基于分层次理论的森林生态系统酸雨缓解功能评估方法

摘要

本发明提供了一种基于分层次理论的森林生态系统酸雨缓解功能评估方法，其包括以下步骤：步骤1，选取林木样地，测定雨水特征参数；步骤2、构建林木各层次酸雨缓冲能力评价基础模型；步骤3‑5、分别构建树冠层酸雨缓冲能力评估模型、凋落物层酸雨缓冲能力评估模型、土壤层酸雨缓冲能力评估模型、步骤6、构建林木整体酸雨缓冲能力评估模型。本发明建立的树冠层酸雨缓冲能力评估模型、凋落物层酸雨缓冲能力评估模型、土壤层酸雨缓冲能力评估模型以及林木整体酸雨评估模型，通过测定各林木的叶面积指数、凋落物量、凋落物分解速率以及土壤孔隙率便可对各林木的各层次以及整体的酸雨缓冲能力进行评估，免去了等待雨天收集实际降雨进行测定的繁琐。

主权项

一种基于分层次理论的森林生态系统酸雨缓解功能评估方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤1、在森林生态系统多个林分内均选取若干个不同树种的林木，每个树种林木均构成一个林木样地，分别采集自然降雨依次经过各林木样地树冠层、凋落物层和土壤层的雨水样品，进行雨水PH值和雨量的测定；同时开展对各林木样地特征参数的测定，所述特征参数包括各林木的叶面积指数、凋落物量、凋落物分解速率、土壤容重以及土壤孔隙率；步骤2、综合各林木的PH中和能力和雨水截留能力，构建了以PH值和雨量为表征参数的林木各层次酸雨缓冲能力评价基础模型：△δ_ji＝α△PH_ji+β△P_ji  (1)其中：${\mathrm{\Delta PH}}_{ji}=\frac{{\mathrm{PH}}_j-{\mathrm{PH}}_i}{{\mathrm{PH}}_i}---\left(2\right)$${\mathrm{\Delta P}}_{ji}=\frac{P_i-P_j}{P_i}---\left(3\right)$α+β＝1  (4)结合实测的PH值数据和雨量数据，计算各林木各层次的酸雨的缓冲能力指数；式(1)‑(4)中：j取值为1、2、3，分别代表林木的树冠层、凋落物层和土壤层；i是林木第j层次的上一邻近层次；△δ_ji是林木第j层次的酸雨缓冲能力指数，取值范围为‑1到1；△PH_ji是降水从林木第i层次到第j层次的PH值变化量；PH_j、PH_i分别是降水经过林木第j层次和第i层次后的PH值；△P_ji是林木第j层次对雨水的截留量；P_j、P_i分别为降水经过林木第j层次和第i层次后的雨水量；α、β分别为PH中和能力和雨水截留能力的权重；式中PH_j、PH_i、P_j、P_i均为实验测定数据；步骤3、根据步骤2计算各林木树冠层酸雨缓冲能力指数，并结合步骤1测定的相对应林木样地的叶面积指数，分析叶面积指数与树冠层酸雨缓冲能力指数的关系，建立以叶面积指数为表征参数的树冠层酸雨缓冲能力评估模型：△δ₁＝0.1233×ln(LAI)+0.1948  (5)式(5)中：△δ₁是树冠层酸雨缓冲能力指数；LAI是叶面积指数；步骤4、根据步骤2计算各林木凋落物层酸雨缓冲能力指数，并结合步骤1测定的相对应林木样地的凋落物量以及凋落物分解速率，分析凋落物量以及凋落物分解速率与凋落物层酸雨缓冲能力指数的关系，建立以凋落物量以及凋落物分解速率为表征参数的凋落物层酸雨缓冲能力评估模型：△δ₂＝‑0.092×log(μ_L)+0.118×log(ξ_L)‑0.079  (6)式(6)中：△δ₂是凋落物层酸雨缓冲能力指数；μ_L是凋落物分解速率；ξ_L是凋落物量；步骤5、根据步骤2计算各林木土壤层酸雨缓冲能力指数，并结合步骤1测定的相对应林木样地的土壤孔隙率和容重，分析土壤孔隙率和容重与土壤层酸雨缓冲能力指数的关系，建立以土壤孔隙率为表征参数的土壤层酸雨缓冲能力评估模型：△δ₃＝‑7.1962×m²+7.4868×m‑1.7416  (7)式(7)中：△δ₃是土壤层酸雨缓冲能力指数；m是土壤孔隙率；步骤6、基于步骤3‑5分别构建的树冠层酸雨缓冲能力评估模型、凋落物层酸雨缓冲能力评估模型、土壤层酸雨缓冲能力评估模型，构建了以叶面积指数、凋落物量、凋落物分解速率以及土壤孔隙率为表征参数的林木整体酸雨缓冲能力评估模型：δ_T＝△δ₁+△δ₂+△δ₃＝0.1233×ln(LAI)‑0.092×log(μ_L)+0.118×log(ξ_L)‑7.1962×m²+7.4868×m‑1.6258(8)式(8)中：δ_T是林木整体酸雨缓冲能力指数。