第三章-第三节-水分的生态效应PPT课件

.,1,第三章第三节水分因子Waterfactor,.,2,一、水对生物的意义Significanceofwatertoorganisms1水是构成植物的主要成分之一Importantcomponentofplants例：原生质protoplasm含水8590%，根、茎端生长部分90%，新伐木材50%。2生命活动离不开水：Watercannotbeabsentforthelifeactivitiesoforganisms水分是光合作用的原料；树木吸水、运输、蒸腾、有机物水解都有水分参与3水使植物组织保持膨压swell，维持器官的紧张度。4水使植物体温度趋于稳定：原因是水的比热高。（比热：温度升高1度需要的热量）当植物受热时，由于水的高比热，其体温变化小。所以，大的水体生境能防止周围陆地温度的季节性大波动。5大气中的水汽可以吸收长波辐射，从而维持地球表面温度不致剧烈变化。地球表面的水量平衡（包括降水rainfall、蒸腾蒸发Evaptranspiration、凝结watercondense、径流runoff等）过程构成水循环，影响地表的能量平衡。,.,3,二、不同形态水及其生态意义Typesofwateranditsecologicaleffects地球表面及大气层的全部水1.5109km3；海水97%；非海水3%；非海水中3/4固态水；1/4汽态水、地表水、地下水。可见：水是十分珍贵而缺乏的物质。陆生生态系统的水分输入Waterinputofterrestrialecosystem：降雨、雪、露dew、雹hails、雾淋fog、雨淞mist降水量Precipitation：指落到地面的各种形态水在地平面上的厚度，以mm计。降雨Rainfall：降水中降雨是最主要的形成，反映降雨的指标：降雨量、降雨强度、雨量的年变率和月变率等。,.,4,我国降水的分布由区域性气候特点决定DistributionofprecipitationinChinaandrelevantvegetation：华南地区年降水2000mm，生长着茂密的雨林和季雨林。西北地区年降水20%，导致旱涝失调而发生自然灾害。如黄土高原，40%以上降水集中在7、8、9三个月，而且多为大、暴雨形式不同树木对降水的季节分配要求不同Differenttreespecieshavedifferentneedsofrainfallseasonaldistribution：例油松、栎的高生长主要在56月，故春季融雪和降水对高生长很重要。落叶松、水杉、杨树的高生长持续进行，故春、夏、秋降雨都重要。落叶松对干旱很敏感，夏季缺雨会引起苗木顶芽提早形成，高生长受到影响雪：雪在春季具有补充土壤水分的作用，高山积雪夏季融化，成为灌溉、生活用水的来源。地面覆雪可提高土壤温度，因此可以保护植物和幼苗、幼树越冬。雪的危害：雪压、雪折、雪倒、雪崩avalanche。,.,5,大气湿度：相对湿度：影响树木的蒸腾、物理蒸发，甚至影响光照条件。相对湿度低，增强蒸腾、蒸发，引起气孔关闭，降低光合作用。相对湿度过高，不利于树木传粉，易引起病虫害，但能降低森林火灾的危险性。土壤水分soilmoisture：重力水gravitationalwater毛管水Capillarywater：土壤保持毛管水的能力持水当量：在相当于重力1000倍的离心力作用下，经1040min后的土壤所能保持的水量（以土壤烘干重%表示）；又称田间持水量萎蔫系数withercoefficient土壤水分含量降低到导致植物发生萎蔫而无法恢复，此时的含水量为萎蔫系数。,.,6,酸雨Acidrain：PH1225湿润森林实际上顶极群落决定于降水量和潜在蒸发量之间的平衡。决定气候特点的指标Indexofclimate：湿润度（P/E）：年平均降水量/潜在蒸发量。干燥度K=潜在蒸发量/年平均降水量,.,25,我国采用干燥度指标：K=0.1610活动积温/同期降水量我国干燥度（K）及对应的气候、植被划分：干燥度K气候状况自然植被DrynessClimatevegetation0.99湿润humid森林forest11.49半湿润semi-humid森林草原1.503.99半干旱semi-arid草甸、草原、荒漠草原4.0干旱arid荒漠desert,.,26,水分对植物产量的影响InfluencesofwateronplantsproductionH.lieth1975建立生产力与降水量关系模型Relationmodelofproductivitywithprecipitation：Y=300（1e-0.000664x）X-降水量precipitation；y-净初级生产量Netprimaryproduction生产力随降水量的交化规律：干燥气候中：净初级生产力随年降水量增加几乎呈直线上升湿润气候中：净生产力增加速度较慢。五、森林的水分平衡（Balanceofwater/Hydrologicalbalance)hydrologiccycle:Thebasiccycleconsistsofwaterrisingtotheatmospherethrougheitherevaporationortranspirationandreturningtothelandandoceansthroughcondensationandprecipitation小集水区技术catchments/watershed：一个基底不透水，边界与生态系统基本吻合的小集水区。