亚热带地区不同林相对水质的影响及小流域水质预测模型研究

作     者：张凤凤 

作者单位：浙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：卢剑波;李土生

授予年度：2008年

学科分类：09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 

主      题：非点源污染 尺度推移 林相 地表径流 小流域 水质 径流小区 

摘      要：森林既是人类赖以生存的重要资源,也是全球生态系统的一个重要组成成分。在径流流经森林的过程中,森林通过物理、化学、生物的过程,减弱进入地表和地下水的污染物毒性,降低非点源污染的污染程度。大气降雨穿过森林生态系统后形成径流输出的过程中,森林对地表径流水质产生了各种作用,森林所具有的林冠层、林下植被和落叶层、森林土壤等均对降水形成的地表径流、地下径流产生了物理、化学及生物作用。 森林对水质影响的研究是通过对降雨水质及降雨通过不同的森林生态系统,最后以径流形式输出时的水质来加以衡量,森林植被的存在,对溪流、河流中的泥沙悬浮物含量、水温、溶解氧(DO)、病原体及水化学性质都有很大影响。但是不同林相、不同的植种布局对水质的净化作用强度都不相同,如果通过研究找出对水质净化作用最好的林相、最好的种植布局,将对治理农业非点源污染提供理论基础。 本研究在浙江省桐庐县百江镇罗溪小流域进行,根据林相和树龄不同在该小流域设置了九个径流小区,从2006年12月到2007年11月的一年间取样分析水质做研究,在每次降雨且产生地表径流后取水样测定地表径流水质,测定水质的总氮(TN)、总磷(TP)、生物需氧量(BOD)等七个指标,测得一整年数据。然后对数据进行分析,找出不同林相对地表径流水质净化作用规律。结果如下:电导率(EC):混交林(192.74)杉木林(196.90)无林地(217.62)成年松(247.04)经济林(276.22)竹林(319.50)阔叶成年林(332)阔叶幼林(421.00)中年松(526.7);总氮(TN):混交林(0.159)成年阔叶林(0.174)杉木林(0.332)无林地(0.333)竹林(0.336)=成年松(0.336)中年松(0.393)阔叶幼林(0.417)经济林(0.439),其它的指标总体来讲相似,总体来讲,各个指标中,大都是流经混交林的地表径流水质比较好,而流经经济林的水质相对比较差,按照《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)标准,它们的值都达到Ⅰ、Ⅱ类水质标准。 用单因子指数法与综合指数法进行评价,分析林相对地表径流水质的总体影响,试验结果表明:流经不同林相后地表径流水质的单因子指数变化趋势不同,总的来说,流经经济林的地表径流水质各个指标的单因子指数较大,即水质比较差;而流经成年阔叶林和混交林的地表径流水质各个指标的单因子指数较小,即水质比较好。进而用水质综合指数(WQI)法分析,流经九种林相的地表径流的WQI值,成年阔(0.37)混交林(0.41)竹林(0.46)中年松(0.49)阔幼(0.50)经济林(0.51)=杉木林(0.51)成年松(0.52)无林地(0.55),按水质综合指数评价分级方法来分级,流经成年阔、混交林、竹林和中年松的地表径流水质WQI0.5,属于良好级别,而流经杉木林、成年松、无林地、经济林和阔幼的地表径流水质0.5WQI1属于较好级别。 利用Citystar软件制作罗溪小流域的土地利用类型图,运用尺度推移方法中的直接外推法,由点推到面建立一预测模型来预测罗溪小流域水质状况,模型如下:Y=0.4271 X+0.4425 X+0.0132 X+0.0384 X+0.0745 X+0.0043 X(X杉木林水质指标;X阔叶林水质指标;X竹林水质指标;X经济林水质指标;X松成水质指标;X无林地水质指标),由这一年间流经九种林相的地表径流水七个指标的平均值和此模型可以计算得知,罗溪小流域水质指标分别是:EC是265μs/cm,DO是6.918mg/L,TN是0.264mg/L,TP是0.030mg/L,pH值是7.883,温度是20.134℃,根据中华人民共和国国家标准(GB 3838-2002),地表水环境质量标准,此小流域水质符合Ⅱ类标准。