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本研究以珠三角城市森林定位研究站为研究平台,以森林生态水文学、环境生态学及生态系统生态学等为理论依据,采用森林水文定位观测对比研究方法,对帽峰山杉木与阔叶混交林和常绿阔叶林的林外降水、林内穿透水、坡面地表径流和总径流进行一年的定位观测,尤其是暴雨条件下森林生态系统的水文响应、物质循环和养分平衡机理,以其城市自然森林对暴雨灾害的抵御效应提供科学依据,主要结果如下:(1)广州市区与帽峰山林区在30km水平尺度上单次暴雨雨量无显著差异。广州市区全年累计暴雨雨量为568.8mm,占年降雨量的30.9%,雨季4-9月份降雨量达到1561.4mm,占年降雨量的84.9%。而帽峰山林区全年累计暴雨雨量为655.0mm,较市区高出15.2%,占年降水量比率高出市区3.9%,雨季4-9月份降雨量达到1580.4mm,占年降雨量的84.0%。(2)随着降雨量的增加,两种森林类型林冠层持水量达到饱和状态后,林冠截留率趋于平稳。杉阔混交林的暴雨林内穿透水量关系模式为:T1=0.586P1.097(R2=0.998);常绿阔叶林则为:T2=0.437P1.148(R2=0.985)。杉阔混交林群落冠层对暴雨的平均截留率8.2%、变幅在12.6%-5.3%之间、随暴雨量呈递减趋势;而常绿阔叶林冠层对暴雨的平均林冠截留率为14.5%,变幅在23.2%-8.9%间、随雨量呈递减趋势;两者截留率差异显著(p<0.05)。(3)全年9次暴雨,杉阔混交林集水区暴雨产流总量为124.9 mm,平均产流率为19.1%;常绿阔叶林集水流域暴雨产流总量为138.6 mm,平均产流率21.2%,两者的差异不显著。据2014年全年统计,帽峰山林区年降雨量为1882.4 mm,杉阔混交林集水区全年产流量714.8 mm,全年产流率为38.0%;常绿阔叶林集水区全年产流量为802.0mm,全年产流率为42.6%,常绿阔叶林降雨产流率高于杉阔混交林。雨季(4-9月份),杉阔混交林产流量为701.3 mm,产流率为44.4%,占全年产流量的98.1%;而常绿阔叶林集水区在雨季(4-9月份)产流量为704.8 mm,产流率为44.6%,占全年产流量的87.9%,两者雨季中的产流率差异不显著。7月份两种森林类型的产流率在雨季中最高。7月降雨量只有94.3mm,杉阔混交林集水区的产流量为62.0mm,产流率为65.7%;常绿阔叶林集水区的产流量为76.9mm,产流率为81.5%,两者的差异不显著。(4)暴雨条件下市区与林区在30km水平距离上的水化学含量差异不显著;年9次暴雨监测,林区暴雨p H测定均值为5.7、市区则为5.8;在市区,暴雨水化学元素C、有机碳(TOC)、N、NH4+-N、P、S、K+、Ca2+、Mg2+的检测平均含量分别是林区暴雨的1.19、1.22、1.37、1.44、0.66、1.53、0.69、2.22和1.14倍。反映出城市暴雨湿溶沉降中C、N、S及Ca2+、Mg2+含量大于后者及即城市大气环境这些化学物负荷相对较高。(5)暴雨条件下杉阔混交林的穿透水和常绿阔叶林穿透水的化学含量差异不显著。杉阔混交林穿透水中C、有机碳(TOC)、N、NH4+-N、P、S、K+、Ca2+、Mg2+的平均含量是常绿阔叶林的0.70、0.70、1.07、1.07、0.95、0.80、0.57、1.50、0.88倍。杉阔混交林的穿透水化学元素的平均含量依次为C>有机碳(TOC)>K+>S>N>NH4+-N>Ca2+>Mg2+>P;常绿阔叶林的穿透水化学元素的平均含量依次为C>有机碳(TOC)>K+>S>N>NH4+-N>Ca2+>Mg2+>P。9次暴雨中各项化学成分在杉阔混交林和阔叶林中都表现为正淋溶,杉阔混交林冠层的淋溶系数次序为:K+>Mg2+>Ca2+>S>C>NH4+-N>P>N;而常绿阔叶林林冠层的淋溶系数次序为:K+>Mg2+>S>C>Ca2+>P>NH4+-N>N。(6)杉阔混交林坡面地表径流和常绿阔叶林坡面地表径流的化学含量无显著差异。杉阔混交林坡面地表径流中C、有机碳(TOC)、N、NH4+-N、P、S、K+、Ca2+、Mg2+的含量是常绿阔叶林的0.86、0.85、0.81、0.72、1.11、0.80、0.91、1.24、1.18倍。杉阔混交林暴雨条件下坡面地表径流化学元素的平均含量次序为C>有机碳(TOC)>Ca2+>K+>N>NH4+-N>S>Mg2+>P;常绿阔叶林暴雨条件下坡面地表径流化学元素的平均含量次序为C>有机碳(TOC)>Ca2+>K+>N>NH4+-N>S>Mg2+>P。(7)两种林型集水区总径流C、N、Ca的化学含量差异显著(P<0.05)。杉阔混交林集水区总径流中C、有机碳(TOC)、N、NH4+-N、P、S、K+、Ca2+、Mg2+的平均含量是常绿阔叶林的0.64、0.63、1.37、1.50、1.28、0.73、0.93、1.14、1.05倍。杉阔混交林集水区总径流化学的平均含量次序为Ca2+>N>C>K+>S>Mg2+>有机碳(TOC)>NH4+-N>P;常绿阔叶林暴雨-总径流化学的平均含量次序为Ca2+>N>C>K+>S>Mg2+>有机碳(TOC)>NH4+-N>P。两种森林类型集水区的暴雨-总径流中N、S、K+、Ca2+和Mg2+的迁移系数为正值,两者中C、NH4+-N和P的迁移系数表现为负值。(8)常绿阔叶林中土深30cm和土深70cm渗透水中的p H值、S和NH4+-N存在显著差异(P<0.05)。常绿阔叶林30cm深土壤渗透水中C、有机碳(TOC)、N、NH4+-N、P、S、K+、Ca2+、Mg2+的化学含量是70cm深土壤水的0.99、0.86、1.38、3.99、1.39、0.45、0.91、1.01、0.81倍。常绿阔叶林30cm深土壤渗透水的平均含量次序为C>有机碳(TOC)>S>Ca2+>K+>N>NH4+-N>Mg2+>P;70cm深土壤渗透水的平均含量次序为S>C>有机碳(TOC)>K+>Ca2+>N>Mg2+>NH4+-N>P。(9)常绿阔叶林生态系统集水区径流对9次暴雨携带化学物质中C、N、P、S的通量平衡值为负值,表明常绿阔叶林生态系统对此产生了水化学储蓄效应。其储蓄量分别占降水输入量24.2%、64.6%、11.6%、54.8%。而总径流中K、Ca、Mg的水化学过程表现为流失量较大,分别占总径流输出的84.5%、42.5%、30.2%。