它是研究森林水平衡，生物地球化学的实用方法。,.,27,小集水区水量平衡式waterbalanceequationofsmallcatchmentsw=P（Is+Et+Qs+Qss）P=Is+Et+Qs+Qss+w式中：w土壤含水增量P降水量precipitationIs林冠裁留量RaininterceptionofforestcanopyEt蒸散量Evapotranspiration（蒸发+蒸腾）Qs地表径流量runoffonearthQss土壤中径流量runoffunderground,.,28,Thehydrologiccycle,.,29,Waterbalanceinthehydrologiccycle,.,30,.,31,（一）植被对降水量分配和树冠截留（Interceptionofrainfall）林外降雨=林内雨量+树冠截留雨量林内雨量包括穿透雨量、滴落雨量、树干茎流量决定树冠截留雨量的因子：树种、树冠结构、年龄、密度等。此外：风、降水强度、湿度等也影响截留量。据对淳化刺槐的截留雨量研究表明：降雨量与截留量是幂函数关系：Is=apbIs截留雨量Interceptionofrain；P降水量Precipitation；a、b系数树干茎流量与降水成正比：Ds=apbds干流P降雨a、b系数刺槐林冠截留量的估算方程：Is=0.078P+2.265C0.793Is截留量P降水量C林分冠层郁闭度截留率：截留量占降水量的%，约在1050%范围。,.,32,（二）土壤水分入渗Infiltration/penetration/penetrability/percolation1通过死地被物层：死地被物层的水文效应：吸持水分、避免雨滴对土壤表面的击溅、保护土壤枯林落叶层截留水量=最大持水量自然状态的含水量一般约在2.06.0mm之间2土壤入渗：渗透速率：单位面积、单位时间的入渗量入渗曲线：初渗率很大，短时间内急剧下降，最后达到稳渗（称稳渗率或终渗率）。林地的稳渗率一般较高，这是因为：（1）林地土壤结构好，孔隙度大（2）枯落物覆盖地面，减轻雨滴冲击，土粒不致分散，使土壤孔隙不会被堵塞。,.,33,（三）蒸发散（Evapotranspiration）：包括植被蒸腾和地面蒸发耗水。1蒸腾耗水（transpiration）：包括气孔蒸腾、角质层蒸腾：（角质层蒸腾1/10气孔蒸腾）水分条件优越，森林蒸腾量非常强烈，达3000mm/年；热带雨林蒸腾量比温带森林大23倍以上。干旱地区在灌溉条件下，林木蒸腾量急剧增加，如杨、柳日蒸腾达20mm。蒸腾耗水测定：快速离体称重法、气孔计法2蒸发耗水（Evaporation）蒸发的机制：水分蒸发需要热量或太阳辐射能。土壤低层向表层水分转移（决定于导水力）林地蒸发较弱原因是：森林覆盖，使达到地表的辐射能量减少；死地被物覆盖，减少地面蒸发。据测定秦岭华山松林地蒸发仅为裸地蒸发的56%。,.,34,3林冠截留水的蒸发（占少部分，可忽略）（四）地表径流（runoff）地表径流的产生方式：蓄满产流saturatedrunoff，超渗产流exceeding-infiltrationrunoff森林可降低地表径流，原因是：1枯落物吸持大量降水2森林土壤疏松多孔，有利于水分入渗。3森林中树干、下木、地被物阻挡径流，增加入渗。森林减少地表径流已是不争的事实，但森林调节林区径流的作用，即削减洪峰流量，增加枯水期径流量的作用不宜过分夸大。一般认为：森林对孤立洪峰的削减作用明显，而对连续洪峰的调蓄作用则不明显。如对1981年9月我国四川特大洪水分析表明，森林削峰作用在10%20%范围，最大不超过25%。,.,35,六、森林对降水的影响Influencesofforestonrainfall（一）森林的增雨作用：Functionofincreasingrain水平降水Horizontalrain;垂直降水Verticalrain（二）降水通过林冠后水质的变化Alternationofrainqualitywhenthroughforestcanopy变化机制：（1）沉积在树冠上的干物质被雨水淋洗；（2）幼嫩枝叶释放出的养分被雨水淋洗Leaching所以：林外雨养分含量较低.，林内雨养分含量较高。,.,36,七、水分与林业的关系Relationshipbetweenwaterandforestry1水分影响森林的分布Waterinfluencesthedistributionofforests天然林主要分布于水分较多的湿润地带。在水分缺乏的半湿润、半干旱地区木林只能生长于水分条件较好的地段。2森林具有重要的水土保持和涵养水源作用.Foresthasveryimportantfunctionofconservingsoilandwater森林采伐将引起水土流失，水源涵养作用表失。3水分条件是进行造林规划设计中考虑的主要因素。Watercondit