【摘 要】
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长白山覆盖着我国三大原始森林之一,蕴藏着丰富的水资源,是我国极为重要的生态功能区。但在全球变化及人类活动的影响下,长白山面临着一系列的生态环境问题,其中水资源问题显得尤为突出。关于长白山水资源的已有研究中,主要集中在地下水的来源、开采利用等问题,对于森林水源涵养的研究相对较少。缺乏对森林生态系统水循环过程的全面理解和整体认识以及森林生态系统水源涵养能力的总体评估。在森林水循环过程的研究中,存在于水
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长白山覆盖着我国三大原始森林之一,蕴藏着丰富的水资源,是我国极为重要的生态功能区。但在全球变化及人类活动的影响下,长白山面临着一系列的生态环境问题,其中水资源问题显得尤为突出。关于长白山水资源的已有研究中,主要集中在地下水的来源、开采利用等问题,对于森林水源涵养的研究相对较少。缺乏对森林生态系统水循环过程的全面理解和整体认识以及森林生态系统水源涵养能力的总体评估。在森林水循环过程的研究中,存在于水分子中的氢氧稳定同位素是准确而高效的示踪剂。本文以长白山北坡典型植被类型(阔叶红松林、杨桦次生林、针叶林、岳桦林、苔原带)为研究对象,将稳定同位素技术与传统观测方法相结合,研究大气降水、积雪融水、露水、森林生态水、地表水和地下水等氢氧稳定同位素特征,地区水汽来源、积雪融水在径流及森林生态系统中的贡献,揭示森林降水的分配过程、评估森林生态系统的水源涵养能力。可为揭示森林植被对区域径流与水资源的调控机制及生态文明建设工程提供理论基础和实践依据。得出主要结果如下:(1)2020年,长白山地区大气降水线为:δD=7.09δ18O-9.01。(2)受季风影响,长白山区1月至3月水分主要来自蒙古高原和西伯利亚地区;4月至8月,高压中心从蒙古高原和西伯利亚地区转移至西太平洋,暖湿气团使得长白山地区夏季湿度和降水相对较高。(3)从2020年4月至8月,二道白河的水源构成呈现出显著的时间变化。积雪融水在径流中发挥了关键的作用,所占比例介于14.1%~59.8%之间,其中最低值出现在八月,最高值在六月,平均贡献率为42.6%,积雪融水的实际贡献量在六月份达到最大为10.35×106m3,八月份最小为2.62×106m3,融化期共贡献地表径流量约36.56×106m3。(4)2020年长白山北坡地区露水总量为48.53mm,同期降雨量为336.80mm。露水作为一种重要的降水补充形式,在全球变化及异常气候频发的背景下,在森林生态系统中所发挥的作用将不断增强。(5)在长白山森林降水过程中,林冠层、地被层及土壤对降水进行了截留。林冠穿透水是林冠层和树干截留后进入下一层的水体,全部来源于降水。地被层主要来源于林冠穿透水和树干径流。土壤水主要来源于降水和地下水,降水对土壤水的贡献随着土层深度增加而减少。连续三日的中雨及小雨的降水事件中,降水对土壤水的贡献未涉及到深层土壤。(6)在长白山北坡森林生态系统,针叶林和阔叶红松林的水源涵养能力显著强于杨桦次生林和岳桦林。四种植被类型综合水源涵养能力的大小与枯落物层、土壤层水源涵养能力大小顺序相一致,表明植被类型、地被层、土壤层的水源涵养能力调控森林生态系统的综合水源涵养过程。
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