究院，安徽合肥230031)收稿日期：2022-10-27 修回日期：2022-12-25基金项目：安徽省自然科学基金项目（编号：2108085ME182）o第一作者简介:张勇（1975-），男，博士，教授，研究方向为水处理技术 Ema il:zha ng ya *通信作者简介:夏尚光（1968-），男，博士，正高工，研究方向为森林生态与湿地生态等。E-ma il:547223396qq.co m摘 要:本丈对妥徽黄山森林生态系统国家定位观测研究站区域内的大气降水、不同森林类型地表径流的pH值等 水质指标进行定位测定与分析。结果表明，该区域内大气降水在经过地表径流后,pH值由弱酸性变为弱碱性,DO、COD和NHs-N被林地吸收浓度有所下降土壤和岩石中释放，浓度有所上升;NO3-既被 土壤溶淋降低，又释放呈升高状态。在不同森林类型的地表径流中，以苦檣、牛鼻栓、杜鹃和连蕊茶为主的林地类 型，对NHs-N和Tur表现了很好的吸附性，吸附效果分别达到45.8%和82.76%;以杜仲和茶树为主的林地类型，其 TP的浓度低于大气降水的浓度;毛竹人工纯林消耗了大量DO,且土壤向水中释放了较高的P,使得水质变差；枫 香、野鸦椿和胡枝子的林地类型及杜仲、杉木和枫香的林地类型，主要是流失了较高的Ca Z+Mg2*等阳离子。所有森 林类型地表径流含量各不相同，阳离子含量均表现为Ca bMp;阴离子含量均表现为SOQCbNCV。通过综合水 质指数计算分析方法对不同森林类型的地表径流进行计算，天然林对大气降水净化和水土保持能力较人工林表现 更好。此研究旨在为深入研究不同类型森林水文的水质特征提供依据。关键词：森林类型;地表径流;水质特征;WQI中图分类号：S715 文献标识码:A 文章编号:2095-0152(2023)02-0012-06Ana lysis a nd Assessment o n t h e Surfa ce Runo ff Wa t er Qua lit y Ch a ra ct erist ics in Difierent Fo rest TypesZHANG Yo ng1-2,U Ca n1,XIA Sha ng g ua ng3*,ZHAN Yu1,WANG Hui1,XIAO Yifa n1,YANG Lili1,LIU Jia qi1(1.Sch o o l o f Enviro nment a l a nd Energ y Eng ineering,Anh ui Jia nzhu Universit y,Hefei,Anh ui 230601,China;2.Anhui Inst it ut e o f Eco lo g ica l Civiliza t io n,Hefei,Anh ui 230601,China;3.Anhui Aca demy o f Fo rest ry,Hefei,Anh ui 230031,Ch ina)Abst ra ct:In t his pa per,fixed-po int mea surement a nd a na lysis were ma de o n t he a t mo spheric precipit a t io n a nd pH va lue o f surfa ce runo ff in different fo rest t ypes wit hin t he reg io n o f Anh ui Hua ng sha n Fo rest Eco syst em Na t io na l Perma nent Observa t io n St a t io n.The result s sho wed t ha t in t his a rea,t he pH va lue o f surfa ce runo ff beca me a lka lescent fro m t he fa indy a cid a t mo spheric precipit a t io n,t he co ncent ra t io n o f DO,CODG a nd NH3-N decrea sed wit h a bso rpt io n fro m fo rest la nd,N,P,Cl-,SO42-,Ca2*,Mg2*were relea sed fro m so il a nd ro ck wit h increa sed co ncent ra t io n a nd N03 increa sed a s it is lea ch ed do wn by but relea sed fro m so il.Amo ng t he surfa ce runo ffs o f different fo rest t ypes,fo rest t ypes wit h do mina nt Cast ano psis sclero phylla,Fo rt unearia sinensis,Rho do dendro n simsii,a nd Camellia cuspidala sho wed g o o d a dso ipt io n o f NH3-N a nd Tur wit h a dso rpt io n efiiect s rea ching 45.8%a nd 82.76%respect ively.The co ncent ra t io n o f TP in fo rest t ypes wit h do mina nt Euco mmia ulmo ides a nd Camellia sinensis wa s lo wer t