我国沼泽生态系统的水分循环

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我国沼泽生态系统的水分循环

2016-11-07 作者: xuzhiping 浏览: 3376 次

摘要: 沼泽水循环 大气降水 植被截留 蒸散 径流 相关链接 沼泽水循环 我国沼泽生态系统的水分循环主要依赖于其水体的各种物理、化学和生物过程来实现,其主要环节有大气降水、水面蒸发、沼泽植物蒸腾、径流、水汽凝结和水汽输送等。在水循环过程中伴生有各种物理、化...

沼泽水循环

我国沼泽生态系统的水分循环主要依赖于其水体的各种物理、化学和生物过程来实现,其主要环节有大气降水、水面蒸发、沼泽植物蒸腾、径流、水汽凝结和水汽输送等。在水循环过程中伴生有各种物理、化学和生物作用,形成沼泽特有生态服务功能。

大气降水

大气降水对沼泽生态系统有着举足轻重的制约作用,尤其对以大气降水补给为主的沼泽而言,降水量及其季节分配在很大程度上影响着沼泽生态系统的结构及功能。反之,沼泽植被的结构及分布也影响着降水模式。其中,森林沼泽由于气流扰动等过程,更易导致降水输人形式复杂化。除降雨外,沼泽生态系统中另外一种特殊的降水形式是凝结水。沼泽上空多雾是沼泽小气候一个十分显著的特征,在近地气流运动使雾与植物体表面接触过程中,较小的雾滴就会被植物枝叶截获并逐渐凝结成大水滴而滴落地面,这种现象被称为“水平降水”。露水的形成则是水汽在植物体表面或地面凝结所致,当露水浓重时,露滴也可由枝叶表面滴落到地面而成为一种水分输人。研究表明,雾露水作为生态系统的额外水分输人,对生态系统水量平衡、养分循环及环境调节功能的影响是深远的。

植被截留

大气降水进人沼泽生态系统,首先到达植被冠层,受到植物的拦截。降水被沼泽植被拦截的部分降水量称为截留。由于该过程的存在,降落到冠层上的降水在向地面下移的过程中被重新分配。截留降水或滞留在叶上,或顺植物茎向下流动,形成茎流。降雨、降雪首先被植物枝叶截留,附着于叶面、枝杈、茎上,当叶面水膜、水滴、雪层的重力超过表面张力、附着力或风速较大时,开始坠落或濺落至沼泽植被冠下,此部分水量称为贯穿降水。降水过程中,部分截留降水附着在植物体上并对其起湿润作用,最终以蒸发方式返回大气,该部分称为截留损失,是径流形成的损失项之一。

截留随降水的开始而开始,此后截留量迅速降低为零。在一定植被条件下,最大截留量为常量。在水循环中,截留起着增加蒸发、减少穿透降水、减少地面径流的作用。影响植物截留的因素很多,植物方面主要是植物叶面总面积、植物种类,表现在全流域上为植被的覆盖度、植物种群等;降水特性及天气状况方面主要是降水强度、降水历时、风速及固、液态降水差异等。在研究暴雨事件时,截留损失量相对很小,通常可忽略不计。然而,在水量平衡研究中,截留量则起着举足轻重的作用,其影响程度取决于自然特征、沼泽植被类型及覆盖程度、降水特征等。由于测量方法的局限性,植被截流的测定误差很大,目前还没有成熟的技术手段或方法获得精确的沼泽湿地植被(尤其是草本植被)的截流量。关于沼泽植被截流的研究多集中在森林沼泽和森林灌丛沼泽。Dube等(1995)在加拿大魁北克沼泽研究发现该沼泽乔木截留量约占降水量的35%〜41%。

VanSeters对魁北克泥炭沼泽植被水文效应研究表明,云杉林泥炭地的季节性植被截流约占降水量的32%,林木碎屑截流达12%。Pook等发现当降雨较小且不超过植被树冠储水容量时,植被的截流率较高;降雨持续时间较长时,截流率主要由植被树冠水分蒸发损失强度控制。

蒸散

从沼泽水或土壤中蒸发出的水(蒸发)加上通过植物到达大气的水汽一起(蒸腾)称为蒸发蒸腾作用,又称蒸散作用,是沼泽水支出的主要途径。植被对水文过程的影响主要表现在沼泽蒸散过程上。蒸散是沼泽生态水文过程综合作用的结果,是反映沼泽水文特征的重要特征量之一,直接影响着沼泽系统物质和能量循环,在沼泽水文研究中具有重要的意义。因此,沼泽蒸散被列为第5届国际湿地会议的核心内容之一。

沼泽的蒸散过程包括沼泽水分的蒸发和沼泽植物的蒸腾两部分。蒸发作用主要发生于明水面,除此之外还发生于植被或陆地表面。蒸腾过程则包括根系从土壤中吸收水分、将水分经植物体运送到叶子、水分由叶子内部蒸发到大气中三个环节。沼泽的蒸散是沼泽水循环的环节,其数量可观,据三江平原沼泽湿地生态试验站的观测其蒸散量可以大于水面蒸发量。

径流

沼泽径流,主要包括表面流和表层流两部分。当大气降水和地表径流补给沼泽时,来水首先被草根层所吸收,随着补给水量的逐渐增加,在草根层下部潜育层之上出现上层滞水,随后潜水位逐渐升高,直到整个草根层饱和潜水位到达沼泽表面,便产生表面流。表面流产生前大部分来水蓄积于草根层中,一部分沿斜坡以侧向渗流方式流出,即一般所谓的表层流。表面流产生后,表层流相对处于次要地位。降雨或地表径流补给停止后,表面流很快消失,潜水位降至沼泽表面以下,表层流仍是沼泽径流的主要形式。一般情况下,不易产生沼泽表面流。当沼泽水位低于沼泽表面时,沼泽径流呈现表层流;当水位上升到沼泽表面时才产生表面流。由于沼泽持水能力大,垂直渗透性强,因此降雨的初损大,一般不易产生表面流,尤其是久旱之后的沼泽产流量比耕地都小。一般年份,除降雨集中季节外,多数降雨条件下沼泽径流均为表层流。


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