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本论文结合十一五“国家科技支撑项目重庆北部水源区水源涵养林构建技术试验示范(2006BAD03A1802)”,根据大气降水和森林生态系统相互作用的时空顺序,首次采用比较分析和机理探讨相结合的方法,就水质在森林生态系统内部沿运移路径的变化进行了较为系统的研究,分析了不同植被条件下大气降水再分配过程中林内降水、地表径流、壤中流的水化学元素的变化,探讨了森林林冠层、枯落物层、土壤层等对水质的影响。在此基础上选用了4种典型的水质评价方法,对收集到的地表径流、壤中流进行了水质综合评价并对典型降雨条件下缙云山水质及输出污染物浓度和污染物总量进行了预测,为保护长江水质、制订综合防治措施、掌握森林生态系统的养分循环、森林净化水质规律、功能提供了科学依据。研究结果表明：(1)林冠层能有效的提高酸性降水的PH值；降水通过林冠层后K、Na、Ca、Mg含量增加,其中K含量增加非常显著；林冠层对Zn、Cu、Fe没有明显的淋溶或者吸滞作用,而Mn元素有小幅度的增长；林冠层对有害元素Cd、Cr的淋溶和吸滞作用都不明显,而Pb在各个林分中都有所增加。(2)降雨经过枯落物层之后,流经阔叶林、1：6针阔混交林、楠竹林和灌木林的PH值增加而流经马尾松林、2：6针阔混交林和4：6针阔混交林、混交林的PH值降低；K、Na、Mg在流经枯落物层后含量有不同程度的下降,Ca有较大幅度的增加；Fe、Zn略有增加,Cu基本没有变幅,而Mn在各个林分有增有减,没有明显趋势；Cd和Cr经过枯落物层后含量没有明显的变化,而Pb有了大幅度的降低,说明落物层对Pb有较好的吸附作用。(3)降雨经过土壤层后,只有马尾松林和灌木林的酸性增强,其他林分的酸性都有所减弱。土壤层对K, Na、Mg、Ca没有明显的吸附或淋溶作用,重金属离子中整体表现为吸附的有Zn、Fe、Mn和Pb,而对Cu、Cd和Cr表现为微弱的淋溶作用或者没有作用。(4)运用综合指数法、模糊数学法、灰色关联法、BP神经元法对缙云山输出水质做了评价,根据实测数据分析比较发现BP神经网络法可以根据多种水质参数给出比较合理的评价,较好的反应了水质的真实情况,可以作为这几种方法的首选。综合评价结果显示缙云山典型降雨条件下地表径流水质都达到了Ⅱ级,而壤中流都达到了Ⅰ级,达到源头水或国家自然保护区的标准。(5)缙云山在典型降雨量(10-25mm)条件下,预测各单项因子的输出浓度为：地表径流中化学需氧量15.46 mg/L,总磷0.35 mg／L,铜0.13mg/L,锌0.12mg/L,氟0.633 mg/L,铅0.047mg/L,铬0.002mg/L,壤中流为化学需氧量18.28 mg/L,总磷0.14 mg/L,铜0.09mg/L,锌0.06mg/L,氟0.00 mg／L,铅0.016mg/L,铬0.002mg/L。(6)根据缙云山多年径流观察资料,以缙云山森林资源二类清查数据以及缙云山GIS数据库建立了缙云山典型降雨条件下污染物输出总量的预测模型,并预测了在日降雨量为20mm时,污染物输出总量为地表径流中化学需氧量6756.65kg,总磷3995.16 kg,铜761.30kg,锌1200.59kg,氟6604.46 kg,铅255.0kg,铬14.38kg,壤中流为化学需氧量16512.70kg,总磷2017.94kg,铜1533.45kg,锌976.52kg,氟0.00kg,铅256.20kg,铬31.5kg。