ha n t ha t o f a t mo spheric precipit a t io n.A lo t o f DO wa s co nsumed by pure Phyllo st achys edulis pla nt a t io n a nd t he wa t er qua Et y g o t wo rse wit h a hig h co nt ent o f P relea sed fro m t he so il.Ra t ively hig h po rt io n o f such ca t io ns a s Ca+Mg2*were wa shed a wa y in t he fo rest t ype o f Liquidambar fo rmo sana,Euscaphis japo nica a nd Lespedeza bico lo r a nd t ha t o f Euco mmia ulmo ides,Cunninghamia lanceo lat a a nd Liquidambar fo rmo sana.The co nt ent s o f surfa ce runo ffs were difierent a mo ng a ll t he fo rest t ypes,a nd t he ca t io n co nt ent wa s Ca2+Mg a nd t he a nio n co nt ent wa s a ll SO/-Cl-NOg.Co mpreh ensive wa t er qua lit y index ca lcula t io n a nd a na lysis o f surfa ce runo ffs in different fo rest t ypes indica t ed t h a t na t ura l fo rest ha s bet t er ca pa cit y in purifying a t mo spheric precipit a t io n a nd co nserving so il a nd wa t er t ha n t ha t o f pla nt ed fo rest,which co uld pro vide ba sis fo r in-dept h st udy o f wa t er qua lit y cha ra ct erist ics in diflerent fo rest t ypes.Keywo rds:Fo rest t ypes;Surfa ce runo ff;Wa t er qua lit y cha ra ct erist ics;WQI49卷2期张勇等:不同森林类型地表径流水质特征分析与评价13水循环是森林生态系统循环过程中的重要部 分。大气降水作为森林生态系统水分循环过程中的 输入水源,会将各种养分输入到森林生态系统中,在 经过林冠截留、吸收和淋溶后,随穿透水和树干径流 进入土壤,以地表径流和地下径流等形式输入，其间 降水的各种物质含量将会变化，并与地表枯枝落叶 和土壤有机质产生作用,从而使降水在输入系统前 发生非常复杂的变化監在森林生态系统循环中，大气降水具有非同寻常的作用，且不同森林类型地 表径流水质变化过程也不尽相同。为了弄清森林生 态系统区域内的降水在经过林地后的水质变化情 况，开展森林生态系统降水的定位监测研究十分必 要亠勺。本研究通过分析安徽黄山森林生态系统国家 定位观测研究站(以下简称“黄山生态定位站”)不同 森林类型的地表径流水质特征,探讨不同森林类型 地表径流水质变化;同时采用WQI水质指数法评价 水质,为森林生态系统定位网络提供水质方面的参 考,以促进森林生态定点研究的科学发展。1研究区概况研究区设在黄山生态定位站问,其主观测场设 在黄山区九龙峰自然保护区(以下简称“九龙峰”)，辅观测场设在东至县梅城林场(以下简称“梅林”)。研究区为北亚热带湿润季风气候,年平均温度在16 T左右;年降雨量充沛，在1 600 mm左右,其中约 80%发生在春季和夏季。九龙峰位于安徽省黄山市 境内，属黄山主峰东西主干山脉中西段，是长江和钱 塘江的分水岭，也是“天下翡翠”太平湖的主要 汇水区域，地理坐标为117o58,118o04,E,3004,30。08氓；森林类型主要是天然状态的阔叶混交林,总面积2 720 h n?,森林覆盖率为95.8%,最高峰海 拔1 281 m,大多数山体分布有叶赤铁矿、花岗岩和 板岩。梅林在东至县城北郊，距县城约2.5 km;地形 地貌属于典型的低山丘陵地貌类型，在地势上为黄 山山系余脉，地理坐标为116。56116。77处、30。5 30。10虫；面积19.315 h n?,森林覆盖率为69%,主要 树种有毛竹(Phyllo st achys het ero cycla)、枫香 Liquidambar fo rmo sana)、野鸦椿(Euscaphis japo nica)胡枝子(Lespedeza bico lo r)、杜仲(Euco mmia ulmo ides)、杉 木(Cunninghamia lanceo laia)等。2研究方法2.1定点样地的设置研究选择黄山生态定位站长期水质监测项目中 6个定点样地，即1个大气降水收集点及5个径流场 收集点。其中5个径流场分别为九龙峰1号径流场,主要树种有苦楮(Cas t ano p sis sclero phylla)牛鼻栓(.Fo rt unearia sinensis Rho do dendro n simsii 连蕊茶(Ca meZZia frat erna)等;九龙