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城市森林在维持全球和区域性的生物地球化学循环与水分循环·,涵养水源与保持水土,净化环境,维持大气平衡以及居民身心健康等方面起着十分重要的作用。因而选择长沙城市森林生态系统为研究对象,通过野外调查与监测和室内实验相结合的方式,于2006年2月至2007年1月,对大气降水、穿透水、树干茎流和地表径流的水化学特性进行了研究。对其非金属元素(NH4+-N、NO3--N、P、SiO2)、金属元素(K、Ca、Mg、Cu、Fe、Zn、Mn)及其水环境参数(DO、pH、COND、TEMP、SAL)进行了分析测定,并运用综合指数法、模糊数学法和灰色关联度法对4种不同水体的水质进行综合评价,结果将为长沙城市森林水资源的管理提供理论依据。主要研究结果如下：(1)实验地全年总降水量为1189.8mm,与近十年平均年降水量相比,降雨偏少12.63%。大气降水中非金属元素浓度最大为NH4+-N,为1.808mg.L-1；最小为P,仅有0.092mg.L-1,从大到小排列为NH4+-N>SiO2>NO3--N>P;金属元素浓度最大为Ca,为3.401mg.L-1,最小为Mn,只有0.073mg.L-1,排列顺序为Ca>K>Zn> Mg>Fe>Cu>Mn。穿透水中非金属元素浓度最大为SiO2,达到5.214mg.L-1,最小的元素为P,只有0.145mg.L-1。排序为SiO2>NH4+-N>NO3--N>P；金属元素浓度最大为Ca,为12.626mg.L-1,最小为Fe,只有0.055mg.L-1,排列顺序为Ca>K>Mg>Zn>Mn>Cu>Fe。除Cu、Fe、Zn、pH、DO外,林内雨水质浓度比天然降雨水质的浓度有所增加。其中增加幅度最大的为K,达到742.7%,其次是Mg,为606%,增加幅度最小的为TEMP,仅有1%,其次是P,为56.6%。水环境参数方面,pH,DO表现为大气降水>穿透水,COND、SAL则相反,TEMP变化趋势不明显。(2)4个树种茎流中化学元素除Cu元素表现为春、冬季高,夏、秋季低外,其他元素的浓度变化较大,具有明显的季节动态变化,即表现为秋冬季高,春、夏季低；pH最高的为木荷(Mang lietia fordiana),为6.15,最低的为湿地松(Pinus ellotii),只有4.26；而COND最大的为湿地松,达到0.721ms/cm,最小的为木荷,为0.25ms/cm,这与pH恰好相反；而DO都维持在6～7.5mg.L-1之间,变化幅度小；它们的TEMP和SAL变化不大。(3)在所有化学元素浓度中,Ca浓度最高,为32.494mg.L-1；而营养元素输入方面,Cu、P、Fe、Zn为负值,迁移量分别为0.037mg.L-1、0.082mg.L-1、0.088mg.L-1、0.201mg.L-1,这4种元素即为淋失迁移型,而NH4+-N、NO3--N、SiO2、K、Ca、Mg、Mn等元素为内贮型,其中迁移量最大的元素为K,达到29.64mg.L-1,其次为Ca,为27.566mg.L-1。迁移系数最大的为K,为25.99,最小为P,只有0.11,K与P相差236.27倍。(4)大气降水与穿透水、树干茎流、地表径流显著性的概率分别为0.012、0.008、0.027,小于0.05,因而大气降水与穿透水、树干茎流、地表径流具有显著差异。(5)采用综合指数法、模糊数学法和灰色关联度法对大气降水、树干茎流、穿透水以及地表径流水质进行综合评价。由于樟树(Cinnamomum camphora)、木荷、湿地松以及莽草(Lllicium lanceolautum)4个树种的树干茎流水质两两间显著性的概率都大于0.05,说明它们间的水质无明显差异,选择优势树种—樟树的树干茎流为代表进行水质评价。结果大气降水为Ⅲ级标准,已经被轻度污染；而树干茎流属Ⅳ类水；穿透水与地表径流都符合Ⅲ级标准。三种评价方法的综合评价结果与其中的综合指数法的评价结果一致,因而建议城市森林的水质评价采用综合指数法。