以降水为驱动的落叶阔叶林养分循环过程定位研究

A locating survey and an experiment was conducted to study temporal and spatial variation pattern and influencing factor of the hydrochemistry composition under rainfall-driven of deciduous broad-leaved forest in the forest ecosystem location observation field of Forestry College of Beihua University experiment and practice base of Erdao experiment forest farm of Mopan Mountain in Jilin. The concrete research contents include rainfall redistribution processes under rainfall condition, the effect of stewflow on the main tree species and that of the different growth phases, the changes of water chemistry component under rainfall and its effect factors, the connection of water chemistry component content of thoughfall and rainfall character and rhythm forest growth, the quantitative analysis of water chemistry component base on rainfall character and rainfall distribution component product, conformation the change model of water chemistry component of secondary forest under rainfall-driven. By the location survey results on large plots of vegetation growth, the project studies the relationship between vegetation growth and nutrient cycling under rainfall-driven. The research results will provide scientific basis to clear deciduous broad-leaved forest nutrient cycling, but also lay a foundation for the optimization of deciduous broad-leaved forest management measures, the results will also provide the reference data for suburban forest ecological system in the process of urban development and global climate change under the influence of material circulation process of forest.

本项目拟在吉林市磨盘山二道实验林场北华大学林学院实验实习基地附近所建立的森林生态系统定位研究观测场，通过定位调查和实验分析，研究落叶阔叶林在降雨驱动下水化学成分的时空变化格局及其影响因素。具体研究内容包括不同降雨条件下降雨在森林内的再分配过程，主要树种及其不同生长阶段对树干径流量变化的影响，不同降雨及其影响因素耦合条件下水化学成分的变化，树冠穿透雨、地面穿透雨水化学成分含量与降雨性质和林分生长节律之间的关系，并基于降水特性与降水分配各分量水化学成分的定量分析，构造次生林在降雨驱动下的水化学成分变化模型，通过对大样地植被生长量的定位调查结果，研究其与降水驱动下的养分循环之间的关系。研究结果将为摸清落叶阔叶林养分循环过程提供科学依据，同时也为优化落叶阔叶林经营措施奠定基础，研究结果也将为城市发展过程中对城郊森林生态系统的影响及全球气候变化下森林物质循环过程的影响提供参考数据。

降雨是维持森林生态系统健康的一个重要因素，通过摸清和梳理外界森林对降水再分配过程及各种化学物质在森林生态系统中随降雨输入、内部迁移和转化以及输出的生物地球化学过程与变化规律，对于明确森林生态系统功能过程与生产力的持续发展等具有重要的意义。本项目基于已有的森林生态系统森林水文定位研究观测场，通过适当改造，调查观测了不同降雨情景下降水在森林内的再分配过程、主要树种及其不同生长阶段对树干径流量变化的影响、不同降雨及其影响因素耦合条件下水化学成分的变化，树冠穿透雨、地面穿透雨水化学成分含量与降雨性质和林分生长节律之间的关系分析等，系统研究了落叶阔叶林在降雨驱动下水化学成分的时空变化格局及其影响因素，以及降水特性与降水分配各分量水化学成分的定量关系等。研究主要发现：（1）大气降雨在森林生态系统中的分配特征存在显著的季节变化规律。不同季节各降水量不同，不同树种树干径流率也存在显著差异，次生阔叶林中花曲柳在树干径流补给根部水方面显著优于胡桃楸、怀槐、蒙古栎等树种。（2）大气降雨平均pH值为6.18，穿透雨的酸碱度则略高于大气降雨，说明该森林生态系统对大气酸沉降有一定缓冲作用，不同树种也表现出差异。（3）大气降雨和分配水中N、P浓度与季节有关，不同树种间树干径流水N、P浓度也存在显著差异，不同场次降雨中另N、P元素变化趋势基本一致。（4）大气降雨中各金属元素年平均浓度差异较大，Ca元素年平均浓度最高，Al元素年平均浓度最低，降雨间隔较大时，浓度较高，各元素变化趋势基本一致，但由于受降雨类型、大气降水pH值及SS浓度影响，各金属元素的浓度的迁移存在较大差异。本研究结果将为摸清落叶阔叶林养分循环过程提供科学依据，同时也为优化落叶阔叶林经营措施奠定基础，也将为城市发展过程中对城郊森林生态系统的影响及全球气候变化下森林物质循环过程的影响提供参考数据。